Einrichtung zum selbsttätigen Gangschalten eines Getriebes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen Gangschalten eines Getriebes mit einem Steuerorgan, das einerseits von dem mit einer massgeblichen Betriebsgrösse des Getriebes sich ändernden Druck eines Mediums (z. B. Luft, l), vorzugsweise in Abhängigkeit von der Abtriebsdreh- zahl des Getriebes, und andererseits von einer der Wirkung der Betriebsgrösse entgegenwirkenden Kraft (z. B.
Feder oder ein anderer Druck), im folgenden kurz Primärkraft> genannt, beeinflusst wird, insbe sondere für Kraftfahrzeuge. Im allgemeinen wird als Medium Öl und zur Erzeugung des Druckes eine Kreiselpumpe oder meist eine Zahnradpumpe ver wendet, wobei die Zahnradpumpe gegen eine Drossel fördert, damit ein z. B. mit der Abtriebsdrehzahl wachsender Druck erzielt wird.
Der Nachteil solcher Steuerungen besteht darin, dass der Druckunterschied des Mediums zwischen dem untersten und obersten Gang des Getriebes so gross ist, dass man Schwierigkeiten hinsichtlich der Auslegung der Steuerorgane hat. Besonders gross sind die Schwierigkeiten bei Verwendung einer Pumpe, deren Druck quadratisch mit der Pumpen drehzahl wächst. Wählt man hierbei im obersten Gang einen Druck von solcher Grösse, dass. die Federn des Steuerorgans noch erträgliche Ausmasse aufweisen, so wird der Druck für den Gangwechsel vom untersten zum nächsthöheren Gang sehr niedrig sein. Die Steuerglieder erhalten hierbei so schwache Federn, dass u. U. die Reibung der Steuerglieder nicht überwunden wird. Eine sichere Schaltung der unteren Gänge ist somit nicht gewährleistet.
Anderer seits würde bei einem die unteren Gänge mit einem höheren Druck betriebssicher schaltenden Steueror gan die Feder für den oberen Gangbereich wegen des sehr hohen Druckes zu voluminös ausfallen. Würde beispielsweise bei einer eine Zahnrad pumpe aufweisenden Gangwechseleinrichtung der Gangwechsel vom dritten zum vierten Gang bei 50<B><I>%</I></B> der Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeuges, der Gangwechsel vom zweiten zum dritten Gang bei 50 % der Endgeschwindigkeit im dritten Gang (= 25 Klo der Höchstgeschwindigkeit) und der Gang wechsel vom ersten zum zweiten Gang bei 50 % der Endgeschwindigkeit im zweiten Gang (= 12,5 % der Höchstgeschwindigkeit)
erfolgen und würde als be triebssicherer Minimalschaltdruck ein Druck von 1 atü angesehen, so würde aufgrund der quadratischen Zunahme des Druckes in Abhängigkeit von der Drehzahl bei der Umschaltung vom dritten zum vier ten Gang der 16-fache Betrag des vorgenannten Druckwertes, d. h. 16 atü Schaltdruck, und bei der Endgeschwindigkeit der 64-fache Betrag, d. h. 64 atü, erreicht werden. Es leuchtet ein, dass für eine Steuer einrichtung mit solchen Drücken der Bau- und Platz- aufwand erheblich ist.
Zu diesem Mangel kommt der weitere Nachteil hinzu, dass die Pumpe bei derartig hohen Drücken grossen Lagerdrücken und sonstigen Belastungen ausgesetzt ist und eine erhebliche Antriebsleistung erfordert, die den Wirkungsgrad der Kraftübertra- gungsanlage spürbar herabsetzt. Bei dem obenge nannten Beispiel würde die Zahnradpumpe bei der Höchstgeschwindigkeit einen Druck von 64 atü er zeugen, was sich selbstverständlich auf die Wirt- schaftlichkeit der Anlage merklich auswirkt.
Man hat diese Nachteile bereits mittels einer einen drehzahlabhängigen Stufendruck erzeugenden Einrichtung zu beheben versucht. Hierbei fördert eine Zahnradpumpe gegen ein federbelastetes Druck ventil. Bei einem bestimmten Druckwert gibt das Druckventil eine solche Abflussöffnung frei, dass nunmehr der Druck trotz steigender Drehzahl und somit steigender Förderung solange nicht wächst, bis durch ein Fliehgewicht eines Fliehkraftreglers diese Abflussöffnung abgesperrt wird.
In diesem Augen blick steigt der Druck ruckartig an und öffnet da durch eine weitere federbelastete Abflussöffnung, so dass nunmehr der Druck trotz wachsender Drehzahl wiederum so lange nicht ansteigt, bis ein anderes Fliehgewicht auch diese Abflussöffnung absperrt. Man hat es zwar hierbei in der Hand, einen nicht zu hohen Enddruck und trotzdem einen betriebssicheren Minimalschaltdruck zu wählen, aber der Bauaufwand des Fliehkraftreglers ist erheblich.
Die vorliegende Erfindung soll denselben Zweck mit erheblich geringerem Bauaufwand erreichen, nämlich die Schaltdrücke in betriebssicheren und an nehmbaren Grenzen zu halten und zugleich den Motor und die Kraftübertragungselemente nicht mit der Erzeugung hoher Schaltdrücke zu belasten.
Er- findungsgemäss wird bei einer Einrichtung zur selbst tätigen Gangschaltung eines Getriebes, wie sie ein gangs beschrieben worden ist, vorgeschlagen, dass der Leitung für das Druckmedium zum Steuerorgan für mindestens einen Gangschaltpunkt je eine mittels eines oder je eines Ventils absperrbare und in einen Raum mit einem gegenüber dem Druck des Mediums (Umschaltdruck) niedrigeren Druck führende öff- nung zugeordnet wird, dass ferner jedes der Ventile so ausgebildet wird, dass es vom Druck des Mediums gegen die Primärkraft betätigt wird, wobei die Pri märkraft derart bemessen ist,
dass das Ventil ledig lich bei Erreichen des dem zugehörigen: Gangschalt- punkt entsprechenden Druckes des Mediums (Um schaltdruck) und bei höheren Drücken geöffnet ist, und dass schliesslich die Öffnung einen solchen Querschnitt aufweist, dass bei geöffnetem Ventil der Druck in der Leitung zum Steuerorgan zumindest auf der Höhe des Umschaltdruckes gehalten wird.
Durch die Erfindung soll es ermöglicht werden, die Differenz zwischen dem Druck beider untersten Gang schaltung und dem Druck bei der höchsten Getriebe drehzahl zu vermindern. Die Gangschaltpunkte lier gen dann nicht mehr wie bei Benutzung der üblichen Gangschalteinrichtungen auf einer einzigen, den Druck in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl an zeigenden Druckparabel,
sondern jeder Gangschalt- punkt liegt auf einer gesonderten Druckparabel, wobei die Parabeln mit den Gangschaltpunkten der oberen Gänge flacher verlaufen als die Parabeln mit den Gangschaltpunkten der unteren Gänge. Trotzdem kann der Druckunterschied von einem zum nächsten Gangschaltpunkt so gross gewählt werden, dass eine ausreichend sichere Gangschaltung gewährleistet ist.
Die Erfindung eignet sich naturgemäss insbeson dere für ein Getriebe mit einer hohen Gangzahl, bringt aber auch Vorteile bereits bei einem Getriebe mit nur einem einzigen Gangschaltpunkt, insofern nämlich, als bei Drehzahlen oberhalb des einzigen Gangsehaltpunktes ein erheblicher Druckanstieg un- terbunden und damit der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht werden kann.
