DE2307550C2 - Schalteinrichtung für einen hydraulisch-mechanischen Fahrantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für einen hydrostatisch-mechanischen Fahrantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Schalteinrichtung ist Gegenstand des älteren DE-Patentes 22 27 796. Nach diesem wird der Gangwechsel im Zahnräder-Wechselgetriebe durch mindestens ein vom Gangschalthebel betätigtes und den Gangschaltkupplungen zugeordnetes Gangschaltventil bewirkt, wobei durch die Schalteinrichtung einer Umschaltung des mechanischen Wechselgetriebes mit entsprechender Anpassung der Übersetzungseinstellung im hydrostatischen Teil bei jeder Einstellung des &5 hydrostatischen Wandlers sichergestellt ist. Hierzu wird entsprechend dem Stufensprung des Zahnräderwechselgetriebes das hydrostatische Getriebe um den nämlichen Wert im umgekehrten Sinne verstellt, so daß die Gesamtübersetzung unmittelbar nach dem Umschalten des Zahnräderwechselgetriebes dieselbe ist wie vorher. Drehzahländerungen an der Eingangs- und/oder Ausgangsseite des Gesamtgetriebes während der Umschaltung werden dabei nicht berücksichtigt.

Gegenstand des älteren DE-Patents 23 07 100 ist eine Schalteinrichtung für ein Getriebe mit einem hydrostatischen und einem dazu parallelen mechanischen Getriebezweig. Durch Reibungstrennkupplungen ist eine Umschaltung zwischen einer rein hydrostatischen Übertragung und einer Übertragung in Leistungsverzweigung auf den hydrostatischen Zweig und den ein Planetenrädergetriebe mit Summierung enthaltendem mechanischen Zweig möglich. Zum synchronen Schalten der Kupplungen sind diesen Drehzahldruckgeber zugeordnet, die die Umschaltung der Kupplungen steuern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die dem Oberbegriff des Anspruches 1 zugrunde liegende Schalteinrichtung derart zu verbessern, daß Schaltstöße beim Schalten vermieden werden. In der Schalteinrichtung sollen Änderungen der Antriebsmaschinendrehzahl an der Antriebsseite sowie Änderungen der Fahrgeschwindigkeit bzw. des Fahrwiderstandes an der Abtriebsseite beim Schaltvorgang berücksichtigt werden, um die Schaltzeit zu verkürzen und dadurch üie Qualität der Schaltung zu verbessern.

Diese Verbesserung der Qualität der Schaltung wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannte Schaltungsanordnung erreicht.

In den Zeichnungen sind die in der Beschreibung näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Schalteinrichtung für ein hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag rein schematisch dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schalteinrichtung mit hydraulisch beaufschlagbaren Gangschaltkupplungen und hydraulisch betätigtem Fahrtrichtungs- und Leerlaufventil und

Fig. 2 eine Schalteinrichtung mit hydraulisch beaufschlagbaren Gangschaltkupplungen und elektrisch geschalteten Schaltventilen, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Eine Antriebsmaschine 1, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, treibt ein hydrostatisches Getriebe 2 und Steuerpumpen 5 und 5a an. Das hydrostatische Getriebe 2 besteht aus einer im Förderstrom und in der Förderrichlung einstellbaren Pumpe 3 und einem hydrostatischen Motor 4 konstanten Schluckverinögen. Eine Regeleinrichtung 10 wirkt über einen Waagehebel 16 und ein Stellgestänge 11 auf die einstellbare Pumpe 3 des hydrostatischen Getriebes 2. Das hydrostatische Getriebe 2 ist zwischen der Antriebsmaschine 1 und einem nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebe 6 angeordnet. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 weist das nachgeschaltete Zahnräderwechselgetriebe zwei Gänge auf, die über Gangschaltkupplungen K 1 und K 2 geschaltet werden. Die Steuerpumpe 5 ist für die Versorgung der Stelleinrichtung des hydrostatischen Getriebes 2 und zum Beaufschlagen der Stellmotoren der Gangschaltkupplungen /Cl und K2 sind Drehzahldruckgeber 46 und 50 und an der Sekundärseite Drehzahldruckgeber 47 und 49 angeordnet.

