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Schalteinrichtung für Kraftübertragungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für Kraftübertragungen, insbesondere
von Kraftfahrzeugen, mit einem Wechselgetriebe mit Schaltzylindern, deren Kolbenendstellungen
dem Einrückzustand je einer Schaltkupplung entsprechen, und mit einer Hilfseinrichtung,
durch die ein Druckmittel zur Betätigung von anderen Einrichtungen gesteuert wird.
Derartige Hilfseinrichtungen, bei denen durch einzeln wirksame Steuerglieder andere
Einrichtungen gesteuert werden, sind bekannt. Durch die Erfindung ist eine vielseitige
und besonders genaue Steuerung irgendwelcher Einrichtungen in beliebig anpaßbarer
Abhängigkeit von einem Schaltvorgang im Wechselgetriebe ermöglicht. In jedem beliebigen
Punkt des Schaltvorgangs kann eine Steuerung eingeleitet oder beendigt werden, wobei
die neue Einrichtung gleichzeitig eine verhältnismäßig einfache Bauart besitzt.
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Nach der Erfindung sind jedem Schaltzylinder zwei in verschiedener
Abhängigkeit von dem Schaltvorgang bewegte Steuerglieder zugeordnet, durch welche
gemeinsam das Druckmittel zur Betätigung von anderen Einrichtungen gesteuert wird.
Als solche Einrichtungen können z. B. Reibkupplungen, Regeleinrichtungen für den
Antriebsmotor, Verstellteile von Turbowandlern u. dgl. in Frage kommen.
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Nach der Erfindung wird durch die Steuerglieder ein im Betrieb dauernd
vorhandener Druck
gesteuert, der während eines Schaltvorgangs zum
Verschwinden gebracht wird. Dieser Druck kann dann für die Steuerung beliebiger
Vorrichtungen verwendet werden, die in Abhängigkeit von dem Schaltvorgang gebracht
werden. Es kann z. B. bei Beginn eines Schaltvorgangs eine Reibkupplung ausgerückt
und diese, schon ehe der Schaltvorgang abgelaufen ist, in einem bestimmten Zeitpunkt
eingerückt und dadurch der Schaltvorgang beschleunigt werden, oder es kann eine
andere Hilfseinrichtung im Ablauf des Schaltvorgangs eingerückt und außerdem am
Schluß des Schaltvorgangs eine weitere Vorrichtung betätigt werden.
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Nach der Erfindung werden ein Steuerglied und eine dieses umgebende
Steuerbüchse vorgesehen, wobei die Steuerbüchse selbst und das Steuerglied in dieser
verschiebbar sind. Vorteilhafterweise ist dabei der eine der beiden Teile, z. B.
die Steuerbüchse, durch den im Zylinder wirkenden Schaltdruck verschiebbar, der
auf die Endflächen des betreffenden Teils einwirkt. Das Steuerglied wird zweckmäßigerweise
durch den Schaltkolben während des Einrückteils seines Hubes bewegt, so daß nach
Einleitung einer Schaltung in einer Nebeneinrichtung zu Anfang des Hubes während
des Einrückwegs eine weitere Umsteuerung erfolgen kann. In der Zeichnung ist ein
Ausführungsbeispiel einer Hilfseinrichtung nach der Erfindung schematisch, größtenteils
im Schnitt, gezeigt. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Anwendung bei
einer Kraftübertragung, die aus einem Wechselgetriebe besteht, vor welchem ein Turbowandler
angeordnet ist.
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Es bedeutet I einen Turbowandler mit dem Pumpenrad 2 und dem Turbinenrad
3 sowie der Antriebswelle 4 und der angetriebenen Welle 5. 6 ist der Kernraum des
Turbowandlers, in welchen das Turbinenrad 3 hinein verschoben werden kann. II ist
die normale Betriebsschaufelung, I2 eine Leerlauf bzw. ein kleines Rückwärtsdrehmoment
ergebende Schaufelung des Turbinenrades 3, die für gewöhnlich außerhalb des hydraulischen
Kreislaufs steht. 7 ist ein mit der angetriebenen Welle 5 verbundener Deckel, 8
ein ebenfalls mit dieser verbundener Scheibenkolben, der in dem mit dem Turbinenrad
3 verbundenen Zylinder 9 verschiebbar ist. Der Zylinder 9 besitzt an seinem äußeren
Umfang eine Klauenverzahnung Io, welche in einer entsprechenden Gegenverzahnung
an dem Deckel 7 verschiebbar ist.