Für die Betätigung der Ventile in Abhängigkeit des Druckes des Mediums gibt es mehrere Möglich keiten. Zunächst können die Ventile von einem oder mehreren gesonderten, von den Steuerorganen unab hängigen druckbeaufschlagten Schaltkolben betätigt werden, deren Schaltcharakteristiken denen der die Gangschaltungen steuernden Steuerorgane gleichen. Diese Schaltkolben brauchen nicht in der Nähe der Steuerorgane angeordnet zu werden. Eine andere zweckmässige Betätigung der Ventile besteht darin, dass diese jeweils von dem entsprechenden Steueror gan nicht nur die Gangschaltung einleitet, sondern zusätzlich elektrische Kontakte zur Betätigung der Ventile schliesst bzw. öffnet.
Man spart hierbei die Schaltkolben und kann trotzdem die Ventile unab hängig vom Standort des Steuerorgans unterbringen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll jedes der Ventile mit dem entsprechenden Steuerorgan formschlüssig verbunden werden. Man spart hierbei an übertragungselementen zur Betätigung der Ven tile, ist jedoch daran gebunden, die Ventile in der Nähe der Steuerorgane anzuordnen, sofern man nicht aufwendige Hebelübertragungen in Kauf nehmen will.
Bei einer Gangschalteinrichtung, bei der das Steuerorgan zumindest einen vom Druckmedium be- aufschlagten Kolben aufweist, wird als besonders vorteilhaft vorgeschlagen, dass der vom Druckme dium beaufschlagte Kolbenteil zugleich einen Teil des Ventiles bildet und eine in den den Kolben umgeben den Zylinder einmündende Bohrung oder Leitung je nach Stellung des Kolbens freigibt oder absperrt.
Bei einer derartigen Anordnung wird eine weitere Ver minderung des Bauaufwandes erzielt, insofern näm lich, als nunmehr der als Steuerorgan für den Gang wechsel dienende Kolben selbst einen Teil der Ven tile darstellt, so dass gesonderte Ventile entfallen.
Zweckmässigerweise kann ferner jeder der öff- nungen mit Ausnahme der öffnung für den obersten Gangschaltpunkt eine in an sich bekannter Weise einstellbare Drossel nachgeschaltet werden. Hier durch lassen sich die zu den einzelnen Gangschalt- punkten zugehörigen Drücke genau festlegen oder gegebenenfalls ändern. Ferner kann durch diese Massnahme für verschiedene Getriebearten ein- und dieselbe Gangschalteinrichtung benutzt werden.
Da die dem obersten Gangschaltpunkt zugeordnete öff- nung keinen Einfluss auf die Umschaltung des Ge triebes hat, braucht sie nicht einstellbar ausgebildet zu sein.
Bei einem von einem Verbrennungsmotor ange triebenen Getriebe, bei dem die Gangschaltung in Abhängigkeit nicht nur einer Betriebsgrösse des Ge triebes, sondern auch einer Betriebsgrösse des Motors erfolgt, kann zweckmässigerweise die Gang schalteinrichtung so ausgebildet sein, dass die dem Druckmedium über das Ventil entgegenwirkende Pri märkraft mit der Betriebsgrösse des Motors wächst. Beispielsweise kann als Primärkraft der von einer motorangetriebenen Pumpe erzeugte Druck verwen det werden, der auf einen Kolben wirkt, der in ent- gegengesetzter Richtung vom Druckmedium beauf schlagt wird.
Eine andere Beeinflussung der Gang schaltung kann dadurch erreicht werden, dass das Widerlager der Feder bzw. Federn o. dgl. des oder der Ventile in Federverstellrichtung axial verschieb bar ausgebildet und, wie an sich bekannt, mit dem Gashebel des Motors verbunden wird, und zwar der art, dass bei einer einer höheren zugeführten Kraft stoffmenge entsprechenden Gashebelstellung die Feder eine höhere Federspannung aufweist.
Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Hier bei stellen dar; Fig. 1 ein Vierganggetriebe mit einer für jeden Gangumschaltpunkt je einen Kolben und je eine öff- nung aufweisenden und von der Gashebelstellung beeinflussbaren selbsttätigen Gangschalteinrichtung, Fig. 2 ein Schaubild der Gangschaltdrücke in Ab hängigkeit der Getriebeabtriebsdrehzahl gemäss der Gangschalteinrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine selbsttätige Gangschalteinrichtung für ein Zweiganggetriebe mit einem von dem Steuerkol ben formschlüssig betätigten Ventil, Fig.4 eine einen einzigen Kolben aufweisende Gangschalteinrichtung für ein Dreiganggetriebe, die ein zu einer Öffnung führendes Ventil elektrisch be tätigt, Fig. 5 eine gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 veränderte Gangschalteinrichtung, bei der statt der Federn ein Druck die Primärkraft ausübt,
und Fig. 6 eine vom Steuerorgan für den Gangwechsel unabhängige Ventilanordnung mit einem für alle Ventile gemeinsamen Absperrorgan in Form eines Längsschiebers.
Bei der Antriebsanlage nach Fig. 1 ist die Aus gangswelle 2 eines Verbrennungsmotors 1 mit einer zwei Stirnräder 4, 5 tragenden Welle 3 gekuppelt. Das Stirnrad 4 kämmt mit einem weiteren auf einem Hohlwellenteil 7 sitzenden Stirnrad 6. Der Hohlwel- lenteil trägt ferner die nicht im einzelnen dargestell ten Primärteile von drei Strömungskreisläufen 8, 9, 10, deren ebenfalls nicht gezeichneten Sekundärteile mit einer gemeinsamen, als Abtrieb dienenden zen tralen Welle 11 verbunden sind. Das Stirnrad 6 treibt ferner eine Füllpumpe 12 des Strömungsgetriebes 8 bis 10 an.
Die Kreisläufe 8, 9, 10 bewirken je nach Füllung die drei unteren Gänge dieses Viergangge triebes und sind beispielsweise als drei Strömungs- wandler mit untereinander unterschiedlicher überset- zung ausgebildet. Der Kreislauf für den dritten Gang kann auch als Strömungskupplung ausgebildet sein. Das Einschaltender Gänge erfolgt durch Füllen des betreffenden Kreislaufs mit Arbeitsflüssigkeit über Leitungen 13, 14, 15, während die anderen Kreisläufe entleert sind bzw. werden.
Das Stirnrad 5 kämmt mit einem auf der Ab triebswelle 11 lose drehbar angeordneten Stirnrad 16, an dessen Stirnflansch 17 eine auf dieser Welle dreh- fest angeordnete, aber axial verschiebliche Kupp lungshälfte 18 angepresst werden kann, und zwar mittels eines Hebels 19, der von einem vom Druck der Pumpe 12 gegen die Kraft einer Feder 20 beauf- schlagten Kolben 21 betätigt wird. Diese Reibkupp lung 17, 18 bewirkt bei ihrem Einschalten den ober sten Gang, wobei die Strömungskreisläufe 8, 9, 10 entleert sind.
Für die selbsttätige Gangschaltung des Getriebes ist eine Gangschalteinrichtung 22 vorgesehen, die im wesentlichen aus drei Mehrfach-Kolben 23, 24, 25 und aus drei Öffnungen 34a, 34b, 28 besteht. Die Kol ben steuern zunächst mit ihren oberen Teilen den Zufluss der von der Füllpumpe 12 über eine Leitung 29 kommenden Arbeitsflüssigkeit, und zwar je nach Stellung der einzelnen Kolben über zu den Kreisläu fen 8, 9, 10 führende Leitungen 13, 14, 15 oder über eine zum Kolben 21 führende Leitung 59. Dabei werden die entsprechenden Gänge wirksam.