Die Schalteinrichtung weist zwei Schaltkreise 1 und 11 auf. Im Schaltkreis I sind an Steuerdruckleitungen 62 bzw. 63 die Drehzahldruckgeber 47 und 49 bzw. 46 und

50 angeschlossen und dadurch mit einer Steuerdruckleitung 70 verbunden. Die Steuerdruckleitung 70 wird über eine Steuerdruckförderleitung 80 von der Steuerpumpe 5 mit Steuerdruckmittel versorgt und führt zu einem Hydrostatbeeinflussungsventil 23. Das Hydrostatbeeinflussungsventil 23 stellt in den Schaltstellungen A und B über eine Schaltdruckleitung 72 oder ei.ie Schaltdruckleitung 71 einen Anschluß mit einem Druckraum 22 oder

21 der Regeleinrichtung 10 her. In der Mittelstellung 0 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 sind die Schalt- ίο druckleitungen 71 und 72 von der Steuerdruckleitung 70 abgesperrt und zu einem Vorratsbehälter entlastet. Zwischen den Druckräumen 21 und 22 ist ein Stellkolben 20 verschiebbar angeordnet, der über eine Einstellgabel 19 die Regeleinrichtung 10 des hydrostatisehen Getriebes 2 einstellen kann.

Der zweite Schaltkreis II weist Drehzahldruckleitungen 64 und 65 auf, die von den Drehzahldruckgebern 46 und 47 ausgehen und zu einem Umschaltventil 26 führen, ferner Drehzahldruckleitungen 66 und 67, die von den Drehzahldruckgebern 50 und 49 ausgehen und zu einem Umschaltventil 27 führen. Das Umschaitventil 26 für die Schaltung des ersten Ganges sowie des Umschaltventils 27 für die Schaltung des zweiten Ganges sind über Stelldruckleitungen 68 und 69 mit Stellzylindern 25 und 24 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 verbunden.

Für nachgeschaltete Zahnräderwechselgetriebe mit mehr als zwei Gängen ist die Schalteinrichtung mit Umschaltventilen, entsprechend 26 und 27, zu erweitern.

Das Umschaltventil 26 wird von einem elektrischen » Schalter 33 und das Umschaltventil 27 von eine.n elektrischen Schalter 32 eingestellt, die mit dem Gangschalthebel 31 für ein Gangschaltventil 30 zu betätigen sind.

In der Schalteinrichtung nach Fig. 2 erfolgt die Einstellung von Gangschaltventilen 30a und 306 die außerdem vom Gangschalthebel 31 abhängen, und des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 mittels elektrischer Drehzahlgeber über elektrische Leitungen. An Stelldruckleitungen 60 und 61 zum Beaufschlagen der Stellmotoren der Gangschaltkupplungen K 1 und K 2 ist ein Druckhalteventil 82 angeschlossen, das mit einem Ölvorratsbehälter 84 über eine Drosselstelle 83 verbunden ist. Die Schaltdruckleitungen 71 bzw. 72 sind in diesem Ausführungsbeispiel zu Druckräumen 21 bzw.

22 geführt, die in einer Zylinderbohrung ausgebildet sind und zu beiden Seiten des in dieser verschiebbar angebrachten Ste'lkolbens 20 liegen, der direkt mit einem Leistungsregler der Regeleinrichtung 10 gekoppelt ist. so

Die Steuerpumpe 5 fördert, abgesichert durch das Druckhalteventil 82, zu den Gangschaltventilen 30a und 30ό, die mittels Gangschalthebel 31 betätigt werden. Über die Stelldruckleitung 60 wird die Gangschaltkupplung K 2 für den zweiten Gang vom Gangschaltventil 30a her versorgt und entsprechend über die Stelldruckleitung 61 die Gangschaltkupplung K1 über das Gangschaltventil 30ό für den ersten Gang.

Mittels des Gangschalthebels 31 wird über einen Schaltnocken 34 ein e'ektrischer Schalter 32 oder 33 feo betätigt, wodurch elektrische Stellmotoren 90 und 91 der Gangschaltventile $0:t und 306 erregt oder entregt werden.

