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Steuereinrichtung, insbesondere für das Schalten von Wechselgetrieben
bei Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, insbesondere
für das Schalten von Wechselgetrieben bei Kraftfahrzeugen. Dabei findet ein Schaltsteuerglied
Anwendung, das durch eine von einem Betriebswert, z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit,
abhängige und mit einem Kraftverstärker versehene Regeleinrichtung selbsttätig eingestellt
wird, und durch seine Bewegungen den Gangwechsel im Wechselgetriebe unmittelbar
oderüberdur@hDruckmittel betätigte Einrichtungen ,steuert.
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Bei derartigen Einrichtungen ist eine Störung für das stetige und
schnelle Ablaufen einer Umschaltung dadurch möglich, daB jede Schwankung der Betriebswerte
die Regeleinrichtung veranlassen kann, die im Gang befindliche Schaltung in rücklä,ufigem
Sinn zu beeinflussen, wenn z. B. die den Schaltimpuls liefernde Fahrzeuggeschwindigkeit
während des Allaufs des Regelorgans zu- oder abgenommen hat. Die den Ablauf der
Schaltung beeinflussenden Druckmittelräume werden dann während des Schaltvorgangs
mit in anderem Sinn wirkendem Druckmittel versorgt. Das Schaltsteuerglied kann sogar
zwischen zwei Stufen Pendelungen ausführen. In derartigen Fällen kann bei bekannten
Regeleinrichtungen das Steuerglied auch nur bis zum Überschneidungszustand der das
Druckmittel
für die Schaltung steuernden Ventile bewegt werden,
weil dann das Druckmittel für die Weiterbewegung des Steuergliedes fehlt. Diese
Vorgänge spielen ,sich bei neuzeitlichen Schalteinrichtungen in außerordentlich
kurzen Zeiten ab.
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Die erwähnten Nachteile werden nach der Erfindung dadurch behoben,
daß ein oder mehrere von der Steuereinrichtung abhängige Steuerorgane vorgesehen
sind, durch welche während der Umschaltung die Zufuhr von Druckmittel zum 'Kraftverstärker
gesperrt wird.
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Zweckmü.Bigerweise werden nach der Erfindung diese Steuerorgane von
der Stellung der zu schaltenden Getriebeglieder abhängig gemacht und die Zufuhr
von Druckmittel zur Regeleinrichtung vor Beginn der Umschaltung abgesperrt und nach
Beendigung der Umschaltung wieder freigegeben. Sämtliche Verstellbewegungen des
Reglers sind also bereits am Anfang und während des Ablaufs der Umschaltung wirkungslos.
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Die bei einem Schaltvorgang notwendige Betätigung der Hauptkupplung
oder die Steuerung anderer Schaltvorgänge, z. B. des ausrückbaren Turbinenrades
eines Strömungsgetriebes, erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß die Steuerorgane
beim Absperren der Druckmittelzufuhr zur Regeleinrichtung auch das Druckmittel zur
Hauptkupplung so steuern, daß diese gelöst wird. Dadurch ist einerseits die zum
Ablauf des Schaltvorgangs notwendige Trennung der Antriebsmaschine vom Wechselgetriebe
vollzogen. Andererseits wird durch die gleichzeitige Sperrung von Druckmittelzufuhr
zu der Hauptkupplung und den Steuerräumen der Regeleinrichtung verhindert, daß durch-die
Schwankungen derFahrzeuggeschwindigkeit und damit der Reglerdrehzahl die Vorrichtung
selbsttätig in eine unerwünschte Gangstufe umschaltet und gegebenenfalls zwischen
zwei Gangstufen hin und her pendelt.
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Durch dieAnordnung nach der Erfindungergeben sich zwei .Druckmittelkreisläufe,
von denen der eine zur Betätigung der Schaltkolben und gleichzeitig zur Steuerung
des anderen zur Regeleinrichtung und zur Hauptkupplung führenden Druckmittelkreis.laufs
dient.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch,
teilweise geschnitten, wobei eine selbsttätige druckmittelgesteuerte Schalteinrichtung
für die Schaltung eines Wechselgetriebes mit Mehrfachschaltung zugrunde gelegt ist.
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Im Zylinder i, der an seinem einen Ende mit einer Zahnstange 2 verbunden
ist, sind die Federteller 3 und 4 mit -der Anschlaghülse 5 gleitend angebracht.