Die Stel lung der Kolben 23, 24, 25 hängt einerseits von der Höhe des die Kolben an ihrem unteren Ende beauf- schlagenden Druckes ab, andererseits von der Steifig- keit der Federn 30, 31, 32. Der die Kolben 23, 24, 25 an den unteren Stirnflächen 23a, 24a,<I>25a</I> beauf- schlagende Druck wird von einer Zahnradpumpe 33 erzeugt und über eine Leitung 34 zu den Kolben ge leitet. Der Antrieb der Pumpe 33 erfolgt von der Ab triebswelle 11 des Getriebes und weist somit eine zu den Drehzahlen der Abtriebswelle 11 proportionale Drehzahl auf.
In der Leitung 34 befindet sich eine mittels einer Schraube 35 einstellbare Drosselöffnung 36, die dazu dient, einen Teil des von der Pumpe 33 geförderten Mediums abfliessen zu lassen; und damit in der Leitung 34 einen mit der Antriebsdrehzahl der Pumpe steigenden Schaltdruck zu bewerkstelligen.
Wäre nur diese Drossel 35, 36 in der Gangschah einrichtung vorhanden, so würde der Schaltdruck etwa mit dem Quadrat der Drehzahl nach einer Para bel ansteigen, und die Differenz zwischen den Drük- ken in der Leitung 34 beim untersten Gangschalt- punkt und bei der höchsten Drehzahl der Welle 11 wäre beträchtlich. Gemäss der Erfindung wird aber mit jedem Gangschaltpunkt jeweils die Öffnung <I>34a,
34b</I> bzw. 28 zugeschaltet, die einen derartigen starken Druckanstieg vermeidet, indem eine immer grössere Menge des Mediums abströmen kann. Den Öffnungen<I>34a</I> und 34b ist ferner je eine Drossel 26 bzw. 27 nachgeschaltet, die mittels einer Schraube 37 bzw. 38 einstellbar ist. Die regelbare Drossel hat die Aufgabe, die durch die Öffnungen abströmende Menge des Mediums zu regeln, damit die zugeordne ten Gangwechsel bei wählbaren Abtriebsdrehzahlen stattfinden können, ohne dass die Federn 30, 31, 32 geändert werden müssen.
Im folgenden sei die Funktion der Gangschaltein- richtung erläutert. Im Leerlauf ist ein in der Leitung 29 befindlicher Absperrhahn 39 geschlossen. Erst nach dessen Öffnen wird der erste Gang wirksam, weil nun bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Kol bens 23 die von der Füllpumpe geförderte Arbeits- flüssigkeit über die Leitungen 29 und 13 den Kreis lauf 8 füllen kann. Bei steigender Drehzahl der Ab triebswelle 11 steigt auch der Druck in der Leitung 34 an,
bis bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl dieser Druck den Druck der Feder 30 überwindet und den Kolben 23 soweit bewegt, dass von der Füllpumpe 12 über die Leitung 29, eine Zwischenleitung 40 und die Leitung 14 der Kreislauf 9 gefüllt und dadurch der zweite Gang eingelegt wird. Der Kreislauf 8 kann sich gleichzeitig über die Leitung 13 und eine Boh rung 41 entleeren bzw. wird über 13 und 41 belüftet, sofern ein Arbeitsflüssigkeitsaustritt am Kreislauf selbst vorhanden ist.
Zugleich mit dieser Stellung des Kolbens 23 tritt ein Teil des von der Pumpe 33 ge förderten Mediums nunmehr auch durch die Öffnung 34a aus, und zwar mit steigendem Druck ein immer grösserer Teil, weil mit steigendem Druck der Kolben 23 immer mehr angehoben wird und einen immer grösseren Querschnitt der Leitung 34a freigibt, so lange, bis dieser Querschnitt die Grösse der Drossel öffnung 26 erreicht hat. Von dieser Drehzahl an ist nur die Drosselöffnung für den Druckanstieg massge- bend, der nunmehr nach einer anderen, flacheren Parabel erfolgt.
Bei weiterhin ansteigender Abtriebsdrehzahl ist der Umschaltpunkt zum dritten Gang dann erreicht, wenn durch den Druck in der Leitung 34 auch der Kolben 24 angehoben wird. In diesem Augenblick wird über die Leitungen 29, 40, über eine weitere Zwischenleitung 42 und über die Leitung 15 der Kreislauf 10 gefüllt und damit kraftübertragungsfä- hig. Ferner wird nun der Kreislauf 9 über die Leitung 14 und einer weitere Leitung 43 entleert bzw. belüf tet.
Mit dem Anheben des Kolbens 24 wird gleich zeitig die Öffnung 34b freigegeben, so .dass der Druck anstieg in dieser Leitung bei weiterhin steigender Ab triebsdrehzahl und damit steigender Drehzahl der Pumpe 33 nicht nach der zuletzt gültigen Druckpara bel, sondern zunächst in geringerem Masse erfolgt und dann nach einer noch flacher verlaufenden Druckpa rabel verläuft.
Bei einer noch höheren Abtriebsdrehzahl wird schliesslich derjenige Umschaltpunkt erreicht, bei dem das Getriebe vom dritten auf den vierten Gang schaltet. Hierzu bewegt das Druckmedium in der Lei tung 34 den Kolben 25 nach oben, so dass von der Leitung 29 das Druckmittel über die Leitungen 40, 42, 59 den Kolben 21 beaufschlagt und diesen nach links drückt. Dabei wird die Reibkupplung 17/18 be tätigt und das Motormoment von der Motorwelle 2 über die Stirnräder 5, 16 auf die Abtriebswelle 11 geleitet.
Gleichzeitig wird der Kreislauf 10 über die Leitung 15 und eine Leitung 44 entleert bzw. belüf tet, und Druckmittel in der Leitung 34 kann über die Öffnung 28 abströmen, so dass sich der Druck in die ser Leitung nur noch geringfügig erhöhen kann, obwohl auch noch im vierten Gang eine u. U. erheb liche Drehzahlsteigerung des Motors möglich ist.
Die Schaltcharakteristik hängt im wesentlichen von der Kraft der Federn 30, 31, 32 ab. Werden da- her die Widerlager 44a, 45, 46 dieser Federn axial verschoben, so ändert sich die Federspannung und damit die Schaltcharakteristik des Getriebes. Eine solche Möglichkeit ist in Fig. 1 dargestellt. Die in Form von Kolben ausgebildeten, axial verschiebba ren Widerlager 44a, 45, 46 können durch je eine, um eine ortsfeste Achse schwenkbare Nockenscheibe 47, 48 bzw. 49 bewegt werden.
Die Nockenscheiben wer den über ein Gestänge 50, 51, 52 von einem Pedal 53 betätigt, das ferner über einen Hebel 54 mit einem Leistungsregelorgan 55 des Motors 1 verbunden ist.
Das Herunterschalten der Gänge erfolgt in ent sprechender Weise bei abnehmender Abtriebsdreh- zahl und damit bei sinkendem Druck in der Leitung 34. Lediglich der Abfluss der Arbeitsflüssigkeit aus dem den Kolben 21 umgebenden Zylinder über die Leitung 59 bzw. aus den Kreisläufen 8, 9, 10 erfolgt nun über je eine Leitung 56, 57, 58 statt wie beim Hochschalten über die Leitungen 41, 42, 43.
