DE2209447C2

DE2209447C2 - Hydraulische Schalteinrichtung mit Schaltdruckregelung für ein Lastschaltgetriebe

Info

Publication number: DE2209447C2
Application number: DE19722209447
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7920 Heidenheim Dick
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1974-03-14
Also published as: JPS4899561A; FR2174627A5; IT977916B; DE2209447B1; GB1365036A

Description

Bei hydraulischen Schalteinrichtungen für Lastschaltgetriebe kommt es darauf an, ein möglichst stoßfreies Schalten der Giänge zu erzielen. Zu diesem Zweck wird bei einer bekannten Schalteinrichtung der Schaltdruck kontinuierlich, d. h. während der gesamten Betriebsdauer des Lustschaltgetriebes proportional zum Getriebeeingiingsdrehmoment verändert (Auiomobiliechnische Zeitschrift 1961, ScUe 290).

AK Mali fur die ie·» von dner Brennkraftmaschine uii das Getriebe abgegehcnt' Drehmoment kann z. B. die Stellung des Krnftstoff/uteilers benutzt werden. Bei einer solchen Schalteinriditung besteht die Gefahr, daß die Reibelemente der Kupplungen bzw. Bremsen - infolge \ on Veränderungen des ReibwerUs oder von Einstellungsfehlern an der Einrichtung zum Verändern des Sclialtdruckes - ungewollt rutschen und somit thermisch überlastet werden. Insbesondere eine

-ο mechanische Verbindung /wischen dem Kraftstoffzuteiler und dem Getriebe kann eine Ursache für Störungen darstellen, weil die Einstellungstcleranzen einer solchen mechanise!,en Verbindung leicht überschritten werden. Solehe mechanischen Verbindungen

'5 haben überdies den Nachteil, daß sie unterschiedlichen Einbauverhältnisscn angepaßt werden müssen, und daß sie, wenn große Entfernungen zu überbrükkcn sind, nur mit grollen Schwierigkeiten realisiert werden können.

Um der genannten Gefahr des Rutschens der Reibelemente zu begegnen, konnte zv/ar das Niveau des Sehaltdruckes insgesamt höher eingestellt werden: dies hätte aber wieder eine Erhöhung der Schaltstoß-Intensität zur Folge. Deshalb wird bei einer anderen bekannten Schalteinrichtung (deutsche Auslegeschrift 1096 757), welche ein den Schaltdruck regelndes Druckventil mit einer Stelleinrichtungzum Verändern des zu regelnden Schaltdruckes aufweist, der Schaltdruck während der .Schaltvorgänge vorübergehend abgesenkt, wogegen er in den Zeiträumen zwischen den Schaltvorgängen auf einem verhältnismäßig hohen Wert gehalten wird. Dies geschieht dadurch, daß der zu den Kupplungen oder Bremsen geführte Druckmittelstrom in einer Drosselstelle eine Druckdifferenz erzeugt, welche ein Tätigwerden der Stelleinrichtung im Sinne des Absenkens des Schaltdrukkes auslöst. Hierbei kann eine zweite Drosselstelle ein Verzögern der Druckabsenkung bev-irken. Sobald der DruckmiUelstromzum Stillstand kommt, z. B. weil der zu beaufschlagende Schaltkolben seinen Kolbenhub beendet hat. wird die genannte Druckdifferenz wieder gleich Null, wodurch die Stelleinrichtung in ihre Ausgangsposition zurückgeht: hierbei kann eine dritte Drosselstelle ein Verzögern des Druckanstieges bewirken.

Diese bekannte Schalteinrichtunghat den Nachteil, daß der Anfangs- und Endzeitpunkt der Schaitclruck-Absenkperiode im wesentlichen nur von der Bewegung des jeweiligen Schaltkolbens abhängen.

und daß somit der Schaltdruck schon am Ende des Kolbenhubes zum Wiederansteigen gezwungen wird. !Erst in diesem Moment beginnt aber die betreffende ICupplungoder Bremse Kraft zu übertragen, und zwar bis zum Zeitpunkt der vollendeten Synchronisierung unter stetig abnehmendem Schlupf. Somit können gerade die durch das Ende der Synchronisierungsphase verursachten Schaltstöße, welche am stärksten sind und am unangenehmsten in Erscheinung treten, nicht beseitigt werden. Zwar kann, wie oben erläutert, das Wiederansteigen des Schaltdruckes verzögert werden. Da jedoch diese Verzögerung durch eine Drosselstelle bewirkt wird, hängt der Zeitpunkt, in dem wieder der volle Schaltdruck erreicht wird, weitgehend von der Viskosität des Druckmittels, also auch von dessen Temperatur ab; er kann somit zeitlich nicht eindeutig festgelegt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sowohl die Gefahr des ungewollten Ruisc'neu» uei