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I3 ist ein das linke Ende der Welle 5 umgebendes Steuergehäuse, in
welchem Ringnuten I7 und I8 angebracht sind. I5 und I6 sind axial verlaufende Kanäle
in der Welle 5, welche in die Räume des Zylinders 9 links und rechts von dem Kolben
8 münden und durch Querbohrungen I9 und 2o in der Welle 5 eine Verbindung mit den
Ringnuten I7 und I8 in dem Gehäuse I3 herstellen. 2I und 6I sind zwei Schaltzylinder
eines hinter dem Turbowandler I angeordneten Wechselgetriebes, das durch die Welle
5 angetrieben wird. 22 und 23 sowie 62 und 63 sind Druckmittelzuleitungen zu den
Räumen der Zylinder 2I und 6I. 24 und 64 sind in diesen Zylinder verschiebbare Kolben,
in denen sich Federn 25 und 65 befinden, welche über Federteller 26 und 27 bzw.
66 und 67 sich gegen Ansätze der Kolbenstangen 28 und 68 sowie die inneren Flächen
der Kolben 24 und 64 legen. 29 und 69 sind Schalthebel, durch welche Wechselschaltkupplungen
in dem Wechselgetriebe bewegt werden. 3o und 7o sind Bohrungen in den Kolbenstangen
28 und 68, in denen die als kleine Kolben ausgebildeten unteren Enden 32 und 72
von Stängchen 3I und 7I verschoben werden können, welche über Hebel 33 und 73 an
den Steuergliedern (Schiebern) 34 und 74 angreifen. 37 und 38 sowie 77 und 78 sind
Verbindungskanäle der Zylinderräume mit Steuerzylindern 36 und 76, in denen Steuerbüchsen
35 und 75 und in diesen wiederum die Schieber 34 und 74 längs verschiebbar angeordnet
sind.
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44 ist eine Axialbohrung des Schiebers 34, in deren oberen Teil die
Öffnung 45, in den unteren Teil die Öffnung 46 mündet. 47 ist eine zweite Axialbohrung
des Schiebers 34, an deren oberem Ende eine Öffnung 48 mündet. 5o ist eine Eindrehung
an der Steuerbüchse 35, an deren oberem und unterem Ende Verbindungsöffnungen 5I
und 52 mit der Bohrung der Steuerbüchse angeordnet sind. Die den Bezeichnungen 43
bis 52 entsprechenden Teile an dem Schieber 74 und der Steuerbüchse 75 sind die
Teile 83 bis 92. 8I ist die Verbindungsleitung zwischen den Zylindern 36 und 76.
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An den Steuerzylinder 76 schließt sich eine Leitung 95 an, welche
sich in zwei Zweige 96 und 97 teilt, die an dem Gehäuse Ioo münden. In dem Gehäuse
Ioo sind zwei Schieber IoI und Io2 in getrennten Räumen verschiebbar angeordnet,
wobei ein an dem Schieber IoI angeordneter Zapfen Io3 Verbindung zwischen beiden
Teilen herstellt. 104 und 105 sind Eindrehungen der Schieber IoI und Io2.
98, Io6 und Io7 sind Verbindungsöffnungen des Innern des Schiebergehäuses Ioo nach
außerhalb. Io8 ist eine Druckmittelzuleitung, Io9 eine Druckfeder. III und II2 sind
Verbindungsleitungen zwischen dem Gehäuse Ioo und einem weiteren Schiebergehäuse
IIo, in dem ein Schieber II3 und ein kleiner Kolben II4 längs verschiebbar angeordnet
sind. II5, II6 und II7 sind Kanäle, 118 eine Eindrehung in dem Schieber 113. i i9
ist eine Druckfeder 121 und 122 Verbindungsleitungen zwischen dem Schiebergehäuse
iio und dem Gehäuse 13 auf der Welle 5.