In Fig. 2 ist der Verlauf des Druckes (p) in der Leitung 34 in Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl n der Welle 11 im Zusammenhang mit den Gangschal tungen dargestellt. Hierbei ist mit 60 die Druckpara bel bezeichnet, die bei steigender Drehzahl auf Grund lediglich der Drossel 35/36 (s. Fig. 1) entsteht. Eine solche Druckparabel erhielt man bisher bei den nor malen Gangschalteinrichtungen dieser Art. Der rela tiv steile Anstieg dieser Druckparabel lässt erkennen, dass der Druck insbesondere bei mehreren Gängen erheblich zunimmt, was die oben bereits dargelegten Nachteile mit sich bringt.
Gemäss der Erfindung wind die Druckparabel 60 jedoch nur bis zum ersten Gangschaltpunkt 61 bei n1 benutzt. Bei n1 erfolgt nämlich die Umschaltung vom ersten in den zweiten Gang. Von nun an wird bei steigender Drehzahl auf die Druckparabel 62 übergegangen und bis zum nächsten Umschaltpunkt 63 bei n, benutzt. Der Ver lauf der Druckparabel 62 wird bestimmt durch die Einstellung der Drosseln 36 und 26 (s. Fig. 1).
Der übergang von der Parabel 60 zur Parabel 62 geht bei nur geringfügig ansteigendem Druck vonstatten, und zwar deshalb, weil die untere Steuerkante des Kol bens 23 (s. Fig. 1) die Öffnung 34a mit wachsendem Druck mehr und mehr freigibt. Erst von der Drehzahl an, der der Punkt 64 der Parabel 62 entspricht und bei der die Öffnung 34a der Drosselöffnung 26 ent spricht, ist dann lediglich die Drossel 26 gemeinsam mit der Drossel 36 für den weiteren Druckverlauf massgebend.
Der nächste Umschaltpunkt (zum dritten Gang) ist bei der Drehzahl n.= (Punkt 63) erreicht. Bei dieser Drehzahl wird die Druckparabel 62 verlassen. Bis beim Punkt 65 die nächste Druckparabel 66 erreicht wird, steigt der Druck p aus dem oben er wähnten Grunde wiederum sehr langsam an. Massge- bend für die Druckparabel 66 sind nunmehr die Drosseln 36, 26, 27.
Im Punkt 67 bei der Drehzahl n" ist der Druck so stark angestiegen, dass auch der Kolben 25 (s. Fig. 1) nach oben bewegt wird, wobei - wie beschrieben - der vierte Gang eingelegt wird. Durch das Anheben des Kolbens 25 (s. Fig. 1 ) wird die Öffnung 28 mit der Druckleitung 34 verbunden, wodurch der Druck anstieg nunmehr gemäss zier Kurve 68 (s. Fig. 2) bei weiterhin steigender Abtriebsdrehzahl vonstatten geht, bis die Maximaldrehzahl n",ax erreicht ist.
Bei Rückschaltung der Gänge erfolgt die Druck abnahme, des Druckeis p ebenfalls entlang der aus gezogenen Linie in Fig. z. Bei Änderung der Motor last oder bei Übergas (Kickdown) ergibt sich bei glei chem Verlauf der Druckparabeln eine Verschiebung der Gangschaltpunkte auf den entsprechenden Para beln, und zwar als Folge der Änderung der Feder kräfte der Federn 30, 31, 32 (s. Fig. 1). Bei Übergas beispielsweise erfolgt der Gangwechsel vom ersten zum zweiten Gang nicht mehr bei n1, sondern etwa bei der höheren Drehzahl n1 im Punkt 61'.
Die Verstellbarkeit der Drosseln 26 und 27 mit tels der Schrauben 37 und 38 (s. Fig. 1) hat dagegen eine Veränderung des Verlaufs der Druckparabeln 62, 66 (s. Fig. 2) zur Folge. So wird z.
B. durch Ver,- kleinerung des Querschnittes der Drossel 26 der Ver lauf der Druckparabeln 62, 66 auf einen Verlauf der strichpunktiert gezeichneten Parabeln 62a bzw. 66a verändert, wodurch die Schaltpunkte von 63 und 67 unter Beibehaltung des von der Federkraft abhängi gen Druckes nach 63a bzw. 67a rücken, die Gang schaltungen also bei niedrigeren Geschwindigkeiten erfolgen.
Will man jedoch die Unischaltung vom dritten zum vierten Gang wieder wie vorher bei n, erfolgen lassen, so kann man dies durch Vergrössern des Querschnittes der Drossel 27 erreichen. Somit kann jeder Umschaltpunkt für sich mit Hilfe der Drosselverstelleinrichtung wunschgemäss eingestellt werden.
In Fig.3 ist eine Gangschalteinrichtung darge stellt, bei der der Schaltkolben selbst keine Steuer kante des Ventils aufweist, sondern bei der der Schaltkolben ein gesondert angeordnetes, mit diesem formschlüssig verbundenes Ventil betätigt. Aus Vereinfachungsgründen wurde als Getriebe nur ein Zweiganggetriebe 69 mit zwei Strömungskreisläufen 70, 71 gewählt, das in ähnlicher Weise wie das Ge triebe nach Fig. 1 durch wahlweises Füllen und Ent leeren der Kreisläufe geschaltet wird, und zwar über Leitungen 72, 73, von denen je nach Stellung eines Kolbens 75 eine über eine weitere Leitung 74 mit einer nicht dargestellten Füllquelle und von denen die andere über Leitung 76 bzw. 77 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
In einer Leitung 78 steht der z. B. mit der Abtriebsdrehzahl des Getriebes wach sende Schaltdruck an, der den Kolben 75 gegen die Kraft einer Feder 79 bewegt. Der Kolben 75 weist ferner einen Mitnehmer 80 auf, der bei einer be stimmten Stellung des Kolbens einen Ventilkörper 81 von seinem Schliess-Sitz (Platte 82) hebt und dann das Schaltmedium aus der Leitung 78 durch eine Öffnung 82a und eine Leitung 83 ins Freie abströ men lässt.
Ist die Abtriebsdrehzahl so angestiegen, dass der nächsthöhere Gang eingelegt werden soll, so wird durch den Druck in der Leitung 78 der Kolben nach oben bewegt. Nunmehr wird der Kreislauf 71 über die Leitung 73 gefüllt sowie der bisher gefüllte Kreis lauf 70 über die Leitungen 72, 76 entleert bzw. belüf tet. Gleichzeitig ist der Ventilkörper 81 von dem Kolben 75 gegen die Kraft einer Feder 86 von sei nem Sitz abgehoben worden, so dass das Schaltme dium über die Öffnung 82a abfliessen kann.
Damit wird der Druckverlauf in analoger Weise wie bei der Gangschalteinrichtung nach Fig. 1 beeinflusst.
Auch nach Fig. 4 ist in einer Leitung 90 ein bei spielsweise von der Abtriebsdrehzahl eines Getriebes 89 abhängiger Druck vorhanden, der einen Kolben 91 zuerst gegen den Druck einer Feder 92 und bei weiterer Kolbenbewegung gegen den Druck der Federn 92 und 93 bewegt. Jeder Abtriebsdrehzahl entspricht somit eine bestimmte Stellung des Kolbens 91.
An einer mit dem Kolben 91 verbundenen Stange 94 ist ein elektrischer Kontaktarm 95 befestigt, der je nach Stellung des Kolbens Kontakte 96, 97 oder 96, 98 oder 96, 99 schliesst und damit von einer Strom quelle 108 über elektrische Leitungen 100, 101, 102, 103, 104 eine der drei Elektromagnetkupplungen 105, 106, 107 des Getriebes 89 betätigt. Jede dieser drei Kupplungen des Getriebes 89 bewirkt eine Gangstufe. Der Aufbau eines solchen Dreiganggetrie bes ist so bekannt, dass auf Einzelheiten der Darstel lung hier verzichtet werden kann.