Die Wirkungsweise tier Schalteinrichtung ist folgende:

Bei eingelegtem zweiten Gang, wie in F i g. 1 dargestellt, ist die Gangschaltkupplung K 2 eingelegt, wodurch ein Zahnrad 41 und ein Zahnrad 43 mit derselben Drehzahl umlaufen. Die von den Drehzahldruckgebern 46 und 47 modulierten Drücke der Stelldruckmittel sind gleich groß; es tritt also kein Differenzdruck auf. Über die Drehzahldruckleitungen 64 und 65 werden diese Stelldruckmittel gleichen Drucks über das Umschaltventil 26, die Stelldruckleitungen 68 und 69 und den Stellzylindern 25 und 24 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 zugeleitet. Bei eingelegtem zweiten Gang steht das Gangschaltventil 30 in der Schaltstellung B. Der elektrische Schalter 33 ist dann geschlossen und damit das Umschaltventil 26 in seine Schaltstellung A geschaltet.

Gleiche Steuerdrücke in den Stelldruckleitungen 68 und 69 halten das Hydrostatbeeinflussungsventil 23 in seiner Mittelstellung 0. Der Stellkolben 20 kann, da die Drucfcräume 21 und 22 in der Mittelstellung 0 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 verbunden sind, mittels des Waagehebels 16 der Regeleinrichtung 10 hin- und hergeschoben werden.

Wird nun vom zweiten in den ersten Gang geschaltet, wozu das Gangschaltventil 30 in die Schaltstellung A gebracht wird und dadurch der elektrische Schalter 33 geöffnet und der elektrische Schalter 32 geschlossen wird, dann wird die Gangschaltkupplung K 2 des zweiten Ganges aus- und die Gangschaltkupplung K 1 des ersten Ganges eingerückt. Das Umschaltventil 26 des zweiten Ganges gelangt dabei in die Schaltstellung B und das Umschaltventil 27 des ersten Ganges in die Schaltstellung A.

An der Gangstellung K 1 des ersten Ganges sind zu Beginn des Schaltvorganges die Primär- und die Sekundärdrehzahl nicht gleich. Dadurch ist der durch den Drehzahldruckgeber 50 modulierte Druck des Stelldruckmittels kleiner als der durch den am Drehzahldruckgeber 49 modulierten Druck des Steildruckmittels, entsprechend den auftretenden Drehzahlen. Stelldruckmittel mit durch den Drehzahldruckgeber 49 modulierter. Druck wird damit über die Drehzahldruckleitung 67 und die Stelldruckleilung 69 zum Stellzylinder 24 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 geleitet und stellt dieses entgegen dem Druck des den Stellzylinder 25 beaufschlagenden Stelldruckmittels in seine Schaltstellung B. In dieser Schaltstellung B des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 wird der Stellkolben 20 durch das in den Druckraum 21 über die Schaltdruckleitung 71 gelangende Steuerdruckmittel beaufschlagt und verschoben. Die Einstellgabel 19 verschwenkt den Waagehebel 16 gegen die auf die Regeleinrichtung 10 wirkenden Kräfte so, daß die Abtriebsdrehzahl des hydrostatischen Motors 4 infolge der Einstellung der Pumpe 3 sich erhöht.

Die Primärdrehzahl der Gangschaltkupplung K 1 des ersten Ganges erhöht sich dabei gleichfalls und der durch den Drehzahldruckgeber 50 modulierte Druck des Stelldruckmittels steigt an, bis bei Drehzahlgleichheit und damit Druckgleichheit das Hydrostatbeeinflussungsventil 23 wieder in seine Mittelstellung 0 gebracht wird, die Einstellung des hydrostatischen Getriebes zur Drehzahlangleichung hört dann auf. Das Arbeiten beim Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang erfolgt sinngemäß.

Der durch die beschriebene Schalteinrichtung erzielbare technische Fortschritt liegt in der Einfachheit der Einzelteile.

Durch das Abtasten der Drehzahlen an den Gangschaltkupplungen werden außerdem die volumetrischen Verluste im hydrostatischen Getriebe ausgeglichen, d. h. aber auch, daß die DrehzahlangleichunE der

Schalteinrichtung betriebsdruck- und temperaturempfindlich ist.

