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Ölversorgungseinrichtung für ein Getriebe mit mindestens zwei Gangbereichen
Die Erfindung betrifft eine Ölversorgungseinrichtung für ein Getriebe mit mindestens zwei Gangbereichen, deren Umschaltung automatisch in Abhängigkeit vom Druck einer von der Getriebe-Abtriebswelle angetriebenen Steuerölpumpe erfolgt sowie mit einer von der Getriebe-Eingangswelle angetriebenen Primärölpumpe für die Ölversorgung der Schmierstellen und gegebenenfalls auch der Betätigungskolben von Schaltkupplungen, Schaltbremsen und/oder für das Füllen eines oder mehrerer Strömungskreisläufe bei Strömungsgetrieben. Die erfindungsgemässe Ölversorgungseinrichtung ist insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe bestimmt.
Wird beispielsweise ein Fahrzeug mit einem Getriebe mit einer solchen Ölversorgungseinrichtung bei stillstehendem Motor angeschleppt, so fehlt die Förderung der Primärölpumpe, obwohl selbst dann verschiedene ölverbrauchstellen, wie die Lager der auch bei Leerlauf sich drehenden Getriebeteile oder auch
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pumpe für die zeitweise Versorgung der Schmierstellen und gegebenenfalls zum Füllen eines Strömungkreislaufes vorzusehen. Diese zusätzliche Schmierpumpe vergrössert aber nicht nur den Bauaufwand, sondern verschlechtert auch den Gesamtwirkungsgrad im normalen Fahrbetrieb.
Es ist zwar möglich, eine solche zusätzliche Schmierpumpe abkuppelbar zu machen und sie nur bei stillstehendem Motor und laufender Getriebeabtriebswelle einzuschalten, dies erfordert aber ebenfalls einen erheblichen Bauaufwand, ganz abgesehen davon, dass dann das Bedienungspersonal durch die Sorge für das zeitgerechte Ein- und Ausschalten der sekundärseitig angetriebenen Zusatzschmierpumpe zusätzlich belastet würde.
Die Erfindung macht nun davon Gebrauch, dass bei den modernen Getrieben mit automatischer Gangumschaltung häufig von Haus aus eine von der Getriebe-Abtriebswelle angetriebene Steuerölpumpe vorhanden ist, deren mit der Abtriebsdrehzahl steigender Öldruck die Steuerimpulse für die Gangschaltung erzeugt.
Die Erfindung besteht demnach im wesentlichen darin, dass die Druckleitung der Steuerölpumpe über ein Umsteuerventil an die Druckleitung der Primärölpumpe angeschlossen ist und dass dieses Umsteuerventil eine selbsttätige Steuerung aufweist, derart, dass nur bei Stillstand der Primärölpumpe der Durchfluss von der Steuerölpumpe zur Druckleitung der Primärölpumpe freigegeben ist.
Nach einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung ist das bewegliche Steuerglied des Umsteuerventils, vorzugsweise ein verschiebbarer Steuerkolben, mit einer zum Bewegen in eine erste Endstellung dienenden, durch den Primärölpumpen-Druck beaufschlagbaren Druckfläche versehen, und es ist ferner eine Feder od. dgl. zum Rückführen des Steuergliedes in eine zweite Endstellung bei fehlender Druckbeaufschlagung der Druckfläche vorgesehen, wobei schliesslich das bewegliche Steuerglied derart mit der Verbindungsleitung zwischen der Steuerölpumpen-Druckleitung und der Primärölpumpen-Druckleitung in Steuerverbindung steht, dass diese Verbindungsleitung bei der ersten Endstellung des beweglichen Steuergliedes unterbrochen und bei dessen zweiten Endstellung freigegeben ist.
Die erfindungsgemässe Ausbildung ergibt den Vorteil, dass unter Verwendung nur einer primärseitig angetriebenen Ölversorgungspumpe und einer für die Getriebeumschaltung sowieso erfcrderlichen Steuer-
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ölpumpe eine zuverlässige und allzeit wirksame Versorgung sämtlicher Ölbedarfsstellen wie Schmierstel- len, Betätigungskolben für Schaltkupplungen und Schaltbremsen, Strömungskreisläufe u. dgl. mehr er- zielt wird, u. zw. auch dann, wenn der Antriebsmotor samt der Getriebe-Eingangswelle steht und bei- spielsweise ein mit dem Getriebe ausgerüstetes Fahrzeug abgeschleppt wird oder eine Talfahrt ausführt.
