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Steuereinrichtung für Schaltgetriebe Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung
für ein mehrstufiges mechanisches Getriebe, das durch hydraulisch betätigte Hilfskolben
geschaltet wird, beispielsweise ein mehrstufiges Planetengetriebe, dessen Gänge
durch Anziehen und Lösen %-on Bremsen ein- und ausgeschaltet werden. Zur Steuerung
solcher Getriebe ist meist auf der Motorwelle eine Druckölpumpe angeordnet, deren
Drucköl über einen Steuerschieber den Zylindern der einzelnen Hilfskolben zugeleitet
wird.
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Gemäß der Erfindung wird in die Druckölleitung ein etwa aus einem
Zylinder mit federbelastetem Kolben gebildeter Druckölakkumulator eingebaut, der
mit dem Steuerschieber für die Gangschaltung mittels einer Sperreinrichtung in Verbindung
steht, die in allen Schaltstellungen des Steuerschiebers nach vollständiger Aufladung
des Akkumulators zur Wirkung kommt und eine Bewegung des federbelasteten Kolbens
bei Absinken des Öldrucks im Druckleitungssystem verhindert, während beim Übergang
des Steuerschiebers von einer Schaltstellung zur anderen die Sperrung gelöst wird.
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Die Sperrung des Akkumulatorkolbens gegen eine Entladungsbewegung
unter dem Druck der Belastungsfeder bzw. unter Eigengewicht bei Absinken des Öldrucks
wird etwa durch eine federoller gewichtsbelastete Sperrklinke bewirkt, die bei der
Bewegung des Kolbens in seine geladene Endstellung zurückgedrängt wird und dann
einrastet, während sie in den Zwischenstellungen des Steuerschiebers beim.Übergang
von dessen einer Schaltstellung in die andere ausgelöst wird.
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Durch eine solche Ausbildung der Steuereinrichtung wird erreicht,
daß der Akkumulator für die Umschaltungen jederzeit aufgeladen und unter Federspannung
steht, während der ganzen übrigen, weitaus überwiegenden Betriebsdauer aber von
der Federspannung entlastet ist. Hieraus ergibt sich
eine schnelle
und zuverlässige Umschaltung von einem Gang zum anderen, ferner die Möglichkeit,
den Öldruck im System während des größten Teils der Betriebszeit zu vermindern und
außerdem die Vermeidung von Ölverlusten im Akkumulator.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird ein in die zum Druckölakkumulator
führende Druckölleitung eingebauter Druckregler, der normalerweise den Druck im
Steuersystem beispielsweise auf 5 at einregelt, derart ausgebildet, daß er in einem
oder in einzelnen Gängen zur Verminderung des von ihm eingeregelten Druckes zusätzlich
beaufschlagt wird. Hierzu wird der Druckregler beispielsweise mit einem zweiten,
über eine besondere Steuerleitung beaufschlagten größeren Kolben versehen und diese
Steuerleitung derart gesteuert, daß sie in bestimmten Gängen abgesperrt und in einem
oder mehreren Gängen freigegeben wird. Die Steuerung kann auch mit dem Hauptsteuerschieber
für die Gangschalteinrichtung in Verbindung gebracht werden.
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Diese Maßnahme wird besonders für den Leerlauf und für den Normalgang
getroffen, um in diesen beiden Schaltstellungen einen geringeren Leistungsbedarf
des Olpumpenantriebs und im Normalgang eine geringere Beanspruchung der Brems- und
Steuereinrichtung zu erzielen. Eine solche Druckverminderung ist im Normalgang beispielsweise
durchaus möglich, da in diesem Gang das Bremsband nur mit einer wesentlich geringeren
Kraft angespannt werden muß als etwa im Berg-oder Rückwärtsgang.
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Um eine Druckverminderung in dem System immer dann zu verhindern,
wenn der Akkumulator nicht vollständig aufgeladen ist, wird in die Steuerleitung
noch ein Ventil eingebaut, das in Abhängigkeit von der Stellung des Druckölakkumulatorkolbens
verstellt wird. Dieses Ventil kann beispielsweise durch die Kolbenstange des Druckölakkumulators
in dessen geladener Endstellung gegen Federkraft offen gehalten werden, während
es sich sofort schließt, wenn der Akkumulator sich zu entleeren beginnt. Hierdurch
wird erreicht, daß für das Wiederaufladen des Akkumulators in allen Fällen der volle
von der Druckölpumpe gelieferte Druck zur Verfügung steht, auch wenn die übrige
Steuereinrichtung so steht, daß sie den Druckregler auf einen geringeren Schaltdruck
regeln würde.
