DE2728737A1

DE2728737A1 - Vorrichtung zum wahlweisen schalten der kupplungen von getrieben mittels druckmittel

Info

Publication number: DE2728737A1
Application number: DE19772728737
Authority: DE
Inventors: Richard Strehler
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1977-06-25
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2395430B3; IT1156160B; FR2395430A1; IT7848804A0; GB1602398A

Description

w Müachea, d«a 21. 6. 1977

iiiiir« τ" 2503 Lteh/Wo 398.00

·**· « PL 438 TaMo* (W11) SM11

Vorrichtung zum wahlweisen Schalten der Kupplungen von Getrieben mittels Druckmittel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches beschrieben ist.

Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zum wahlweisen Schalten von hydraulisch schaltbar en Kupplungen zugrunde, bei der für alle Kupplungen nur ein einziges Differenzdruckventil erforderlich ist; dabei soll die Vorrichtung schnell und sicher arbeiten und eine gut montierbare gedrängte Bauform aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von der Erkenntnis des Erfinders aus, daß die Vorrichtung nur dann mit einem einzigen Differenzdruckventil einwandfrei arbeitet, wenn gewährleistet ist, daß bei allen Schaltvorgängen die Leitung zum Arbeitskolben des Differenzdruckventils im wesentlichen so lange drucklos bleibt, bis der Kolben od. dgl. des angesteuerten Kupplungszylinders an den Kupplungsreibflächen, z.B. Lamellen, anliegt. Zur Lösung dieses Problems geht der Erfinder von der weiteren Erkenntnis aus, daß zum Verschieben des Arbeitskolbens für die Kupplungen eine Druckmittelmenge aber kein Druck benötigt wird, während nach dem Anliegen der Reibkörper keine Menge sondern nur Druck benötigt wird. Die Lösung besteht grundsätzlich erfindungsgemäß darin, ein Organ in der Vorrichtung vorzusehen, das diese beiden Schaltvorgänge auf einfache Weise steuert.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist, wobei das oben genannte Organ das Strömungeventil ist.

Eine einfache Bauweise des Strömungsventils ergeben die Merkmale des Anspruchs 2, wobei eine gedrängte Bauweise mit den Merkmalen des Anspruchs 3 erzielt wird. Die Vorrichtung wird auf kleinsten Raum gedrängt durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs k.

Ein weiches Schalten der Kupplungen bzw. Bremsen wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht, wobei die Merkmale des Anspruchs 6 ein sicheres Schalten gewährleisten.

Die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung wird gefördert durch die Merkmale des Anspruchs 7·

Für die Verwendung insbesondere für Fahrzeuge wird die Erfindung zweckmäßigerweise mit den Merkmalen des Anspruchs 8 weitergebildet.

Eine einfach zu montierende und auch schnell auswechselbare Vorrichtung ergeben die Merkmale des Anspruchs 9·

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das mit den Figuren 1 bis k dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Hydraulikplan nach der Erfindung für ein Getriebe mit zwei hydraulisch schaltbaren Kupplungen, das über einen hydrodynamischen Wandler angetrieben wird.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein kombiniertes Ventil zu dem Hydraulikplan nach Fig. 1, und zwar in der Stellung "0".

Fig. 3 zeigt die Grundplatte des kombinierten Ventils nach Fig. 3.

Fig. k zeigt den Druckverlauf in den Kupplungen, die von der Hydraulikanlage nach Fig. 1 gesteuert werden.

Die hydraulische Steuereinrichtung nach Fig. 1 steuert die hydraulisch schaltbaren Kupplungen 1 und 2 eines Zweiganggetriebes, das über einen hydrodynamischen Wandler 3 angetrieben wird. Eine Pumpe 4 saugt das Betriebsmittel, im Beispiel Öl, über einen Filter 5 aus einem Vorratsbehälter 6 an und drückt es in eine Druckleitung 7· Diese Druckleitung teilt sich in eine erste Zweigleitung 8 und eine zweite Zweigleitung 9· In die Druckleitung ist ein Überdruckventil 10 eingefügt, deren Ablauf in den Vorratsbehälter zurückführt.