Dabei ist der für die erfindungsgemässe Einrichtung erforderliche zusätzliche Bauaufwand äusserst gering und besteht lediglich in der Anordnung der Verbindungsleitung mit Umsteuerventil.
Da gegenüber den bisherigen Ausführungen mit Primärölpumpe und Steuerölpumpe keine zusätzliche
Pumpe vorhanden ist, wird der Wirkungsgrad bei normalem Betrieb nicht beeinträchtigt. Weil ferner das
Umschalten des Umsteuerventiles selbsttätig erfolgt, ist die Einrichtung auch unabhängig von der Acht- samkeit des Bedienungspersonals.
An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung nachstehend näher erläutert. Hiebei stellen dar :
Fig. 1 das Schema eines Fahrzeuggetriebes mit einer erfindungsgemässen Ölversorgungseinrichtung und Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Umsteuerventil, jedoch für einen andern Betriebszustand als wie nach Fig. 1.
Gemäss Fig. l ist das Fahrzeuggetriebe als sogenanntes Differentialwandlergetriebe ausgebildet. Seine
Antriebswelle 1 treibt über das leistungsteilende Differentialrädergetriebe 2-6 einerseits einen mechani- schen Übertragungszweig mit der Welle 7 und anderseits über die Hohlwelle 8 das Pumpenrad 9 des Strö- mungswandlers W an. Dessen Turbinenrad 10 steht über den Freilauf 11 mit der Getriebe-Abtriebswelle
12 in Triebverbindung, die ihrerseits mit der Welle 7 starr gekuppelt ist oder sogar mit dieser eine ge- meinsame Welle bilden kann.
Bei dem in der Zeichnung zugrunde gelegtenBetriebszustand sind alle
Hauptteile des Differentialrädergetriebes 2-6 drehbar (nicht festgebremst), so dass dann ein Teil der Leistung rein mechanisch über die Welle 7 und der andere Leistungsteil über die Hohlwelle 8, den Wandler
W und den Freilauf 11 auf hydraulischem Wege (= hydraulischer Leistungszweig) auf die Abtriebswelle
12 übertragen wird. Dies ist der untere Gangbereich mit Leistungsteilerbetrieb.
Zum Einschalten des zweiten, rein mechanischen Gangbereiches werden mittels der Schaltbremse 13 der Planetenträger 5 und damit auch die Hohlwelle 8 und das Wandler-Pumpenrad 9 festgebremst. Da sich dann ausserdem das Wandlerturbinenrad 10 zufolge des Freilaufs 11 von der Welle 7,12 lösen kann, ist nunmehr der gesamte hydraulische Leistungszweig stillgesetzt. Das Planetenrädergetriebe 2-6 dient jetzt lediglich als Übersetzungsgetriebe und gibt die gesamte Motorleistung an den rein mechanischen Übertragungszweig mit der Welle 7,12 weiter.
Das Umschalten zwischen den beiden Gangbereichen erfolgt selbsttätig in Abhängigkeit von der Getriebe-Abtriebsdrehzahl. Zu diesem Zweck ist auf der Abtriebswelle 12 eine als Zahnradpumpe ausgebildete Steuerölpumpe 14 angeordnet, die aus dem Getriebeölsumpf 15 über die Saugleitung 16 Öl ansaugt und eine mit der Abtriebsdrehzahl etwa proportionale Ölmenge in seine Druckleitung 17 und von dort durch die mittels der Regulierschraube 18 einstellbare Drosselstelle 19 drückt, von wo das Öl in den Ölsumpf 15 zurückläuft (s. die zugehörigen und mit vollen Strichen dargestellten Richtungspfeile).
