Kraftübertragungsaggregat mit hydraulisch betätigten Schaltvorrichtungen zum Schalten der Gänge Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungsaggre- gat, insbesondere für Nutzfahrzeuge, welches mit hydraulisch betätigten Schaltvorrichtungen, insbesondere Lamellen-Schaltvorrichtungen, ausgerüstet ist.
Bei derartigen Vorrichtungen ist zum übertragen des oft sehr hohen Drehmoments, sei es zum Ver binden oder zum Festhalten von Drehteilen, eine aus reichende, aus andern Gründen meist unzulässige Di- mensionierung, eine Ausrüstung mit einer Vielzahl von Lamellen, die Anwendung hoher, aus andern Gründen aber unerwünschter hydraulischer Drücke oder die Benutzung von Hebeleinrichtungen oder auch eine Kom bination dieser Mittel erforderlich.
Die Anwendung ho her hydraulischer Drücke wäre das raumsparendste, ein fachste und preiswerteste Mittel, es bedingt aber ständi gen, hohen Leistungsverlust in der dazu erforderlichen Pumpe, welche auch selbst aufwendig ist, weil sie ge nügend gross sein muss, um in sehr kurzer Zeit die Fördermengen zur Verschiebung der Vorrichtungsteile, z. B. der Kolben und Lamellen, zu liefern.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist, eine einfache, preiswerte und raumsparende Ausführung der Schalt vorrichtungen durch Anwendung hoher Betätigungs kräfte mittels hoher hydraulischer Drücke in der Weise zu ermöglichen, dass dabei keine grossen und leistungs verzehrenden Pumpen erforderlich sind.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass hohe Fördermengen nur während der sehr kurzen Zeit der Verschiebung der Schaltvorrichtungsteile beim Schalten erforderlich sind, wozu aber keine grossen Drücke be nötigt werden, während unmittelbar darauf zwecks Auf rechterhaltung der Pressung in den Schaltvorrichtungen hohe Drücke, aber nicht mehr grosse Fördermengen be nötigt werden, weil dann nur noch Leckverluste von dichtenden Organen zu ergänzen sind.
Demgemäss wird die Aufgabe erfindungsgemäss da durch gelöst, dass die Verschiebung der Schaltelemente in den Schaltvorrichtungen mittels des relativ niederen Drucks und der relativ grossen Fördermengen einer vor handenen Hauptölpumpe erfolgt, während die Anpres- sung der Schaltelemente mittels des wesentlich höheren Drucks und der sehr geringen Fördermengen einer be sonderen sehr kleinen Hochdruck-Ölpumpe erfolgt.
Bei Anwendung der Erfindung kann man mit einer einzigen Innenlamelle oder -scheibe in jeder Schalt vorrichtung dann auskommen, wenn sonst eine Vielzahl von Lamellen erforderlich wäre. Eine Mehrzahl von Lamellen bedingt ausser dem technischen Aufwand Rei bungsverluste im ungepressten Zustand derselben, weil es nicht gelingt, die Lamellen bei hohen Relativge schwindigkeiten zwischen den schaltbaren Teilen voll ständig frei zu bekommen. Eine einzige Lamelle ist in dieser Beziehung zu beherrschen.
Vorzugsweise wird der mittels der vorhandenen Hauptölpumpe erzeugte kurzzeitige Verschiebungsvor gang in den Schaltvorrichtungen unter einem zwar noch relativ niederen, aber doch unter höherem Druck be werkstelligt, als dem Dauerbetriebsdruck dieser Pumpe entspricht. Zweckmässig ist es, mit diesem Zwischen druck so hoch zu gehen, als es die Gestaltung der Hauptölpumpe und deren Antrieb kurzzeitig erlaubt.
Die Schaltvorrichtungen sind wie üblich mit Ring kolben ausgeführt. Diese Kolben finden in sehr begrenz ten Räumen Platz, was bei hohen zu übertragenden Drehmomenten nur möglich ist, wenn sie durch hohe Drücke beaufschlagt werden. Die während der Ringkol- benbetätigung kurzzeitig erforderlichen grossen Öldurch- sätze werden unter erhöhtem Druck im Augenblick der Betätigung von der Hauptölpumpe abgezweigt, und die Ringkolben werden in der angepressten Lage mittels des Druckes einer besonderen, sehr kleinen Hochdruck-Öl- pumpe gehalten,
wobei diese Pumpe nur die Lecköl- mengen an den Dichtungen der Ringkolben ersetzt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Aus führungsbeispiels. Es zeigen: Fig. la eine Kraftübertragung eines Antriebsblocks mit einem Schaltgetriebe mit Lamellen-Schaltvorrich- tungen, Fig. 1b ein beispielsweises Schaltschema für eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. lc einen Schalthebel, Fig. ldein nebensächliches Detail.
