DE2034503B2

DE2034503B2 - Steuereinrichtung fuer ein fahrzeugtriebwerk

Info

Publication number: DE2034503B2
Application number: DE19702034503
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7991 Kehlen Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1970-07-11
Filing date: 1970-07-11
Publication date: 1976-05-26
Also published as: FR2100399A5; US3791239A; GB1347855A; DE2034503A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichng für ein Fahrzeugtriebwerk nach dem Oberbegriff η Anspruch 1.

Eine derartige Steuereinrichtung für ein Triebwerk it Klauenschalteetriebe ist durch die Zeitschrift vrafthand«, Heft 12/1967, S. 591, 592. bekanntgeworden. In dieser Steuereinrichtung werden die Motor- und Getriebeausgangsdrehzahl mit Hilft zweier als Drehzahlgeber wirkender Tacho-Genera toren gemessen. Zur Modulation eines Drehzahl wertes mit dem jeweils einzurückenden Gang könner in den Vergleicherstromkreis des motorabhängiger Tacho-Generators dem Übersetzungsverhältnis dei einzelnen Gänge angepaßte Widerstände eingeschalte werden. Während eines Schaltvorganges werden die beiden Vergleicherstromkreise des motorabhängiger und des von der Getriebeausgangsdrehzahl abhängigen Tacho-Generators so zueinander abgeglichen daß diese Stromkreise Nebenstromkreise für die Betätigung der Einspritzpumpe der Antriebsmaschine oder einer Bremse für die Antriebsmaschine steuern durch welche der für den Einrückvorgang nötige Gleichlauf der zu kuppelnden Getriebeglieder herbei geführt wird. Bei Gleichlauf schließen die Vergleicherstromkreise einen Hauptstromkreis, der elektromagnetische Ventile eines Vergleichergerätes erregt, durch die den einzelnen Gängen zugeordnete Druck]uftzyl'.nder angesteuert werden.

Diese bekannte Einrichtung ist verhältnismäßig aufwendig, -ia zwei Steuersysteme, bestehend au< einem elektronischen und einem pneumatischen Teil benötigt werden.

Eine sehr ähnliche Anordnung ist auch aus dei DT-OS 14 80 158 bekannt, in welcher zum Einrücken eines vorgewählten Ganges von einer Vergleicherschaltung ein elektrisches Signal an einen Gangschaltmotor abgegeben wird. Zum Herstellen de< Gleichlaufs löst die Vergleicherschaltung Einrichtungen zum Beschleunigen oder Verzögern der Getriebeeingangswelle aus. Diese Steuereinrichtung arbeitel mit einer erheblichen Anzahl elektrischer Kontakte, die im rauhen Fahrbetrieb eines schweren Nutzfahrzeuges störanfällig sind. Außerdem ist bei dieser Anordnung vorgesehen, daß zum Einwirken auf die ein Beschleunigen oder Verzögern der Getriebeeingangswelle ergebenden Organe (Motorregelung, Bremse] Druckmittelantriebe verwendet werden, wodurch wiederum ein Wechsel des Steuersystems erforderlich ist.

Gegenüber den bekannten Anordnungen besteh! die Aufgabe der Erfindung darin, die eingangs erwähnte Steuereinrichtung vollhydraulisch auszubilden und demgemäß eine hydraulische Modulationsvorrichtung zu finden, durch weiche Drucksignale erzeugt werden, die den einzelnen Gangstellungen eines nach einer geometrischen Reihe gestuften Mehrgang-Getriebes mit dem Stufensprung q zugeordnet sind

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 angegeben.

Die Ansprüche 2 und 3 enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist durch die Verwendung hydraulischer Bauteile sowohl im Informationsteil als auch im Kraftteil robust ausgebildet und eignet sich daher auch für schwere Nut/-fahrzeuge, die z. B. im Baustellenvcrkehr eingesetzt werden. Außerdem werden solche Störungen in dei Steuereinrichtung vermieden, die durch den Obergang von einem Steuersystem auf ein anderes verursacht werden.

Aus der FR-PS 10 69 762 ist an sich bereits eine Steuereinrichtung mit zwei hydraulischen Druckgebern bekannt, welche an eine Druckwaage angeschlossen sind. Bei Druckgleichheit auf beiden Seiten

der Druckwaage stellt ein Schieber eine Leitungs- »."•bindung von einem Druckerzeuger zu einem doppeltwirkenden Arbeitszylinder her, durch den ein Schieberradpaar für zwei Übersetzungen in die eine oder andere Kupplungsstellung bewegbar ist. Zur Wahl der Übersetzung ist die mit den. Druckerzeuger verbundene Leitung durch einen handbetätigten Steuerschieber jeweils an die gewünschte Seite des Arbeitszylinders anschließbar. Eine Modulationsvorlichtung zur Änderung des von einem der beiden Druckgeber gelieferten Druckwertes in Abhängigkeit »on der Schaltstellung eines Mehrgang-Getriebes ist in dieser bekannten Einrichtung jedoch nicht enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher be- »chrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Triebwerks mit der Steuereinrichtung,

