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Kennwort: "EinrückverzöDerung" Hydrodynamisch-mechanisches Reversler-und
Mehrganggetriebe Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise mit einem hydrodynamischen
Arbeitskreislauf komoiniertes, durch reibschlüssige, hydrauliscn betätigte Schaltkupplungen
oder -Bremsen geschaltetes Mehrstufengetriebe mit einem Reversierteil und einem
Stufenteil, insbesondere für selbstfahrende Erdbewegungsgeräte wie z. B.
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Planierraupen, mit zwei je für eine Fahrtrichtung dienenden Bremsen
bzw. Kupplungen im Reversierteil des Getrieben und je einer jeweils bei dem entsprechenden
Gang eingeschalteten Kupplung bzw.
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Bremse. Getriebe dieser Art @esitzen ein hydraullsches Schaltsystem
mit einer vorzugsweise volumetrisch wirkenden Druckerhöhungspumpe als Druckquelle
für die Anpreßkolben der Schaltkupplungen bzw. -bremsen, ferner ein in den drucklosen
Ölsumpl entspannendun Maximal-Druckhalteventil, ein Dreistellungs-Ventil mit den
Stellungen vorwärts, neutral unt rückwärts zum wahlweiser. Beaufschlagen der Kupplungen
bzw. Bremsen des Reversierteils das Öetrie@@@ und ein in einer der Anzahl der Gänge
entsprechenden Anzahl von Stellungen rastendes Schaltventil zum wahlwelsen Beaufschlagen
einer entaprechenden Gangkupplung bzw. -Bremse und ein einen Druckraum enthaltendes
Verzögerungsventil für einen langs@@men Druckanstieg im Betätigungszylinder der
einzuschaltenden Kupplungen bzw. Bremsen. Der Druckraum dieses Verzögerungsvebtils
wird von einem Kolben begrenzt, der unter der answachsenden Kraft einer die zunehmender
Füllung zusammengedrückten Feder steht und an die Versindungsleitung zwischen Druckquelle
und Kupplungen bzw. Bremsen über eine Drosselstelle angaschlossen ist und sich beim
Einuchalten langsam füllt und der gegen ein zweites, ebenfalls in den drucklosen
Ölsumpf
entspannendes Druckbegrenzungsventil im Sinne einer Druckgrenzenerhöhung arbeitet.
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Beim Gang- oder Fahrtrichtungswechsel solcher Getriebe kommt es trotz
des vorgeschalteten hydrodynamischen Arbeitskreislaufes zu einem einerseits im Hinblick
auf einen weichen Gangwechsel erwünschten und durch das Verzögerungsventil herbeigeführten
längeren Schleifen von Schaltkupplungen bzw. -bremsen im Getriebe. Dieses Schleifen
belastet die Reibbeläge, und die reibschlüssigen Schaltelemente müssen thermisch
auf diese Schleifvorgänge ausgelegt werden, wodurch sie entsprechend groß, schwer
und teuer werden, was gerade im Fahrzeuggetriebebau besonders unerwünscht ist. Ein
weiteuer Nachteil von bekannten Getrieben der angegebenen Art ist, daß sie für mehrere
installierte Schaltkupplungen bzw. -bremsen mehrere Verzögerungsventile benötigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe der eingangs genannten
Art derart zu verbessern, daß die genannten Nachteile beseitigt werden, d.h. ein
Getriebe anzugeben, bei dem das beabsichtigte Schleifen der reibschlüssigen Schaltelemente
beim Gang oder Fahrtrichtungswechsel nicht auf allen Schaltelementen stattfinden
kann und bei dem man mit nur einem Verzögerungsventil für alle Schaltelemente auskonunt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen Druckerhöh:rngspumpe
und Maximaldruckhalteventil einerseits und Verzögerungsventil andererseits ein drittes,
ein Zweistellungs-Schaltventil oberhalb einer bestimmten Gegendruckgrenze betätigendes
und dann einen Überstromquerschnitt freigebendes Druckbegrenzungsventil eingeschaltet
ist, wobeL das Zwelstellungsschaltventil in der einen Lage, der Ruhetage, einen
ersten Leitungsquerschnitt freigibt und einen zwei ten absperrt und in der anderen
Lage, der Arbeitslage, den ersten absperrt und den zweiten freigibt und wobei das
Zweistellungs-Schaltventil derart in das hydraulische System eingeschaltet ist,
daß in dessen Arbeitslage die Verbindung vom zwischengeschalteten, dritten, kombinierten
Druckbegrenzungsventil zum zweiten Druckbagrenzungsventil unterbrechen ist und der
Druckraus des Verszögerungsventiles an den drucklosen Ölrücklauf angeschlossen ist,
und sie
wird ferner dadurch gelöst, daß der Druckentnahmepunlct
alls dem hydraulischen System für die für eine Aufnahme hoher Schlupfleistungen
ausgelegten reibschlüssigen Schaltbremsen bzw. -kupplungen, vorzugsweise die beiden
Reversierbremsen -bzw. -kupplungen, unmittelbar nach dem zwischengeschalteten, dritten
Druokbegrenzungsventil angeordnet ist und der Druckentnahmepunkt für die für kleine
Schlupfleistungen ausgelegten Gchaltbremsen -bzw. -kupplungen, vorzugsweise die
Gangbremsen bzw. -kupplungen zwischen Druckerhöhungspumpe und drittem Druckbegrenzungsventil.
