DE2360513C3 - Hydraulische Schaltvorrichtung für ein unter Last schaltares Umlaufrädergetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Stand der Technik

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Aus der DT-PS 17 80 067 (insbesondere Fig. 4 und 12) t eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des atentanspruches 1 bekannt, in welcher eine Kupplung wechselweise in einem Vorwärtsgang und in einem Rückwärtsgang neben jeweils mindestens einem weiteen Schaltelement vom Druck beaufschlagt ist. Abgeseen davon, daß beim Schalten des Rückwärtsganges die iner Bremse zugeordnete Dämpferwirkung unter-Irückt wird, vollzieht sich der Druckaufbau in der kupplung über das zugeordnete Druckregelventil unter ler Wirkung des angebauten Dämpfers in beiden jangstellungen auf die gleiche Weise. Hierbei ist nicht lusreichend berücksichtigt, daß die zuletzt schließende Kupplung im Rückwärtsgang, bei gleichem Eingangsmoment in das Getriebe, ein höheres Drehmoment zu übertragen hat als in einem der Vorwärtsgänge. Die Schaltzeit der Kupplung wird dadurch unnötig verlängert und die Reiblamellen unterliegen erhöhter Abnutzung.

Die vorgenannte DT-PS zeigt weiterhin in Fig. 1 ein Hauptdruckventil mit unterschiedlich großen Steuerkolben, die Differenzflächen bilden. Dieses Hauptdruckventil reguliert den Systemdruck in der Schaltvorrichtung und beeinflußt nicht den Druckaufbau in den Schaltelementen bei Umschaltungen.

In einer weiteren, aus der DT-AS 11 77 947 bekannten Schaltvorrichtung, ist an die Hauptleitung eines eine Bremse betätigenden Zylinders eine mit einem Schiebeverteiler verbundene Nebenleitung angeschlossen, die mit einer mechanischen, durch das Gaspedal bewegbaren Drosselvorrichtung versehen ist. Der als Druckregelventil arbeitende Schiebeverteiler übernimmt hierbei die Steuerung des Druckaufbaues im Zylinder in Abhängigkeit vom Motormoment, wobei diese Drucksteuerung in den einzelnen Gangstufen nicht veränderbar ist.

Aufgabe und Lösung

Durch die Erfindung soll die Abstimmung der Lastschaltübergänge weiter verfeinert werden, d. h. es soll ein qualitativ guter und exakter Lastschalt-Übergang von einem niederen in einen höheren Vorwärtsgang und ein weiches Anlegen der Kupplung im Rückwärtsgang bei kurzer Schaltzeit ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Aus der US-PS 29 66 888 ist eine Servoeinrichtung bekannt, bei der über eine Bremse das äußere Zentralrad eines Umlaufrädergetriebes abgebremst werden kann. Diese Servoeinrichtung besteht aus einem inneren, auf einen Hebel des Bremsbandes einwirkenden Kolben, der beiderseits über Druckfedern in einem äußeren Arbeitskolben abgestützt ist. Dieser Arbeitskolben ist zwar als Stufenkolben ausgebildet, jedoch wird durch den auf die Differenzfläche in Gegenrichtung zum Arbeitshub wirkenden Steuerdruck die Bremsanlage ausgeschaltet. Der durch die Servoeinrichtung gesteuerte Druckaufbau verläuft hierbei je nach dem angeforderten Drehmoment mit unterschiedlichen Anfangs- und Endwerten, die Steigung der Kennlinie für den Druckaufbau bleibt aber jeweils gleich.

Die Druckregeleinrichtung nach der Erfindung ist im Aufbau einfach und hat einen sehr geringen Raumbedarf, da die Forderung hinsichtlich eines unterschiedlichen Druckanstiegs in zwei Gängen mit nur einerr Drucksteuerventil und einem Dämpfer ermöglicht ist Die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung zur un terschiedlichen Steuerung des Druckanstiegs ist ir vorteilhafter Weise dem Schaltelement zugeordnet, dai in einem Vorwärts- und im Rückwärtsgang, nebel weiteren Schaltelementen, an der Kraftübertragunf beieiiigi ist. Die Druckregeleinrichtung zur unterschied liehen Steuerung des Druckanstiegs beeinflußt bei eine Lastumschaltung von einem niederen auf einen höherei Vorwärtsgang den Druckaufbau in diesem Schaltele ment durch Reduzieren des über einen erstei Druckkanal herangeführten Hauptdruckes. Das AnIe