In der Darstellung ist 3 das Kurbelwellen-Ausgangs- ende einer Antriebsmaschine 1 mit einem Abtriebs flansch 4, an dem ein Schwungrad 5 befestigt ist. über einen dämpfenden Schwingungsbegrenzer 6a ist das Schwungrad unter Zwischenschaltung eines Getriebes 8 mit einer Eingangswelle 15 für einen Föttingerwandler 17 verbunden. Das Turbinenrad 18 dieses Wandlers ist mit dem umlaufenden Wandlergehäuse und dieses mit einer Eingangswelle 19 für ein Schaltgetriebe 23 in Pla- neten-Bauart verbunden.
Der Planetenträger 24 des Schaltgetriebes kann mit tels einer Lamellen-Schaltvorrichtung 29 festgehalten werden, die von einem Ringkolben 29a betätigt wird. Dieser ist zusammen mit der Schaltvorrichtung in einem Ringraum angeordnet, der sich radial an die linksseitige Scheibe des Planetenträgers anschliesst. Auf dem Plane tenträger sind primäre und sekundäre Planetenräder 26a bzw. 33 g vorgesehen. Ein mit den sekundären Planeten rädern in Eingriff stehendes Ringrad 33c kann mittels einer zweiten Lamellen-Schaltvorrichtung 35 festgehal ten werden, die von einem Ringkolben 35a betätigt wird.
Dieser ist zusammen mit der Schaltvorrichtung in einem Ringraume angeordnet, der sich radial an das Ring rad 33c anchliesst. Die beiden Schaltvorrichtungen sind als Einscheiben-Anordnungen ausgeführt, deren Schei ben mittels sehr hohen Druckes an die Gegenseiten, hier das Gehäuse und der Ringkolben, angepresst werden, wenn die Druckzuleitung geöffnet wird.
Im Schema Fig. 1b des hier interessierenden Teils des Kreislaufes der Schmier- und Arbeitsflüssigkeit für die Kraftübertragung stellt 40 eine Hauptschmier- und -arbeitsflüssigkeitspumpe dar, die mit einem mässigen Flüssigkeitsdruck von etwa 3,5 kp/cm@ arbeitet und über Leitungen 42 die Kraftübertragung mit Schmier flüssigkeit für die Lager und Zahnräder bzw. Arbeits flüssigkeit für die hydrodynamischen Geräte (Föttinger- wandler 17 und hydrodynamische Bremse 34) versorgt.
Eine sehr kleine Hochdruckpumpe 41 liefert die not wendige Flüssigkeit, um die Leckverluste der Ringkol ben 29a und 35a zu ersetzen. Es ist ausserdem ein federbelastetes Höchstdruckventil 43 in der Druckleitung der Hauptpumpe vorgesehen, und es ist in einer Ab zweigleitung 42a, welche in eine Stelle der Druckleitung hinter diesem Höchstdruckventil 43 - in Strömungsrich tung gesehen - mündet, ein übliches Überströmventil 49 vorhanden, welches überschüssige Flüssigkeit in einen Ölsumpf 51 übertreten lässt.
Von der Druckleitung der Hauptpumpe führt eine Nebenleitung 44a zu einem Sperrschieber 45, der im Nebenschluss zum Höchstdruckventil 43 liegt. Eine wei tere Abzweigung 44 von der Druckleitung, die von einer Stelle - in Strömungsrichtung gesehen - vor dem Höchstdruckventil und dem Sperrschieber ausgeht, führt zur Einlassseite der kleinen Hochdruckpumpe 41 und ausserdem über ein einfaches Rückschlagventil 46 zur Eintrittsseite eines Gangschalters 47, von dessen Aus trittsseite aus Leitungen 29b und 35b zu den Ring kolben 29a bzw. 35a der Schaltvorrichtungen 29 bzw.
35 und eine Entlastungsleitung 48 zum Ölsumpf 51 führen. Die Druckseite der Hochdruckpumpe 41 ist mit tels einer Leitung 52a ebenfalls mit der Eintrittsseite des Gangschalters 47 verbunden. Ein übliches über strömventil 50 leitet überschüssige Förderflüssigkeit der Hochdruckpumpe von deren Druckseite zum Ölsumpf ab.
Die Betätigung des Sperrschiebers 45 ist mit der jenigen des Gangschalters 47 so gekoppelt, dass des sen gestrichelt dargestellte Symmetrieachse und die eben so dargestellte Symmetrieachse des Sperrschiebers bei Betätigung des Gangschalters jeweils in parallele Lage kommen. Ein besonderes nicht näher dargestelltes, mit einer Rückholfeder für den Sperrschieber und einer Zeit verschleppungseinrichtung ausgestattetes Rückholgerät 52 sorgt dafür, dass der Sperrschieber am Ende einer bestimmten kurzen Zeit nach Betätigung des Gang schalters, z.