Reibelemente /u vermeiden ills auch ein stoßfreies Schalten der Gange zu erzielen. Diese Aufgabe wird -ausgehend vom Gegenstand der deutschen Auslege-Ncluiit 1 (jyft 757 - durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die dort genannten Zeilüchaltglieder gehen auf ein resiimmtes Eingangssignal hin ein Ausgangssignal ah, dessen Hegii.n und dessen Ende (somit auch dessen Zeitdauer) beliebig einstellbar sind. Derartige Zeit- -,chaltglieder, die in der Regel als elektrische Schaltelemente ausgebildet sind (z. 3. als sogenannte niünostabile Multivibratoren), sind zwar an sich schon bekannt. Der Erfinder hau aber erkannt, daß durch .leren Verwendung in Schalteinrichtungen für Lastschaltgetriebe ganz entscheidende Verbesserungen gegenüber der bekannten Schalteinrichtung erzielbar sind. Es gelingt nämlich duirch die Erfindung, den Beginn und das Ende einer Schaltdruck-Absenkperiode auf feste, gleichbleibende Zeitpunkte einzustellen, .: h. ausgehend vom Zeitpunkt eines Signals, durch las ein Gangwechsel im Getriebe befohle:, wird, kftn-,cn Beginn und Ende der Schalldruck-Absenkpeiode beliebig festgelegt werden. Die Zeitabschnitte /wischen den genannten Zeitpunkten bleiben dann unverändert (es sei denn, man verstellt sie absichtlich). I,7i Gegensatz hierzu verändern sich bei der bekannten '•ehaiteinrichtung diese Zeitabschnitte je nach Viskosität des Druckmittels, so daß dementsprechend wieder die Gefahr stärkerer Schaltstöße besteht.

Fin weiterer entscheidender Vorteil wird dadurch erzielt, daß gemäß der Erfindung für die verschiedenen Schaltvorgangc je ein separates Zeitschaltglied vorgesehen ist. Dadurch können Beginn und Ende der Schaltdruck-Absenkperiode für jeden Schaltvorgang individuell eingestellt werden. Zwar ist es aus der deutschen Offenlegungsschrift 1817 467 bereits bekannt, jedem Gang des Getriebes ein ihm eigenes Druckregeiventil mit einer Stelleinrichtung zum vorübergehenden Absenken des Schaltdruckes zuzuordnen Durch die vorliegende Erfindung kann aber ^:■-. Gegensalz zu der bekannten Einrichtung - beim l.:n.schalten eines bestimmten Ganges zusätzlich noch -enjcksichtigt werden, ob zuvor ein höherer oder ein niedrigerer Gang eingeschaltet war. Die bekannte Einrichtung hat außerdem den Nachteil, daß eine große Zahl hydraulischer Steuerungselcmente erforderlich ist, die vje! Platz beanspruchen und somit eic stärke Erhöhung der Herstellungskosten des Lastschaltgetriebes verursachen. Beim Anmeldungsgegenstand ist dagegen für sämtliche Schaltvorgänge nur ein einziges Druckregelventil mit einer einzigen Stelleinrichtung zum Verändern des zu regelnden Schaltdruckes erforderlich. Der Aufwand für die erfindungsgemäß vorgesehenem Zeitschaltglieder ist gering; denn die hierfür in Frage kommenden elektrischen Schaltelemente sind außerordentlich klein und zudem billig.

Wenn auch gemäß dem Anspruch 1 der Schaltdruck in den Zeiträumen zwischen den Schaltvorgängen wenigstens angenähert konstant ist, so soll damit nicht ausgeschlossen sein, daß der Schaltdruck, z.B. infolge einer vorübergehenden Drehzahlverminderung der Druckerzeugungsipumpe, gelegentlich etwas absinkt. Dies kann eintreten, wenn die Pumpe von einer gelegentlich mit Leerlaufdrehzahl arbeitenden Brennkraftmaschine angetrieben wird. Auch soll nicht ausgeschlossen sein, d«3 der Schaltdruck etwa in ei nem Bereich hoher Getr;ebeausgangsdreh.?.ahlen, in dem ein Umschalten von Gängen nicht mehr stattfin det, absichtlich auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt wird, um die Leistungsaufnahme der Pumpe zu verringern.