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Zum Aufrechterhalten eines Notbetriebs beim Ausbleiben des Öldrucks
in der Steuerleitung etwa infolge Leckwerdens des Öltanks oder der Ölleitung wird
das zum Schalten des Bergganges dienende Bremsband so ausgebildet, daß das eine
Ende durch den öldruckhilfskolben und das andere von Hand angezogen werden kann.
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Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung eignet sich besonders für
ein Schaltgetriebe, das einem Strömungsgetriebe (Wandler oder Kupplung) nachgeschaltet
ist. Bei einem solchen Getriebe ist ohne zusätzliche Maßnahmen die erforderliche
Weichheit für die Schaltvorgänge gegeben. Außerdem ist es bei solchen Getrieben
ohne weiteres möglich, die Druckquelle für das Schaltöl über ein Reduzierventil
auch an den Strömungskreislauf anzuschließen, um diesen zu füllen und unter Druck
zu halten.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung soll das über einen Druckölakkumulator
geschaltete Getriebe hinter einem Differentialwandlergetriebe, das ist ein Strömungskreislauf,
insbesondere ein Strömungswandler mit vorgeschaltetem leistungsteilendem Planetengetriebe,
angeordnet werden, dessen hydraulischer oder mechanischer Leistungszweig durch Festbremsen
eines Teils des Planetengetriebes abschaltbar ist. Das Festbremsen dieses Getriebeteils
kann dann durch einen Hilfskolben bewirkt werden, der aus der Druckleitung des Schaltgetriebes
beaufschlagt wird, und zwar etwa über einen Steuerschieber, der einerseits unter
dem Einfluß des Gashebels und andererseits unter dem Einfluß einer Sekundärdrehzahlmeßpumpe
steht.
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Zum Auffüllen und Unterdrucksetzen des Strömungskreislaufs, zum Ausschalten
des Leistungsteilerbetriebs im Differentialwandlergetriebe und zum Schalten des
mechanischen Mehrganggetriebes ist demnach, abgesehen von einer kleinen Drehzahlmeßpumpe,
nur eine einzige, von der Motorwelle getriebene Druckölpumpe erforderlich.
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Nach einem besonderen Vorschlag des Erfinders wird die Einrichtung
zum Festbremsen eines Teils des Leistungsteilerplanetengetriebes so ausgebildet,
daß die Bremse durch Federkraft angezogen und durch Öldruck gegen die Federkraft
gelöst wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß dann, wenn der Oldruck ausbleiben
sollte, das mit dem Getriebe ausgerüstete Fahrzeug im mechanischen Gang weitergefahren
bzw. bei längeren Gefällefahrten auf alle Fälle mit dem Motor gebremst werden kann.
Die Gesamtanordnung ist außerdem so getroffen, daß der Motor jederzeit im Leerlauf
angeworfen bzw. bei einem etwaigen Versagen des Anlassers durch Anschieben (Schleppen)
angeworfen werden kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Abb. i in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Die Abb.2 und 3 zeigen die Sperreinrichtung der Ausführung nach Abb.
i in Draufsicht und im Schnitt und die Abb. 4 bis 6 weitere Ausführungsmöglichkeiten
der Sperreinrichtung.
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Die Steuereinrichtung ist für ein Getriebe gezeigt, das aus einem
Differentialwandlergetriebe i mit nachgeschaltetem Planetengetriebe 2 besteht. Auf
der Motorwelle 3 sitzt der Planetenträger 4 des Verteilplanetengetriebes, dessen
Sonnenrad 5 mit der Getriebewelle 6 und dessen Außenkranz 7 mit dem Pumpenrad 8
des Strömungswandlers verbunden ist. Das Turbinenrad 9 des Wandlers ist über einen
Freilauf io an die Getriebewelle 6 angeschlossen. Die Getriebewelle treibt ein aus
drei Sätzen bestehendes Planetengetriebe 2, das mit drei Bremsen i 1, 12 und 13
für die Einschaltung des Normalgangs, des Berggangs und des Rückwärtsgangs versehen
ist.
