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Druckregelventil für ein hydraulisch steuerbares Wechselgetriebe von
Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckregelventil für ein hydraulisch
steuerbares Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit mehreren über ein Steuerventil
wahlweise einschaltbaren hydraulischen Kupplungen für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche,
das in einer Zweigleitung der von der Getriebepumpe zum Steuerventil führenden Hauptleitung
angeordnet ist und dessen Steuerschieber unter Zwischenschaltung einer Druckfeder
und eines Ventilstößels durch ein die Kraftstoffzufuhr des Fahrzeugs mittels des
Gaspedals beeinflussendes Betätigungsgestänge entgegen dem in der Zweigleitung herrschenden
Flüssigkeitsdruck verstellbar ist.
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Bei diesen Einrichtungen sollen beim Gangwechsel, d. h. bei dem dadurch
erforderlichen Anschluß der jeweils ausgewählten Kupplungen an das Steuerventil
auftretende Flüssigkeitsstromstöße vermieden, zumindest aber weitgehend herabgesetzt
werden, um dadurch die gerade bei Kraftfahrzeugen besonders unerwünschten Schalterschütterungen
und -stöße, die zu einer ruckartigen Geschwindigkeitsänderung führen, zu verhindern.
Der hierzu erforderliche, allmähliche Anstieg der Anlegekraft der betreffenden Reibvorrichtung
wird durch Druck- bzw. Zuflußregelung zum zugehörigen Servomotor erreicht.
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Zu diesem Zweck bedient sich eine vorbekannte Einrichtung (deutsche
Patentschrift 899 312) eines Ausgleichs-Druckregelventils, das über Ausgleichsleitungen
mit den Kupplungen bzw. den funktionell gleichwertigen Reibungsbremsen eines Planetenrädergetriebes
zugeordneten Hydrozylindern verbunden ist, an die zugleich die Getriebepumpe sowie
zur übersetzungswahl dienende Steuerventileinrichtungen sowie weitere Leitungen
angeschlossen sind. Die den Reibungsbremsen zugeordneten Hydraulikzylinder sind
mit mehreren federbelasteten Kolben derart ausgebildet, daß die Flüssigkeitsdrücke
in den Ausgleichsleitungen einerseits und die Drücke in den anderen Leitungen in
wechselseitiger Beziehung zueinander stehen. Das hat zur Folge, daß bei der übersetzungswahl
mittels der Steuerventileinrichtungen ein allmähliches Regulieren des Eingriffsdruckes
auf die Kupplungen nur dann möglich ist, wenn in den Ausgleichsleitungen der Druck
geändert wird, damit sich ein davon abhängiger Flüssigkeitsdruck in den anderen
Leitungen einstellen kann. Durch eine derartige Wirkungsweise wird die vorbekannte
Einrichtung überaus kompliziert und raumgreifend, und zwar nicht nur durch die spezielle
Ausbildung der Hydraulikzylinder, sondern auch durch die letztere mit dem Ausgleichsventil
verbindenden Ausgleichsleitungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
für ein hydraulisch steuerbares Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen bestimmtes Druckregelventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen sehr einfachen und
vergleichsweise gedrängten Aufbau auszeichnet. ' Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß das Druckregelventil eine einzige, auf der der einmündenden Zweigleitung
gegenüberliegenden Seite seines Steuerschiebers angeordnete und zu einem die Getriebepumpe
speisenden ölsammelbehälter führende Ablaßleitung besitzt, die über den Steuerschieber
bei beeinflußtem Betätigungsgestänge im Sinn einer Trennung von der Zweigleitung
und bei dessen Freigabe im Sinn einer Verbindung mit der Zweigleitung gesteuert
ist.
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Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einem Druckregelventil
für ein hydraulisch steuerbares Wechselgetriebe, bei dem beim Gangwechsel keine
Schaltstöße im Antriebssystem auftreten. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erzielung
weicher Schaltvorgänge bei einem hydraulisch steuerbaren Wechselgetriebe ist sehr
einfach zu erstellen, da dafür lediglich ein in einer Zweigleitung der Hauptleitung
angeordnetes Druckregelventil erforderlich ist, das durch einfaches Betätigen des
Gaspedals über eine Ablaßleitung mit dem ölsammelbehälter in Verbindung gebracht
werden kann.
