DE68909233T2

DE68909233T2 - Steuervorrichtung zur rückstellung eines lastkolbens.

Info

Publication number: DE68909233T2
Application number: DE89911151T
Authority: DE
Inventors: Larry Lorimor
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2009-05-10
Also published as: WO1990011460A1; US4920861A; DE68909233D1; JPH03504758A; EP0414826A1; EP0414826A4; EP0414826B1; JP2653893B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Strömungsmittelsystem mit einem modulierenden Überdruckventil zur Steuerung der Druckanstiegsrate an ein Strömungsmittelbetätigungsmittel, und insbesondere auf einen Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus zum Steuern der Entlastung des modulierenden Überdruckventils, um den Lastkolben des modulierenden Überdruckventils Vollständig zurückzusetzen, und zwar vor dem Unterdrucksetzen des Strömungsmittelbetätigungsmittels.
In vielen Strömungsmittelsystemen, wie beispielsweise Getrieben mit Strömungsmittelbetätigtem Kupplungen, besteht ein Problem darin, zu gewährleisten, daß der Lastkolben des modulierenden Überdruckventils vollständig zurückgesetzt ist vor dem Beginn eines Eingriffs der jeweiligen Kupplungen während eines Schaltens von einem Gang in einen anderen Gang. Dieses Problem kann mit der Tatsache in Zusammenhang gebracht werden, daß der Systemdruck nicht genügend Zeit hat, abzunehmen, bevor die jeweilige Kupplung gefüllt wird und ein Kupplungseingriff wieder initiiert wird, oder das Problem kann dadurch verursacht werden, daß der Kupplungsfülldruck zu hoch bleibt wegen eines inneren Widerstands gegen Strömungsmittelfluß. Der innere Widerstand gegen Strömungsmittelfluß kann hervorgerufen werden durch kaltes Öl, zu viel Strömungsmittelfluß von der Quelle, oder dadurch, daß die inneren Durchlässe in dem Strömungsmittelsystem zu einschränkend oder restriktiv sind. Wenn der Lastkolben nicht vollständig zurückgesetzt wird, erzeugt der höhere Anfangseingriffsdruck in dem System einen harten Kupplungseingriff oder andere unerwünschte Schaltdynamik, was der Lebensdauer der Kupplung und andere zugehöriger Elemente in dem Getriebe abträglich ist. Es ist vorteilhaft, ein System vorzusehen, welches die Vollständige Zurücksetzung des Lastkolbens gewährleistet, bevor die neue Kupplung gefüllt wird und der Druck anzusteigen beginnt. Ferner sollte das System einfach in der Konstruktion sein und anpaßbar an andere vorhandene Systeme sein, um die Gesamtkosten gering zu halten.
Verschiedene Anordnungen sind in der Vergangenheit verwendet worden, um die obengenannten Probleme zu minimieren. Eine solche Anordnung ist in unserer US-A-4 751 866 gezeigt. Dieses Patent lehrt ein Steuersystem für ein Getriebe mit Richtungs- und Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen, wobei die Geschwindigkeit- oder Gangkupplungen zuerst in Eingriff gebracht werden, gefolgt von einem nachfolgenden Eingriff der Richtungskupplungen. In dieser Anordnung muß während eines Gangwechsels das Strömungsmittel von einer der Kupplungen abgelassen werden und eine andere Kupplung muß darauffolgend gefüllt und unter Druck gesetzt werden. Während das Belüften und Füllen der jeweiligen Kupplungen vor sich geht, muß der Lastkolben des modulierenden Überdruckventils sich in seinen vollständig entlasteten Zustand bewegen, um einen weichen Eingriff der Kupplungen bei deren Unterdrucksetzung vorzusehen. Da das Zurücksetzen des Lastkolbens sehr schnell geschehen muß, können während eines Schaltvorgangs viele Probleme auftreten. Das (Druck-)Verhältnisventil des obengenannten Patents ist so aufgebaut, daß, wenn der Druck der Richtungskupplungen dreimal so groß ist wie der Druck, der auf den Lastkolben wirkt, sich das Verhältnisventil in eine Position bewegen wird, in der der Lastkolben zu dem Reservoir belüftet wird. Dies ermöglicht, daß der Lastkolben schnell zurückgesetzt wird. Jedoch wurde herausgefunden, daß sich das Verhältnisventil manchmal nicht in die vollständig offene Position bewegt, sondern sich nur in eine Drosselposition bewegt, und somit ist nicht genügend Zeit vorhanden, um die Lastkolbendruckkammer vollständig abzulassen. Infolgedessen erreicht der Druck in dem System nicht sein Minimalniveau und ergibt einen harten Eingriff der Richtungskupplung während deren anfänglichen Wiedereingriffs