Die erste Zweigleitung 8 führt zu einem Druckregelventil 11 dessen Regelkolben 12 in einem Betriebszustand diese Zweigleitung abschließt und in einem anderen Betriebszustand Öl von der ersten Zweigleitung in den Schmierkreislauf 13 des Getriebes hindurchläßt. Mittels einer Beipaßleitung kann im Falle des Bedarfes ein Ölkühler 14 an den Schmierkreislauf angeschlossen werden.

Der Regelkolben 12 wird von einem Arbeitskolben 15 über eine Feder l6 beeinflußt. Der Arbeitskolben wird in einer unten be-

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schriebenen Weise vom Öldruck beaufschlagt.

Die zweite Zweigleitung 9 führt über einen Feinfilter 17 zu einem Regelkreislauf l8 und zwar einerseits über eine Leitung 19, eine Blende 20 und eine weitere Leitung 21 zu einem Drehschieber 22. Zwischen der Blende 20 und dem Drehschieber zweigt eine Leitung 23 ab, die in den Raum 2k unter dem Arbeitskolben 15 führt. Mit "Blende" wird eine Drossel bezeichnet mit verhältnismäßig kurzer Drosselbohrung, wodurch eine weitgehende Viskositäts- und Temperaturunabhängigkeit erzielt wird.

Ein Raum 25 (Fig. 2) hinter dem Feinfilter steht über eine Leitung 26, eine Nut 27, einen Kanal 28, eine Bohrung 29 in einem unten beschriebenen Steuerkolben 30 mit einem Steuerraum 31 in Verbindung, der in den Kolben 32 eines Strömungsventils 33 eingearbeitet ist. Der Schaft des Kolbens 32 ist in dem Steuerkolben axial längsverschiebbar dicht geführt. Sowohl der Steuerkolben 30 als auch der Kolben 32 bzw. sein Schaft sind mit einer Stirnseite dem Regelkolben 12 zugewendet und können sich auf diesem abstützten.

Auf der dem Regelkolben abgewendeten Seite ist der Steuerraum 31 von einem Bund "}k abgeschlossen, dessen Umfang nicht mit der Wandung einer Axialbohrung 35 dicht anschließt, sondern einen Ringspalt frei läßt, der eine erste Drossel 36 bildet. In dem Hydraulikplan Fig. 1 ist diese erste Drossel schematisch in eine Beipaßleitung eingezeichnet.

In dem Hydraulikplan Fig. 1 umfaßt die Axialbohrung 35 dee Steuerkolbens 30 auch die Verbindungsleitung 35«·

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Die Axialbohrung 35 steht über Radialbohrungen mit einer Ringnut 37 in Verbindung, die in bestimmten Betriebszustanden mit einem Druckölkanal 38 überdeckt wird, der sich im Drehschieber 22 befindet.

Der Drehschieber 22 ist im Gehäuse 39 drehbar dicht geführt. Ein Längsverschieben verhindert ein Stift 40. Der Drehschieber kann mittels eines Hebels 4l gedreht werden, so daß der Druckölkanal 38 wahlweise mit den Anschlußkanälen 42, 43 (Fig. 3) überdeckt und mit den Kupplungsleitungen 44, 45 in Verbindung gebracht werden kann. Die jeweils nicht mit Drucköl beaufschlagte Kupplungsleitung wird dann mit einer der Abflußleitungen 46, 47 verbunden, die das Öl der drucklos zu machenden Kupplung in den Vorratsbehälter zurückleitet. Der Drehschieber kann somit drei Stellungen einnehmen

I Kupplung 1 ein

0 beide Kupplungen aus
II Kupplung 2 ein

Die Axialbohrung 35 des Steuerkolbens 30 ist auf der dem Regelkolben 12 abgewendeten Seite mit einem Deckel 48 abgeschlossen, dieser ist mit einer Bohrung versehen, die als zweite Drossel

49 wirkt. Das Öl wird durch diese Drossel in einen Steuerraum

50 über dem.Steuerkolben 30 geleitet. In dem Schema der Fig. 1 ist die zweite Drossel in einer Beipaßleitung dargestellt. Im Schema der Fig. 1 sind die verschiedenen Stellungen der Steuermittel 22, 30, 33 nebeneinander dargestellt.

