DE1817467C3 - Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung für Mehrstufengetriebe - Google Patents

Description

Die Größe der bei einem Schaltvorgang einer Reibungskupplung oder -bremse wirksamen Kräfte hängen weitgehend von bestimmten Betriebsparametern, wie z. B. den Eigenschaften bild insbesondere der Viskosität des verwendeten Öls sowie der Ölfilmverteilung ab, die Änderungen der ReiLungsbeiwerte der zusammenwirkenden Reibflächen in der instabilen Übergangsphase eines Schaltvorganges herbeiführen. Weitere den Ablauf eines Schaltvorgangs beeinflussende Faktoren sind der Reibungswiderstand und die Trägheit der bewegten Teile des Schaltgetriebes, die Charakteristika des Betriebsfluids des Steilmotores und die Änderungen des Drehmomentes, die durch die Änderungen des Untersetzungsverhältnisses entstehen.

Aus der DE-AS 10 96 757 ist ein hydraulisches Steuersystem für ein Mehrstufengetriebe mit druckmittelbetätigten Kupplungen und Bremsen und mit einem federbelasteten Druckregelventil bekannt, das die Gefahr von Schaltstößen wesentlich verringert und bei dem zur Steuerung dieses Druckregelventils eine Druckdifferenz herangezogen wird, die die Strömungsverhältnisse zum Servomotor berücksichtigt. Zum Erhalt dieser Druckdifferenz werden zwei entgegengesetzte Flächen eines weiteren Steuerventils mit den beiden unterschiedlich hohen Drücken zu jeder Seite einer Drossel beaufschlagt, so daß dieses Steuerventil in Abhängigkeit vom Druckabfall in der Drossel bewegt wird, um die wirksame Kraft einer dem Druckregelventil zugeordneten Feder zu verringern. Bei dieser bekannten Einrichtung ist jedoch weder das Steuerventil noch das Druckregelventil signalgesteuert, sondern die Druckänderungen werden unmittelbar durch Einleiten des Schaltvorganges selbst herbeigeführt.

Aus der DE-AS 12 23 265 ist eine hydraulische Steueranlage für Schaltgetriebe insbesondere von Kraftfahrzeugen bekannt, bei der ein T-V-Ventil einen von der Motordrosselstellung proportionalen Druck hefert. der fin Maß für die Motorclrehmomenutnfurdc rung ist und die Feder eines Auslaßventils entsprechend einstellt Bei dieser den Ausgangspunkt der Erfindung darstellenden Steuereinrichtung ist in einer die Kupplung bzw. Bremsen mit einer Pumpe über ein Druckregelventil verbindenden Gangwechselleitung eine feste Drossel angeordnet, wobei ein Abzweig dieser Leitung zur Stirnseite eines Druckanstiegs-Steuerventils führt. Das T-V-Ventil ist mit diesem Druckanstiegs-Steuerventil verbunden, dessen Ventilglied neben der Kraft einer Feder noch zusätzlich dem Pumpendruck ausgesetzt ist Bei dieser bekannten Einrichtung ändert sich der über das von den Betriebszuständen der Antriebsmaschine abhängige Signal gesteuerte Druck proportional und kontinuierlieh mit diesen Betriebszuständen. Eine stufenweise Druckänderung entsprechend den Betriebszuständen Leerlauf, Teillast und Vollast der Brennkraftmaschine ist mit dieser Einrichtung nicht möglich. Darüber hinaus arbeitet diese Einrichtung auch mit einem nicht exakt zu steuernden Druckabfall hinter zwei konstanten Drosseln, so daß aufgrund des verzögerten Ansprechens dieser Steuereinrichtung Schaltstöße nicht in jedem Falle vermieden werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, selbst unter ungünstigen Betriebsverhältnissen weiche und von Übertragungsstößen weitgehende freie Schaltabläufe bei einem Mehrstufengetriebe herbeizuführen.

Der Lösung dieser Erfindungsaufgabe liegt der Gedanke zugrunde, die Wirkung der Schaltvorrichtung entsprechend der verschiedenen Betriebszustände der Antriebsmaschine auszulegen, wobei über ein Signalsteuerventil im Vollastbetrieb die Ventilglieder von Steuerventilen zusätzlich zu der auf sie einwirkenden Federkraft noch durch einen Druck eines Signalsteuerventils verstärkt wird, der jedoch im Teillastbetrieb unwirksam ist, und wobei im Leerlaufbetrieb der Eingangsdruck dieser Steuerventile nochmals abgesenkt wird.

Das Vorsehen zweier gesonderter Signalsteuerventi-Ie führt zu der vorteilhaften »Möglichkeit einer Voreinstellung dieser beiden Signalsteuerventile vor einer Schaltstufenänderung durch Signale aus z. B. der Vergaser- oder Einspritzanlage, so daß ein ruckartiges Ausrücken oder Einlegen der Getriebegänge vermieden wird. Durch diese Wirkung unterscheidet sich die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung gegenüber den bekannten Ausführungen, bei denen eine Erfassung der geänderten Bedingungen erst nach Beginn eines Schaltvorganges erfolgt.

Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Schaltvorrichtung für ein Mehrstufengetriebe gemäß der Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Bei der dargestellten pneumatischen Schaltvorrichtung strömt Druckluft von einem Behälter 1 über ein Druckregelventil 2 zu einem Druckminderventil 3 und über Signalsteuerventile 4 und 5 zu Steuerventile 6—10. Jedes dieser Steuerventile ist mit je einem Steuerventil 11 — 15 verbunden, über die die Druckluft zu den — nicht dargestellten — Stellmotoren für vier Vorwärts- und einen Rückwärtsgang des Mehrstufengetriebes gelangt. Die Signalsteuerventile 4 und 5 sowie die Schaitventile Ü —15 werden durch Steuersignale in Schaltstellungen gebracht, in denen entweder nur der Anschluß A mit dem Anschluß Coder der Anschluß B mit dem Anschluß C ohne Druckminderung durchgeschaltet sind.

Die Schaitventile 11 — 15 verbinden in einer Schaltstellun>r den Anschluß Λ mit dem Anschluß Cund damit

den zugehörigen Stellmotor mit dem Behälter 1 und in ihrer anderen Schaltstellung den Anschluß C für den Stellmotor mit den Auslaßansehluß B,

Das Druckregelventil 2, das Druckminderventil 3 und die Steuerventile 6—10 können einzeln verstellt werden. Ihr Ausgangsdruck wird entweder durch eine Federkraft allein oder durch diese Federkraft und einen zusätzlichen Druck in ihrer Steuerkammer oder aber durch Absenken ihres Eingangsdruckes bestimmt.

Das Druckregelventi! ist nicht nur mit dem Druckminderventil 3, sondern auch mit dem Anschluß B des Signalsteuerventils 4 verbunden. Der im Druckminderventil 3 reduzierte Druck liegt am Anschluß A des Signalsteuerventils 4 und am Anschluß ödes Signalsteuerventils 5 an.

Im Vollast- und im Teillastbetrieb strömt Druckluft über das Druckregelventil 2, die Anschlüsse B und Cdes Signalsteuerventils 4 und die den Ausgangsdruck bestimmenden Steuerventils 6—10 zu den Schaltventilen 11 — 15. Im Vollastbetrieb gelangt Druckluft über den Anschluß C des Signalsteuerventils 5 zu den Regelventilen 6—9 und beaufschlagt das Stellglied dieser Ventile zusätzlich zur Federkraft, während dsr Anschluß A des Signalsteuerventils S zum Auslaß geöffnet ist

Die Signalsteuerventile 4 und 5 und die Schaltventile 11 — 15 werden durch Steuerimpulse betätigt, die über Leitungen 18—22 mit einer — nicht dargestellten — Steuereinheit verbunden sind. Auch die Signalsteuerventile 4 und 5 sind über Leitungen 16, 17 mit dieser Steuereinheit verbunden und werden durch Steuerimpulse in Abhängigkeit von der Einstellung der Kxaftstoffzumessung für die Antriebsmaschine betätigt Das Signalsteuerventil 4 kann über die Leitung 16 auch an eine mit einem Drehzahlregler gesteuerte Einrichtung zur Kraftstoffdosierung betätigt werden.

Bei maximaler Kraftstoffzufuhr zur Antriebsmaschine stellt die Steuereinheit die Schaltventile 11 — 14 über die Steuerleitung 18—21 jeweils so ein, daß Druckluft der erforderlichen Druckhöhe zu dem entsprechenden Stellmotor gelangt. Dabei wird die Höhe des Ausgangsdruckes eines der Steuerventile 6—9 durch die Federkraft und zusätzlich durch Druckluft bestimmt, die über das Signalsteuerventil 5 zugeführt wird. Durch ein über die Steuerleitung 17 zugeführtes Signal wird von diesem Signalsteuerventil 5 der vom Druckminderventil 3 kommende Druck zur Bestimmung 4is Ausgangsdrukkes der Steuerventile 6—9 herangezogen.

Bei einem durch die Steuereinheit eingeleiteten Schaltvorgang wird die Bremse oder Kupplung des bisherigen Ganges ausgereckt. Dabei befinden sich das entsprechende Schaltventil 11 — 14 für einen der Vorwärtsgänge in einer Schaltstellung, in welcher die Druckluft aus dem entsprechenden Stellmotor abströmt. Gleichzeitig erfolgt die Verstellung des dem einzulegenden Gang zugeordneten Schaltventils 11 — 14 durch ein gesondertes Steuersignal, so daß der zugehörige Servomotor anfangs mit hohem, durch das betreffende Steuerventil 6—9 bestimmtem Druck beaufschlagt wird, bis die Geschwindigkeitsdifferenz der jeweils zusammengehörigen Reibflächen zu fallen beginnt. Nach dieser Phase wird der Druck im Servomotor des einzulegenden Ganges schnell gesenkt, und zwar durch einen über die Leitung 17 dem Signalsteuerventil 5 zugeführten Steuerimpuls. Dieser Steuerimpuls führt zu einer Verstellung dieses Signalsteuerventils 5, in der das betreffende Steuerventil 6—9 über die Anschlüsse Cund A zur Atmosphäre entlüftet ist. Damit wirkt in diesem ") Ventil ein geringerer Druck, bei dem die Reibelemente der betreffenden Kupplung oder Bremse voll einrücken und der gewählte Gang weich eingelegt wird.