US-A-3 181 394 zeigt ein Steuersystem für eine Kupplung mit Richtungs- und Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen. Dieses System umfaßt ein modulierendes Druckbegrenzungsventil mit einem Lastkolben, der die Druckanstiegsrate in dem Kupplungsbetätigungsmittel steuert während des Eingriffs der jeweiligen Kupplung. In dieser Anordnung ist ein schnell ansprechendes Ventil gezeigt, das sich in eine Schnellbelüftungsposition bewegt, wenn der Druck darüber hinweg auf einen vorbestimmten Wert fällt. Diese Anordnung erfordert auch, daß der Systemdruck auf ein vorbestimmtes Niveau fällt, bevor eine Belüftung geöffnet wird zum Entlasten der Lastkolbendruckkammer. Folglich kann es vorkommen während des Betriebs dieses Systems, daß der Lastkolben nicht vollständig entlastet wird vor dem Eingriff der gewünschten Kupplung.
Unsere US-A-3 389 770 lehrt ein Steuersystem mit Richtungs- und Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen. In dieser Anordnung umfaßt das System auch ein modulierendes Druckbegrenzungsventil mit einem Lastkolben zur Steuerung der Druckanstiegsrate in dem System während des Eingriffs der jeweiligen Kupplungen. Basierend auf dem Erhalt einer vorbestimmten Druckdifferenz in dem System ist ein schnell ansprechendes Ventil vorgesehen, das sich während des Füllens der Kupplungen öffnet. Das Öffnen des schnell ansprechenden Ventils gestattet, daß der Lastkolben schneller zurückgesetzt wird. Jedoch kann es während eines Gangwechsels vorkommen, daß die gewünschte Druckdifferenz in dem System nicht schnell genug erreicht wird, um zu gestatten, daß das schnell ansprechende ventil funktioniert.
US-A-3 991 865 zeigt ein Steuersystem für ein Getriebe mit druckangelegten Kupplungen und einem modulierendes Druckbegrenzungsventil zum Steuern der Druckanstiegsrate in dem System während des Eingriffs der jeweiligen Kupplungen. Diese Anordnung besitzt ein Schnellrückkehrventil, das ansprechend auf einen vorbestimmten Differenzdruck funktioniert, der in dem System erhalten wird während eines Wechsels des Betriebs von einer Kupplung zu einer anderen, um zu gestatten, daß sich die neue Kupplung schnell füllt, und zwar vor dem Beginn eines allmählichen Druckanstiegs.
US-A-4 132 302 zeigt ein Steuersystem für ein Getriebe mit Richtungs- und Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen. Dieses System umfaßt einen Lastkolben, der die Druckanstiegsrate in den jeweiligen Kupplungsbetätigungsmitteln steuert. Diese Anordnung besitzt auch einen Rücksetzungskolben, der automatisch die Lastkolbendruckkammer mit dem Ablaß oder Tank verbindet zum schnellen Zurücksetzen des Lastkolbens. Der Zurücksetzungskolben spricht auf den Druck in den Kupplungsbetätigungsmitteln an. Der Druck in den Kupplungsbetätigungsmitteln muß auf ein Niveau vermindert werden, das äquivalent ist zu dem Kupplungsfülldruck, damit der Rücksetzungskolben schnell anspricht und den Lastkolben entlastet. Infolgedessen erreicht der Lastkolben nicht die vollständig zurückgesetzte Position, wenn die Kupplung gefüllt ist, bevor der Systemdruck den erforderlichen verminderten Druck erreicht, oder wenn der Fülldruck zu hoch ist. Dies ergibt einen harten Kupplungseingriff.