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Die erfindungsgemäße Anlage dient dem gesteuerten Druckanstieg in
hydraulischen Bremsen für den Gangwechsel in Fahrzeuggetrieben der eingangs genannten
Art. Dank der Erfindung wird dieser beim Wechsel der Fahrtrichtung ebenso wirksam
wie beim Schalten der die Fahrgeschwindigkeit bestimmenden Gänge und bewirkt ein
ruckfreies und sanftes Umschalten der einzelnen Gänge, auch wenn die Steuerorgane
sehr schnell betätigt werden. Außerdern wird aufgrund der unterschiedlichen Lage
der Druckentnahmepunkte für die Reversier- und für die Gangschaltbremsen erreicht,
daß beim Umschalten von Vorwärts auf Rückwärts dle anfallende Energie nur in den
dafür ausgelegten Vorwärts- und Rückwärtsbremsen durch Reibung vernichtet wird und
die Gangbremsen nicht durchrutschen. Damit nofort nach einem Schaltvorgang die Steueranlage
bzw. deren Verzögerungsventil für eine neue Schaltung bereit ist, d.h. damit das
Verzögerungsventil sehr schnell wieder in die Ausgangslage zurückkehrt, ist erfindungsgemäß
vorgesehnen, daß der Druckraum des Verzögerungsventils am Ende der Verzögerungszeit
über einen großen Leitungsquerschnitt mit dem (51-sumpf verbunden wird.
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Die übrigen auf eine einfache Montage und einfache herstellung der
Ventileinzelteile abzielenden Maßnahmen, die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorgeschlagen werden, können den Unteransprüchen entnommen werden.
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Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles im folgenden etwas näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 das erfindungsgemäße Schaltschema für ein Getriebe
der eingangs genannten Art unter Verwendung der Sinnbilder nach DIN 24 300 und Fig.
2 die Ausbildung des Druckverzögerungsventiles und des kombinierten Druckbegrenzungs-
und Umschaltventiles.
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In Fig. 1 ist in der oberen Hälfte das mit dem erfindungsgemäßen
Schaltschema zu schaltende Getriebe dargestellt. Von der Antriebswelle 50 wird zunächst
über einen Föttingerwandler 51 die Eingangswelle 52 des mit zwei Planetenradsätzen
ausgestatteten Reversierteiles 3) des Getriebes mit den Schaltbremsen ii und V für
Rückwärts. bzw. Vorwärtsfahrt angetrieben. Die Reversierbremsen R und V sind thermisch
stark belastbar als Schlupfbremsen ausgelegt und übernehmen stets bei irgendeiner
Schaltoperation die Synchronisationsleistune, Der Kraftfluß gelangt über die Zwischenwelle
)4 in den mit drei Planetenradsätzen ausgestatteten Gangschaltteil 35 des Getriebes
mit den Schaltbremsen I, III und IV für den 1., 3. bzw. 4. Gang und der Schaltkupplung
II für den 2. Gang. Diese Bremsen bzw. Kupplungen sind in Bezug auf ihre thermische
und schlupfmäßige Belastbarkeit wesentlich kleiner als die Reversierbremsen ausgelegt.
Von der Abtriebswelle 56 wurden dann schließlich die Antriebsräder des Fahrzeuges
angetrieben.
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Die Steueranlage besteht im wesentlichen aus fclgendcii hauptteilen:
Der Zahnradpumpe 1 zur Versorgung des gesamten Systems mit Drucköl, dem Druckhalteveritil
2, das den Maximaldruck im gesamten System bestimmt, ferner dem Gangschaltventil
4 mit einem manuell betätigten Steuerkolben für die Gangwaill und ferner aus dem
ebenfalls manuell betätigten Reversier-Steuerventil 5 mit den Stellungen Vorwärts,
Neutral und Rückwärts, dem kombinierten Druckbegrenzunge und Umschaltventil 6 mit
dem Reduzierkolben 7, dem Druckkolben 8, dem Steuerkolben 9 und der Feder 10 in
einer Bohrung, ferner das Druckverzügerungsventil 3 mit den Steuerkolben 11 und
dem
Dämpfungskolben 13, der Dämpfungsfeder 14 und dem Anschlag 15. Abgeschlossen werden
die beiden Ventilbohrungen durch Anschläge lö und 17.