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Die Motorwelle 3 treibt eine Zahnradpumpe 14, die die Druckölleitung
15 speist. Über ein Rückschlagventi116 führt diese Leitung in den Zylinder
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des Druclcölalclcttlntllators und aus diesem über die Leitungen 18 und i9 zum Steuerscllieller
20. Vom Steuerschieber führen drei Leittlllgcll 21, 22 und 23 zu den drei Zylindern
24, 25 und 26 der llilfskolben für die Bremsen der einzehletl Gänge des Planetengetriebes.
Durch Anzielten der Bremse ii wird der Normalgang, durch Anziehen der l3relnse 12
der Berggang und durch "'ltlzielieli der Bremse 13 der Rückwärtsgang eingeschaltet.
Für den Leerlauf sind alle drei Bremsell gelöst.
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Der Akkulntllator bestellt außer dem genannten Zylinder 17 aus einem
in diesem gleitenden Kolbell 27, der durch Federn 28 belastet wird. Mit dem Kolben
27 ist eine nach außen führende Kolbenstallge 29 verbunden.
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Der Steuerschieber 2o besteht aus zwei Gleitkoll>ell 30 und
31, die durch eine Steuerstange 32 lllit mittlerem Bund 33 gegen Federkraft verschollen
werden. Bei einer Bewegung der Steuerstange 32 nach rechts wird der Gleitkolben
31 und bei einer Bewegung der Steuerstange nach links der hleitkolbell3o verschoben.
Gemäß der Erfindung ist titln die Kolbenstange 29 des Druckölakkuintllators mit
einer federbelasteten Sperrklinke 34 versehen, wie aus den Teilzeichnungen der Abb.
2 und 3 näher ersichtlich ist. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens des Druckölakkunitllators
wird die Sperrklinke 34 durch entsprechende Schrägflächen 35 all der zur Sperrung
dienenden Steuerstatlge 32 zurückgeschoben, bis der Kotbeil seine höchste Stellung
erreicht hat, in der die Sperrklinke in die Sperrstellung zurückschnellt. Wie Abb.
2 zeigt, ist der als Sperriegel dienende Teil der Steuerstange 32 mit verschiedenen
Schlitzen 36 versehen, durch die die Sperrklinke 34 gleiten kann, wenn die Steuerstange
von der einen Schaltstellung in die andere verschoben wird.
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Ali die 1)rucl:ölleitung 15 ist ein Oldruckregler 37 angeschlossen,
dessen kleinerer Kolben 38 mit seiner vorderen Kante einen Nebellauslaß 39 steuert
und so auf den gewünschten Druck von beispielsweise 5 at eillregelt. Ein zweiter
größerer Steuerkolbell 4o des Druckreglers kann über eine Zweigleittlng 41 und 41'
beaufschlagt werden, die ebenfalls all die Druckleitung 15 angeschlossen und mit
einem Absperrventil 42 und einem Steuerventil 43 versehen ist. Der Kolben des Ventils
42 ist federbelastet und wird von dem mit der Kolbenstange 29 des Druckölakkuniulators
verbundenen Stift 44 in die Offenstellung gedrängt, solange der Akkuniulator voll
aufgeladen ist, aber freigegeben, sobald er sich etwas entleert. Der Steuerkolben
47 ist ebenfalls voll einer Feder belastet, die den Kolben in die Offetistellung
drängt, sofern dies der Teil 32" der Steuerstange 32 zuläßt. Dieser ist nämlich
mit zwei Auskerbungen 45 und 46 versehen, die in der Stellung der Steuerstange für
Leerlauf 1. und für Normalgang N in den Bereich der tnit dem Steuerkolben
47 des Ventils 43 verl)uiiclelleii tlnd mit einer Rolle versehenen Verlängerung
18 kommen und so das Ventil in diesen beiden Schaltstellungen in die Schließstellung
gelangen lassen, während es in den Schaltstellungen für Berggang B und Rückwärtsgang
R angehoben und somit geöffnet wird.
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Von der Druckölleitung 15 zweigt die Wandlerfülleitung 5o ab, die
über ein Druckminderventil 51 zum Wandler führt.