_;cn des Schaltelements erfolgt hierbei unter einem Druck, der auf das verhältnismäßig kleine Übertragungsmoment im höheren Gang abgestimmt ist, d. h. der Druckanstieg ist ziemlich flach. Zuivi Schalten des Rückwärtsganges wird zusätzlich eine am Ventilschieber des Druckregelventils gebildete und in Öffnungsrichtung wirkende Differenzfläche mit einem zweiten Druckkanal verbunden. Der Druckanstieg ist an das höhere Übertragungsmoment des Schaltelements im Rückwärtsgang angepaßt und steiler als bei dem obenerwähnten Umschalten von einem niederen in einen höheren Gang. Durch das Zuschalten des zweiten Druckkanals auf eine in Öffnungsrichtung wirkende Differenzfläche am Ventilschieber wird eine Erhöhung des Anlegedruckes in der Kupplung erzielt. Die Schalt- und damit die Rutschzeit wird verkürzt und gleichzeitig wird ein weiches Anlegen der ReiblamelLn oder des Bremsbandes gesichert.

Erläuterung der Erfindung

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Anhand der Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Getriebeschema eines durch eine hydraulische Schaltvorrichtung steuerbaren Umlaufrädergetriebes,

Fig. 2 das Schaltschema für das Getriebe nach Fig. 1,

Fig.3 bis 5 in der Reihenfolge der Zählung zusammengesetzt eine vereinfachte Darstellung einer hydraulischen Schaltvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung für das Getriebe nach F i g. 1 in der Rückwärtsgangstellung.

Aus Fig. 1 ist der Aufbau eines bekannten Vierwellen-Umlaufrädergetriebes mit zwei einfachen Umlaufrädersätzen UX und U2 ersichtlich. Mit / ist eine Antriebs- und mit IV eine Abtriebswelle bezeichnet, die gleichachsig zueinander angeordnet sind. Zwischen diesen Wellen ist eine zentrale Getriebewelle 1 vorgesehen, deren eines Ende mit dem inneren Zentralrad S2 des Umlaufrädersatzes U 2 verbunden ist. Auf der zentralen Getriebewelle 1 ist eine mit dem inneren Zentralrad Sl des Umlaufrädersatzes UX verbundene Hohlwelle 11 drehbar gelagert. Eine weitere Getriebewelle Ml ist durch den Steg STX von UX gebildet, welcher mit dem äußeren Zentralrad H 2 von V2 verbunden ist. Die Abtriebswelle IV ist sowohl mit dem äußeren Zentralrad HX von UX als auch mit dem Steg 572 von U 2 verbunden.

Wie nachstehend näher erläutert, finden in dem Getriebe als Schaltelemente mit K bezeichnete Kupplungen und mit ß bezeichnete Bremsen Verwendung. Mittels einer Kupplung K X kann die zentrale Getriebewelle I und damit auch das Sonnenrad S3 von Ü2 mit der Antriebswelle / verbunden werden. Eine Kupplung K 2 dient zum Verbinden der Hohlwelle II und des inneren Zentralrades SI mit der Antriebswelle /. Durch eine Bremse B X kann die Hohlwelle Il und das erste innere Zentralrad Sl mit dem Gehäuse G verbunden werden. Über eine Bremse BXF ist die Hohlwelle II über eine Einwegkupplung F mit dem Gehäuse C verbindbar. Eine weitere Bremse B 2 dient zum Kuppeln des äußeren Zentralrades H 2 mit dem Gehäuse G. Es ist außerdem der Steg STl über eine zur Bremse B 2 parallel angeordnete tinwegkuppiung Fi gegen Rückwärtsdrehen abstützbar.

Aus dem Schaltschema nach F i g. 2 sind die durch die Schaltvorrichtung ausführbaren Gangstellungen des Umlaufrädergetriebes zu entnehmen.

Nach Fig. 3 bis 5 besteht die Schaltvorrichtung aus einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen ölpumpe P. einem Hauptdruckventil 10, einem Wandlerdruckventil 20, einem Wählventil 30, einem gaspedalabhängigen Drosseldruckventil 40 und zwei Sperrventilen SO und 60, von welchen das Sperrventil 50 einem 2-3-SchaItventil 90 und das Sperrventil 60 einerr, 1-2-SchaltventiI 70 zugeordnet ist. Ein Regler R liefen über eine Leitung 240 einen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck, der zur selbsttätigen Gangschaltung auf Stirnflächen 73 und 93 der Schaltventile 70 bzw. 90 geleitet wird. Die Schaltventile 70 und 90 verteilen das Drucköl je nach Stellung links oder rechts auf die Kupplung K 2 sowie auf die Bremsen BX, ßlFund B2. Die Kupplung KX wird unmittelbar über das Wählventil 30 gesteuert. Der Bremse B 2 ist ein Druckregelventil 130 und ein Dämpfer 140 und der Kupplung K 2 ein Druckregelventil JIO sowie ein Dämpfer 120 zugeordnet.