Eine weitere am Kolben befestigte Stange 109 trägt einen Kontaktarm 110, der in der oberen Lage keinen Kontakt betätigt und in der unteren Lage einen Kontakt 111 mit einem Schiebewiderstand 112 verbindet. Im letzten Fall wird über elektrische Lei tungen 113, 114 eine Wicklung 118 aus einer Strom quelle 120 unter Strom gesetzt.
Je nach Stellung des Kolbens 91 liegt dabei die Wicklung 118 an einer höheren oder niedrigeren Spannung und betätigt dementsprechend den Anker 119 in, seiner Verschie berichtung, und zwar gegen den Druck einer Feder 122 oder zweier Federn 122, 123. Mit dem Anker ist ein Kolben 121 verbunden, der zusammen mit öff- nungen 124, 125 zwei Ventile bildet, die gegebenen falls ein Abströmen des Mediums aus der Leitung 90 zulassen.
In der gezeichneten Stellung ist der unterste Gang (Kupplung 105) eingelegt, da der Druck in: der Lei tung 90 den Kolben 91 noch nicht aus seiner oberen (gezeichneten) Endlage bewegt hat und daher die Kupplung 105 infolge Schliessens der beiden Kon takte 96, 97 Strom erhält.
Erst wenn bei steigender Getriebedrehzahl durch den steigenden Druck in der Leitung 90 der Kolben 91 hinuntergedrücktwird, bis etwa zur Anlage an der Feder 93, wird die Kupplung 105 stromlos, die Kupplung 106 über die Verbindung der beiden Kontakte 96, 98 betätigt und damit der zweite Gang eingelegt. Die Bewegung des Kolbens 91 schliesst noch einen weiteren Kontakt, nämlich den zwischen 111 und 112, wodurch die nun stromdurch flossene Wicklung 118 ein derartiges Magnetfeld er- zeugt, dass der Anker<B>119</B> gegen die Kraft der Feder 122 soweit gehoben wird,
dass das Druckmedium in der Leitung 90 über die Öffnung 124 abströmen kann. Der dritte Gang schliesslich wird bei weiterhin steigendem Druck dadurch eingeschaltet, dass unter Zusammendrückung der beiden Federn 92, 93 der Kolben den Stromkreis der Kupplung 106 unter bricht und den der Kupplung 107 schliesst. Gleich zeitig wird die Spannung an der Wicklung 118 er höht, wobei der Kolben 121 gegen die Kraft der bei den Federn 122, 123 so hoch angehoben wird, dass auch die Öffnung 125 das Druckmedium aus der Lei tung 90 abfliessen lässt und damit den Druckverlauf beeinflusst. Bei dieser Ausführung können die Ven tile 121/l24 und 121/125 unabhängig vom Standort des Schaltkolbens 91 angeordnet werden.
In Fig. 5 ist der linke Teil der Gangschalteinrich- tung 22 nach Fig. 1 in abgewandelter Form darge stellt. Während der Kolben 23 und die Leitungen 13, 29, 34, 34a, 41 und 56 der Gangschalteinrichtung 22a genau so wie nach Fig. 1 ausgebildet sind und auch dieselben Funktionen ausüben wie die entspre chenden Teile nach Fig. 1, ist die auf den Kolben 23 mittels Federn wirkende Primärkraft nunmehr durch den Druck eines Mediums ersetzt.
Der Druck wird von einer Zahnradpumpe 130 erzeugt und durch Leitungen 131, 132 in den Raum 133 weitergeleitet, wo er den oberen Teil des Kolbens beaufschlagt. Das von der Pumpe geförderte Medium kann über eine Drossel 134 und eine Leitung 135 abströmen. Ferner kann die Druckhöhe durch eine den Querschnitt der Drossel 634 verändernde Schraube<B>136</B> verändert werden. Die Leitung 131 führt weiter zu den anderen Kolben der Gangschalteinrichtung, die in Fig. 5 nicht gezeigt sind.
Falls die Pumpe vom Motor des Getriebes ange trieben wird und der Motor eine Verbrennungskraft maschine ist, ändert sich der Druck in der Leitung 131 mit der Motordrehzahl und bewirkt - ebenso wie die entsprechende Vorrichtung gemäss Fig. 1 eine in den meisten Fällen vorteilhafte Beeinflussung der Gangschaltung.
Fig. 6 zeigt eine andere Abwandlung der Gang schalteinrichtung nach Fig. 1, insofern nämlich, als die Öffnungen 34a, 34b und 28 und die Drosseln 26, 27 mit den Schrauben 37, 38 nicht mehr neben den Kolben 23, 24, 25 nach Fig. 1, sondern gesondert angeordnet sind. Ferner werden gemäss der Anord nung nach Fig. 6 die Öffnungen zum Abströmen des Druckmediums nicht mehr vom Steuerorgan, sondern von einem gesonderten Kolben geöffnet bzw. abge sperrt.
Die Öffnungen 34a, 34b und 28 werden näm lich nach Fig. 6 von einem gemeinsamen Kolben 141 je nach dessen Stellung geöffnet, so dass das Medium aus der mit der einstellbaren Drossel 35/36 versehe- nen Leitung 34 und einer kurzen Verbindungsleitung 140 abströmen kann. Die Stellung des Kolbens 141 richtet sich hierbei nach dem Druck in der Leitung 34 und nach der Steifigkeit einer Feder 142. Letztere weist ein verschiebbares Widerlager 143 auf, das mittels einer schwenkbaren Nockenscheibe 144 be wegt werden kann.
Die Nockenscheibe 144 ist mit der Stange 50, die gemäss Fig. 1 ebenfalls die Nok- kenscheibe 47, 48, 49 verschwenkt, und mithin mit dem Gaspedal 53 des Motors 1 verbunden. Die Feder 142 und die Bewegung des Widerlagers 143 sind auf die Charakteristik der Gangschalteinrichtung 22 (s. Fig. 1), auch bezüglich einer Beeinflussung der Primärkraft, z.
B. in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge, abgestimmt, und zwar derart, dass, sobald die Gangschalteinrichtung 22 (s. Fig. 1) den zweiten Gang bewirkt hat, der Kol ben 141 die Öffnung 34a freigibt. Bei den anderen Gangschaltpunkten werden in entsprechender Weise die übrigen Öffnungen 34b und 28 freigegeben.
Schliesslich soll noch erwähnt werden, dass statt der Anordnung mehrerer Öffnungen für die einzelnen Gangschaltpunkte auch eine einzige Öffnung mit in Abhängigkeit der einzelnen Gangschaltpunkte verän derlichem Querschnitt vorgesehen werden kann.
Device for automatic gearshifting of a transmission The invention relates to a device for automatic gearshifting of a transmission with a control element which, on the one hand, depends on the pressure of a medium (e.g. air, l), which changes with a significant operating variable of the transmission, preferably as a function on the output speed of the gear unit and, on the other hand, on a force counteracting the effect of the operating variable (e.g.
Spring or some other pressure), hereinafter referred to as primary force>, is influenced, especially for motor vehicles. In general, a centrifugal pump or usually a gear pump is used as the medium oil and to generate the pressure, the gear pump promotes against a throttle so that a z. B. with the output speed increasing pressure is achieved.
