DE2040195C3

DE2040195C3 - Fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre zum Verhindern unzulässiger Rückschaltungen in Kraftfahrzeugwechselgetrieben

Info

Publication number: DE2040195C3
Application number: DE19702040195
Authority: DE
Inventors: Alfred 7990 Friedrichshafen Magg; Friedrich 7996 Meckenbeuren Schreiner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1969-09-13
Filing date: 1970-08-13
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2040195B2; DE2040195A1

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre zum Verhindern unzulässiger Rückschaltungen in Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben, die aus einem Haupt- und einem die Gangfolge verlängernden Gruppengetriebe bestehen, wobei der Gangwechsel im Hauptgetriebe mittels einer Schaltwelle erfolgt, die zum Wechseln der Schaltgasse axial verschiebbar ist und zum Gangwechsel innerhalb einer Schaltgasse drehbar ist, während zum Umschalten des Gruppengetriebes ein mittels Druckmittel betätigbarer Schaltzylinder vorgesehen ist, dessen Beaufschlagung durch ein am Schalthebel angeordnetes Vorsteuerventil vorgewählt und durch ein nur in der Leerlaufstellung der Schaltwelle geöffnetes, an die Druckmitttlversorgungsleitung angeschlossenes Hauptabschaltventil vollzogen wird, wobei ferner eine erste Sperrvorrichtung gegen axiales Verschieben der Schaltwelle von einer Schaltgasse für höhere Gänge in eine Schaltgasse für niedrigere Gänge und eine zweite Sperrvorrichtung, die die Druckmittelbeaufschlagung des Schaltzylinders in Richtung des langsamen Ganges des Gruppengetriebes verhindert, angeordnet sind, und beide Sperrvorrichtungen beim Überschreiten vorbestimmter Fahrgeschwindigkeiten wirksam sind, und wobei schließlich zum Steuern der ersten Sperrvorrichtung ein gegen Federkraft in die Öffnungsstellung bringbares Ventil vorgesehen ist, dem eine Umstellvorrichtung zugeordnet ist, durch die mit dem Umschalten des Gruppengetriebes in den oberen Gangbereich die Verstellkraft für dieses Ventil an die in diesem Gangbereich bei höherer Fahrgeschwindigkeit liegenden Ansprechpunkte der ersten Sperrvorrichtung angepaßt wird, nach Patent 1946496.

Die Sperre nach dem Hauptpatent besteht darin, daß eine an sich bekannte erste Sperrvorrichtung gegen axiales Verschieben der Schaltwelle von einer Schaltgasse für höhere Gänge in eine Schaltgasse niedrigerer Gänge und eine zweite Sperrvorrichtung, die die Durckmittelbeaufschlagung des Schaltzylinders in Richtung des langsamen Ganges des Gruppengetriebes verhindert, angeordnet sind, daß beide Sperrvorrichtungen in an sich bekannter Weise beim Überschreiten vorbestimmter Fahrgeschwindigkeiten wirksam sind, daß in an sich bekannter Weise zwischen der Druckmittelversorgungsleitung und dem Schaltzylinder ein von der Schahwelle gesteuertes Hauptabschaltventil angeordnet ist, das die Druckmittelzufuhr zum Kraftkreis für den Schaltzylinder ausschließlich in der Neutralstellung der Getriebeschaltvorrichtung für das Hauptgetriebe öffnet, und daß zum Steuern der ersten Sperrvorrichtung ein gegen Federkraft in die Öffnungsstellung bringbares Ventil vorgesehen ist, dem eine Umstelleinrichtung zugeordnet ist, durch die mit dem Umschalten des Gruppenpetriebes in den oberen Gangbereich die Verstellkraft für dieses Ventil an die in diesem Gang-

bereich bei höherer Fahrgeschwindigkeit liegenden Ansprechpunkte der ersten Sperrvorrichtung angepaßt wird. Ein-weiterbildendes Merkm.il des Hauptpatents ist es, daß als erste Sperrvorrichtung axial zur Schaltweüe ein Druckzylinder angeordnet ist, dessen Kolben den axialen Verstellweg der Schaltwelle entsprechend dem eingeschalteten Gangbereich begrenzt. Noch ein weiterbildendes Merkmal des Hauptpatents ist es, daß als Umstelleinrichtung für das die erste Sperrvorrichtung steuernde Ventil ein auf dessen Feder wirkender Verstellmotor vorgesehen ist und der Arbeitsraum des Verstellmotors mit der Druckmittelleitung verbunden ist, die zum Umschalten des Gruppengetriebes in die höhere Gangstufe Druckmittel dem Zylinderraum des Schaltzylinders zuführt.