Zufolge der Drosselstelle 19 baut sich in der Steuerölpumpen-Druckleitung 17 ein Druck auf, der ebenfalls etwa proportional mit der Getriebe-Abtriebsdrehzahl ist und der über das später erläuterte Umsteuerventil 20 (u. zw. bei einer bestimmten Stellung des zugehörigen Ventilkolbens 37) und die Fortsetzung 17'der Steuerölpumpen-Druckleitung 17 zu dem Steuerzylinder 21 mit federbelastetem Steuerkolben 22 gelangt (s. die zugehörigen strichlierten Pfeile).
Bei-niedriger Fahrgeschwindigkeit und demzufolge niedrigem Steueröldruck befindet sich der Steuerkolben 22 unter der Wirkung der Druckfeder 23 in seiner obersten Endstellung und sperrt dann die später erläuterte Druckleitung 24, 24'zu dem Gangschaltzylinder 25 ab. Dessen Schaltkolben 26 befindet sich somit unter der Wirkung einer Druckfeder 27 in der obersten Endstellung, so dass dann die Schaltbremse 13 gelöst ist. Das heisst also, dass bei niedriger Abtriebs- und Fahrgeschwindigkeit stets der untere Getriebegangbereich mit hydraulisch-mechanischem Betrieb (Leistungsteilerbetrieb) eingeschaltet ist.
Sobald die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet und der Steuerdruck in den Leitungen 17, 17'den Umschaltdruck erreicht hat, wird der Steuerkolben 22 nach unten verschoben.
Nunmehr kann über die Leitungen 24, 24'von einer andern Pumpe stammendes Drucköl zu dem Gangschaltzylinder 25 gelangen und dessen Schaltkolben 26 entgegen der Kraft der Feder 27 nach unten verschieben und damitdie-Schaltbremse 13 des Planetenrädergetriebes 2-6 anziehen (einschalten). Somit ist
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l istnoch die Primärolpumperadpumpe dargestellt ist, jedoch auch als Kreiselpumpe ausgebildet sein könnte.
Bei eingeschaltetem Antriebsmotor und somit laufender Eingangswelle 1 werden über die Pumpendruckleitung 29 und 29'und
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die angeschlossenen Abzweigleitungen 30,24, 24'und 31 die Ölversorgungsstellen des Getriebes, nämlich die Lagerschmierstellen 32, das Planetenrädergetriebe 2-6, der Schaltzylinder 25 der Schaltbremse 13 sowie der Strömungswandler W mit Öl versorgt. Die von der Primärölpumpe 28 zuviel geförderte Ölmenge kann über die Abzweigleitung 33, das Überdruckventil 34 und den Kühler 35 (zum Rückkühlen des erwärmten Öles) in den Ölsumpf 15 zurückkehren. Die zugehörigen Ölströme sind durch ausgezogen dargestellte Pfeile bzw. im Falle der Leitungen 47, 24,24', nur durch strichlierte Pfeile angegeben.
Die
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zutung 17 und die Primärölpumpen-Druckleitung 29, 29'über eine Verbindungsleitung 36 und das bereits erwähnte Umsteuerventil 20 miteinander verbunden.
Dessen Steuerkolben 37 grenzt mit seiner Druckfläche 38 an einen Druckraum 39, der über die Ver- bindungsleitung 40 an die Druckleitung 29 der Primärölpumpe 28 angeschlossen ist. Ferner ist eine Druck- feder 42 vorgesehen, die entgegengesetzt wie der Primärölpumpendruck auf den Steuerkolben 37 einwirkt. D", r Steuerkolben 37 bildet ausserdem mit dem zylindrischen Ventilgehäuse 41 einen Ringraum 43, der stets mit der Steuerölpumpen-Druckleitung 17 in Verbindung steht und ausserdem zeitweise-nämlich je nach Kolbenstellung - noch mit der Leitung 36 und/oder 17'verbunden ist.