Fig. 2 die Modulationsvorrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 3 ein Schaltschema,

F i g. 4 eine Betätigungseinrichtung für die Dreiwegeventile,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie F-F in Fig. 4. In Fig. 1 ist ein Fahrzeugmotor M über eine Kupplung K mit einem Stufenwechselgetriebe G verbunden. Durch den Fahrzeugmotor M wird als Drehzahlgeber ein hydraulischer Druckgeber 1 angetrieben, welcher über eine Steuerleitung 3 mit einer Modulationsvorrichtung MD verbunden ist. Eine von der Modulationsvorrichtung AiD abgehende Steuerleitung 4 ist mit einem Vergleichergerät S verbunden. Ein von der Getriebeausgangswelle angetriebener, als Drehzahlgeber dienender Druckgeber 2 ist über eine Steuerleitung 5 an das Vergleichergerät S angeschlossen, das durch eine gleichfalls durch den Fahrzeugmotor M angetriebene Pumpe PE mit Drucköl versorgt wird. Das Vergleichergerät S ist über mehrere Druckleitungen an die Arbeitskolben, beispielsweise einer Getriebeschaltung 6, einer Kupplungsbetätigung 7, einer Motorbremse 8 und einer Einspritzpumpe 9 angeschlossen.

Der durch den Druckgeber 1 in der Steuerleitung 3 erzeugte, mit der Motordrehzahl ansteigende Öldruck wird in der Modulationsvorrichtung MD umgekehrt proportional dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis im Stufenwechselgetriebe vermindert. Auf diese Weise entsteht in der Stcuerleitung 4 ein gestufter Druck, der mit dem in der Steuerleitung 5 angelieferten fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck im Vergleichergerät S verglichen werden kann. Die beiden Steuerleitungen 4 und 5 können beispielsweise an die Stirnseiten eines Steuerkolbens angeschlossen sein, der den durch die Pumpe PE erzeugten Arbeitsdruck bei Vorhandensein einer Drehzahldifferenz vor und hinter der Kupplung K den Betätigungskolben entweder der Einspritzpumpe 9 oder der Motorbremse 8 zusteuert. Bei Drehzahlgleichheit kann die Getriebeschaltung 6 mit der Pumpe PE verbunden werden. wodurch ein Gangwechsel erfolgt.

Eine gestrichelte, mit dem Bezugszeichen 10 versehene Linie deutet an, daß die beim Gangwechsel zu erreichende Gangstellung des Wechselgetriebes der Modulationsvorrichtung MD signalisiert wird, im ausgeführten Beispiel mittels einer Betätigungseinrichtung nach F i g. 4 und 5, die noch näher erläutert

Nach F i g. 2 sind in einem Gehäuse 15 der Modulationsvorrichiung MD ein erster Regelkolben 16 und ein zweiter Regelkolben 17 vorgesehen. Der Regelkolben 16 weist eine an die Steuerleitung 3 angeschlossene Stirnfläche 18 auf. Die Steuerleitung 3 steht außerdem mit einer Zulaufnut 19 in Verbindung, die über eine Steuerkante 20 am Regelkolben 16 mit einer Steuernut 21 zusammenwirkt. Mit 22, 23, 24 sind Gegenflächen am Regelkolben 16 bezeichnet. Die Gegenflächen 23, 24 sind durch ungleich lange, teleskopisch ineinander gelagerte Büchsen 25, 26 gebildet, die einerseits an einem Bund 27 anliegen können und andererseits mit dem Gehäuse 15 Druckkammern 30, 31 bilden. Die Steuerleitung 3 kann über die Steuernut 21 und über Dreiwegeventile A, B, C mit Druckkammern vor den Gegenflächen 22, 23, 24 verbunden werden.

Der zweite Regelkolben 17 steht mit einer Stirnfläche 28 und einer Zulaufnut 29 mit der von der Steuernut 21 aus weiterführenden Steuerleitung 3' in Verbindung, und eine Gegenfläche 32 kann über ein Dreiwegeventil D mit einer Steuernut 33 verbunden werden, die mit einer Steuerkante 34 zusammenwirkt. In der Steuerleitung 4, hinter den beiden Regelkolben 16 und IV, steht ein dem beim Gangwcchsel jeweils neu eingestellten, d. h. zu schaltenden Gang entsprechender, modulierter Druck zur Verfügung. Die Größe der Gegenflächen 22, 23, 24 des ersten Regelkolbens 16 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils gleich einer ganzzahligen Potenz q'¹, q*, q⁶ des Stufensprunges q, multipliziert mit der Stirnfläche 18, während die Gegenfläche 32 des zweiten Regelkolbens 17 gleich dem Stufensprung q mal der Stirnfläche 28 ist.