Es ist zwar bereits eine weitere Vorrichtung zur Erzielung
eines progressiven und weichen Geschwindigkeitswechsels bekanntgeworden (USA.-Patentschrift
2 997 892), bei der jedoch ein von der Erfindung völlig abweichender Lösungsweg
beschritten wird. Die Zuleitung zum Servomotor der Reibvorrichtung ist hierbei verzweigt
und im einen Zweig mit einem abhängig von der Gaspedalstellung variabel drosselnden
Nadelventil versehen. Ein jeder Zuleitung zugeordnetes Zweiwegeventil schaltet oberhalb
einer bestimmten Druckhöhe im Servomotor den drosselbaren Zweig ein und den ungedrosselten
Zweig ab. Da es sich um keine Druckregelung handelt, arbeitet diese bekannte Einrichtung
abhängig vom Zulaufdruck. Weil ferner diese Einrichtung nicht wie bei der Erfindung
in der von der Getriebepumpe zum Steuerventil führenden Leitung bzw. einer damit
verbundenen Zweigleitung, sondern hinter dem Steuerventil angeordnet ist, muß je
Servomotor mindestens ein eigenes Zweiwegeventil vorgesehen sein. Diese bekannte
Vorrichtung erhält dadurch bei mehreren zu steuernden Reibvorrichtungen einen komplizierten
Aufbau.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der den Durchfluß
zur Ablaßleitung steuernde Steuerschieber in einer ortsfest im Ventilgehäuse sitzenden
Hülse gleitfähig gelagert, an deren der Ablaßleitung zugewandtem Ende ein Ventilsitz
für den entsprechend ausgebildeten Kopf des Steuerschiebers vorgesehen ist, während
an dem der einmündenden Zweigleitung zugewandten Ende der Hülse eine Bohrung zur
Aufnahme eines dem Ventilkopf gegenüberliegenden Führungskolbens angeordnet ist,
dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Ventilkopfes ist.
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Vorzugsweise ist die Spannung der zwischen dem Ventilkopf und dem
Ventilstößel liegenden Feder so bemessen, daß in der Leerlaufstellung der die Kraftstoffzufuhr
steuernden Drosselklappe der in der Zweigleitung und auf den Ventilkopf wirkende
hydraulische Druck einen schwachen, den Ventilkopf von seinem Sitz an der Hülse
entgegen der Wirkung der Feder abhebenden Überdruck aufweist.
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Weiterhin ist ein Leitungssystem mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Druckregelventil vorgesehen, bei dem der in der von der Getriebepumpe zum Steuerventil
führenden Hauptleitung herrschende Druck in an sich bekannter Weise mittels eines
ausgangsseitig mit dem Ölsammelbehälter in Verbindung stehenden Rückschlagventils
auf einen Höchstwert einregelbar ist.
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Die in den Unteransprüchen erwähnten Merkmale sind nur im Zusammenhang
mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 zu würdigen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Darstellung veranschaulicht.
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Jede der zur Betätigung des Wechselgetriebes vorgesehenen Reibungskupplungen
10,11,12,13 und 14 besteht aus einem in einem Zylinder verschiebbaren, hydraulisch
betätigbaren Kolben und einer Mehrzahl von Kupplungsplatten, die, wenn ein hinreichender
Druck auf den Zylinderkolben zur Einwirkung gebracht wird, in dichter Reibung aneinandergepreßt
werden, wodurch die gewünschte Kraft über das Getriebe auf die Räder des Fahrzeugs
übertragen wird. An den Kupplungen vorgesehene Federn bringen diese außer Eingriff.
Üblicherweise werden in Übersetzungsgetrieben von hydraulisch gesteuerten Kraftfahrzeugen
eine Mehrzahl solcher Kupplungen verwendet. Mittels der Kupplung 10 wird in Vorwärtsrichtung,
mittels der Kupplung 11 der Rückwärtsgang eingeschaltet; die Kupplung 12 dient für
die Einschaltung des kleinsten, die Kupplung 13 für den mittleren Geschwindigkeitsbereich,
und mittels der Kupplung 14 ist die Höchstgeschwindigkeit einschaltbar. Die Kupplung
10 kann also zusammen mit irgendeiner der Kupplungen 12, 13 und 14 betätigt werden,
um so das Geschwindigkeitswechselgetriebe in der Vorwärtsrichtung auf den gewünschten
Geschwindigkeitsbereich zu schalten. Zur Betätigung dieser Kupplungen 10 bis 14
wird ihnen Druckflüssigkeit durch eine der an ein Getriebesteuerventil 20 anschließenden
Leitungen 15,16,17,18 und 19 zugeführt.