In dieser Anschlaghülse 5 bewegt sich der Begrenzungsbolzen 6, der .die Anschlagbunde
7 und 8 besitzt. Das untere Ende .des Begrenzungsbolzens ist als Mitnehmerstück
9 ausgebildet. Die Feder io drückt die beiden Federteller 3 und 4 auf ihre Sitze
im Zylinder i. Dieser Zylinder i ist an seinem Umfang mit Rastenvertiefungen i 1,
12, 13, 14 versehen, die mit einer im Gehäuse geführten und von der Feder r6 belasteten
Rastenrolle 15 zusammenwirken und die Verschiebebewegung des Zylinders i 7n -bestimmtem
Maße blockieren. Im Eingriff mit der Zahnstange 2 ist das Ritzel 20 des Steuergliedes
21, das in den Lagerstellen2i3, 24 des Steuergehäuses 22 drehbar gelagert ist. 25,
26 sind Ausnehmungen auf dem Steuerglied 2l. In den Räumen 27, 28 des Steuergehäuses
22 verschiebbar angeordnet sind die mit den Eindrehungen 33, 34 versehenen Rundschieber
30 und 31. Sie werden durch die Federn 35, 36 mit ihrem zapfenförmigen Ende gegen
das Steuerglied 21 gelegt. 40, 41, 42 sind Entlüftungsöffnungen, 49 ist ein Entlüftungskanal.
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Mit 50 ist ein Schaltzylinder eines in seinen Umrissen dargestellten
Viergangwechselgetriebes i5o bezeichnet. 'Im Schaltzylinder 50 ist der Kolben
51 mit der Kolbenstange 52 verschiebbar angeordnet. Diese endigt in einer Schleife
53, in welcher ein Hebel 54 geführt ist, der die Schaltwelle 55 betätigt. Auf der
anderen Seite des Schaltkolbens 51 ist die Kolbenstange als Steuerschieber 57 ausgebildet,
der mit den Querbohrungen 58 und 59 und mit dem Längskanal 6o versehen ist. @62
ist eine Entlüftungsöffnung in der am Schaltzylinder 5o sitzenden Führung 63 für
den Steuerschieber 57.
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Der andere Schaltzylinder ist mit 70, sein Schaltkolben mit 71 bezeichnet.
72 ist die Kolbenstange mit einer Schleife 73, in welcher der Hebel 7,4 geführt
ist, der die Schaltwelle 75 betätigt. Der Steuerschieber auf der anderen Seite des
Schaltkolbens 71 ist mit 77, dessen Querbohrungen mit 78, 79 'und der Längskanal
mit ,66 bezeichnet. 67 ist eine Entlüftungsöffnung in,der Führung 65 für den Steuerschieber
77.
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8o ist eiaReglergehäuse, das über dasZahnrad8i vom Fahrzeug angetrieben
wird. An diesem Gehäuse sitzt ein Fliehgewichtregler, bestehend' aus den Fliehgewichten
82, 82' und der Reglerfeder 83, welche über die Hebel 84, 84 auf einen Regelschieber
ioo einwirkt.
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85 ist ein Steuerschieber, der mit einem Kolben 86 im. Raum 87 bzw.
87' des Reglergehäuses 8o verschiebbar gelagert ist. 88, 89 sind Längsbohrungen,
9o ist eine Querbohrung im Steuerschieber 85. Weiter befinden sich im Steuerschieber
85 die Längsschlitze 9i bzw. 92; 95 bzw. 96 sind Verbindungskanäle, die den Raum
87, 87' oberhalb und unterhalb des Kolbens 86 mit den Längsschlitzen 9i bzw. 92
verbinden. In der Längsbohrung 89 bewegt sich der Reglerschieber ioo, derdurch die
beiden Hebel 84, 84 mit dem Fliehgewichtsregler verbunden ist. ioi ist eine Längsbohrung,
102 eine Querbohrung und 103 ein Ringraum im Reglerschieber ioo. Der Entlüftungskanal
104 verbindet den Raum 103 mit der Außenluft. Der obere Teil des Steuerschiebers
85 wird von einem Gehäuse io6 umgeben, wodurch der Ringraum 107 gebildet wird. Der
Steuerschieber endigt hier in einem Bund io8, in welchem das Mitnehmerstück 9 eingreift.
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Mit l io ist die druckmittelbetätigte Hauptkupplung bezeichnet, welcher
über einen Hohlring i i i Druckmittel zugeführt wird.