The disadvantage of such controls is that the pressure difference of the medium between the lowest and highest gear of the transmission is so great that difficulties arise in terms of the design of the control elements. The difficulties are particularly great when using a pump whose pressure increases as the square of the pump speed. If one chooses a pressure in the top gear of such a magnitude that the springs of the control element still have tolerable dimensions, then the pressure for changing gears from the lowest to the next higher gear will be very low. The control elements are given so weak springs that u. U. the friction of the control members is not overcome. Safe shifting of the lower gears is therefore not guaranteed.
On the other hand, in the case of a controlor operating reliably switching the lower gears at a higher pressure, the spring for the upper gear range would be too voluminous because of the very high pressure. For example, in a gear-changing device with a gear pump, the gear change from third to fourth gear would be at 50% of the maximum speed of a vehicle, the gear change from second to third gear would be at 50% of the top speed in third gear (= 25 loo of the maximum speed) and the gear change from first to second gear at 50% of the top speed in second gear (= 12.5% of the maximum speed)
and if a pressure of 1 atü were to be regarded as the operationally safe minimum switching pressure, then due to the quadratic increase in pressure depending on the speed when switching from third to fourth gear, 16 times the amount of the aforementioned pressure value, i.e. H. 16 atü switching pressure, and at the top speed 64 times the amount, i.e. H. 64 atm. It is obvious that the construction and space requirements are considerable for a control device with such pressures.
In addition to this deficiency, there is the further disadvantage that at such high pressures the pump is exposed to high bearing pressures and other loads and requires considerable drive power, which noticeably reduces the efficiency of the power transmission system. In the above example, the gear pump would generate a pressure of 64 atmospheres at maximum speed, which of course has a noticeable effect on the profitability of the system.
Attempts have already been made to remedy these disadvantages by means of a device which generates a speed-dependent step pressure. Here, a gear pump promotes against a spring-loaded pressure valve. At a certain pressure value, the pressure valve releases such an outflow opening that the pressure does not grow despite the increasing speed and thus increasing delivery until this outflow opening is blocked by a flyweight of a centrifugal regulator.
At this point, the pressure rises abruptly and opens through another spring-loaded drainage opening, so that the pressure does not rise again, despite the increasing speed, until another flyweight closes this drainage opening. It is true that it is up to you to choose a final pressure that is not too high and nevertheless a reliable minimum switching pressure, but the construction cost of the centrifugal governor is considerable.
The present invention is intended to achieve the same purpose with considerably less construction costs, namely to keep the switching pressures within safe and acceptable limits and at the same time not to burden the motor and the power transmission elements with generating high switching pressures.
According to the invention it is proposed in a device for automatic gear shifting of a transmission, as it has been described in the beginning, that the line for the pressure medium to the control member for at least one gear shift point is shut off by means of one or one valve and in a space with an opening leading to a lower pressure than the pressure of the medium (switching pressure) is assigned, so that each of the valves is furthermore designed so that it is actuated by the pressure of the medium against the primary force, the primary force being dimensioned in such a way that
that the valve is only opened when the medium pressure (switching pressure) corresponding to the associated gear shift point is reached and at higher pressures, and that finally the opening has a cross section such that the pressure in the line to the control element when the valve is open is kept at least at the level of the switching pressure.
The invention should make it possible to reduce the difference between the pressure of the two lowest gear shift and the pressure at the highest gear speed. The gear shift points then no longer lie on a single pressure parabola that shows the pressure as a function of the pump speed, as is the case when using the usual gear shift devices.
each gear shift point lies on a separate pressure parabola, the parabolas with the gear shift points of the upper gears being flatter than the parabolas with the gear shift points of the lower gears. Nevertheless, the pressure difference from one gear shift point to the next can be selected to be so large that a sufficiently safe gear shift is guaranteed.
The invention is of course particularly suitable for a transmission with a high number of gears, but also brings advantages even with a transmission with only a single gear shift point, namely in that at speeds above the single gear shift point, a considerable increase in pressure is suppressed and thus the efficiency of the Transmission can be increased.
There are several possibilities for operating the valves depending on the pressure of the medium. First of all, the valves can be operated by one or more separate, independent of the control organs, pressurized piston whose switching characteristics are similar to those of the control organs controlling the gear shifts. These switching pistons do not need to be arranged in the vicinity of the control elements. Another useful actuation of the valves is that they not only initiate the gear shift from the corresponding control organ, but also close or open electrical contacts for actuating the valves.
This saves the switching piston and can still accommodate the valves regardless of the location of the control member.
According to a further development of the invention, each of the valves should be positively connected to the corresponding control member. This saves on transmission elements for actuating the Ven tile, but is bound to arrange the valves in the vicinity of the control elements, unless you want to accept expensive lever transfers.
In a gear shift device in which the control member has at least one piston acted upon by the pressure medium, it is particularly advantageous that the piston part acted upon by the pressure medium simultaneously forms part of the valve and a bore or line opening into the piston surrounding the cylinder releases or blocks depending on the position of the piston.
With such an arrangement, a further reduction in the construction cost is achieved, inasmuch as the piston, which is used as a control element for the gear change, is now part of the valve itself, so that separate valves are not required.
Expediently, each of the openings, with the exception of the opening for the uppermost gear shift point, can be followed by a throttle that can be set in a manner known per se. This allows the pressures associated with the individual gear shift points to be precisely defined or, if necessary, changed. Furthermore, this measure allows one and the same gear shifting device to be used for different types of transmissions.
Since the opening assigned to the top gear shift point has no influence on the shifting of the transmission, it does not need to be adjustable.
In a transmission driven by an internal combustion engine, in which gear shifting takes place as a function of not only an operating variable of the transmission but also an operating variable of the engine, the gear shifting device can expediently be designed so that the primary force counteracting the pressure medium via the valve grows with the size of the engine. For example, the pressure generated by a motor-driven pump can be used as the primary force, which acts on a piston that is acted upon by the pressure medium in the opposite direction.
Another influencing of the gear shifting can be achieved in that the abutment of the spring or springs or the like of the valve or valves is designed to be axially displaceable in the spring adjustment direction and, as is known per se, is connected to the throttle lever of the engine such that when the gas lever position corresponds to a higher amount of fuel supplied, the spring has a higher spring tension.
The subject matter of the invention is explained in the drawings using several exemplary embodiments. Here at represent; 1 shows a four-speed transmission with an automatic gear shifting device, each having a piston and an opening for each gear shift point, and which can be influenced by the throttle lever position, FIG. 2 is a diagram of the gear shift pressures as a function of the transmission output speed according to the gear shifting device according to FIG. 1,
Fig. 3 shows an automatic gearshift device for a two-speed transmission with a positively actuated valve from the Steuerkol ben, Fig. 4 a single piston having a gearshift device for a three-speed transmission, which electrically actuates a valve leading to an opening, Fig. 5 is a compared to the execution according to Fig. 1 modified gear shifting device, in which instead of the springs a pressure exerts the primary force,
and FIG. 6 shows a valve arrangement which is independent of the control element for the gear change and has a shut-off element in the form of a longitudinal slide which is common to all valves.
In the drive system according to FIG. 1, the output shaft 2 from an internal combustion engine 1 is coupled to a shaft 3 carrying two spur gears 4, 5. The spur gear 4 meshes with a further spur gear 6 seated on a hollow shaft part 7. The hollow shaft part also carries the primary parts, not shown in detail, of three flow circuits 8, 9, 10, whose secondary parts, also not shown, have a common zen serving as an output central shaft 11 are connected. The spur gear 6 also drives a filling pump 12 of the fluid transmission 8 to 10.
The circuits 8, 9, 10 effect the three lower gears of this four-speed transmission depending on the filling and are designed, for example, as three flow converters with mutually different ratios. The circuit for the third gear can also be designed as a fluid coupling. The gears are switched on by filling the relevant circuit with working fluid via lines 13, 14, 15, while the other circuits are or are being emptied.