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Eine weitere Zweigleitung 52 führt zum Steuerschieber 53, über den
das Drucköl dem Hilfskolben 54 für die Bremse 55 zugeleitet wird. Der Steuerschieber
53 steht auf der einen Seite unter einer von der Gashebelstellung abhängigen Federspannung
und auf der anderen Seite unter dem Druck einer Sekundärdrehzahlmeßpumpe 56, die
von der Getriebewelle 6 angetrieben wird.
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Die zum Schalten des Bergganges dienende Bremse 12 ist so ausgebildet,
daß an dem einen Ende der Kolben des Hilfszylinders und an dem anderen Ende ein
von Hand betätigter Hebel 57 angreift.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Für den Leerlauf
wird die Steuerstange 32 über einen nicht dargestellten Handhebel in die in der
Abbildung gezeigte Mittelstellung gebracht, in der die Ölzufuhr zu den Schaltzylindern
des Planetengetriebes 2 unterbrochen ist. Die drei Bremsen i 1, 12 und 13 sind also
gelöst. Auch der Steuerschieber 53 ist in der in der Abbildung gezeigten Stellung,
so daß das von der Pumpe 14 geförderte Druckmittel den Hilfskolben 54 zurückdrängt
und die Bremse 55 des Außenkranzes 7 des Verteilplanetengetriebes gelöst ist.
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Zum Umschalten auf den Normalgang wird die Steuerstange 32 etwas nach
links verschoben und durch den Bund 33 auch der Kolben 30 mit nach links
genommen. Damit wird die Verbindung zwischen den Leitungen 18 und 21 hergestellt
und gleichzeitig der Schlitz 36 (Abb. 2) vorübergehend in den Bereich der Sperrklinke
34 gebracht und hierdurch die Sperrung des Akkumulators aufgehoben. Der Akkumulator
steht mit seiner ganzen Kraft zum Vollzug der Schaltung, d. h. zum Anziehen der
Bremse i 1 zur Verfügung. Der Steuerkolben 47 wird bei der Verschiebung der Steuerstange
32 über die Verlängerung 48 aus der Kerbe 45 herausgehoben und rastet dann in die
Kerbe 46 ein. Das Absperrventil 42 wird, vom Stift 44 freigegeben, durch seine Belastungsfeder
in die Schließstellung gebracht und Kolben 40 über die Leitung 41' entlastet, so
daß der Druckregler 37 auf den höheren Öldruck im Ölsystem regelt.
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Nach vollzogener Schaltung lädt die Pumpe 14 über die Leitung 15 und
das Rückschlagventil 16 den Akkumulator wieder auf. Nach vollendeter Aufladung wird
selbsttätig wieder die Sperrung vorgenommen und außerdem über den Stift 44 das Ventil
42 geöffnet. Dadurch gelangt wieder Druck auf den größeren Kolben 4o des Druckreglers
37, der hierauf auf einen geringeren Druck einregelt.
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Soll auf den Berggang umgeschaltet werden, so wird die Steuerstange
32 weiter nach links geschoben, wodurch vorübergehend der nächste Ausschnitt
36'
in den Bereich der Sperrklinke kommt, so daß der Akkumulator unter der Wirkung seiner
Belastungsfeder sich sogleich zu entladen beginnt und die Umschaltung auf den nächsten
Gang durch Anziehen der Bremse 12 bewirkt. Der Zylinder 25 wird bei der genannten
Verschiebung der Steuerstange über die Leitung 22 an die Leitung 18
angeschlossen,
während die Verbindung zwischen den Leitungen 18 und 2i hierbei unterbrochen und
die Leitung 21 entlastet wird.
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Gleichzeitig mit dieser Bewegung der Steuerstange hat deren Verlängerung
32" den Kolben 47 angehoben, da an der entsprechenden Stelle der Verlängerung 32"
keine Auskerbung ist, so daß im Drosselventil 37 so lange auf den höheren Oldruck
geregelt wird, als der Berggang eingeschaltet bleibt bzw. die Schaltstange in dieser
Stellung verbleibt.
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In ähnlicher Weise vollziehen sich die übrigen Schaltungen. Wie ersichtlich,
wird sowohl im Normalgang als auch im Leerlauf entsprechend den Auskerbungen 45
und 46 nach Auf ladung des Akkumulators der Druckregler auf einen geringeren Druck
eingestellt.