Unsere US-A-4 676 348 lehrt ein Steuersystem für ein Getriebe mit Richtungs- und Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen. Diese Anordnung zeigt ein System, wobei ein Akkumulatorventil vorgesehen ist, um eine Zeitverzögerung im System vorzusehen. Sobald der Systemdruck auf die Kupplungen ein vorbestimmtes Niveau erreicht, hält der Akkumulatorkolben den Druck für eine vorbestimmte Zeit und gestattet dann, daß der Systemdruck, der auf die Kupplungen wirkt, vermindert wird, um Leistung einzusparen.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus in einem Strömungsmittelsystem vorgesehen. Das Strömungsmittelsystem umfaßt eine Druckströmungsmittelquelle, ein Reservoir und erste und zweite Kraftübertragungssmechanismen, jeweils geeignet zur Aufnahme von Strömungsmittel von der Quelle. Das Strömungsmittelsystem umfaßt auch erste und zweite Auswahlventile, die zwischen der Quelle und dem jeweiligen Kraftübertragungsmechanismus verbunden sind, und jeweils bewegbar sind, um wahlweise Strömungsmittel von der Quelle zu leiten, um den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismus zu füllen und unter Druck zu setzen bzw. den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismus zum Reservoir hin abzulassen oder zu belüften. Ein modulierendes Druckbegrenzungsventil ist in dem System vorgesehen und besitzt ein Ventilelement, das zum Steuern des Strömungsmittelflusses zu den Kraftübertragungsmechanismen betätigbar ist, sowie einen Lastkolben, der bewegbar ist zwischen einer im wesentlichen unbelasteten Position und einer belasteten Position infolge eines Strömungsmitteldrucksignals, das steuerbar von einem der Kraftübertragungsmechanismen empfangen wurde. Das modulierte Druckbegrenzungsventil steuert die Druckanstiegsrate des Strömungsmittels, das zu den Kraftübertragungsmechanismen geleitet wird. Ventilmittel sind vorgesehen zur steuerbaren Verbindung des Strömungsmitteldrucksignals, das auf den Lastkolben wirkt, mit dem Reservoir ansprechend darauf, daß der Druck des zu dem einen Kraftübertragungsmechanismus geleiteten Strömungsmittels unterhalb eines vorbestimmten Werts ist.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Lastkolbenrückssetzungssteuerungsmechanismus vorgesehen in Kombination mit einem Strömungsmittelsystem. Das Strömungsmittelsystem umfaßt eine Druckströmungsmittelquelle, ein Reservoir und erste und zweite Kraftübertragungsmechanismen, die betätigbar sind zum Empfang von Strömungsmittel von der Quelle. Ein erstes Auswahlventil ist zwischen der Quelle und dem ersten und zweiten Kraftübertragungsmechanismus verbunden und ist zwischen ersten und zweiten Betriebspositionen bewegbar, um wahlweise Strömungsmittel von der Quelle zu dem ersten und zweiten Kraftübertragungsmechanismus zu leiten und Strömungsmittel von dort abzulassen oder zu belüften. Ein dritter Kraftübertragungsmechanismus ist vorgesehen und ist betätigbar zum Empfang von Strömungsmittel von der Quelle. Ein zweites Auswahlventil ist verbunden zwischen der Quelle und dem dritten Kraftübertragungsmechanismus und ist bewegbar, um wahlweise Strömungsmittel von der Quelle zu leiten, um den dritten Kraftübertragungsmechnismus zu füllen und unter Druck zu setzen und um Strömungsmittel von dort abzulassen oder zu belüften. Ein Differentialventil ist zwischen der Quelle und dem zweiten Auswahlventil verbunden und ist betätigbar, um einen niedrigeren Druck stromabwärts davon vorzusehen. Ein modulierendes Druckbegrenzungsventil ist zwischen dem Differentialventil und dem zweiten Auslaßventil verbunden und ist betätigbar, um die Druckanstiegsrate des Strömungsmittels zu steuern, das zu den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismen geleitet wird. Das modulierende Druckbegrenzungsventil besitzt ein Ventilelement, das betätigbar ist zum Steuern des Strömungsmittelflusses in dem Strömungsmittelsystem, und einen Lastkolben, der zwischen der im wesentlichen unbelasteten Position und einer belasteten Position bewegbar ist ansprechend auf ein Strömungsmitteldrucksignal, das steuerbar von dem dritten Kraftübertragungsmechanismus empfangen wird. Der Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus besitzt Ventilmittel zum steuerbaren Verbinden des Strömungsmitteldrucksignals mit dem Reservoir ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus geleitet wird, unterhalb eines vorbestimmten Werts ist.