Für die Ausbildung der Stelleinrichtung, welche in Zusammenarbeit mit dem Druckregelventil das vorübergehende Absenken des Schaltdruckes bewirkt, kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Eine besonders zweckmäßige Ausführung ist in An-

•o spruch 2 angegeben. Hierbei übt der Elektiomagnet während seiner Einschaltdauer auf den Steuerkolben des Druckregelventils eine im Sinne der Schaltdruck-Absenkung wirkende Kraft aus.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann bei je-

!5 dem Umschaltvorgang das Maß der Druckabsenkung des Schaltdruckes der jeweiligen Belastung des Getriebes angepaßt werden. Die jeweilige Stellung des Kraftsioffzuieilhebels kann hierbei au;' elektrischem Wege erfaßt werden, wodurch srhwierige Einbauverhäitnisse viel einfacher als mit dun bekannten mechanischen u'bertragungseinrichtungen beherrscht werden können. Bei dieser Ausführung ist es zweckmäßig. einen Elektromagneten gemäß der deutschen Offenieguresschrift 2 019 345 zu verwenden.

»5 Eine derartige lastabnängige Steuerung des Schaltdruckcs kann aber auch durch die Anwendung des Me-kmaies des Anspruchs 4 erzielt werden. Hierbei bleibt das Maß der Absenkung des Schaltdruckes bei den verschiedenen Schaltoperationen gleich. Der Erfinder hai nämiich erkannt, daß unterschiedliche Getriebebelastungen auch allein durch Verändern der Dauer der Scha'itdruck- Absenkung berücksichtigt und dennoch stoßfreie Schaltoperationen erzielt werden können. Diese Ausführung stellt somit diejenige mit dem geringsten baulichen Aufwand dar.

Eine von den Ausführungen gemäß Anspruch 2 und 3 abweichende Ausbildung der Stelleinrichtung ist in Anspruch 5 angegeben. Bei dieser Bauweise Kann mit einfachen Mitteln (z.B. Federspeicher mit gedrosseltem Ablauf) am Ende des Schalt Vorganges ein allmähliches Wiederansteigen des Schaltdruckes erzielt werden, wodurch besonders weiche Gangschaltungen erzielt werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand einer Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Schalteinrichtung zum vorübergehenden Absenken des Schaltdruckes, bei der die Stellung eines Krafistoffzuteilers die Höhe der Druckabsen-

kung bestimmt,

Fig. 2 eine Schalteinrichtung, bei der die Stellung des Kraftstoffzuteilers die zeitliche Dauer der Druckabsenkung mitbestimmt,

Fig. 3 ein Diagramm übsr den zeitlichen Verlauf des Schaltdruckes während einer Schaltoperation.

In den Fig 1 und 2 ist eine Pumpe zur Erzeugung des Schaltdruckes mit 10 und ein an die Druckleitung 11 angeschlossenes, als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Druckregelventil mit 20 bzw. 40 bezetch- net Von der Druckleitung 11 führen drei Zweigleitungen 13 über je ein fernsteuerbares Ein-Aus-Ventil 15 zu den Betatigungskolben für die Reibelemente eines in der Zeichnung nicht sichtbaren Drei-Gang-Lastschaltgetriebes. Eine Schaltzentrale 14 erteilt die Befehle zum öffnen oder Schließen der einzelnen Ventile 15 und bestimmt damit (z.B. entsprechend der Stellung eines Gangwählhebels oder in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl und der Stellung des

Ki ill'tsloff/.uteilers 29) welcher Gang eingeschaltet sein soll.

Das Druckbegrenzungsventil 2()lv.w. 40 b'.-sit/t einen symbolisch dargestellten Steuerkolben 25, der in Richtung »Schließen« von der Vorspannkraft einer Feder 22 und in Richtung »Offnen« über die Leitung 19 von dem in der Druckleitung 11 herrschenden Schiiltdruck beaufschlagt ist. Zunächst ist somit der Schaltdruck durch die Höhe der einstellbaren Vorspannkraft der Feder 22 bestimmt.

Gemäß Fig. 1 kann zusätzlich auf den Steuerkolben 25 in Richtung »öffnen« die Kraft eines Hlektromagneten 24 wirken, wodurch der Schaltdruck um einen der Größe dieser Zusatzkraft entsprechenden Betrag abgesenkt wird. Der Elektromagnet könnte, um den gleichen Effekt zu erzielen, auch derart angeordnet sein, daß die Zusatzkraft nicht direkt am Kolben 25 sondern /.. FV am Widerlager der F^:eder 22 angreift und dadurch tieren Vorspannkraft verringert.