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Die Aufgabe des Steuerventils 43 kann unter Umständen vom Steuerschieber
20 mit übernommen werden, wenn hierzu die Steuerleitung 41 nicht an die Pumpendruckleitung
15, sondern an die Verteilleitungen hinter dem Steuerschieber 20 für die Bremsen
derjenigen Gänge angeschlossen wird, bei denen ein verminderter Druck zulässig bzw.
erwünscht ist. Es wäre dies im vorliegenden Falle die Leitung 21 für die Normalgangbremse.
Sofern bei einer solchen Ausführung, in gleicher Weise, wie oben gezeigt, auch für
den Leerlauf verminderter Druck im System erwünscht ist, müßte hierfür noch eine
besondere Druckzuleitung über den Steuerschieber 20 zur Steuerleitung 41 vorgesehen
werden.
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Besonders zu erwähnen ist noch, daß bei dem gezeigten Getriebe bei
jedem durch das Planetennachschaltgetriebe eingestellten Gang zwei verschiedene
Betriebsarten möglich sind, nämlich je ein Wandlergang mit Leistungsteilung (Differentialwandlerbetrieb),
bei dem die Leistung teils über den Wandler und teils rein mechanisch übertragen
wird und ein rein mechanischer Gang, in dem das Wandlerpumpenrad 8 mittels der Bremse
55 festgebremst ist und der mechanischeLeistungszweig mit einer der Übersetzung
im Planetengetriebe entsprechend höheren Drehzahl angetrieben wird. Die Umschaltung
von der einen zur anderen Betriebsart vollzieht sich dabei selbsttätig.
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In den Abb. i bis 3 ist die Sperreinrichtung für den Akkumulatorkolben
nur schematisch dargestellt. Die Abb. 4 bis 6 zeigen drei konstruktive Ausführungsmöglichkeiten
hierfür. Mit 29 ist wiederum die Kolbenstange des Druckölakkumulators bezeichnet,
an deren oberem Ende eine Klinke 6o drehbar befestigt ist. Diese wird durch eine
Feder 61 nach rechts gegen den Sperriegel 62 gedrängt, der nach Abb.4 verschiebbar
und nach den Abb. 5 und 6 verdrehbar ist. Die Verschiebung bzw. Verdrehung des Sperriegels
62 erfolgt unter dem Einfluß einer Feder 63 und wird durch eine Stederwelle 64 bzw.
eine Steuerstange 65 mit Nocken 66 und Kerben 67 gesteuert. Die Kerben 67 entsprechen
in ihrer Wirkungsweise den Ausschnitten 36 in der Steuerstange 32 der in den Abb.
i bis 3 gezeigten Ausführungsform.
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Die Wirkungsweise der Sperrvorrichtung nach den Abb. 4 bis 6 ist wie
folgt: Die Steuerwelle 64 ist in geeigneter Weise mit der Steuerstange 32 (Abb.
i) bzw. mit deren Verstellhebel gekuppelt. Bei einer Verdrehung der Steuerwelle
von einer Schaltstellung in die andere wird der Sperriegel 62 mittels seiner Feder
63 vorübergehend nach rechts gedrängt, solange seiner Rolle 68 eine Kerbe 67 gegenübersteht.
Hierdurch wird die Sperrung des Akkumulatorkolbens gelöst, und dieser kann abzusinken
beginnen. Wenn nun aber nach vollzogener Schaltbewegung der Steuerstange 32 und
der Steuerwelle 64 der Akkumulatorkolben noch nicht so weit abgesunken ist, daß
die Klinke 6o aus dem Bereich des Sperriegels 63 kommt, so wird die Klinke durch
den Sperriegel gegen die Kraft der Feder 61 zurückgedrängt, bis der Kolben weit
genug abgesunken ist bzw. durch Auffüllen des Akkumulators wieder bis zum Einklinken
angehoben ist.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. 5 und 6 kann die Steuerstange
65, ähnlich wie in Abb. i gezeigt, direkt mit der Steuerstange 32 verbunden sein.
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Es versteht sich von selbst, daß die Einrichtung für beliebig viele
Gänge ausführbar ist und daß außer Drucköl auch Druckluft als Druckmittel verwendet
werden kann.