Die vorliegende Erfindung sieht somit einen Lastkolbenrücksetzungssteuerungsmechanismus in einem Steuersystem vor zum Vorsehen einer Steuerung für einen Lastkolben eines modulierenden Druckbegrenzungsventils, um zu gewährleisten, daß der Lastkolben davon vollständig zurückgesetzt ist, wenn ein Gangwechsel in einem Getriebe vorgenommen wird. Die steuerbar verbundenen Ventilmittel lassen das unter Druck gesetzte Strömungsmittel ab, das auf den Lastkolben wirkt ansprechend darauf, daß der Strömungsmitteldruck innerhalb des Kraftübertragungsmechanismus unterhalb eines vorbestimmten Werts ist. Diese Anordnung gestattet, daß der Lastkolben vollständig zurückgesetzt wird ansprechend darauf, daß der Druck in dem Kraftübertragungsmechanismus auf ein vorgegebenes Niveau gesenkt wird. Dies wird erreicht, ohne daß es erforderlich ist, einen Differenzdruck in dem System vorzusehen. Infolgedessen wird eine bestimmtere Wirkung vorgesehen, um das Strömungsmitteldrucksignal schnell zu senken, das auf den Lastkolben wirkt, auch wenn der Fülldruck der Geschwindigkeits- oder Gangkupplung hoch sein mag.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine teilweise schematische Darstellung eines Strömungsmittelsystems in Ausführung eines Ausführungsbeispiels der Vorliegenden Erfindung in einem Betriebszustand;
Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung des Strömungsmittelsystems von Fig. 1 in einem weiteren Betriebszustand;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils des Strömungsmittelsystems von Fig. 2, die eine Phase des Betriebszustands zeigt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils des Strömungsmittelsystems von Fig. 2, das eine weitere Phase des Betriebszustands zeigt; und
Fig. 5 einen Graph, der die Beziehung zwischen den Betriebsdrücken gegen die Zeit der Strömungsmittelvorrichtungen zeigt, und zwar in dem Betriebszustand, der in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist.
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1 bis 4, ist ein Strömungsmittelsystem 10 gezeigt zur Verwendung in einem (nicht gezeigten) Fahrzeug, um wahlweise den Eingriff und das Lösen einer Vielzahl von Kraftübertragungsmechanismen zu steuern, wie beispielsweise die Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen 12, 14 und eine Richtungskupplung 16.
Das Strömungsmittelsystem 10 umfaßt eine Druckströmungsmittelquelle, wie beispielsweise eine Pumpe 20, die geeignet ist zur Aufnahme von Strömungsmittel aus einem Reservoir 22, sowie erste und zweite Auswahlventile, wie beispielsweise Geschwindigkeits- oder Gang- und Richtungs-Auswahlventile 24, 26 sind mit der Pumpe 20 verbunden durch Verteilerleitungen 28, 30, 32. Leitungen 34, 36 verbinden jeweils die Geschwindigkeit- oder Gangkupplungen 12, 14 mit dem Gangauswahlventil 24, während eine Leitung 38 die Richtungskupplung 16 mit dem Richtungsauswahlventil 26 verbindet. Jedes der Auswahlventile 24, 26 ist jeweils mit dem Reservoir 22 durch Leitungen 40, 42 verbunden.
Ein Differentialventil 46 ist in dem Strömungsmittelsystem 10 vorgesehen und ist in der Verteilerleitung 32 zwischen der Quelle 20 und dem zweiten Auswahl- oder Wählventil 26 angeordnet. Das Differentialventil 46 umfaßt ein Schieber- oder Ventilkörperelement 48, das darin angeordnet ist und durch eine Feder 50 vorgespannt ist in eine Position, die Strömungsmittelfluß dahindurch blockiert. Das Differentialventil 46 ist wirksam zum Vorsehen eines vorbestimmten Differenzdrucks in der Verteilerleitung 32, und zwar stromaufwärts und stromabwärts davon.