Während bei der beschriebenen Lösung das Steuerventil für den Schaltzylinder in dem Druckmittelkanal zur langsamen Gruppe, d. h. im Kraftkreis angeordnet ist, besteht auch die Möglichkeit, dieses Steuerventil in dem Steuerkreis anzuordnen, d. h. in dem Steuerkanal zwischen dem Vorsteuerventil und dem Relaisventil. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß kleinere Ventile verwendet werden können, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein als zweite Sperrvorrichtung dienendes Steuerventil zwischen dem Vorsteuerventil und dem Steueranschluß eines vom Vorsteuerventil gesteuerten, das Druckmittel je nach Vorwahl vom Hauptabschaltventil zum Schaltzylinder leitenden Relaisventils, und zwar in der zum Vorwählen des langsamen Ganges des Gruppengetriebes dienenden Leitung, angeordnet ist. Ein weiterbildendes Merkmal vorliegender Erfindung ist es, daß zwischen dem als Umstellvorrichtung dienenden Verstellmotor zur Änderung der Federkraft des die erste Sperrvorrichtung steuerndes Ventils und dem zwischen dem Vorsteuerventil und dem Relaisventil angeordneten Steuerkanal ein Druckkanal angeordnet ist, der bei Vorwählung des schnellen Ganges für den Schaltzylinder des Gruppengetriebes unter Druck steht.

Ferner kann die fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerung der Steuerventile nicht nur hydraulisch, sondern auch elektrisch erfolgen.

Dementsprechend ergibt sich als weiterbildendes Merkmal der Erfindung, daß zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerung des die erste Sperrvorrichtung steuernden Ventils und des als zweite Sperrvorrichtung dienenden Ventils ein an sich bekannter, proportional zur Fahrgeschwindigkeit angetriebener elektrischer Impulsgeber angeordnet ist und eine in Abhängigkeit von der Frequenz der Impulsfolgen steuerbare elektronische Schaltstufe sowie ein mit dem zwischen Vorsteuer- und Relaisventil angeordneten Steuerkanal verbundener Druckschalter zur Zuleitung einer Eingabegröße für die Stellung des Schaltzylinders zu der Schaltstufe.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der geschwindigkeitsabhängigen Sperre nach vorliegender Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt ι

Fig. 1 das Schema einer fahrgeschwindigkeitsabhängigen Sperre mit .m Steuerkreis angeordneten hydraulisch gesteuerten Ventilen,

Fig. 2 das Schema einer fahrgeschwindigkeitsabhängigen Sperre nach Fig. 1 mit elektrisch gesteuerten Ventilen,

Fig. 3 das Schema für ein Achtganggetriebe, Fig. 4 ein Fahrgeschwindigkeitsdiagramm mit Angabe der Lage der Sperren für ein Achtganggetriebe.

In Fig. 1 und 2 ist die fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre für ein 4-Gang-Getriebe mit einem Rückwärts- und einem Kriechgang sowie mit einem nachgeschalteten Gruppengetriebe dargestellt. Durch das Gruppengetriebe wird die Gangzahl verlängert bzw. verdoppelt. Das 4-Gang-Getriebe ist mit einer an sieh bekannten Drehwellenschaltung ausgerüstet. Das Gruppengetriebe wird rein pneumatisch geschaltet. Die pneumatische Anlage der Gruppe besteht aus einem Hauptabschaltventil 3, einem Vorsteuerventil 1 am Schalthebel, einem vorgesteuerten Relaisventil 2 und aus einem doppeltwirkenden Schaltzylinder 5.

Der Schaltablauf ist wie folgt:

uruppe in Stellung »langsam« (der Kolbenraum 5b ist beaufschlagt, wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet).

Gänge 1 bis 4 schalten (in Fig. 1 und 2 Sperrvorrichtung 11 in Schaltgassenstellung 3/4).

Zum Weiterschalten in die Gänge 5 bis 8 muß mittels des Vorsteuerventils 1 die schnelle Gruppe vorgewählt werden.

Beim Wählen von Schaltgasse 1/2 aus Schaltgasse 3/4 schaltet die Gruppe um.

Durch nochmaliges Durchschalten des Vierganggetriebes bei schneller Gruppenstellung entstehen die Gänge 5 bis 8. Das Schaltschema ist in Fig. 3 dargestellt.