B. 0,5 sec., wieder in seine neutrale, den Durchgang freigebende Lage zurückgeht.
Die Betätigung des Gangschalters erfolgt vorzugs weise elektrisch über drei Druckknöpfe 53, 54, 55 (Fig. 1c)), die den drei Gangstellungen Leer (0), Kleiner Gang (I), Grosser Gang (1I) entsprechen. Diese Druckknöpfe sind vorzugsweise an einem Wähl- hebel 56 befestigt, der die drei Stellungen Neutral , Rückwärts , Vorwärts zu wählen gestattet.
Die Arbeitsweise ist folgende: Im Leerlauf der Antriebsmaschine habe der Ma schinenführer, z. B. der Führer eines schweren Last fahrzeugs, die Neutralstellung des Schaltgetriebes ein gestellt. Der Druckknopf für die O -Stellung des Gang schalters ist eingedrückt und der Wählhebel 56 befindet sich in Neutralstellung N . Die Symmetrieachse des Gangschalters steht, in der Bildfläche gesehen, vertikal.
In der Vorwärtsstellung des Wählhebels können bei diesem Beispiel 2 Gänge geschaltet werden, während in der Rückwärtsstellung nur 1 Gang geschaltet wer den kann. Der kleine (Vorwärts- oder Rückwärts-)gang wird durch Drücken des Druckknopfes 54 erhalten, wobei der Druckknopf 53 herausspringt. Die Sym metrieachse des Gangschalters 47 geht dabei in die rechte Schräglage.
Im Ölkreislauf wird der direkte Fluss des Öls über das Küken des Sperrschiebers 45 gesperrt und der normalerweise niedrige, durch das überström- ventil 49 bestimmte Druck auf der Druckseite der Hauptölpumpe 40 steigt nun auf einen höheren Wert, der durch das Höchstdruckventil 43 bestimmt ist. über das Rückschlagventil 46 wird eine grosse Ölmenge (an fangs bei geringem, durch die Massen des zu bewegen den Ringkolbens bestimmten, danach bei erhöhtem Druck) in die Leitung 29b zur Schaltvorrichtung 29 ge schickt, so dass deren Kolben 29a augenblicklich die be wegliche Scheibe der Schaltvorrichtung einklemmt.
Im selben Augenblick stellt sich der hohe Druck der Hoch- druckölpumpe 41 ein und der Betrieb im eingeschalteten Gang kann erfolgen.
Unbemerkt vom Maschinenführer geht kurze Zeit nach Betätigen des Druckknopfes 54 mittels des Rück holgeräts 52 der Sperrschieber 45 in seine normale Durchgangsstellung zurück. Die Hauptölpumpe arbeitet nun wieder unter normalem Druck. Die Lamellen- Schaltvorrichtung 29 bleibt aber trotzdem eingeschaltet, da der Ringkolben 29a von der kleinen Hochdruck pumpe 41 unter hohem Druck angepresst gehalten wird. Die Leckverluste am Ringkolben 29a werden dabei durch die Hochdruckölpumpe ausgeglichen. Deren Druck wird durch das Überströmventil 50 eingestellt.
Es ist zweckmässig, diesen Druck wesentlich höher zu wählen als den mittels des Höchstdruckventils 43 einge stellten Druck.
Beim Umschalten auf den grossen Gang in der Vor wärtsstellung des Wählhebels wird der Druckknopf 55 eingedrückt. Die Symmetrieachse des Gangschalters geht in die linke Schräglage, wie gezeichnet. Die direkte Ab strömung von der Hauptölpumpe 40 über den Sperr schieber 45 ist wieder kurzzeitig gesperrt. Der Ringkol ben 29a wird augenblicklich über die Leitung 48 druck entlastet und der Ringkolben 35a der rechten Schalt vorrichtung wird mit grosser Ölfördermenge unter stei gendem Druck kurzzeitig beschickt und klemmt die zugehörige Scheibe ein.
Augenblicklich stellt sich Hoch druck-Beaufschlagung ein und der Betrieb im grossen Gang kann vor sich gehen, worauf, wieder unbemerkt vom Maschinenführer, der Sperrschieber 45 kurz nach Umschalten des Gangschalters in die Durchgangsstellung zurückgeholt wird. Dies bewirkt Absenkung des För- derdrucks der Hauptölpumpe auf den Normalwert. Die Leckölverluste des Ringkolbens 35a werden wieder von der kleinen Hochdruckpumpe 41 unter hohem Druck wettgemacht, was nur eine Pumpe von sehr kleinen Ab messungen und dementsprechend geringer Verlust-Lei- stung erfordert.