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In der Abbildung ist das Turbinenrad 3 des Turbowandlers i im eingerückten
Zustand wiedergegeben, d. h. die normale Betriebsschaufelung i r ist in den hydraulischen
Kreislauf eingeschoben. Die Kolben und Steuerglieder der beiden Schaltzylinder stehen
in ihrer unteren Stellung, in der bestimmte Gänge im Wechselgetriebe eingeschaltet
sind. Durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung bekannter Art kann die Druckmittelzufuhr
zu den Leitungen 22, 23, 62 und 63 gesteuert
werden. In den gezeigten
Stellungen der einzelnen Teile wird durch die Leitungen 22 und 62 Druckmittel über
die Kolben 24 und 64 und weiter durch die Kanäle 38 und 78 über die Steuerbüchsen
35 und 75 geleitet. Diese Teile werden dadurch in ihren unteren Endstellungen gehalten.
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Durch die Leitung 4I gelangt außerdem Druckmittel in die Eindrehung
43 und durch die Bohrungen 45, 44, 46, 5I in die Eindrehung 5o und von dort über
die Leitung 8I in die entsprechenden Teile 83, 85, 84, 86, 9I des anderen Schaltzylinders
zu der Eindrehung 9o und von dieser in die Leitung 95 und in deren Abzweigungen
96 und 97. Durch den durch die Leitung 97 zutretenden Druck wird der Schieber Io2
entgegen dem Druck der Feder Io9 in seiner unteren Endstellung gehalten. Dadurch
ist die Leitung II2 und damit auch der Raum unterhalb des Kolbens II4 in dem Gehäuse
IIo durch die Eindrehung Io5 und die Öffnung Io7 mit außerhalb verbunden.
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Der Schieber IoI steht in seiner unteren Endstellung, so daß der durch
die Leitung 96 zugeführte Druck durch die Eindrehung Io4 in die Leitung III geleitet
wird und durch seine Wirkung in dem Gehäuse IIo oberhalb des Kolbens II4 den Schieber
II3 entgegen dem Druck der Feder II9 in seiner unteren Endstellung hält. Dadurch
kann der durch die Leitung I2o zugeführte Druck durch die Eindrehung II8 in die
Leitung I22 und über die Eindrehung I8, den Querkanal 2o und den Axialkanal I6 in
den Raum des Zylinders 9 rechts von dem Kolben 8 gelangen. Der Zylinder 9 und mit
ihm das Turbinenrad 3 werden dadurch in der gezeigten rechten Endstellung für den
normalen Betrieb mit eingerückter Schaufelung II gehalten.
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Wenn eine Umschaltung in dem Wechselgetriebe eingeleitet wird, beispielsweise
dadurch, daß dem Zylinder 2I durch die Leitung 23 von der Steuervorrichtung Druckmittel
zugeführt wird, während dem vorher durch die Leitung 22 zugeführten Druckmittel
der Zutritt abgesperrt und der Raum des Zylinders 2I oberhalb des Kolbens 24 mit
außerhalb verbunden wird, geht der Kolben 24 zunächst unter Zusammendrückung der
Feder 25 so weit nach oben, bis die Federteller 26 und 27 aneinander anliegen, und
zieht dadurch über die Kolbenstange 28 an dem Hebel 29. Die im Eingriff befindliche
Schaltkupplung kann jedoch noch nicht außer Eingriff gehen, da die Übertragungsflächen
der Klauen der Schaltkupplung unter dem auf sie einwirkenden Drehmoment noch aneinander
anliegen, die Kolbenstange 28 bleibt also zunächst in der gezeichneten Stellung
stehen.