Beim Vorwählen des Vorsteuerventils 1 wird das Relaisventil 2 in eine neue Lage gebracht. Der Schaltzylinder S arbeitet aber erst, wenn das Abschaltventil 3 geöffnet hat. Dies ist erst der Fall, wenn sich das 4-Gang-Hauptgetriebe in Neutralstellung befindet.

Die Sperreinrichtung besteht aus zwei unabhängigen Einzelsperren, die fahrgeschwindigkeitsabhängig arbeiten.

Während in der Anordnung nach dem Hauptpatent das Steuerventil unmittelbar im Druckmittelkanal zum Schaltzylinder 5, d. h. im Kraftkreis, angeordnet ist, ist in F i g. 1 das Steuerventil 49 zwischen dem Vorsteuerventil 1 und dem Steueranschluß 2a des Relaisventils 2 angeordnet, d. h. im Steuerkreis. Das den Schaltzylinder 5 steuernde Relaisventil 2 wird seinerseits vom Vorsteuerventil 1 gesteuert. In der Steuerleitung 44/45 für die langsame Gruppe ist das Steuerventil 49 angeordnet. Befindet sich das Fahrzeug in einem höheren Geschwindigkeitsbereich, der den Gängen 5 bis 8 zugeordnet ist, so wird die Steuerleitung 44/45 durch Ventil 49 abgeschaltet und entlüftet, dessen Steueranschluß 49a von der fahrgeschwindigkeitsabhängig arbeitenden Druckölanlage 46/47 über die Kanäle 50 und 51 beaufschlagt wird.

Das Ventil 48 steuert die erste Sperrvorrichtung 11 über den Kanal 27. Auch bei dieser Ausführung wird die Spannung der Ventilfeder 48c im oberen Geschwindigkeitsbereich erhöht. Sobald das Relaisventil 2 durch das Vorsteuerventil 1 durch Druck in Leitung 26 auf die schnelle Gruppe umgeschaltet wird, wird auch der Druckkolben 4Sb über Leitung 43 beaufschlagt und die Spannung der Feder 48c erhöht. Gleichzeitig erhöht sich infolge höherer Fahrgechwindigkeit auch der Druck in Leitung 50, der über den Steueranschluß 48a das Ventil 48 entgegen der Kraft der Feder 48c umschaltet.

In Fig. 1 befindet sich die Einrichtung in der Schaltstellung für den 3. und 4. Gang. Es ist der Kolbenraum 5b des Schaltzylinders 5 für die langsame Gruppe beaufschlagt. Das Ventil 48 ist durch den

fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck in Leitung 50 gegen den Druck der Feder 48c nach links verstellt, so daß der Kolben Ho in der Sperrvorrichtung 11 inseinerStellura C festgehalten wird. Die Stellung B ist dem 1. und 1. bzw. 5. und 6. Gang zugeordnet und die Stellung A dem Rückwärtsgang R und dem Kriechgang C.

In den beiden Ausführungsformen nach dem Hauptpatent und nach Fig. 1 wird die Fahrgeschwindigkeit durch die Höhe des hydraulischen Drucks dargestellt, den eine entsprechend angetriebene Pumpe 6 liefert, während im Nebenschluß eine entsprechend bemessene Drossel 7 angeordnet ist.

In Fig. 2 ist als Geber für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit ein Impulsgeber 31 angeordnet, dessen Impulsfolgen einer elektronischen Schaltstufe 35 zugeführt werden, die in Abhängigkeit von der Frequenz dieser Impulsfolgen entsprechende Signalströme an die Ventile 58, 59 abgibt.

In der Ausführung nach Fig. 2 ist das Ventil 59 im Steuerkreis für das Relaisventil 2 angeordnet, d. h. das Ventil 59 ist in dem Kanal 45 angeordnet, der das Vorsteuerventil 1 mit dem oberen Steueranschluß des Relaisventils 2 verbindet.

Um eine Eingabegröße für die Stellung des Schaltzylinders 5 zu erhalten, ist mit der Steuerleitung 26 zwischen dem Vorsteuerventil 1 und dem unteren Steueranschluß des Relaisventils 2 ein Druckkanal 62 zu einem Druckschalter 63 verbunden. Dieser Schalter schließt mittels seiner Kontaktzunge 64 einen Stromkreis mit der Leitung 65, über die in der elektronischen Schaltstufe 35 eine Umschaltung stattfindet. Diese Umschaltung bewirkt die Niveauerhöhung und

i" damit, daß der Strom in Leitung 60 abgeschaltet wird und erst bei c wieder einschaltet. Bei Überschreiten der Grenzdrehzahl n₂ bei b nach Diagramm Fig. 4 fließt in der Leitung 61 ein Strom »L«, der ein Umschalten des Ventils 59 nach links bewirkt, so daß die

is Steuerleitung 45 entlüftet wird.