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Das Getriebesteuerventil 20 ist üblicher Bauart und wird auch in üblicher
Weise von Hand auf den gewünschten Geschwindigkeitsbereich geschaltet; es ist über
die Hauptleitung 21 mit der Druckseite der hydraulischen Getriebepumpe 23 verbunden,
die in bekannter Weise fortlaufend vom Fahrzeugmotor antreibbar ist. Ihre Saugseite
ist über die Leitung 24 mit dem Ölsammelbehälter 25 verbunden. Der Flüssigkeitsdruck
zum Getriebesteuerventi120 wird über ein bekanntes Rückschlagventi130 geregelt,
in dessen Gehäuse eine unter Federwirkung stehende Kugel von ihrem Sitz abgehoben
wird, wenn der Druck auf der Ventileinlaßseite über einen vorbestimmten Wert ansteigt.
Der Ventileinlaß ist über die Leitung 31 mit der Hauptleitung 21 und der Ventilauslaß
über die Leitung 32 mit dem ölsammelbehälter 25 verbunden. Üblicherweise wird der
Druck, mit dem die Kugel gegen ihren Sitz gedrückt wird, auf etwa 9 kp/cm2 eingeregelt.
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Die Kupplungsvorrichtung wird mit der Verstellvorrichtung für die
Kraftstoffzufuhr eines Kraftfahrzeugs zur Zusammenwirkung gebracht. Diese Vorrichtung
ist üblicher Bauart und besteht aus einer Drosselklappe 40, einer hieran
angreifenden Stange 41, einer Gestängestrebe 42, einer um ihre Längsachse drehbaren
Hebelstange 43 und aus dem Gaspedal 44. In der Zeichnung ist dieses Gestänge in
der Leerlaufstellung veranschaulicht, in welcher die Drosselklappe 40 fest geschlossen
ist. Wird die Hebelstange 43 gedreht und hierdurch die Gestängestrebe 42 gegen die
Stange 43 angezogen, wird die Drosselklappe 40 weiter geöffnet und die Geschwindigkeit
gesteigert. Betätigt wird die Stange 43 über eine kurze Strebe 45 durch das Gaspedal
44, durch dessen Niederdrücken die Drosselklappe 40 weiter geöffnet wird.
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An der Gestängestrebe 42 ist ein Arm 48 befestigt, gegen dessen freies
Ende ein Ventilstößel 49 eines Druckregelventils 50 der Differentialbauart anliegt.
Der in einer Bohrung 51 dieses Ventils 50 gleitfähig geführte Ventilstößel 49 steht
unter dem Druck einer Druckfeder 54, die in eine Ausnehmung des Ventilstößels 49
eingreift. Die Axialbewegung des Ventilstößels 49 wird durch einen im Ventilkörper
50 eingelassenen Sicherungsring 52 begrenzt, gegen welchen der Ventilstößel
mit einer Schulter zur Anlage kommt. Durch einen in eine Nut im Ventilstößel 49
eingelassenen O-Ring 53 werden Leckverluste vermieden.
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Wenn das Gaspedal freigegeben ist und die Drosselklappe eine der Leerlaufstellung
entsprechende
Lage einnimmt, befindet sich der Ventilstößel 49 am
weitesten außerhalb des Ventilkörpers 50, wie in der Zeichnung dargestellt
ist. Wenn beim Niederdrücken des Gaspedals 44 die Gestängestrebe 42 zur Stange 43
hin bewegt wird, drückt der mitgenommene Arm 48 den Ventilstößel 49 einwärts. Die
hierbei zusammengedrückte Feder 54 drückt dann mit ihrem vom Ventilstößel 49 abgelegenen
Ende auf den Ventilkopf 57 eines Steuerschiebers 56, dessen entgegengesetztes Ende
einen Führungskolben 58 besitzt. Dieser Steuerschieber 56 ist in einer zylindrischen
Hülse 60 gleitfähig angeordnet, die an ihrem einen offenen Ende einen Sitz
für den Ventilkopf 57 enthält und deren anderes Ende eine zylindrische öffnung aufweist,
welche zur Aufnahme des Führungskolbens 58 dient und deren Durchmesser kleiner ist
als der des Sitzes für den Ventilkopf 57.