Ein modulierendes Druckbegrenzungsventil 54 ist mit der Pumpe 20 über die Verteilerleitung 32 und einer Zweigleitung 55 verbunden und ist wirksam zum Steuern der Druckanstiegsrate in dem Strömungsmittelsystem 10 während des Eingriffs der jeweiligen Kupplungen 12, 14, 16. Eine Zumeßöffnung 56 ist in der Verteilerleitung 32 stromabwärts von der Verbindung der Zweigleitung 55 mit der Verteilerleitung 32 angeordnet und ist wirksam zum Steuern der Strömungsrate des Strömungsmittels zu der Richtungskupplung 16. Das modulierende Druckbegrenzungsventil 54 weist folgendes auf: ein Gehäuse 58 mit einer einzigen Bohrung 60 darin, einen Einlaßanschluß 62, einen Steueranschluß 64, einen Auslaßanschluß 66, Ablaßanschlüsse 68 und einen Signalanschluß 70. Der Auslaßanschluß 66 steht in ständiger Verbindung mit dem Steueranschluß 64. Mit Ausnahme des Auslaßanschlusses 66, der in einer Ausrichtung quer zu dem Steueranschluß 64 ist, schneidet jeder der obengenannten Anschlüsse 62, 64, 66, 68, 70 die einzige Bohrung 60 an axial beabstandeten Stellen.
Ein Ventilelement 72 mit ersten und zweiten Endteilen 74, 76 ist gleitbar in der einzigen Bohrung 60 des Gehäuses 58 angeordnet. Ein Lastkolben 78 ist gleitbar in der einzigen Bohrung 60 angeordnet, und zwar benachbart zu dem zweiten Endteil 76 des Ventilelements 72. Eine Lastkolbendruckkammer 80 ist in der einzigen Bohrung 60 zwischen dem zweiten Endteil 76 des Ventilelements 72 und dem Lastkolben 78 definiert. Die Lastkolbendruckkammer 80 besitzt eine wirksame Querschnittsfläche einer vorbestimmten Größe, die in der vorliegenden Anordnung äquivalent zu dem Ende des Ventilelements 72 ist. Eine Feder 82 spannt den Lastkolben 78 zu dem zweiten Endteil 76 des Ventilelements 72 vor. Ein Überdruckventil 83 ist in dem Lastkolben 78 vorgesehen und wirksam zum Begrenzen des maximalen Druckniveaus in der Lastkolbendruckkammer 80.
Der erste Endteil 74 des Ventilelements 72 in dem modulierenden Druckbegrenzungsventil 54 definiert eine Bypaß- Steuerdruck-Kammer 84 darin mit einer wirksamen Querschnittsfläche, die ungefähr 4 1/2mal kleiner ist als die wirksame Querschnittsfläche der Lastkolbendruckkammer 80. Die Bypaß-Steuerdruck-Kammer 84 steht in offener Verbindung mit dem Druckströmungsmittel in der Verteilerleitung 32 und ist wirksam zum Vorspannen des Ventilelements 72 zu einer Position hin, um den Einlaßanschluß 62 mit dem Reservoir 22 über den Ablaßanschluß 68 zu verbinden. Die Bypaß-Steuerdruck-Kammer 84 ist zwischen dem Boden einer Sackbohrung 86, die in den ersten Endteil 74 des Ventilelements 72 angeordnet ist, und einem Bolzen oder Pfropfen 88 angeordnet, der gleitbar darin angeordnet ist. Ein Durchlaß 89 verbindet die Bypaß-Steuerdruck-Kammer 84 mit dem Einlaßanschluß 62 davon.
Der zweite Endteil 76 des Ventilelements 72 definiert eine Sackbohrung 90, wobei ein Verhältnisventil 92 gleitbar darin angeordnet ist. Das Verhältnisventil 92 definiert eine Verhältnisventildruckkammer 94 darin mit einer wirksamen Querschnittsfläche einer vorbestimmten Größe, die in einer offenen Strömungsmittelverbindung mit Druckströmungsmittel in der Verteilerleitung 32 steht. Die Verhältnisventildruckkammer 94 ist definiert zwischen dem Boden einer Sackbohrung 95, die in dem Verhältnisventil 92 angeordnet ist, und einen Bolzen oder Pfropfen 96, der gleitbar darin angeordnet ist. Ein Durchlaß 97 verbindet die Verhältnisventildruckkammer 94 mit der Verteilerleitung 32 durch den Steueranschluß 64. Das gegenüberliegende Ende des Verhältnisventils 92 ist unmittelbar anschließend an die Lastkolbendruckkammer 80 und besitzt eine wirksame Querschnittsfläche, die ungefähr dreimal größer ist als die wirksame Querschnittsfläche der Verhältnisventildruckkammer 94. Die Verhältnisventildruckkammer 94, die in dem Verhältnisventil definiert ist, steht in gesteuerter Verbindung mit der Lastkolbendruckkammer 80, und zwar durch eine einschränkende Zumeßöffnung 98.