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Durch die Leitung 120 und über den Kanal 121 wird den Räumen der Rundschieber
30, 31 Druckmittel
zugeführt. Von hier aus führen die Leituntungen
124, 125 zu dem Schaltzylinder 5o und die Leitungen 126, 127 zum Schaltzylinder
70.
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Ferner zweigt von der Zuleitung i20 eine Leitung 13o ab, die in den
zwei Leitungszweigen 131 und 132 in die Führung 63 des Steuerschiebers 57 mündet
und über die Leitungszweige 133 -und 134 1>zw. die Leiturig 135 zu der Führung 65
des Steuerschiebers 77 weitergeführt wird. Dort mündet die Leitung 135 über
zwei Leitungszweige 136, 137 und verläuft nach Vereinigung der beiden Leitungszweige
138, 139 weiter als Leitung 140 zu der Hauptkupplung i io. Vor Eintritt der Leitung
i4o in die Hauptkupplung i io zweigt eine Leitung 1e41 ab, die über den Raum
107 zu den Druckräumen der Regeleinrichtung im Reglergehäuse 8o führt.
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Um die Wirkungsweise der Erfindung darzustellen, sei angenommen, daß,das
Fahrzeug sich auf Fährt in irgendeiner Geschwindigkeitsstufe, z. B. in denn zweiten
Gang des Wechselgetriebes, befindet. Diese @\nnahme ist der Abbildung zugrunde gelegt.
Bei der dabei gezeigten Stellung der Schieber '3o bzw. 31 gelangt Druckmittel von
der Leitung 12o kommend über den Kanal m21, die Ausnehmung 33 im Schieber
30 zur Leitung 124 vor Gien Schaltkolben 51, diesen in einer Endstellung
haltend. Gleichzeitig strömt auch Druckmittel Tiber die Ausnehmung 28 im Schieber
31 zur Leitung 126 vor den Schaltkolben 71 und hält diesen in der gezeigten Endstellung.
Die Räume links von den Schaltkolben 51 bzw. 71 sind dabei Tiber die Leitungen 125
bzw. 127, den Entlüftungskanal 49, die Entlüftungsbohrung 42 bzw. die Entlüftungsbohrung
41 entlüftet.
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In den gezeigten Endstellungen der Schaltkolben 51 bzw. 71 stehen
die damit verbundenen Steuerschieber 57 bzw. 77 so, daß das in der Leitung
130 strömende Druckmittel über den Leitungszweig 132, die Querbohrung 59,
die Leitungszweige 133, 134, die Leitung 135, den Leitungszweig 137, die Querbohrung
78, den Leitungszweig 139, die Leitung i4o zur Hauptkupplung i io und über die Leitung
141 zu den Räumen der Regeleinrichtung im Gehäuse 8o strömt, wodurch die Hauptkupplung
eingerückt und die Regeleini ichtung im Betriebszustand gehalten wird.
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Bei zunehmender Beschleunigung des Fahrzeuges wird der Regler 8o über
das Zahnrad 81 ebenfalls mit höherer Drehzahl angetrieben. Dadurch werden die Fliehgewichte
82, 82' entgegen dem Zug der Feder 83 weiter nach außen bewegt, so daß der Regelschieber
ioo durch die Hebel 84, 84' etwas nach unten verschoben wird. Die untere Kante der
Querbohrung @to2 wird somit über die obere ,Kante des Längsschlitzes 92 weggeschoben.
Dadurch wird eine Verbindung zwischen der Bohrung 102 und dem Schlitz 92 hergestellt,
so,daß Druckmittel aus der Leitung 141 in den Ringraum 107 und von da weiter über
die Bohrungen 9o, 88, 89, 101, 102 und den Längsschlitz 92 gelangt. Von hier ;gelangt
der Druck durch den Kanal 96 in den Raum 87 oberhalb des Kolbens 86 des Steuerschiebers
85. Gleichzeitig ist durch Bewegung des Regelschiebers ioo nach unten zwischen dem
Ringraum 103 und dem Schlitz 9i eine Verbindung entstanden, so daß Druckmittel
aus dem Raum 87' unterhalb des Kolbens 86 durch den Kanal 95, den Längsschlitz 9i
in die Eindrehung 103 und durch die Entlüftungsbohrung 1o4 ins Freie abfließen kann.