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Durch den über den Kanal 37 unter der Steuerbüchse 35 gelangenden
Druck wird diese in ihre obere Endstellung verschoben, da der Raum oberhalb der
Steuerbüchse 35 durch die Leitung 38 keinen Druck mehr zugeführt erhält. Dadurch
ist dem durch die Leitung 4I, die Ringnut 43 und die Kanäle 45, 44, 46 zugeleiteten
Druckmittel der vorherige Übertritt durch die Bohrung 5I versperrt. Es gelangt nun
also kein Druckmittel mehr in die Leitung 8I und weiterhin über die entsprechenden
Teile in dem Steuerschieber 74 und der Steuerbüchse 75, die sich beide noch in der
gezeigten Stellung befinden, in die Leitung 95. Der Raum in dem Gehäuse IIo oberhalb
des Kolbens II4 wird durch die mit der Leitung 95 über die Eindrehung 104 in Verbindung
stehende Leitung III ebenfalls drucklos. Infolgedessen geht der Schieber II3 mit
dem Kolben II4 unter Wirkung der Feder II9 in die obere Endstellung. In dieser ist
die Leitung I22 und damit der Raum rechts von dem Kolben 8 durch die Kanäle II6,
II7 mit außerhalb verbunden, während die Leitung I2I durch die Eindrehung II8 des
Schiebers II3 aus der Leitung I2o Druck zugeführt erhält, der über die Eindrehung
I7 und die Kanäle I9 und I5 in den Raum des Zylinders 9 links von dem Kolben 8 gelangt.
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Dadurch wird der Zylinder 9 und mit ihm das Turbinenrad nach links
verschoben, so daß die normale Schaufelung II in den Kernraum 6 hineingeschoben
und an deren Stelle die Leerlaufschaufelung I2 in den Kreislauf eingeführt und der
Antrieb auf die Welle 5 unterbrochen bzw. ein kleines Rückwärtsdrehmoment auf die
Welle 5 ausgeübt wird. Durch den Drehmomentwechsel wird die bisher im Eingriff befindliche
Schaltkupplung ausgerückt, da unter dem unterhalb des Kolbens 24 wirkenden Druck
des Druckmittels über die Feder 25 die Kolbenstange 28 nach oben verschoben wird.
Die einzurückende Schaltkupplungshälfte geht durch die auf die Welle 5 ausgeübte
Bremswirkung auf die Drehzahl der Gegenhälfte herab und kommt an dieser zum Eingriff,
wobei die Kolbenstange 28 weiter in ihre obere Endstellung verschoben wird und auf
diesem Teil ihres Hubes mit der unteren Endfläche der Bohrung 3o den kleinen Kolben
32 erreicht und über die Stange 31 und den Hebel 33 den Schieber 34 in seine untere
Endstellung bringt, in der dieser gegenüber der in ihrer oberen Endstellung stehenden
Steuerbüchse 35 den Weg für das aus der Leitung 41 zutretende Druckmittel über 44,
46, 52, 5o in die Leitung 81 und von dort wie vorher über die entsprechenden Teile
des Schiebers 74 in der Leitung 95 wiederum freigibt.
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Durch die Leitung 95 erhält nun der Raum oberhalb des Schiebers 102
wieder Druck, der Schieber 102 sowie der Schieber ioi werden wieder nach unten in
die Endstellung, wie in der Abbildung gezeigt, verschoben. Die Leitung 112 wird
wieder über die Eindrehung 105 des Schiebers 102 und die Öffnung io7 mit
außerhalb verbunden. Die Leitung i i i erhält von der Leitung 96 her über die Eindrehung
104 des Schiebers ioi Druck, der oberhalb des Kolbens 114 zur Wirkung gelangt und
den Schieber 113 wieder in die in der Abbildung gezeigte untere Endstellung bringt.
Durch die Leitung 121 wird über die Kanäle 115, 117 und die Kanäle i9 und 15 der
Raum des Zylinders 9 links von dem Kolben 8 drucklos gemacht, während der Raum des
Zylinders 9 rechts von dem Kolben 8 aus der Leitung 120 über 118, 122, 2o, 16 Druck
zugeführt
erhält. Das Turbinenrad 3 gelangt dadurch wieder in die
in der Abbildung gezeigte rechte Endstellung. Nach Ablauf der Schaltung wird also
sofort wieder der frühere Zustand bei sämtlichen Steuergliedern hergestellt und
das Turbinenrad des Turbowandlers mit der normalen Betriebsschaufelung II in den
hydraulischen Kreislauf eingerückt.
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Wenn die einzurückende Schaltkupplungshälfte keiner Bremsung zwecks
Einrückens bedarf, läuft der Schaltvorgang in der gleichen Weise wie oben beschrieben
ab, und die Schaltkupplungshälfte rückt sofort ein, sobald mit dem Wiedereinführen
der Turbinenschaufelung II in den hydraulischen Kreislauf diese durch den Antrieb
auf die Einrückdrehzahl beschleunigt wird.