Das Ventilelement 72 definiert einen Durchlaß 100, der in dem zweiten Endteil 76 davon angeordnet ist, und zwar axial beabstandet von dem Ende davon benachbart zu der Lastkolbendruckkammer 80 und verbindet betriebsmäßig die Sackbohrung 90 in dem zweiten Endteil 76 mit einer Nut 102, die in dem Außenumfang des zweiten Endteils 76 davon definiert ist. Die Nut 102 steht in ständiger offener Verbindung mit einem der Ablaßanschlüsse 68. Das Verhältnisventil 92 ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Durchlaß 100 blockiert ist bezüglich einer Verbindung mit der Lastkolbendruckkammer 80, und einer zweiten Position, in der der Durchlaß 100 in offener Verbindung damit steht.
Ein Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus 110 ist in dem Strömungsmittelsystem 10 vorgesehen. Der Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus 110 besitzt Ventilmittel 112 zur steuerbaren Verbindung der Lastkolbendruckkammer 80 mit dem Reservoir 22 ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertraungsmechanismus 16 geleitet wird, unterhalb des vorbestimmten Werts ist. Die Ventilmittel 112 umfassen ein Auslöse- oder Triggerventil 114 und ein Signalsteuerventil 116, die beide in einem Gehäuse 118 angeordnet sind. Das Triggerventil 114 besitzt ein Ventilelement 120, das gleitbar in einer ersten Bohrung 122 des Gehäuses 118 angeordnet ist. Das Gehäuse 118 besitzt einen ersten Einlaßanschluß 124, einen ersten Auslaßanschluß 126, einen Bypaßanschluß 127 und einen Signalanschluß 128, die jeweils darin definiert sind, und in jeder der Anschlüsse 124, 126, 127, 128 schneidet die Bohrung 122 an axial beabstandeten Stellen.
Der erste Einlaßanschluß 124 ist mit der Quelle 20 durch eine Leitung 130 und die Verteilerleitung 28 verbunden. Der Signalanschluß 128 ist mit der Verteilerleitung 32 stromabwärts bezüglich des Differentialventils 46 durch eine Leitung 132 verbunden. Das Ventilelement 120 ist bewegbar zwischen einer ersten Position durch die Kraft einer Feder 134 und einer zweiten Position ansprechend darauf, daß der Strömungsmitteldruck von der Verteilerleitung 32 durch die Leitung 132 dorthin geleitet wird. In der ersten Position des Ventilelements 120 steht der erste Einlaßanschluß 124 in offener Verbindung mit dem ersten Auslaßanschluß 126. Wenn das Ventilelement 120 in seiner zweiten Position ist, ist der erste Einlaßanschluß 124 von dem ersten Auslaßanschluß 126 getrennt oder blockiert.
Das Signalsteuerventil 116 besitzt ein Ventilelement 140, das in einer zweiten Bohrung 142 des Gehäuses 118 gleitbar angeordnet ist. Es sei bemerkt, daß das Triggerventil 114 und das Signalsteuerventil 116 in getrennten Gehäusen angeordnet sein könnten, ohne von der Erfindung abzuweichen. Das Gehäuse 118 besitzt einen zweiten Einlaßanschluß 144, einen zweiten Auslaßanschluß 146 und einen Betätigungsmittelanschluß 148, die jeweils die zweite Bohrung 142 an axial beabstandeten Stellen Schneiden.
Der zweite Einlaßanschluß 144 ist mit der Lastkolbendruckkammer 80 in dem modulierenden Druckbegrenzungsventil 54 durch eine Leitung 152 Verbunden. Der zweite Auslaßanschluß 146 ist mit dem Reservoir 22 über eine Leitung 154 verbunden, während der Betätigungsmittelanschluß 148 des Signalsteuerventils 116 mit dem ersten Auslaßanschluß 126 des Triggerventils 114 zusammenfällt. Es sei bemerkt, daß, wenn das Triggerventil 114 und das Signalsteuerventil 116 in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet wären, eine Leitung vorgesehen wäre, um den ersten Auslaßanschluß 126 und den Betätigungsmittelanschluß 148 zu verbinden. Ein Durchlaß 149 verbindet den Bypaßanschluß 127 des Triggerventils 114 mit dem zweiten Auslaßanschluß 146 des Signalsteuerventils 116.