Das Absenken des Schaltdruckes, welches ein mögliehst ruckfreies Umschalten der Gänge in dem genannten Lastschaltgetriebe bezweckt, erfolgt nur für kurze Zeit während des Umschaltvorganges. Die Zeitdauer der Druckabsenkung wird in beiden Ausiührungsbeispielcn durch monostabile Multivibratoien 12. 23, 32. 21 bestimmt, und zwar ist für jeden Umschaltvorgang ein separater Multivibrator vorge-•ehen. Derjenige für die Umschaltung von Gang 1 lach Gang 2 is' mit 12 bezeichnet, derjenige für die mschaltung von Gang 2 nach Gang 3 mit 23 usw. Vlan kann auch je einen weiteren Multivibrator vorse-¹UMi für das Einlegen des 1. Ganges und gegebenenfalls ines Rückwärtsganges aus dem Leerlauf. Bei den vorgestellten Ausführungsbeispielen wird aber für 'lese Schaltoperationen einer der vier genannten Multivibratoren benutzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird in jedem Multivibrator die Impulsdauer des dem Hlektromagneten 24 zugeführten Stromes entspre-"hend den Erfordernissen des jeweiligen Schaltvor- ^ianges eingestellt. Diese Einstellung kann zwar - not-■ alls auch während des Betriebes - von Hand wieder verändert werden: im allgemeinen bleibt sie jedoch unverändert. Ein Schaltvorgang wird also dadurch eingeleitet, daß die Schaltzentrale 14 dem betreffenden Multivibrator ein Signal zuführt, worauf dieser dem Elektromagneten 24 einen Stromstoß von der gewünschten Zeitdauer zuführt. Gleichzeitig gibt die Schaltzentrale ein Steuersignal an die betreffenden Ventile 15.

Der Elektromagnet 24 kann als ein solcher mit veränderbarer Magnetkraft ausgebildet sein (z. B. gemäß Patentanmeldung P20 19345.7-33). Dadurch kann die Höhe der Druckabsenkung durch Verändern der während der Einschaltdauer an die Spule des Elektromagneten angelegten Spannung verändtrt werden. Das Verändern dieser Spannung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Krafstoffzuteilers 29, der zu einer dem Getriebe vorgeschalteten Brennkraftmaschine gehört. Dadurch kann das Maß der Dmckabsenkung der jeweiligen Belastung des Getriebes, d. h. dem vom Getriebe aufgenommenen Drehmoment angepaßt werden. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist dies dadurch verwirklicht, daß in unmittelbarer Nähe des Kraftstoffzuteilhebels 29 ein an die Stromquelle 30 angeschlossener Spannüngsgeber 28 angeordnet ist, welcher eine dem Ausschlag des Hebels 29 proportionale Spannung über den Verstärker 27 dem Elektromagneten 24 zuführt.

Iu der Steueranlage gemäß F-"ig. 2 kann die zum

Absenken des Schaltdruckes erforderliche Zusatzkraft auf hydraulischem Wege auf ilen Steuerkolben 25 des Druckbegrenzungsventils 40 aufgebracht werden. Hierzu dient die von der Druckleitung 11 ausgehende Stcuerleitung 39. in die ein Magnetventil 37 eingebaut ist. Zwischen diesem und dem Steuerkolben 25 ist an die Leitung 39 ein l-'edcrspeicher 36 angeschlossen, der in Ruhestellung des Magnetventils 37 über eine verstellbare Drossel 35 mit dem drucklosen Ölsumpf verbunden ist. Dadurch wird beim Umschalten des Magnetventils 37 in die Ruhestellung ein allmähliches Zurückgehen der Zusatzkraft und somit ein

'5 stoßfreies Wiederansteigen des Schaltdruckes erreicht.

Wie bei der Ausführung gemäß Fi g. 1 ist für jeden Uinschaltvorgang ein in seinem Zeitverhalten individuell einstellbarer Multivibrator 12, 23, 32, 21 vorgesehen. Die von jedem Multivibrator abgegebene Impulsdauer kann hier aber zusätzlich durch eine über die Steucrlcitung 41 zugefuhrte Steuerspannung verändert werden. Die Höhe dieser Steuerspannung wird bestimmt durch einen mit dem Kraftstoffzuteilhebel

²S 29 verstellbaren Spannungsgeber 38. Dadurch hängt die EinSLtialtdaucr des Magnetventils 37 und damit auch die Dauer der Absenkung des Schaltdruckes sowohl von dem gerade vozunehmcnden Schaltvorgang als auch von dem jeweiligen Gctricbeeingangsmoment ab.