In dem Schaltschema nach Fig. 3 sind die in den einzelnen Gängen jeweils betätigten Dreiwegeventile durch Kreuze bezeichnet, sowie die dazugehörigen modulierten Drücke Pv angegeben.

Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung für die Dreiwegeventile. Eine durch einen nicht gezeichneten Schalthebel drehbare und axial verschiebbare Welle 36, die an die Getriebeschaltung 6 angeschlossen ist (nicht dargestellt), weist ein in einer Ebene liegendes Nockenpaar 37, 38 zum Betätigen der Dreiwegeventile A, B, C und einen Langnocken 39 zum Einschalten des Dreiwegeventils D auf. Die genannten Dreiwegeventile A, B, C, D sind vorzugsweise in der Getriebeschaltung 6 angeordnet und über zugehörige, nicht gezeichnete

Leitungen an die Modulationsvorric.itung MD angeschlossen. Die strichpunktierten Linien in Fig. 4 geben den Verschiebeweg der SchiebeweHe 36 nach links bzw. die jeweilige Stellung der rechten Kante des Langnockens 39 für jeweils zwei in einer Ebene liegende Gänge an, die mit römischen Ziffern bezeichnet sind. In Fig. 5 bezeichnen die strichpunktierten Linien die Lage der Gänge in zwei den Verschiebewegen überlagerten Drehstellungen der SchiebeweHe 36, wobei zwischen den Drehstellungen eine Leerlaufstellung (0) ergebende Drehstellung vorgesehen ist.

Bei Ausfall der Schalthydraulik können die Getriebegänge über die SchiebeweHe 36 auch mechanisch geschaltet werden.

Die Steuervorrichtung wirkt wie folgt:

Wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist in der gezeigten Stellung durch den Nocken 37 das Dreiwegeventil C und durch den Langnocken 39 das Drei-

wegeventil D betätigt und dadurch in seine Stellung für Verbindung der Steucrleitung 3' mit der Druckkammer 31 gebracht. Gemäß Schaltschema (F i g. 3) ist somit der erste Gang eingeschaltet. Die Stirnfläche 18 des ersten Regelkolbens 16 (Fi g. 2) ist durch den Druck in der Steuerleitung 3 beaufschlagt. Das Drucköl gelangt außerdem über die Zulaufnut 19, die Steuernut 21 und das geschaltete Dreiwegeventil C zur Gegenfläche 24. Der erste Regelkolben 16 befindet sich im Gleichgewicht. Die Kraft des auf die Gegenfläche 24 wirkenden Öldruckes entspricht also der Kraft des Druckes, der auf die Stirnfläche 18 wirkt. Über den zwischen der Steuerkante 20 und der Steuernut 21 vorhandenen Ringspalt fließt das Drucköl unter einem durch die Flächenverhältnisse um -j- reduzierten Wert weiter zur Stirnfläche

28 des zweiten Regelkolbens 17 und über die Zulaufnut 29, die Steuernut 33, das in die Verbindungsstellung geschaltete Dreiwegeventil D zur Gegenfläche 32. Auch der Regelkolben 17 befindet sich daher in einer Gleichgewichtsstellung. Durch einen Ringspalt zwischen der Steuerkante 34 und der Steuernut 33 drückt eine gewisse ölmenge hindurch, welche den Leckölverlusten entspricht. Hinter der Steuernut 33 in der Steuerleitung 4 steht nunmehr

ein Druck zur Verfugung, der zusätzlich um —

reduziert ist. Die gesamte Druckreduktion beträgt somit

P.

Aufschalten vom ersten in den zweiten Gang

Die Schiebewelle 36 wird aus der in F i g. 4 und 5 gezeichneten Stellung gegen den Uhrzeigersinn gedreht, bis der Langnocken 39 das Dreiwegeventil D abschaltet und in die die Gegenfläche 32 entlastende Stellung bringt, während das Dreiwegeventil C vom Nocken 37 freigegeben und durch den Nocken 38 erneut eingeschaltet wird. Somit ist lediglich das Dreiwegeventil C betätigt. Aus Fig. 2 ergibt sich weiterhin eine Beaufschlagung der Gegenfläche 2· des Rcgelkolbens 16. Der Regelkolben 17 dagegei befindet sich links in Anlage am Gehäuse, da ja da Dreiwegeventil D in seiner die zugehörige Druck kammer entlüftenden Lage ist. Durch den zweitei Regelkolben 17 erfolgt deshalb keine zusätzlich! Druckreduktion. In der Steuerleitung 4 herrscht dem

nach ein auf den Wert — · P verminderter Druck.