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Da sich der Steuerschieber 85 infolge des im Raum 87 herrschenden
Drucks ebenfalls nach unten bewegt, werden die Übergangsöffnungen zwischen dem Ringraum
103 und dem Schlitz 9i llzw. zwischen der Querbohrung 102 und dem Schlitz 92 wieder
geschlossen, so daß kein Druckmittel mehr in den Raum 87 einströmen und auch keines
aus dein Raum 87' abfließen kann. Mit der Abwärtsbewegung des Steuerschiebers 85
ist aber auch durch den Mitnehmer 9 der Begrenzungsbolzen,6 mit seinem Bund 7 nach
unten verschoben worden und hat die Feder io durch den Federteller 3 etwas zusammengedrückt.
Bei geringem Reglerausschlag ist der Zylinder i durch die Rastvorrichtung 12, 15,
16 zunächst in der gezeichneten Lage gehalten worden. Es wurde also nur die Feder
io vorgespannt.
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Bei weiterer Zunahme der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und damit
Ansteigen der Reglerdrehzahl, haben dieHebel 84, B. den Reglerschieberioo noch weiter
nach unten verschoben, so daß die Querbohrung 102 wieder Verbindung mit dem Längsschlitz
92 erhält, somit wieder Druckmittel aus den Bohrungen Toi, 102 durch den Längsschlitz
92, den Kanal 96 in den Raum 87 gelangen kann und aus dem Raum 87' Drucköl ,durch
den Kanal 95, den Längsschlitz 9i durch die wieder entstandene Verbindung mit der
Ein.dre.hung 103
und durch die Entlüftungsbohrung 1o4 ins Freie abfließen
kann.
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Der Steuerschieber 85 hat bei seiner weiteren Abwärtsbewegung über
den Mitnehmer 9 den Begrenzungsbolzen 6 und den Bund 7 die Feder io immer mehr vorgespannt,
so lange, bis der Bund 7 an der Anschlaghülse 5 ansteht. Nunmehr wirkt die Kraft
des Servokolbens 86 unmittelbar auf den Zylinder i, diesen nach unten bewegend.
Dadurch wird die Rastenrolle 15 entgegen der Wirkung der Feder r6 angehoben und
die gespannte Feder io ausgelöst. Die Kraft der Feder io bewegt den Zylinder i rasch
so weit nach unten, bis die Kastenrolle 15 in die nikhste Vertiefung 13 einschnappt.
Die Feder io ist wieder entspannt, und die Vorrichtung befindet sich wieder in einer
Ausgangssteliung.
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Die durch das Entspannen der Feder io ruckartig ausgeführte Bewegung
der am Zylinder i angebrachten Zahnstange 2 wurde auf das Kitzel 2o und dadurch
auch auf das mit diesem verbundene Steuerglied 21 übertragen. Dabei wurde das Steuerglied
21 um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht, mit der Wirkung, daß durch die AusnehmUng
25 dem Schieber 3o die Möglichkeit einer Bewegung nach oben gegeben wird, die durch
die gespannte Feder 35 ausgelöst wird. Gleichzeitig wird der Schieber 31 aus seiner
oberen in seine untere Endstellung gedrückt. In diesen Stellungen
der
beiden Schieber 30 und 31 sind die Leitungen 125 bzw. 127 mit der Druckmittelzufuhr
aus der Leitung 120 verbunden, während die Leitungen 124 bzw. 126 über die Bohrungen
;4o bzw. 42 entlüftet sind. Dadurch werden die Schaltkolben 51 bzw. 71 nach rechts
bewegt. Der erste kleine Abschnitt dieser Bewegung, der der Länge der Schleife 53
bzw. 73 entspricht, bleibt ohne Einwirkung auf die Schaltwelle und damit auf den
eigentlichen Schaltvorgang im Getriebe. Er dient dazu, die Querbohrungen 59 bzw.
78 in den Steuerorganen 57 bzw. 77 so weit nach rechts zu verschieben, .daß die
Druckmittelzuführ aus der Leitung 130 zu der Hauptkupplung 140 und zur Regeleinrichtung
8o unterbrochen ist. Dabei sind dann die Druckräume in der Hauptkupplung i io und
in der Regeleinrichtung 8o über die in den Führungen 65 bzw. 63 der Steuerorgane
77 bzw. 57 angebrachten Entlüftungsöffnungen 67 bzw. 62 und die Längskanäle 66 bzw.