The spur gear 5 meshes with a spur gear 16 which is loosely rotatably arranged on the drive shaft 11 and on whose end flange 17 a coupling half 18, which is arranged fixedly on this shaft but is axially displaceable, can be pressed by means of a lever 19 which is operated by a The piston 21 acted upon by the pressure of the pump 12 against the force of a spring 20 is actuated. This Reibkupp ment 17, 18 causes when you turn on the upper most gear, the flow circuits 8, 9, 10 are emptied.
A gear shifting device 22 is provided for the automatic gear shifting of the transmission, which essentially consists of three multiple pistons 23, 24, 25 and three openings 34a, 34b, 28. The Kol ben first control with their upper parts the inflow of the working fluid coming from the filling pump 12 via a line 29, depending on the position of the individual pistons via lines 13, 14, 15 or over leading to the Kreisläu fen 8, 9, 10 a line 59 leading to the piston 21. The corresponding gears become effective.
The position of the pistons 23, 24, 25 depends on the one hand on the level of pressure acting on the pistons at their lower end and, on the other hand, on the rigidity of the springs 30, 31, 32. The pistons 23, 24, 25 The pressure acting on the lower end faces 23a, 24a, 25a is generated by a gear pump 33 and directed to the piston via a line 34. The pump 33 is driven by the drive shaft 11 of the transmission and thus has a speed that is proportional to the speeds of the output shaft 11.
In the line 34 there is a throttle opening 36 which can be adjusted by means of a screw 35 and which serves to allow part of the medium conveyed by the pump 33 to flow off; and thus to bring about a switching pressure in line 34 which increases with the drive speed of the pump.
If only this throttle 35, 36 were present in the gearshift device, the shift pressure would increase approximately with the square of the speed according to a parabola, and the difference between the pressures in the line 34 at the lowest gear shift point and at the highest The speed of rotation of the shaft 11 would be considerable. According to the invention, however, the opening <I> 34a,
34b </I> or 28 is switched on, which avoids such a sharp rise in pressure by allowing an ever larger amount of the medium to flow out. The openings <I> 34a </I> and 34b are each followed by a throttle 26 or 27, which can be adjusted by means of a screw 37 or 38. The adjustable throttle has the task of regulating the amount of medium flowing out through the openings so that the assigned gear changes can take place at selectable output speeds without the springs 30, 31, 32 having to be changed.
The function of the gear shifting device is explained below. When idling, a stopcock 39 located in line 29 is closed. The first gear only becomes effective after it has been opened, because now, in the position of the piston 23 shown in FIG. 1, the working fluid delivered by the filling pump can fill the circuit 8 via the lines 29 and 13. As the speed of the output shaft 11 increases, the pressure in line 34 also increases,
until this pressure overcomes the pressure of the spring 30 at a certain output speed and moves the piston 23 so that the circuit 9 is filled by the filling pump 12 via the line 29, an intermediate line 40 and the line 14, thereby engaging the second gear. The circuit 8 can be emptied at the same time via the line 13 and a Boh tion 41 or is ventilated via 13 and 41 if there is a working fluid outlet on the circuit itself.
At the same time with this position of the piston 23 occurs a part of the medium conveyed by the pump 33 ge now also through the opening 34a, and with increasing pressure an ever larger part, because with increasing pressure, the piston 23 is raised more and more and one more and more Releases larger cross-section of the line 34a until this cross-section has reached the size of the throttle opening 26. From this speed on, only the throttle opening is decisive for the pressure increase, which now takes place according to another, flatter parabola.
If the output speed continues to increase, the switchover point to third gear is reached when the pressure in line 34 also raises piston 24. At this moment the circuit 10 is filled via the lines 29, 40, via a further intermediate line 42 and via the line 15 and is thus capable of power transmission. Furthermore, the circuit 9 is now emptied or vented via the line 14 and a further line 43.
When the piston 24 is raised, the opening 34b is simultaneously released, so that the pressure rise in this line as the output speed continues to rise and thus the speed of the pump 33 increases not according to the last valid pressure parameter, but initially to a lesser extent and then runs after an even flatter Druckpa rabel.
At an even higher output speed, the switchover point at which the transmission shifts from third to fourth gear is finally reached. For this purpose, the pressure medium in the line 34 moves the piston 25 upward, so that the pressure medium from the line 29 acts on the piston 21 via the lines 40, 42, 59 and pushes it to the left. The friction clutch 17/18 is actuated and the engine torque is passed from the engine shaft 2 via the spur gears 5, 16 to the output shaft 11.
At the same time, the circuit 10 is emptied or belüf tet via the line 15 and a line 44, and pressure medium in the line 34 can flow out through the opening 28, so that the pressure in this line can only increase slightly, although still in fourth gear a u. U. considerable increase in engine speed is possible.
The switching characteristics essentially depend on the force of the springs 30, 31, 32. If the abutments 44a, 45, 46 of these springs are therefore axially displaced, the spring tension and thus the shift characteristics of the transmission change. Such a possibility is shown in FIG. The axially moveable abutments 44a, 45, 46, designed in the form of pistons, can be moved by one cam disk 47, 48 and 49, respectively, which can be pivoted about a fixed axis.
The cam discs who are operated by a linkage 50, 51, 52 from a pedal 53, which is also connected to a power control element 55 of the motor 1 via a lever 54.
The downshifting of the gears takes place in a corresponding manner with decreasing output speed and thus with decreasing pressure in the line 34. Only the outflow of the working fluid from the cylinder surrounding the piston 21 via the line 59 or from the circuits 8, 9, 10 now takes place via a line 56, 57, 58 instead of via lines 41, 42, 43 as when shifting up.
In Fig. 2, the course of the pressure (p) in the line 34 is shown as a function of the output speed n of the shaft 11 in connection with the gear shifts. Here, the Druckpara bel is designated with 60, which arises with increasing speed due to only the throttle 35/36 (see Fig. 1). Such a pressure parabola has so far been obtained with the normal gear shifting devices of this type. The relatively steep rise in this pressure parabola shows that the pressure increases considerably, especially with several gears, which brings about the disadvantages already outlined above.
According to the invention, however, the pressure parabola 60 is only used up to the first gear shift point 61 at n1. At n1, the shift from first to second gear takes place. From now on, when the speed increases, the pressure parabola 62 is used and used until the next switchover point 63 at n. The course of the pressure parabola 62 is determined by the setting of the throttles 36 and 26 (see FIG. 1).
The transition from the parabola 60 to the parabola 62 takes place with only slightly increasing pressure, because the lower control edge of the piston 23 (see Fig. 1) opens the opening 34a more and more with increasing pressure. Only from the speed onwards, which corresponds to the point 64 of the parabola 62 and at which the opening 34a corresponds to the throttle opening 26, is only the throttle 26 together with the throttle 36 decisive for the further pressure curve.
The next switching point (to third gear) is reached at speed n. = (Point 63). The pressure parabola 62 is left at this speed. Until the next pressure parabola 66 is reached at point 65, the pressure p rises again very slowly for the reason mentioned above. The throttles 36, 26, 27 are now decisive for the pressure parabola 66.
At point 67 at speed n ″, the pressure has risen so much that piston 25 (see FIG. 1) is also moved upwards, whereby - as described - fourth gear is engaged. By lifting piston 25 ( 1) the opening 28 is connected to the pressure line 34, whereby the pressure increase now takes place according to ornamental curve 68 (see FIG. 2) with a further increase in output speed until the maximum speed n ", ax is reached.