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Die in der Bohrung 51 gegen axiale Verschiebung gesicherte
Hülse 60 weist eine Öffnung 61 auf, die mit einer Bohrung im Ventilkörper
50 axial fluchtet, an welche eine zur Hauptleitung 21 führende Zweigleitung
62 anschließt. Eine weitere Bohrung, die über eine Ablaßleitung 63 an die Leitung
32 angeschlossen ist, ist im Ventilkörper 50 im Bereich des teilweise
von der Feder 54 eingenommenen Raumes unmittelbar vor der Hülse
60 angeordnet. Somit kann Druckflüssigkeit durch die Zweigleitung
62 in das Innere der Hülse 60 eintreten. Da der Durchmesser des Ventilkopfes
57 größer als der Durchmesser des Führungskolbens 58 des Steuerschiebers 56 ist,
wirkt auf den Ventilkopf 57 ein Kraftüberschuß, der bestrebt ist, den Kopf 57 von
seinem Sitz abzuheben; doch dieser Tendenz wirkt die Spannung der Feder
54 entgegen.
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Die Spannung der Feder 54 wird so gewählt, daß sich aus dem Flüssigkeitsdruck
in der Zweigleitung 62 und in der Hülse 60 ein den Ventilkopf 57 entgegen der Spannung
der Feder 54 vom Sitz abhebender schwacher Überdruck von beispielsweise 1,5 kp/
cm2 ergibt, wenn sich die Drosselklappe 40 in der Leerlaufstellung befindet
und der Ventilstößel 49 am weitesten aus dem Ventilkörper 50 herausgestoßen
ist. Wird durch Niederdrücken des Gaspedals 44 die Drosselklappe 40 stärker
geöffnet, so drückt der vom Arm 48 gestoßene Ventilstößel 49 die Feder 54 so zusammen,
daß die auf den Steuerschieber 56 wirkende Federkraft etwa gleich der von der anderen
Seite auf den Kopf 57 wirkenden, ihn von seinem Sitz abdrückenden Kraft der Druckflüssigkeit
ist, die auf den Schieber 56 wirkt, wenn der Druck in der Zweigleitung 62 sich der
auf das Rückschlagventil 30 wirkenden Schließkraft nähert. Anders ausgedrückt, muß
die Kraft der Feder 54 so groß sein, daß der Flüssigkeitsdruck in der Hülse
60, in der Zweigleitung 62 und in der Hauptleitung 21 so hoch ansteigen kann,
daß der sich in letzterer einstellende Flüssigkeitsdruck ausreichend hoch ist, um
die Kupplungen 10 bis 14 zu betätigen. Das Rückschlagventil
30 kann so abgestimmt sein, daß es bei einem höheren Druck öffnet als jenem,
der in der Hülse 60 den Ventilkopf 57 öffnet, wenn sich die Drosselklappe
40 in der Offenstellung befindet, so daß das Ventil 30
auch als Sicherheitsventil
wirksam sein kann, um das Eintreten übermäßig hoher Drücke in den Steuerleitungen
zu verhindern. In Verbindung mit der Feder 54, deren Schließkraft geringer ist als
jene des Rückschlagventils 30, wirkt das Ventil 50 als Druckregler,
durch den der Betriebsdruck für die Getriebekupplungen 10 bis 14 auf
der geeigneten Höhe gehalten wird. Wenn der Druck in der Hauptleitung 21 bis oberhalb
des Wertes ansteigt, bei dem das Ventil entsprechend der Einstellung öffnen soll,
fließt die Druckflüssigkeit von der Hauptleitung 21 über die Zweigleitung
62 und durch die COffnung 61 in die Hülse 60 zum Ventilkopf 57. Dieser wird von
seinem Sitz abgehoben, wonach die Flüssigkeit nach Eintritt in die Bohrung 51 über
die Leitungen 63 und 32 zum COlsammelbehälter 25 zurückfließt.
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Wenn also das Gaspedal 44 freigegeben wird, wird der Flüssigkeitsdruck
in der von der Pumpe 23 zum Getriebesteuerventi120 führenden Hauptleitung
21 auf einen verhältnismäßig kleinen Wert abgesenkt, wodurch Stöße beim Schalten
auf eine andere Geschwindigkeitsstufe vermieden werden. Sobald nach dem Umschalten
des Getriebes das Gaspedal 44 allmählich niedergedrückt wird, steigt der Flüssigkeitsdruck
in der Hauptleitung 21 sofort allmählich an und führt zu einem allmählichen Ineingriffkommen
der Kupplungen 10 bis 14 zum Zweck einer weichen, stoßweisen Beschleunigung des
Fahrzeugs.