Die nach der Schalteinrichtung eindeutige Zuordnung der Drehzahldruckgeber und damit auch der Drücke des Stelldruckmittels zum Hydrostatbeeinflussungsventils 23 bzw. zu den Druckräumen, deren Beaufschlagung vcn diesem gesteuert wird, bedeutet, daß erforderliche Drehzahlerhöhungen immer durch höheren Druck an der Gangschaltkupplungssekundärseite bewirkt werden. Dadurch wird der Stellzylinder 24 des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 beaufschlagt und dieses in die Schaltstellung B geschoben, in der der Druckraum 21 vom Steucrdruckmittel beaufschlagt und der Druckraum 22 entlastet wird, wodurch der Stellkolben 20 sich in die Richtung verschiebt, in der die Regeleinrichtung in Richtung Einstellen der Pumpe mit höherem Förderstrom übersteuert wird. Bei notwendigen Drehzahlverringerungen tritt höherer Druck an der Gangschaltkupplungsprimärseite auf und bewirkt damit eine Einstellung des Hydrostatbeeinflussungsventils 23 in ■j seine Schaltstellung A. Die weitere Steuerung erfolgt sinngemäß.

Entsprechend arbeitet die Variante nach Fig. 2, bei der anstatt eines Teils der hydraulischen Signale nach Fig. 1 elektrische Signale und Elemente verwendet

ίο werden.

Fahrgeschwindigkeits- oder Antriebsmaschinendrehzahländerungen, d. h. Leistungsänderungen an der Antriebsseite oder Fahrwiderstandsänderungen an der Abtriebsseite oder beides zusammen, können während des Schaltvorganges berücksichtigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Bi (■■■ Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für einen hydrostatisch-mechanischen Fahrantrieb zum synchronisierten Schalten der GangschaJtkupplungen eines dem hydrostatischen Getriebe nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebes, dessen Gangschaltung über die durch Hilfskraft beaufschlagbaren bzw. entlastbaren Gangschaltkupplungen erfolgt, wozu mindestens ein vom Gangschalthebel betätigtes Gangschaltventil den Gangschaltkupplungen zugeordnet ist und das hydrostatische Getriebe eine durch eine Regeleinrichtung in ihrem Verdrängungsvolumen einstellbare Pumpe aufweist, wobei die Regeleinrichtung abhängig von der Antriebsmaschinendrehzahl und vom Druck im hydraulischen Arbeitskreislauf arbeitet und abhängig vom Schalten der Gang; im nachgeschalteten Zahnräderwechcelgetriebe übersteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Primär- und Sekundärseite jeder Gangschaltkupplung (K 1 und K 2) je ein einen von der Drehzahl abhängigen Impuls abgebender Meßwertgeber (Drehzahldruckgeber 46 und 50, 47 und 49) vorgesehen ist, von denen die primärseitigen und die sekundärseitigen Drehzahlimpulse, entgegengesetzt gerichtet, auf ein Hydrostatbeeinflüssungsven-

til (23) wirken, durch das die Zufuhr von Steuerdruckmittel zu Druckräumen (21 und 22) zu beiden Seiten eines Stellkolbens (20) bzw. deren Entlastung gesteuert wird, und wobei der Stellkolben (20) auf Jo die Regeleinrichtung (10) des hydrostatischen Getriebes einwirkt, um dessen Abtriebsdrehzahl im Sinne eines synchronisierten Schaltens des nachgeschalleten Zahnräderwechselgetriebes zu ändern.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch & gekennzeichnet, daß als einen drehzahlabhängigen Impuls abgebende Meßwertgeber elektrische Drehzahlgeber verwendet werden, deren Drehzahlimpulse auf ein durch elektrische Stellmotoren geschaltetes Hydrostatbeeinflussungsventil (23) übertragen ■»<> werden.

3. Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelldruckleitungen (60 und 61) zum Beaufschlagen der hydraulisch betätigbaren Gangschaltkupplungen (K 1 und K 2) des nachgeschalteten Zahnräderwechselgetriebes ein Druckhalteventil (82) angeschlossen ist, das über eine Drosselstelle (83) mit dem (^vorratsbehälter (84) verbunden ist.

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