Das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 besitzt erste und zweite Endteile 156, 158 und ist bewegbar zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und innerhalb eines dazwischenliegenden Bereichs. Der erste Endteil 156 des Ventilelements 140 in dem Signalsteuerventil 116 definiert eine erste Druckkammer 160 darin mit einer vorbestimmten wirksamen Querschnittsfläche und in offener Verbindung mit dem Betätigungsmittelanschluß 148 davon. Die erste Druckkammer 160 des Signalsteuerventils 116 ist in dem ersten Endteil 156 des Ventilelements 140 definiert, und zwar zwischen dem Boden einer Sackbohrung 161 und einem Bolzen oder Pfropfen 162, der gleitbar darin angeordnet ist. Ein Durchlaß 163 verbindet die erste Druckkammer 160 mit dem Betätigungsmittelanschluß 148. Der zweite Endteil 158 des Ventilelements 140 in dem Sinalsteuerventil 116 besitzt eine zweite Druckkammer 164, definiert an dem Ende davon und besitzt eine wirksame Querschnittsfläche, die größer ist als die vorbestimmte wirksame Querschnittsfläche der ersten Druckkammer 160, die in den ersten Endteil 156 davon angeordnet ist. Die erste Druckkammer 160 steht mit der zweiten Druckkammer 164 durch eine einschränkende Zumeßöffnung 165 in einschränkender Strömungsmittelverbindung.
Ein Akkumulatorkolben 170 ist gleitbar in der zweiten Bohrung 142 des Gehäuses 118 angeordnet, und zwar benachbart zu dem zweiten Endteil 158 des Ventilelements 140. Die zweite Druckkammer 164 ist zwischen dem Akkumulatorkolben 170 und dem zweiten Endteil 158 des Ventilelements 140 angeordnet. Der Akkumulatorkolben 170 ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der der Akkumulatorkolben 170 in engem Kontakt mit dem zweiten Endteil 158 des Ventilelements 140 ist, und einer zweiten Position, in der der Akkumulatorkolben 170 von dem Ventilelement 140 beabstandet ist. Der Akkumulatorkolben 170 ist zu seiner ersten Position vorgespannt durch eine Feder 172 und ist bewegbar zu seiner zweiten Position ansprechend auf das Vorhandensein von Druckströmungsmittel in der zweiten Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist in der ersten Position des Ventilelements 140 der zweite Einlaßanschluß 144 von dem zweiten Auslaßanschluß 146 getrennt oder blockiert, und die zweite Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116, die an dem zweiten Endteil 158 davon angeordnet ist, steht in offener Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146. In dessen zweiter Position, wie in Fig. 2 gezeigt, ist der zweite Einlaßanschluß 144 in offener Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146, und die zweite Druckkammer 164 ist von einer Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146 getrennt oder blockiert. In dem dazwischenliegenden Bereich des Ventilelements 140, wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaßanschluß 144 und dem zweiten Auslaßanschluß 146 fortschreitend eingeschränkt, und die zweite Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 bleibt von dem zweiten Auslaßanschluß 146 blockiert.
Fig. 5 zeigt eine Druckkurve, die allgemein die verschiedenen Druckniveaus in den Geschwindigkeits- oder Gang- und Richtungskupplungen 12, 14, 16 gegen die Zeit darstellt, und zwar während eines Gangwechsels. Die durchgezogene Linie 174 stellt allgemein den Druck (P&sub1;) des Strömungsmittels dar, das zu den Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen 12/14 geleitet wird, und zwar von einem Punkt an, an dem das Strömungsmittel in einer der Kupplungen 12/14 abgelassen wird, eine andere der Kupplungen 12/14 gefüllt wird, und gefolgt von einer gesteuerten Druckanstiegsrate innerhalb der anderen Kupplung 12/14, bis das maximale Druckniveau in dem Strömungsmittelsystem 10 erreicht ist. Die gestrichelte Linie 176 stellt in ähnlicher Weise das Druckniveau (P&sub2;) des Strömungsmittels für die Richtungskupplung 16 dar von dem Zeitpunkt an, in dem der Gangwechsel initiiert wird, bis das maximale Druckniveau in dem Strömungsmittelsystem 10 erreicht ist. Sobald der Gangwechsel oder Schaltvorgang initiiert wird, fällt das Druckniveau des Strömungsmittels für die Richtungskupplung 16 auf ein niedrigeres Niveau, bleibt dort, um das Rücksetzen des Lastkolbens 78 in dem modulierenden Druckbegrenzungsventil 54 sicherzustellen, und steigt anschließend im Druck mit einer gesteuerten Rate, wie dies durch die gestrichelte Linie 176 dargestellt ist. Das P&sub2;- Druckniveau, wie gezeigt, ist geringer als der P&sub1;-Druck.