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Die von der Zahnradpumpe 1 geförderte Druckflüssigkeit wird über
Leitung 18 dem Druckhalteventil 2, das in diesem Augenblick den Druck im ganzen
System bestimmt, zugeführt. Außerdem werden über Leitung 18 der Gangwahlschieber
4 und das kombinierte Druckbegrenzungs- und Umschaltventil 6 mit der Zahnradpumpe
verbunden.
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Über den Gangwahlschieber 4 wird das Drucköl der jeweils zu schaltenden
Brernse der einzelnen Gänge zugeführt. Nach Figur 2 wird im Druckbegrenzungsventil
6 der im Reduzierkolben 7 gelagerte Druckkolben 8 beaufschlagt. Durch den durch
das Druckhalteventil 2 bestimmten Druck ist der Druckkolben 8 in der Lage, die Kraft
der Feder 10 zu überwinden, so daß der Steuerkolben 9 sich gegen den Anschlag 17
legt. In dieser Stellung des Steuerkolbens 9 sind die Leitung 10 und die Leitung
19 direkt miteinander und somit die Druckleitun 18 mit der jeweils geschalteten
Vorwärts- oder Rückwärtsbremse verbunden. Die Leitung 20/23 ist nun gesperrt; die
Leitung 21 und damit die Kammer 22 sind Dank des vorgerückten Kolbens 9 entlastet
(E), d. h. mit dem Pumpensumpf verbunden.
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Einrückvorgang einer Bremse (Fig. 2): Die von Zahnradpumpe 1 geförderte
Druckflüssigkeit wird über Leitung 18 dem Druckhalteventil 2, dem Gangwahlschieber
4 und den kombinierten Druckbegrenzungs- und Umaschaltventil 6 zugeführt. Es wird
zuerst die Bremse bzw. Kupplung des jeweils geschaltaten Geschwindigkeitsganges
singeschaltet, d. h. deren Kolbenraum gefüllt. Durch die Verbindung Ub er Leitung
18 zum Druckbegrenzungsventil (> wird der Druck in der Gangbremse nicht von Druckhalteventil
2, das den Maximaldruck des Gystems bestimmt, sondern von Druckkolben 8 in Zusammenrbeit
mit Feder 10 bestimmt. Der Steuerkolben 9 bewegt sich soweit gegen den Anschlag
17, daß das weiterhin geförderte Öl jetzt von Laitung 18 in Leitung 10 überströmen
kann. Der Druckkolben 8 und der Kolben 9 wirken in diesem Augeblick in Zusammenarbeit
mit Feder 10 als
Uberströmventil. Von Leitung 19 kann das Drucköl
über Leitung 20, Steuerkolben 9 und Leitung 25 und über die Bohrung 24 in die Kammer
25 einströmen. Wird das Produkt aus Druck in der Kammer 25 mal Stirnfläche des Steuerkolbens
11, also die Kolbenkraft größer als die Vorspannkraft der Feder 14, so wird der
Steuerkolben 12 die Feder 14 zusammendrücken und sich gegen Steuerkolben.ll verschieben.
Dadurch werden die Bohrungen 26 geöffnet und das über schüssig geförderte 51 kann
frei in den Sumpf abfließen. Der Druck in der Kammer 25 wird also durch die Stirnfläche
des Steuerkolbens 11 und durch die Kraft der Feder 14 bestimmt. Beide, Steuerkolben
11 und Feder 1.4 bilden ein Uberströmventil. Die Kammern 22 und 25 sind über die
Drossel 27 miteinander verbunden. Bedingt durch den Durch messerunterschied zwischen
dem Steuerkolben 11 und dem Dämpfungskolben 15 herrschen in der Kammer 22 und der
Kammer 25 unterschiedliche Drücke; sie stehen im umgekehrten Verhältnis der Stirnflächen
von Steuerkolben 11 urid Dämpfungskolben 13. Es-kann, bedingt durch den Druckunterschied
ständig Drucköl über die Drossel 27 von der Kammer 25 in die Kanuner 22 überströmen,
Ein Teil des Drucköls aus der Kammer 22 kann weiter Uber die Drossel 28 frei in
den Ölsumpr abfließen. Die Durchmesser der Bohrungen der Drossel 27 und der Drossel
28 bestimmen, wie schnell die Kammer 22 ihr maximal-es Volumen erreicht, d,h. wann
sich der Dämpfungskolben 13 gegen den Anschlag 15 legt. Durch das stetige Vergrößern
von Kammer 22 wird die Feder 14 stetig zusammengedi'ückt. Der Druck in der Kammer
22 steigt in dem Maße, wie die Federkraft zunimmt. Steigt der Öldruck in der Kammer
22, so steigt automatisch auch der Öldruck in Kammer 25. Uber Leitung 2.1 kann,
bedingt durch die Stellung des SteUerkolbens 9 in diesem Augenblick kein Drucköl
aus Kammer 22 abfließen. Legt sich der Dämpfungskolben $13 gegen den Anschlag 15,
so hat der gesteuerte Druck in Kammer 25 sein Maximum erreicht. In diesem Augenblick
werden sämtliche Entlastungen E im Druckverzögerungsventil geschlossen. Der Druck
steigt schlagartig an und wird jetzt vom Druckhalteventil 2 geteuert. Durch den
Druckanstieg kann der Druckkolben 8 die Kraft der Feder 10 vollständig überwinden
und der Steuerkolben 9 legt sich gegen den Anschlag 17. jetzt wird die direkte Verbind
zwischen Leitung 18 und Leitung 19 durch den Steuerkolben 9 treigegeben.