6o mit der Außenluft verbunden.. Daourch ist zunächst erreicht, daß die zu schaltenden
Getriebeglieder, z. B. Klauenkupplungen, wegen der gelösten Hauptkupplung i io entlastet
sind und daß der begonnene Schaltvorgang durch die Regeleinrichtung 8o nicht mehr
gestört werden kann, da jetzt auch bei Schwankungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit
die Regelbewegungen des Regelschiebers Zoo wegen des fehlenden Druckmittels nicht
mehr auf den Kraftverstärker 86 übertragen wenden können. Die Schaltung kann jetzt
ungehindert weiter ablaufen.
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Dies geschieht in der Weise, daß bei der Weiterbewegung der beiden
Schaltkolben 54 71 nach rechts die Hebel 54 bzw. 74 mitgenommen werden, wobei der
Hebel 54 die Schaltwelle 55 im Uhrzeigersinn, und der Hebel 74 die Schaltwelle 75
entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die zu schaltenden Getriebeglieder kommen außer
Eingriff und werden für die Einschaltung der nächsten Stufe, z. B. der dritten Gangstufe,
mit den entsprechenden anderen Getriebegliedern gekuppelt.
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Kurz vor Beendigung dieses Vorgangs, also unmittelbar bevor die Schaltkolben
51, 71 ihre andere Endstellung erreicht haben, sind die beiden Steuerschieber 57
bzw. 77 so weit nach rechts bewegt worden, daß die Querbohrungen 58 bzw. 79 eine
Verbindung zwischen denLeitungszweigen 131, 133 bzw. 136, n38 hergestellt und die
bis dahin bestehende Entlüftung der Leitung 140 aufgehoben haben. Dadurch erhalten
die Hauptkupplung iio und gleichzeitig die Druckräume der Regeleinrichtung im Gehäuse
8o wieder Druckmittel zugeführt, und zwar auf dem Wege: Leitung 130, Leitungszweig
i3i, Querbohrung 58, Leitungszweig 133, Leitung 135, Leitungszweig 1136,
Querbohrung
79, Leitungszweig 138, Leitung 140 und Leitung 141. Die Hauptkupplung i io wird
somit wieder geschlossen, und die Regeleinrichtung befindet sich wieder in Betriebsbereitschaft,
so daß die gesamte Steuereinrichtung für einen neuen Schaltvorgang bereitsteht.
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Entsprechend dem beschriebenen Vorgang vollzieht sich auch eine Umschaltung,
beispielsweise von der zweiten Gangstufe zurück zur ersten Gangstufe. Die Steuerimpulse
werden dazu vom Fliehkraftregler bei abnehmender Geschwindigkeit des -Fahrzeuges
gegeben, und zwar dadurch, daß eine Einwärtsbewegung der Fliehgewichte das Verschieben
des Reglerschiebers lioo nach oben zur Folge hat. Dadurch wird einerseits eine Verbindung
der Querbohrung 102 mit dem Längsschlitzgi und andererseits eine Verbindung des
Längsschlitzes 92 mit der Außenluft hergestellt. Druckmittel gelangt somit aus der
Bohrung ioidurch die Querbohrung 102 in den Schlitz 9i und weiter Tiber den Kanal
95 in den Raum 87' unterhalb des Kraftverstärkerkolbens 86. Dadurch wird der Steuerschieber
85 der Bewegung des Regelschiebers ioo nachgeführt. Gleichzeitig wird durch die
Bewegung des Kolbens 86 über den Bund 8 die Feder io gespannt, so lange, bis das
obere Ende der Hülse 5 an dem Federteller 3 ansteht. Nunmehr wird wieder -die Verstellkraft
auch auf den Zylinder i übertragen und die Rasteinrichtung 15, 16 aus der Vertiefung
12 angehoben. Sobald die Rastenrolle 15 vollständig angehoben ist, schnappt der
Zylinder i und mit ihm die Zahnstange 2 nach oben, wobei durch Drehen des Steuergliedes
21 der Schaltvorgang in der bereits beschriebenen Weise abläuft. Durch die gezeigte
Einrichtung ist erreicht, daß eine neue Verstellung des Steuergliedes 21 vor Beendigung
einer Schaltung selbsttätig vermieden wird. Die nachteilige Wirkung des Überschneidens
der den Schaltzylindern 5o, 6o einerseits Druck zuführenden und andererseits diese
Schaltzylinder entlüftenden Ventile ist ausgeschlossen, so daß in jedem Fall ein
rascher und zuverlässiger Ablauf des Schaltvorgangs gesichert ist.