When shifting down the gears, the pressure decreases, the pressure p is also along the solid line in Fig. When the engine load changes or when there is excessive throttle (kickdown), the shifting of the gear shift points on the corresponding parabels results from the same course of the pressure parabolas, as a result of the change in the spring forces of the springs 30, 31, 32 (see Fig. 1). In the case of excessive throttle, for example, the gear change from first to second gear no longer takes place at n1, but approximately at the higher speed n1 at point 61 '.
The adjustability of the throttles 26 and 27 by means of the screws 37 and 38 (see FIG. 1), however, results in a change in the course of the pressure parabolas 62, 66 (see FIG. 2). So z.
B. by reducing the cross-section of the throttle 26 of the Ver course of the pressure parabolas 62, 66 on a course of the dash-dotted parabolas 62a and 66a changed, whereby the switching points of 63 and 67 while maintaining the pressure dependent on the spring force 63a or 67a move, so the gear shifts take place at lower speeds.
However, if you want to switch from third to fourth gear again as before with n, you can achieve this by increasing the cross section of the throttle 27. In this way, each switchover point can be set as required with the aid of the throttle adjustment device.
In Figure 3, a gear shifting device is Darge provides, in which the shift piston itself has no control edge of the valve, but in which the shift piston actuates a separately arranged, positively connected valve with this. For reasons of simplicity, only a two-speed transmission 69 with two flow circuits 70, 71 was selected as the transmission, which is switched in a similar manner to the transmission of Fig. 1 by optional filling and Ent empty the circuits, via lines 72, 73, of which depending on the position of a piston 75, one via a further line 74 to a filling source (not shown) and of which the other is connected to the atmosphere via line 76 or 77.
In a line 78 is the z. B. with the output speed of the transmission wach sending switching pressure that moves the piston 75 against the force of a spring 79. The piston 75 also has a driver 80 which, when the piston is in a certain position, lifts a valve body 81 from its closing seat (plate 82) and then discharges the switching medium from the line 78 through an opening 82a and a line 83 into the open men lets.
If the output speed has increased so that the next higher gear is to be engaged, the pressure in the line 78 moves the piston upwards. Now the circuit 71 is filled via the line 73 and the previously filled circuit 70 is emptied or vented via the lines 72, 76. At the same time, the valve body 81 has been lifted from the piston 75 against the force of a spring 86 from its seat, so that the switching medium can flow out via the opening 82a.
The pressure curve is thus influenced in a manner analogous to that of the gear shifting device according to FIG. 1.
Also according to FIG. 4, a pressure dependent on the output speed of a transmission 89 is present in a line 90, for example, which moves a piston 91 first against the pressure of a spring 92 and against the pressure of the springs 92 and 93 during further piston movement. Each output speed therefore corresponds to a specific position of the piston 91.
An electrical contact arm 95 is attached to a rod 94 connected to the piston 91, which, depending on the position of the piston, closes contacts 96, 97 or 96, 98 or 96, 99 and thus from a power source 108 via electrical lines 100, 101, 102 , 103, 104 one of the three electromagnetic clutches 105, 106, 107 of the transmission 89 is actuated. Each of these three clutches of the transmission 89 effects a gear stage. The structure of such a three-speed transmission is so well known that details of the presen- tation can be dispensed with here.
Another rod 109 fastened to the piston carries a contact arm 110 which does not actuate any contact in the upper position and which connects a contact 111 to a sliding resistor 112 in the lower position. In the latter case, a winding 118 from a power source 120 is energized via electrical lines 113, 114.
Depending on the position of the piston 91, the winding 118 is at a higher or lower voltage and accordingly actuates the armature 119 in its displacement direction, against the pressure of a spring 122 or two springs 122, 123. The armature is a piston 121 connected, which together with openings 124, 125 forms two valves which, if necessary, allow the medium to flow out of line 90.
In the position shown, the lowest gear (clutch 105) is engaged, because the pressure in: the line 90 has not yet moved the piston 91 from its upper (shown) end position and therefore the clutch 105 due to the closing of the two contacts 96, 97 receives electricity.
Only when the increasing pressure in the line 90 pushes the piston 91 downwards as the transmission speed increases, until it comes into contact with the spring 93, the clutch 105 is de-energized, the clutch 106 is actuated via the connection of the two contacts 96, 98 and thus the second Gear engaged. The movement of the piston 91 closes yet another contact, namely the one between 111 and 112, whereby the winding 118 now flowing through it generates such a magnetic field that the armature 119 counteracts the force of the spring 122 is lifted,
that the pressure medium can flow off in the line 90 via the opening 124. Finally, when the pressure continues to rise, third gear is engaged in that the piston interrupts the circuit of clutch 106 and closes that of clutch 107 while the two springs 92, 93 are compressed. At the same time, the voltage on the winding 118 is increased, the piston 121 being raised against the force of the springs 122, 123 so high that the opening 125 also allows the pressure medium to flow out of the line 90 and thus influences the pressure curve . In this version, the valves 121/124 and 121/125 can be arranged regardless of the location of the switching piston 91.
In FIG. 5 the left part of the gear shifting device 22 according to FIG. 1 is shown in a modified form. While the piston 23 and the lines 13, 29, 34, 34a, 41 and 56 of the gearshift device 22a are designed exactly as shown in FIG. 1 and also exercise the same functions as the corresponding parts of FIG. 1, which is on the piston 23 primary force acting by means of springs is now replaced by the pressure of a medium.
The pressure is generated by a gear pump 130 and passed on through lines 131, 132 into the space 133, where it acts on the upper part of the piston. The medium conveyed by the pump can flow off via a throttle 134 and a line 135. Furthermore, the pressure level can be changed by means of a screw 136 that changes the cross section of the throttle 634. The line 131 leads further to the other pistons of the gear shifting device, which are not shown in FIG.
If the pump is driven by the engine of the gearbox and the engine is an internal combustion engine, the pressure in line 131 changes with the engine speed and, like the corresponding device according to FIG. 1, affects the gear shift, which is advantageous in most cases .
Fig. 6 shows another modification of the gear shifting device according to FIG. 1, inasmuch as the openings 34a, 34b and 28 and the throttles 26, 27 with the screws 37, 38 are no longer next to the pistons 23, 24, 25 according to FIG 1, but are arranged separately. Furthermore, according to the arrangement according to FIG. 6, the openings for the outflow of the pressure medium are no longer opened or blocked by the control member, but by a separate piston.
The openings 34a, 34b and 28 are namely opened according to FIG. 6 by a common piston 141 depending on its position, so that the medium can flow out of the line 34 provided with the adjustable throttle 35/36 and a short connecting line 140 . The position of the piston 141 depends on the pressure in the line 34 and on the stiffness of a spring 142. The latter has a displaceable abutment 143 which can be moved by means of a pivotable cam disk 144.
The cam disk 144 is connected to the rod 50, which according to FIG. 1 also swivels the cam disk 47, 48, 49, and is therefore connected to the accelerator pedal 53 of the engine 1. The spring 142 and the movement of the abutment 143 are based on the characteristics of the gear shifting device 22 (see FIG. 1), also with regard to influencing the primary force, e.g.
B. depending on the amount of fuel supplied to the engine, coordinated in such a way that as soon as the gearshift device 22 (see FIG. 1) has effected the second gear, the piston 141 opens the opening 34a. At the other gear shift points, the remaining openings 34b and 28 are released in a corresponding manner.
Finally, it should also be mentioned that instead of arranging several openings for the individual gear shift points, a single opening with a cross section that changes as a function of the individual gear shift points can be provided.