Der Kolben Ha der ersten Sperrvorrichtung befindet sich in Fig. 2 in Stellung C. Da gleichzeitig der Schaltzylinder auf »langsame Gruppe« steht, befindet sich die Schaltung also im 3. oder 4. Gang. Bei Überschreiten der Grenzdrehzahl n₂ bei b nach Diagramm Fig. 4 erhält der Steueranschluß 58a des Ventils 58 einen Strom »L«. Das Ventil 58 wird demnach nach rechts verstellt, die Leitung 27 entlüftet, so daß sich der Sperrkolben Ha in Stellung B verstellen läßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre zum Verhindern unzulässiger Rückschaltungen in Kraftfahrzeug-Wechselgetrieben, die aus einem Haupt- und einem die Gangfolge verlängernden Gruppengetriebe bestehen, wobei der Gangwechsel im Hauptgetriebe mittels einer Schaltwelle erfolgt, die zum Wechseln der Schaltgasse axial verschiebbar ist und zum Gangwechsel innerhalb einer Schaltgasse drehbar ist, während zum Umschalten des Gruppengetriebes ein mittels Druckmittel betätigbarer Schaltzylinder vorgesehen ist, dessen Beaufschlagung durch ein am Schalthebel angeordnetes Vorsteuerventil vorgewählt und durch ein nur in der Leerlaufstellung der Schaitwelle geöffnetes, an die Druckmittel versorgungsleitung angeschlossenes Hauptabschaltventil vollzogen wird, wobei ferner eine erste Sperrvorrichtung gegen axiales Verschieben der Schaltwelle von einer Schaltgasse für höhere Gänge in eine Schaltgasse für niedrigere Gänge und eine zweite Sperrvorrichtung, die die Druckmittelbeaufschlagung des Schaltzylinders in Richtung des langsamen Ganges des Gruppengetriebes verhindert, angeordnet sind, und beide Sperrvorrichtungen beim Überschreiten vorbestimmter Fahrgeschwindigkeiten wirksam sind, und wobei schließlich zum Steuern der ersten Sperrvorrichtung ein gegen Federkraft in die Öffnungsstellung bringbares Ventil vorgesehen ist, dem eine Umstellvorrichtung zugeordnet ist, durch die mit dem Umschalten des Gruppengetriebes in den oberen Gangbereich die Verstellkraft für dieses Ventil an die in diesem Gangbereich bei höherer Fahrgeschwindigkeit liegenden Ansprechpunkte der ersten Sperrvorrichtung angepaßt wird, nach Patent 1946496, dadurch gekennzeichnet, daß ein als zweite Sperrvorrichtung dienendes Steuerventil (49 bzw. 59) zwischen dem Vorsteuerventil (1) und dem Steueranschluß eines vom Vorsteuerventil (1) gesteuerten, das Druckmittel je nach Vorwahl vom Hauptabschaltventil (3) zum Schaltzylinder (5) leitenden Relaisventil (2), und zwar in der zum Vorwählen des langsamen Ganges des Gruppengetriebes dienenden Leitung (45), angeordnet ist.

2. Fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als Umstellvorrichtung dienenden Verstellmotor (486) zur Änderung der Federkraft des die erste Sperrvorrichtung (11) steuernden Ventils (48) und dem zwischen dem Vorsteuerventil (1) und dem Relaisventil (2) angeordneten Steuerkanal (26) ein Druckkanal (43) angeordnet ist, der bei Vorwählung de« schnellen Ganges für den Schaltzylinder (5) des Gruppengetriebes unter Druck steht.

3. Fahrgeschwindigkeitsabhängige Sperre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Steuerung des die erste Sperrvorrichtung (11) steuernden Ventils (58) und des ails zweite Sperrvorrichtung dienenden Ventils (5S>) ein an sich bekannter, proportional zur Fahrgeschwindigkeit angetriebener elektrischer Impulsgeber (31) und eine in Abhängigkeit von der Frequenz der Im

ίο

pulsfolgen steuerbare elektronische Schaltstufe (35) sowie ein mit dem zwischen Vorsteuer- und Relaisventil angeordneter. Steuerkanal (26) verbundener Druckschalter (63) zur Zuleitung einer Eingabegröße für die Stellung des Schaltzyhnders (5) zu der Schaltstufe (35) angeordnet sind.