Auf der der Ringnut 37 abgewendeten Seite der zur Bohrung 29 gehörenden Ringnut 55 ist eine dritte Ringnut 51 in Steuerkolben

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30 vorgesehen, die sich in bestimmten Betriebszuständen mit einem Kanal 52 überdeckt, der sich im Drehschieber 22 befindet. Dieser Kanal 52 steht in Verbindung mit einem Ringkanal 53t der in die Leitung 21 (Fig. 1 und 2) einmündet. Ferner ist der Ringkanal 53 über die in der Grundplatte 54 (Fig. 3) eingearbeitete Leitung 23 mit dem Raum 24 unter dem Arbeitskolben 15 verbunden. Die Bohrung für die Blende 20 (vergl. Fig. 3) mündet ebenfalls in den Ringkanal 53 so daß in der baulichen Ausführung nach den Figuren 2 und 3 die Schaltung nach Fig. 1 verwirklicht ist.

Die oben erwähnte dritte Ringnut 51 ist so breit, daß bei heruntergeschobenen Steuerkolben 30 der Ringkanal 53 über Kanal 52 sowie der besagten dritten Ringnut mit der Abflußleitung 46 verbunden ist. Im gleichen Betriebszustand ist dann die Nut 27 über Kanal 28 und der zur Bohrung 29 gehörenden Ringnut'55 mit dem Kanal 52 verbunden, der wie oben beschrieben wurde, zur Abflußleitung 46 hin geöffnet ist.

Ist der Kolben 32 nach Fig. 2 nach oben geschoben, dann ist der Ringkanal 53 auch über den unter dem Kolben 32 befindlichen Raun über die Spalte 56 (Fig. 2) des Regelkolbens 12 mit der Abflußleitung 46 (in Fig. 1 mit 45a bezeichnet) verbunden. Damit ist durch das kombinierte Ventil nach Fig. 2 und 3 auch die in Fig.l schematisch■eingezeichnete Verbindung 57 verwirklicht.

Vom Gehäuse 39 (Fig. 2) gesehen jenseits des Hebels 4l ist in einem am Drehschieber 22 mit Schrauben 58 befestigten Zylinder

59 ein Kolben 60 längsverschiebbar dicht geführt. Dieser Kolben

60 kann über eine Druckleitung 6l mit Drucköl beaufschlagt werden. Den Druck wirkt eine Feder 62 entgegen. Die Bewegung de·

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Kolbens wird mittels eines Stiftes 63 auf den Steuerkolben übertragen. Mit dieser Vorrichtung, die in der Fachsprache mit Inchvorrichtung bezeichnet wird, kann willkürlich auf den Steuerkolben 30 und damit auf den gesamten Regelkreislauf 18 eingegriffen werden. Die Incheinrichtung kann auch mechanisch betätigt werden.