Das Druckregelventil 110 besteht aus einem Ventilschieber 111 mit Steuerkolben lila. XXXbund lila Die beiden Steuerkolben lila und 1110 haben gleiche Durchmesser, während der Steuerkolben 111c erfindungsgemäß abgesetzt ist und somit einen kleineren Durchmesser aufweist. Der Steuerkolben UIa steuert die Druckmittelzufuhr aus einem ersten Druckkanal 215. der in einen Ringraum 113 einmündet Der Steuerkolben XXXb steuert einen ständig entlüfteten Ringraum 115. Zwischen den beiden Steuerkolben mündet ein Kanal 126, der den geregelten Druck zur Kupplung K 2 weiterleitet. Zwischen dem abgesetzten Steuerkolben IUc und dem Steuerkolben Ulf» ist ein Ringraum 117 gebildet, in welchen ein zweiter Druckkanal 118 einmündet. Der durch den Kanal 118 herangeführte Druck wirkt auf eine größere Ringfläche 119 des Steuerkolbens 1116 und auf eine kleinere Ringfläche 119A des Steuerkolbens 111c

Der Kanal 126 ist über einen Abzweigkanal 1266 und eine Drossel 126a mit dem freien Ende des Steuerkolbens lila verbunden. Das freie Ende des Steuerkolbens 111 c ragt dagegen in einen Ringraum 128 des Dämpfers 120, welcher aus einem in einem Raum 123 angeordneten Kolben 121 und einer Druckfeder 122 besteht. Die Druckfeder 122 stützt sich über einen Fedeneller 116 am Ende des Steuerkolbens 111c ab. An den Ringraum 128 ist ein Kanal 222 angeschlossen, der mit dem Drosseldruckventil 40 verbunden ist, so daß ein lastabhängiger Druck im Raum 123 eingestellt werden kann. Der vor dem Kolben 121 liegende Teil 124 d.'s Raumes 123 ist über einen Verbindungskanal 125, der ein Rückschlagdrosselventil X25A enthält, mit dem Kanal 126 und der Kupplung K 2 verbunden. Das Rückschlagdrosselventil 125Λ erlaubt vom Kanal 126 her einen verzögerten Druckaufbau im vorderem Raum 124, während zur schnellen Entlüftung dieses Raumes der volle Querschnitt des Verbindungskanals 125 zum Kanal 126 freigegeben werden kann.

Das Wählventil 30 hat folgende Schaltstellungen:

»P« Parken

»R« Rückwärtsgang

»N« Leerlauf (Neutral)

»A« Automatik (Fahrstellung)

»2« Automatik, begrenzt auf 1. und 2. Gang

»1« Fahrer, nur im I.Gang möglich.

Die von einem Fahrzeugmotor angetriebene ölpumpe P fördert das Drucköl zum Hauptdruckventil 10, welches in einer Hauptdruckleitung 205 einen söge-

nannten System- oder Hauptdruck einstellt. Das von der Schaltvorrichtung nicht verbrauchte Drucköl strömt über eine durch das Hauptdruckventil 10 steuerbare Leitung 28 zu einem Kühler K und einem Wandler W ab. Das Wandlerdruckventil 20 begrenzt hierbei den Druck im Wandler W auf einen bestimmten Höchstwert.

In der Schaltstellung »R« des Wählventils 30 ist die Hauptdruckleitung 205 mit einer Zuführungsleitung 210 verbunden, die ihrerseits über das 2-3-Schaltventil 90 und den ersten Druckkanal 215 an das Druckregelventil to 110 angeschlossen ist. Gleichzeitig steht die Hauptdruckleitung 205 über das Wählventil 30 auch mit dem zweiten Druckkanal 118 in Verbindung, welcher an den Ringraum 117 des Druckregelventils 110 angeschlossen ist. Der Druckkanal 118 weist einen Zweigkanal 212 mit einem Rückschlagventil 212a auf, der über das Druckregelventil 130 und einen Kanal 146 mit der Bremse 52 verbunden ist. Ein weiterer Zweigkanal 243 des Druckkanals 118 steht mit einem Raum 143 des Dämpfers 140 in Verbindung.