Die Grösse der Druckfläche
38, die Stärke der Feder 42 und die Lage der Anschlussstellen der Leitungen 17,36 und 17'sind nun so vorgesehen, dass sich folgende Wirkungsweise des Umsteuerventils ergibt : a) Antriebsmotor und Antriebswelle 1 laufen mit Leerlaufdrehzahl oder einer beliebigen höheren Dreh- zahl (Betriebszustand nach Fig. l) : Die Primärölpumpe 28 erzeugt einen ausreichenden Öldruck und ver- sorgt über die Leitungen 29, 47 und 29'die Ölversorgungsstellen 32,2-6, 25 und W in der erforderlichen
Weise. Die überschüssige Ölfördermenge fliesst über das Überdruckventil 34 und den Kühler 35 in den Öl- sumpf 15 ab und wird dabei rückgekühlt.
Ferner wirkt der Primärölpumpendruck über die Verbindungslei- tung 40 auf die entsprechend gross bemessene Druckfläche 38 des Steuerkolbens 37 und verschiebt diesen entgegen der Kraft der Feder 42 in die rechte Endstellung, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Bei dieser
Kolbenstellung ist die Verbindung zwischen der Primárölpumpen-Druckleitung 29, 29'und der Steueröl- pumpen-Druckleitung 17 unterbrochen, so dass hiebei beide Ölsysteme abhängig voneinander wirken. b) Antriebsmotor und Antriebswelle 1 stehen, Abtriebswelle 12 läuft (z. B. beim Abschleppen eines
Triebfahrzeuges, s. Fig. 2) : Da die Primärölpumpe 28 nicht fördert, ist der Druckraum 39 drucklos, und der Steuerkolben 37 verschiebt sich unter der Wirkung der Druckfeder 42 in die linke Endstellung.
Bei dieser Kolbenstellung ist die Druckleitung 17 der Steuerölpumpe 14 über den Ringraum 43 und die Verbindungsleitung 36 an die Druckleitung 29'der Primärölpumpe 28 angeschlossen, so dass nunmehr die Ölversorgungsstellen 32,2-6, W usw. von der Steuerölpumpe 14 aus mit Öl versorgt werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Primärölpumpen-Druckleitung 29, 29'ein nur in Richtung zu den Schmierstellen und den sonstigen Ölversorgungsstellen hin öffnendes Rückschlagventil 44 vorgesehen, wobei ausserdem die zum Beaufschlagen des Steuerkolbens 37 dienende Zweigleitung 40 an einer in normaler Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil liegenden Stelle 45 der Prtmäröl- pumpen-Druckleitung angeschlossen ist, während die durch das Umsteuerventil gesteuerte Verbindungsleitung 36 an einer hinter dem Rückschlagventil 44 liegenden Stelle 46 der Primärölpumpen-Drucklei- tung angeschlossen ist.
Bei dem oben erwähnten Betriebszustand b (Primärölpumpe 28 steht) schliesst sich dieses Rückschlagventil 44 und verhindert dadurch eine Weiterleitung des Steuerölpumpendruckes in den Druckraum 39 des Umsteuerventils 20. Auf diese Weise werden eventuelle Pendelungen des Steuerkolbens 37 oder zumindest ein Drosseln des Durchflusses dunh das Steuerventil 20 von Leitung 17 nach Leitung 36 auf Grund einer eventuellen Rückverschiebung des Steuerkolbens 37 vor die Mündung der Verbindungsleitung 36 vermieden. Ein weiterer Vorteil des Rückschlagventils 44 besteht darin, dass dann nicht mehr ein Teil der Fördermenge der Steuerölpumpe durch den Kühler 35 in den Ölsumpf abfliessen kann.
Letzteres ist deshalb von Bedeutung, da die Fördermenge der Steuerölpumpe durchwegs kleiner bemessen ist als die der Primärölpumpe 28 und daher nach Möglichkeit für die Ölversorgungsstellen 32,2-6, W und 25 vorbehalten bleiben soll.
Gemäss einer vorteilhaften andern Ausführungsvariante der Erfindung kann auch die Druckleitung der Primärölpumpe 28 durchdas Umsteuerventil 20 steuerbar sein, u. zw. derart, dass nur bei arbeitender Primärölpumpe der Durchfluss durch diese Druckleitung freigegeben ist.
In Anwendung auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 wird dabei ausserdem vorgeschlagen, dass
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