Die Ventilkombination 15, 30 wirkt als Differenzdruckventil, wobei das Druckverhältnis

p. Fläche des Arbeitskolbens 15

P₂ Fläche des Steuerkolbens 30

Für die beiden Schaltstellungen I und II des Drehschiebers 22 ist nur ein Differenzdruckventil 151 30 vorhanden, das ist erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß bei allen Schaltvorgängen die Leitung 23* 21, 57 zum Arbeitskolben 15 solange mit dem Aböl verbunden ist, bis die Lamellen der angesteuerten Kupplung anliegen. Um das zu erreichen wird mit dem Drehschieber 22 in der Stellung "0" die Leitungen 21, 23, 57 mit der Abflußleitung 46 (siehe auch Fig. 2) verbunden. In den Schaltstellungen I oder II verbindet ferner die als Strömungsventil wirkende erste Drossel 36 am Kolben 32 die Leitungen 23, 57 ebenfalls mit der Abflußleitung 46 (46a in Fig. l). Sobald die Lamellen in der druckbeaufschlagten Kupplung anliegen fließt kein nennenswerter Ölstrom mehr und das besagte Strömungsventil schließt.

Die Vorrichtung (Incheinrichtung) zum willkürlichen Eingreifen in den hydraulischen Schaltvorgang ist so ausgelegt, daß das Ansteuern der Kupplungen entweder über ein nicht gezeichnetes hydraulisches Bremssystem direkt oder über ein separates Hydrau-

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liksystem erfolgen kann. Der benötigte Druck in den Kupplungszylindern la, 2a für die Herabregelung des Schaltdruckes auf Null entspricht erfindungsgemäß etwa dem Öffnungsdruck einer Backenbremse. Der Abbau des Schaltdruckes kann erfindungsgemäß in drei Phasen unterteilt werden.

a. Direktes Ansteuern des Druckregelventils 11, Abbau des Schaltdruckes bis auf etwa die Höhe des Schmierdruckes.

b. Öffnen der Leitung 21, 23, 57 durch Ringnut 51 am Steuerkolben 30.

c. Verbinden des Schaltdruckes in dem betreffenden Kupplungszylinder mit der Abflußleitung bei gleichzeitiger Drosselung der Zuleitung durch die Steuerkante am Steuerkolben 30.

Die willkürliche Schaltdruckregelung (Incheinrichtung) ist normalerweise so eingestellt, daß im Schaltkreislauf ein Restdruck erhalten bleibt. Mit diesem Restdruck wird erreicht, daß einerseits die Lamellen in der betreffenden Kupplung nicht mehr mit Druck beaufschlagt werden, andererseits der Kolben im Kupplungszylinder la bzw. 2a nicht in die Ausgangslage zurückgeht, so daß beim Wiedereinkuppeln keine zeitliche Verzögerung auftritt.

Das Diagramm Fig. k zeigt den Druckverlauf während des Kupplungevorgangs. Mit 71 ist der Schaltdruck in der Kupplung 1 bezeichnet, mit 72 der Schaltdruck in der Kupplung 2. 73 ist der Differenzdruck in Leitung 23, 21, 57 der von der Flächendifferenz der Kolben 30 und 15 abhängt. Mit 74 ist die sogenannte Wechselzeit bezeichnet, d.h. vom Ausschalten der Kupplung 1 bis zum Anliegen der Reibkörper, z.B. Lamellen, der Kupplung 2. Mit 75

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ist die für den Druckaufbau erforderliche Zeit bezeichnet.

Im ersten Schaltzustand hat der Druck in der Kupplung 1 seinen Höchstwert. In der anderen Kupplung 2 ist der Druck Null. Der Differenzdruck 73 ist gleich dem Druck 71 in der eingeschalteten Kupplung, weil die Blende 20 für einen Druckausgleich gesorgt hat.

Wird der Drehschieber von Stellung I in die Stellung "0" gelegt, dann fallen zunächst im wesentlichen schlagartig der Schaltdruck 71 und der Differenzdruck 73 auf Null ab. In der Stellung ¹¹II" baut sich ein Vorspanndruck 76 in der Kupplung 2 auf, der von der Feder l6 im Druckregelventil 11 abhängt. Da das Strömungsventil 32 infolge der ersten Drossel 36 beim Einströmen des Öls in den Kupplungszylinder 2a in Fig. 2 nach oben wandert, ist der Raum 2k unter dem Arbeitskolben 15 über 231 57« 56, Ί6 bzw. 46a zunächst drucklos. Sobald der Kupplungszylinder 2a aufgefüllt ist, hört die Strömung auf, das Strömungsventil 32, 36 schließt, es steigt der Differenzdruck 73 und damit auch der Schaltdruck 72. Ist der volle Schaltdruck 72 erreicht, dann ist das ganze Hydrauliksystem mit Drucköl angefüllt und der Druck unter dem Arbeitskolben des Differenzdruckventils steigt über die dritte Drossel, bzw. Blende 20 sprungartig auf den vollen Wert.