In dem Diagramm gemäß Fig. 3 ist der Schaltdruck ρ (in der !Druckleitung 11) über der Zeit t aufgetragen. Ausgehend von einem verhältnismäßig hohen und im wesentlichen konstanten Haltedruck p_H nimmt er zu Beginn eines Schaltvorgangs plötzlich um den Betrag p_a ab, und zwar für die Zeitdauer J₁. Der Wiederanstieg des Schaltdruckes ρ erstreckt sich über die Zeitdauer t₂. Wie schon crwälint, hängt die Größe des Wertes p_a von der Größe der Zusatzkraft ab, die durch den Elektromagneten 24 bzw. durch den über die Leitung 39 zugeführten Steuerdruck auf den Kolben 25 des Druckbegrenzungsventiles 20 bzw. 40 ausgeübt wird. In Fig. 1 ist der Wert p_a in Abhängigkeit von der Stellung des Kraftstoffzuteilhebels 29 veränderbar. Der Wert /,, welcher der Einschaltdaucr des Elektromagneten 24 bzw. des Magnetventils 37 entspricht, hängt ab von der Einstellung des jeweils in Tätigkeit befindlichen Multivibrators 12, 23, 32 oder 21 und in F i g. 2 zusätzlich von der Stellung des Kraft stoffzuteilhebels 29. Der Wert t₂ kann in Fig. 1 z. B. dadurch verändert werden, daß die von dem Elektromagneten 24 aufgebrachte Magnetkraft mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zurückgenommen wird und in Fig. 2 durch Verstellen der Drossel 35.

In Fi g. 3 istaußerdem mit den Linien α und e der Schaltzustand von zwei an einem Umschaltvorgang beteiligten Ventilen 15 über der Zeit t dargestellt. Das eine der beiden Ventile wird gemäß Linie e wenigstens angenähert zu Beginn der Zeitspanne i, einge-

schallet, während das andere etwa in der Mitte von f, ausgeschaltet wird. Die sich hierdurch ergebende Überschneidungszeit t_ü kann in sehr einfacher "Weise durch verstellbare elektronische Zeitglieder, die z.B. in der Schaltzentrale 14 angeordnet sind, in Abhängigkeit von der Kraftstoffzuteilung oder von der Getriebeausgangsdrehzahl oder vom jeweiligen Schaltvorgang variiert werden, wobei auch negative Überschneidungszeiten einstellbar sind.

Hierzu ! BIaIi Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schalteinrichtung für ein Lastschaltgetriebe mit zum Einschalten der verschiedenen Gänge dienenden druckmittelbetatigten Kupiplungen oder Bremsen und mit einem den Druck des Druckmitteis (»Schaltdruck«) regelnden Druckregelventil, welches eine Stelleinrichtung zum Verändern des zu regelnden Schaltdrukkes aufweist, derart, daß der in den Zeiträumen zwischen den Schaltvorgüngen wenigstens angenähert konstante Schaltdruck beim Schalten vorübergehend abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die verschiedenen Schaltvorgänge je ein die Stelleinrichtung steuerndes Zeitschaltglied, z. B. ein rnonostabiler Multivibrator (12, 23, 32, 21), vorgesehen ist, durch weiches Beginn und Ende der Schaltdruck-Absenkung beliebig einstellbar ist.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung einen Elektromagneten (24) aufweist, der beim Beginn eines Schaltvorganges zwecks Verändern des Schaltdruckes einschaltbar ist, und daß die Einschaltdauer (f,) des Elektromagneten jeweils mittels eines der Zeitschaltglieder (12, 23, 32. 21) auf beliebige Werte einstellbar ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne., daß als Elektromagnet (24) ein solcher mil veränderbarer Magnetkraft verwendet ist, UTiC daß die während der t.nschaltdauer (r,) an die Spule des Eiekt.omag ieten angelegte Spannung in Abhängigkeit von eiern jeweils gewählten Getriebeeingangsmoment, z.B. in Abnängigkeit von der Kraftstoffzuteilung zu einer dem Lastschaltgetriebe vorgeschalteten Brennkraftmaschine veränderbar ist.

•i. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - zum Zweck einer zusätzlichen Veränderung der Dauer der Schaltdruckabsenkung in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Getriebeeingangsmoment - den Zeitschaltgliedern (12, 23, 32, 21) eine vom jeweiligen Getriebeeingangsmoment abhängende Steuergröße zuführbar ist.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die Stelleinrichtung eine am Steuerkolben des Druckbegrenzungsventils vorgesehene zusätzliche, durch ein Druckmittel über ein Magnetventil beaufschlagbaxe Druckfläche umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer des Magnetendes Magnetventils (3¹⁷) durch eines der Zeitschaltglijder (12, 23, 32, 21) auf beliebige Werte einstellbar ist.