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Ile Verbindung von Leitung 20 und Leitung 23 wird durch den Steuerkolben
9 gesperrt. Die Kammer 22 wird über Leitung 21 und Steuerkolben 9 in den Ölsumpf
entlastet. Der Dämpfungskolben 13 geht also sofort in die Ausgangsstellung zurück,
d.h. enn die Anlage ihren maximalen Druck erreicht hat, ist das Druckverzögerungsventil
sofort wieder einsatzbereit.
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Umschalten Vorwäris-Rückwärts oder umgekehrt : Im Ausgangspunkt des
Umschaltens sind alle Bremsen mit dem maximalen, durch das Druckhalteventil 2 bestimrnten
Öldruck beaufschlagt. Wird jetzt das Reversiersteucrventil 5 von Vorwärts- auf Rückwärts-Stellung
gebracht, so sinkt der Druck in Leitung 19, bedingt durch den Füllvorgang des Bctätigungskolbens
der Hückwärtsbremse kurzzeitig soweit ab, daß der Steuerkolben 9 durch die Kraft
der Feder 10 soweit gegen den Reduzierkolben 7 verschoben wird, daß der Steuerkolben
9 die Steuerstellung, wie oben beschrieben, einnimmt, wodurch der gesteuerte Druckanstieg
eingeleitet wird. Für Umschalten von Rückwärts auf Vorwärts gilt das gleiche.
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Umschalten der Geschwindigkeitsgänge: Am Ausgangspunkt des Umschaltens
sind auch hier alle Bremsen voll mit dem maximalen, durch das Druckhalteventil 2
bestimmten Druck beaufschlagt. Wird jetzt das Gangschaltventil 4 betätigt und damit
der Gang gewechselt, dann sinkt, bedingt durch den Füllvorgang des Kolbenraumes
der neu geschalteten Bremse der Druck iii Leitung 18 kurzzeitig soweit ab> daß
Steuerkolben S)- die Steuerstellung wie bereits beschrieben einnimmt.
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Der Hauptgedanke der Erfindung ist der eines Abhaues des Betätigungsdruckes
für die Schaltbremsen - bzw. -kupplungen durch Druckbegrenzungsventile in z w e
i Stufen und der Entnahme der Drücke für die thermisch verschieden ausgelegten reibs-hlüssigen
Schaltelemente an zwei verschiedenen Stellen. Der Druck für die schlupfmäßig und
thermisch nur schwach belastbaren Schaltelemente I bis IV des Gangschaltgetriebeiles
55 wird zwischen einem Druckbegrenzungsventil 2 und einem weiteren Druckbegrenzungsventil
-6 an der Stelle 37 und der Druck für die schlupffähigen und thermisch hoch belastbaren
Reversierbremsen R und V wird nach dem weiteren
Druckbegrenzungsventil
6 an der Stelle 38 entnommen. Ein anderer wesentlicher Gedanke vorliegender Erfindung
ist das zeitlich gesteuerte Anwachsenlassen der Druckgrenze des weiteren Druckbegrenzungsventils
durch das Verzögerungsventil 3.
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Die Vorteile der vorber beschriebenen Anlage gegenüber dem Stand
der Technik sind: 1. Mit nur einem Verzögerungsventil können sämtliche Schaltbremsen
bzw. -kupplungen eines Getriebes gesteuer beauS-schlagt werden und es können beliebig
viele Getriebebremsen bzw. -kupplungen damit gesteuert beaufschlagt werden.
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2. Die bei allen Gangwechseln, d.h. Wechsel der Fahrtrichtung und
Anderung der Geschwindigkeit zu vernichtende Energie wird nur in den dafür ausgelegten
Bremsen, d.h. in Cliesem Falle den Vorwärts-Rückrtsbremsen durch Reibung vernichtet.
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5. Die Anlage ist nach Abschluß eines gesteuerten Fülivorganges sofort
wieder für einen neuen Schaltvorgang einsatzbereit.