Zur Erläuterung der Erfindung wurde ein Beispiel mit zwei schaltbaren Kupplungen gewählt. Die Erfindung ist auch anwendbar für Wechsel- und/oder Wendegetriebe, die mit mehr als zwei Kupplungen geschaltet werden.

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Claims

Münokea, den 21. 6. 1977 2503 Lich/Wo 398.00 PL 438

Patentansprüche

Vorrichtung zum wahlweisen Schalten von Kupplungen, gegebenenfalls auch von entsprechend geschalteten Bremsen, von Getrieben mittels Druckmitteln, wobei eine oder einige Kupplungen ein und die andere oder anderen Kupplungen ausgerückt werden und das Einrücken jeweils allmählich, das Ausrücken schneller, insbesondere plötzlich, erfolgt, mit einem Umschaltschieber zur Wahl der Kupplungen oder Bremsen und mit einem Druckregelorgan für ein zeitlich verzögertes Einschalten der Kupplungen oder Bremsen, das ein Differenzdruckventil enthält, welches einen Arbeitskolben mit verhältnismäßig großem Durchmesser, einen Steuerkolben mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser und eine dazwischen angeordnete Feder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzdruckventil (12,15t l6,3O) ein auf die Strömung des Druckmittels zu den Kupplungen ansprechendes Strömungsventil (33) zugeordnet ist, das den Druck auf den Arbeitskolben (15) des Differenzdruckventils beeinflußt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsventil (33) aus einem längsverschiebbar geführten Kolben (32) mit einem Steuerraum (31) und einer aus dem Steuerraum herausführenden ersten Drossel (j6) besteht.

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ORIGINAL INUHhCTED

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsventil (33) in dem Steuerkolben (30) des Differenzdruckventils angeordnet ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der das Strömungsventil (33) enthaltende Steuerkolben (30) im Umschaltschieber (Drehschieber 22) für die Wahl der Kupplungen oder Bremsen (1,2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drossel (36) in eine im Steuerkolben (30) be-

- findliche Axialbohrung (35) mündet, in der das Strömungsventil längsverschiebbar geführt ist, und die über eine zweite Drossel (k9) mit einem Steuerraum (50) verbunden ist, der vom Steuerkolben (30) des Differenzdruckventils und dem Zylinder des Steuerkolbens gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,2,3»^ oder 5i gekennzeichnet durch eine dritte Drossel (Blende 20) zwischen der Druckleitung (26) vor der ersten Drossel (36) und dem Raum (2^) hinter bzw. unter dem Arbeitskolben (15) des Differenzdruckventils.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und gegebenenfalls weiteren Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (30) des Differenzdruckventils Ringnuten (55i5l) od. dgl. mit Steuerkanten aufweist, die je nach Stellung des Steuerkolbens Druckmittel zur einzurückenden Kupplung durchläßt oder diese und den Raum (24) unter bzw. hinter dem Arbeitskolben (15)

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des Differenzdruckventils drucklos macht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (30) des Differenzdruckventils willkürlich, beispielsweise von einer Bremsanlage eines Fahrzeugs aus, beeinflußbar ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle das Differenzdruckventil, die erste, zweite und dritte Drossel, der Umschaltschieber und ein in der Druckleitung (26) angeordneter Filter (17) in einem einzigen Gehäuse (39) angeordnet sind.

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