In der Schaltstellung »A« des Wählschiebers 30 und im zweiten Gang ist eine durch den Wählschieber 30 mit der Hauptdruckleitung 205 verbundene Zuführungsleitung 208 über das durch den Druck des Reglers R nach rechts verschobene 1-2-Schaltventil 70 an einen Zuführkanal 214 der Bremse BlF angeschlossen. Ein vom Zuführkanal 214 abzweigender Kanal 213 ist über einen Seitenkanal 177 an das an seinem Anschlag links befindliche 2-3-Schaltventil 90 und über einen weiteren Zuführkanal 216 an die Bremse Bl angeschlossen. Gleichzeitig steht noch eine Zuführungsleitung 208a, 208b mit der in den Vorwärtsgängen ständig geschalteten Kupplung K1 in Verbindung.

In der Schaltstellung A, im dritten Gang, ist außer den auch im zweiten Gang bestehenden Leitungsverbindungen zur Kupplung K 1 und zur Bremse B1 Feine weitere Leitungsverbindung von der Zuführungsleitung 208, über das nach rechts verschobene 1-2-Schaltventil 70, den Kanal 213, das gleichfalls nach rechts verstellte 2-3-Schaltventil 90 sowie über den ersten Druckkanal 215 zum Druckregelventil 110 mit Dämpfer 120 und damit zur Kupplung K 2 hergestellt. Die Bremse B1 ist über den Zuführkanal 216 und das nach rechts verstellte 2-3-Schaltventil 90 entlüftet.

In der Schaltstellung »1« wird durch das Sperrventil 60 über eine Druckleitung 236 ein in bezug auf den Hauptdruck reduzierter Druck auf eine Differenzkolbenfläche 70Λ des Schaltventils 70 geleitet, so daß dieses Schaltventil in seiner Stellung am Anschlag links blockiert ist und keine Aufschaltung stattfinden kann.

In der Schaltstellung »2« ist auf die gleiche Weise ein durch das Sperrventil 50 eingestellter und über eine Druckleitung 231 auf eine Differenzkolbenfläche 90Λ des Schaltventils 90 geleiteter Druck wirksam, der das Schaltventil 90 am Anschlag links blockiert. In diesem Falle sind nur die beiden unteren Gänge selbsttätig schaltbar.

Die Wirkungsweise

Wie aus dem Schaltschema gemäß F i g. 2 ersichtlich, wird beim Umschalten vom 2. auf den 3, Gang zusätzlich zur bereits betätigten Kupplung K 1 und Bremse BlF noch die Kupplung K 2 zugeschaltet, während gleichzeitig die Bremse B1 entlüftet wird. Der Druckaufbau in der neu geschalteten Kupplung Kl vollzieht sich hierbei wie folgt: Das Drucköl gelangt von dem ersten Druckkanal 215 in den Ringraum 113 des Druckregelventils 110 und strömt über den Kanal 126 zur Kupplung Kl sowie über die Rückschlagdrossel 125Λ und den Verbindungskanal 125 in den Raum 124 vor dem Dämpferkolben 121. Gleichzeitig strömt das Drucköl über den Abzweigkanal 126b mit der Drossel 126a auf das freie Ende des Steuerkolbens UIa, welcher den Ringraum 113 bei einem bestimmten Druck in K 2 abzusperren versucht. Durch das Verstellen des Ventilschiebers 111 nach rechts öffnet der Steuerkolben Uli» geringfügig den entlüfteten Ringraum 115, so daß zunächst keine weitere Druckerhöhung im Kanal 126 stattfinden kann. Der Kupplung Kl wird jetzt kein Drucköl mehr zugeleitet, es strömt jedoch Drucköl über das Rückschlagdrosselventil 125Λ auf den Dämpferkolben 121, welcher sich infolge seiner großen Wirkfläche gegen die Kraft der Druckfeder 122 und gegen die Kraft des über den Kanal 222 in den Raum 123 eingeleiteten lastabhängigen Druckes nach links verschiebt. Sobald der Kolben 121 am Federteller 116 anstößt, bewegt sich der Ventilschieber 111 nach links gegen seinen Anschlag und der direkte Durchlaß vom ersten Druckkanal 215 zum Kanal 126 ist wieder freigegeben und der Druck in der Kupplung K 2 steigt auf den durch das Hauptdruckventil 10 vorgegebenen Wert an.