Aufschalten vom zweiten in den dritten Gang

Die Schiebewellc 36 wird zunächst im Uhrzeiger sinn in die O-Stellung gedreht, wodurch sich der Betatigungszapfen des Dreiwegeventils C zwischen der beiden Nocken 37 und 38 befindet und das Drei wegeventil C abgeschaltet ist. Das Dreiwegeventil L bleibt weiterhin abgeschaltet. Die Schiebewelle 3( wird jptzt nach links (Fig. 4) gezogen und anschließend noch einmal im Uhrzeigersinn gedreht Damit ist das Dreiwegeventil B durch den flocker 37 und das Dreiwegeventil D durch den Langnocker 39 eingeschaltet. Nach F i g. 2 ist die Gegenfläche 23 des ersten Regelkolbens 16 und zusätzlich die Gegenfläche 32 des Regelkolbens 17 beaufschlagt. Irr dritten Gang erfolgt daher eine Druckreduktion

von -τ-.
<?'

Die Schaltung des vierten bis siebten Ganges wird entsprechend vorgenommen.

Im achten Gang ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, kein Dreiwegeventil eingeschaltet. In dieser Gangstellung ist die Schiebewelle 36 (F i g. 4) so weit nach links verschoben, daß die der strichpunktierten Linie I-II entsprechende Stelle der Schiebewelle an die Stelle der strichpunktierten Linie VII-VIII gerückt ist. Die Schiebewelle 36 ist außerdem gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß der Langnocken 39 nach rechts geschwenkt und das Ventil D ausgeschaltet ist. Der Nocken 38 liegt außerhalb der Betätigungsebene des Dreiwegeventils A. Die beiden Regelkolben 16 und 17 befinden sich daher links in Anschlagstellung, und es baut sich in der Steuerleitung 4 ein ungedrosselter Druck P auf.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein Fahrzeugtrieowerk mit einem Fahrzeugmotor und einem Stufenwechselgetriebe, einem ersten vom Fahrzeugmotor angetriebenen Drehzahlgeber, einem zweiten von der Getriebeausgangswelle angetriebenen Drehzahlgeber, einer Vorrichtung zur Modulation des Drehzahlwertes des motorabhängigen Drehzahlgebers in Abhängigkeit vom beim Gangwechsel neu eingestellten Gang, und einem mit der Modulationsvorrichtung und mit dem zweiten Drehzahlgeber verbundenen und in Abhängigkeit von beiden Drehzahlwerten Steuerkommandos an die Einheiten des Triebwerks abgebenden Vergleichergerät, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehzahlgeber in an sich bekannter Weise als Druckgeber (1, 2) ausgebildet sind und der motorabhängige Druckgeber (1) ao liber eine Steuerleitung (3) an eine Stirnfläche (18) und an eine mit einer Steuernut (21) zusammenwirkende Zulaufnut (19) eines ersten Regelkolbens (16) angeschlossen ist, daß die Steuernut (21) mit verschieden großen, über Dreiwegeventile (A, B, C) beaufschlagbaren Gegenflächen (22, 23, 24) des ersten Regelkolbens (16) und mit einer Zulaufnut (29) sowie der einen Stirnfläche (28) eines zweiten Regelkolbens (17) verbunden ist, und daß eine weitere Steuernut (33) über ein weiteres Dreiwegeventil (D) an die Gegenfläche (32) des zweiten Regelkolbens (17) und an das Vergleichergerät (5) angeschlossen werden kann, wobei die genannten Gegenflächen jeweils größer sind als die zugehörige Stirnfläche der Regelkolben.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten der Gänge die Dreiwegeventile (A, B, C, D) einzeln oder kombiniert durch eine von einem Schalthebel betätigte Schiebewelle (36) zu betätigen sind, daß die Gegenflächen (22, 23, 24) des ersten Regelkolbens (16) um Potenzen (q-, q*, ^⁶... bzw. q, q³, q^s. ..) des Stufensprunges (q) größer sind als die zugehörige Stirnfläche (18) und daß die Gegenfldche (32) des zweiten Regelkolbens (17) lim den Stufensprung (q) größer ist als die -Jgehörige Stirnfläche (28).

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des ersten Regelkolbens (16) ungleich lange, teleskopisch ineinander gelagerte, mit ihren einen Stirnseiten die Gegenflächen (23, 24) bildende Büchsen (25, 26) angeordnet sind, weiche einerseits an einem Bund (27) des ernten Regelkolbens (16) anliegen können und andererseits mit dem Gehäuse (15) Druckkammern (30, 31) bilden.