Nach Vollendung dieses Schaltvorganges wird die Druckluft in den Schaltventilen 11 — 14 durch die

in Steuerventile 6—9 wieder auf die volle Druckhöhe gebracht, so daß für weitere Schaltvorgänge wiederum der volle Druck zur Verfugung steht Hierzu wird das Signalsteuerventil 5 durch einen entsprechenden Steuerimpuls verstellt und seine Anschlüsse B und C

ι ϊ miteinander verbunden. Durch diesen Schaltungsablauf werden die auf die Reibelemente der Kupplung oder Bremse beim Umschalten ausgeübten Kräfte auf die zum stoßfreien Schalten erforderlichen Betriebskräfte abgestimmt

j» Bei einem Schaltvorgang im Teillastbetrieb wird der dem jeweiligen Stellmotor über eines der Schaltveritile 11 — 14 zugeführte Luftdruck währf..xl des gesamten Schaltvorganges auf einer mittleren Höhe gehalten. Durch einen über die Leitung 17 zugeführten Steuerim-

ij puls werden die Anschlüsse Cund A des Signalsteuerventils 5 zur Atmosphäre hin durchgeschaltet, so daß die Steuerventile 6 bis 9 lediglich noch durch die Federkraft belastet sind.
Bei einem Schaltvorgang im Leerlaufbetrieb wird der

)!i zu den Stellmotoren über die Ventile 11 — 15 gelangende Druck weiter verringert. Dies geschieht durch eine Verstellung des Signalsteuerventils 4 mittels eines über die Leitung 16 gegebenen Steuerimpulses und einer Aktivierung des Druckminderventils 3, dessen Aus-

i) gangsdruck dann den Steuerventilen 6—9 als Eingangsdruck zugeführt wird.

Die Steuerimpulse sind entweder abhängig von der Kraftstoffzufuhr und damit vom übertragenen Drehmoment oder sie können von einem die Kraftstoffpumpe

-in der Antriebsmaschine steuernden Regler kommen. Insbesondere im Leerlaufbetrieb kann der Steuerimpuls vom Regler der Kraftstoffpumpe über die Leitung 16 das Signalsteuerventil 4 so verstellen, daß den Steuerventilen 6—10 nur ein vom Druckminderventil 3 bestimmter geringerer Druck zugeführt wird. Bei einer Störung in der Steuereinheit bleibt das Signalsteuerventil 4 so eingestellt, daß seine Anschlüsse B und C miteinander verbunden und die Schaltventile 11 —15 mit dem hohen oder mittleren Druck beaufschlagt sind, der

,(ι durch die Steuerventile 3 und 6—10 bestimmt ist. Auf diese Weise wird die für den Leerlaufbetrieb ohne diese Störung eingestellte geringe Druckhöhe vermieden, da sonst ein erheblicher Schlupf und damit ein starke"· Verschleiß der Reibbeläge im Teillast- oder Vollastbe-

·-,■-, trieb eintreten würde. Bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführung erfolgt der Druckabfall je nach den entsprechenden Betriebsstufen in allen Vorwärtsgängen. Dieser Druckabfall kann jedoch — falls erwünscht — auch nur für einige Vorwärtsgänge,

bo z. B. für drei untere Gänge, beschränkt werden. Ferner kann die Schaltvorrichtung mit von Hand betätigten halb- oder auch vollautomatischen Steuereinrichtungen mit elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Steuerimpulsen benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Druckmittelbetätigte Schaltvorrichtung für Mehrstufen-Getriebe mit einem Druckregelventil und mit über Schaltventile druckmittelbetätigten Kupplungen, wobei der Druck zur Betätigung der Kupplungen durch mindestens ein federbelastetes Steuerventil bestimmt und durch eine in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Antriebsmaschine signalgesteuerte Ventilanordnung während des Gangwechsels zum weichen Einrücken absenkbar ist und das Steuerventil jederzeit für den Schaltvorgang in Bereitschaft gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Vollastbetrieb die Federwirkung in den Steuerventilen (6—9) durch den Druck eines Signalsteuerventils (5) der signalgesteuerten Ventilanordnung (4, 5) verstärkt wird; daß im Teillastbetrieb die Federwirkung in den Steuerventilen (6—9) allein wirksam ist; daß ein Leerlaufbetrieb der Federwirkung in den Steuerventilen (6—9) allein wirksam ist und ihr Eingangsdruck durch ein weiteres Signalsteuerventil (4) der Ventilanordnung (4,5) und ein Druckminderventil (3) abgesenkt wird.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (3) auch mit dem Signalsteuerventil (5) verbunden ist