Durch den beschriebenen Druckaufbau wird die Kupplung Kl nicht nur schnell befüllt, sondern es ist auch ein weicher, stoßfreier Gangwechsel gesichert.

Nach F i g. 2 werden im Rückwärtsgang die Kupplung Kl und die Bremse 62 betätigt. Fig.3 bis 5 zeigt die hydraulische Schaltvorrichtung in der Rückwärtsgangstellung. Hierbei ist das Wählventil 30 so verstellt, daß dem Druckregelventil 110 über die Zuführungsleitung 210, das in seiner Ausgangsstellung links stehende 2-3-Schaltventil 90 und den ersten Druckkanal 215 Drucköl vom Hauptdruckventil 10 zugeführt wird. Gleichzeitig leitet der über das Wählventil 30 an die Hauptdruckleitung 205 angeschlossene zweite Druckkanal 118 das Drucköl in den Ringraum 117 des Druckregelventils UO und über den Zweigkanal 243 in den Raum 143 des Dämpfers 140. Über den Zweigkanal 212 und das nach unten bewegte Rückschlagventil 212a wird auch dem Druckregelventil 130 das Drucköl zugeleitet. Durch das Einleiten des Hauptdruckes in den Raum 143 ist die Wirkung des Dämpfers 140 im Rückwärtsgang aufgehoben, so daß ein schnelles Schließen der Bremse Bl durch das über den Kanal zuströmende Drucköl 146 erreicht wird. Das Anfahren erfolgt daher mit der Kupplung Kl, in welcher der Druckaufbau durch das Druckregelventil 110 und durch den Dämpfer 120 in der bereits beschriebenen Weist gesteuert wird, jedoch mit dem Unterschied, daß dei nunmehr im Ringraum 117 auf die größere Ringflächi 119 des Steuerkolbens IUb wirkende Hauptdruck eint zusätzliche Kraftkomponente in Öffnungsrichtung de Ventilschiebers 111 erzeugt. Dies hat zur Folge, daß de Ventilschieber 111 länger in Anschlagstellung link gehalten wird, wodurch der Anlegedruck in de Kupplung K 2 höher ist, die hierdurch schnell un< stoßfrei geschlossen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Schaltvorrichtung für ein unter Last schaltbares Umlaufrädergetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Wählschieber, mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, wobei das Einrücken der Schaltelemente durch an eine Hauptdruckleitung anschließbare Druckregelventile und diesen gleichachsig zugeordnete Dämpfer steuerbar ist und mindestens eines der Schaltelemente in zwei Gängen über das zugeordnete Druckregelventil mit Dämpfer beaufschlagbar ist und zur Erzielung eines unterschiedlichen Druckaufbaues in zwei verschiedenen Gängen die Wirkung zumindest eines der Dämpfer in Abhängigkeit vom gewählten Gang abschaltbar ist und das Druckregelventil aus einem Ventilschieber mit einem äußeren und einem inneren Steuerkolben, sowie einem weiteren dem Dämpfer zugewandten Steuerkolben besteht, wobei der äußere Steuerkolben einen ersten Druckkanal und der innere Steuerkolben einen Entlüftungsringraum steuert und das freie Ende des äußeren Steuerkolbens an den ersten Druckkanal anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Maßnahme zum unterschiedlichen Steuern der Geschwindigkeit des Druckaufbaues in dem zwei Gängen zugeordneten Schaltelement (K 2) das Druckregelventil (110) einen gestuften Ventilschieber (111) enthält und ein zweiter an die Hauptdruckleitung (205) anschließbarer Druckkanal (118) an einen Ringraum (117) des Ventilschiebers (111) angeschlossen ist, wobei der Ringraum (117) zwischen dem inneren Steuerkolben (111 b) mit einer größeren Ringfläche (119) und dem auf der Seite des Dämpfers (120) gelegenen Steuerkolben (UIcJ mit einer kleineren Ringfläche (119AJ angeordnet ist, und daß in einem der beiden Gänge der Ringraum (117) entlüftet und in dem anderen Gang der Ringraum (117) vom Druck beaufschlagt ist.

2. Hydraulische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (110) mit dem Dämpfer (120) dem im Rückwärtsgang oder in einem Vorwärtsgang wechselweise eingeschalteten Schaltelement (K 2) zugeordnet ist.

3. Hydraulische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckkanal (118) unmittelbar an das Wählventil (30) angeschlossen und im Rückwärtsgang mit der H auptdruckleitung (205) verbunden ist.