Es sei bemerkt, daß verschiedene Formen des Strömungsmittelsystems 10 in Kombination mit dem Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus 110 verwendet werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnte das Verhältnisventil 92 weggelassen werden und durch ein herkömmliches Rückschlagventil ersetzt werden mit einer Zumeßöffnung darin, wie dies in dem genannten US-Patent 4 676 348 beschrieben ist.

Industrielle Anwendbarkeit

Beim Betrieb des Strömungsmittelsystems 10, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Strömungsmittelsystem 10 in einer seiner Betriebsarten gezeigt. In dieser Betriebsart ist das Auswahlventil 24 in der ersten Betriebsposition, um unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 12 zu leiten, und das Auswahlventil 26 ist in seiner Betriebsposition, um unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu der Richtungskupplung 16 zu leiten.
In diesem Betriebszustand ist der Druck des Strömungsmittels, das auf die Richtungskupplung 16 wirkt, geringer als der Druck, der auf die Gangkupplung 12 wirkt. Dies rührt von dem Differentialdruckventil 46 her, welches sicherstellt, daß der Druck stromaufwärts davon auf einem vorbestimmten Niveau ist, das größer ist als das Druckniveau stromabwärts davon. Das Druckströmungsmittel, das zu der Richtungskupplung 16 geleitet wird, ist mit der Lastkolbendruckkammer 80 über die einschränkende Zumeßöffnung 98 des Verhältnisventils 92 verbunden, wodurch der Lastkolben 78 in seinem vollständig belasteten Zustand gegen die Vorspannung der Feder 82 ist.
Da die wirksame Querschnittsfläche der Lastkolbendruckkammer 80, die auf das Ende des Ventilelements 72 wirkt, größer ist als die wirksame Querschnittsfläche der Bypaßsteuerdruckkammer 84, wird das Druckniveau des Strömungsmittels in der Lastkolbendruckkmmer 80 aufrechterhalten auf einem Druckniveau, das geringer ist als das Druckniveau in der Bypaßdruckkammer 84. Da beispielsweise in der Vorliegenden Anordnung der Druck des Strömungsmittels in der Lastkolbendruckkammer 80 durch die Kraft der Feder 82 bestimmt wird, und da die wirksame Querschnittsfläche der Lastkolbendruckkammer 80 viereinhalb Mal kleiner ist als die wirksame Querschnittsfläche der Bypaßsteuerdruckkammer 84, muß das Druckniveau in der Bypaßsteuerdruckkammer 84 viereinhalb Mal größer sein als das Druckniveau in der Lastkolbendruckkammer 80, um das Ventilelement 72 in einem Gleichgewichtszustand zu halten. Um den Druckbalance- oder Gleichgewichtszustand zwischen der Bypaßsteuerdruckkammer 84 und der Lastkolbendruckkammer 80 beizubehalten, wird überschüssiger Strömungsmittelstrom parallel zu dem Reservoir 22 abgelassen (Bypaß), und zwar über den Einlaßanschluß 62 und den Ablaßanschluß 68.
Gleichzeitig wird das Verhältnisventil 92 in der in Fig. 1 gezeigten Position gehalten, in der der Durchlaß 100 blockiert ist. Wenn der volle Druck auf die Richtungskupplung 16 wirkt, ist das Druckströmungsmittel in der Verhältnisventildruckkammer 94 des Verhältnisventils 92 ausreichend, um das Verhältnisventil 92 in seiner Blockierposition zu halten gegen die Gegenwirkung des niedrigeren Drucks in der Lastkolbendruckkammer 80. Da die wirksame Querschnittsfläche des Bolzens oder Pfropfens 95 in dem Verhältnisventil 92 dreimal geringer ist als die wirksame Querschnittsfläche des Endes des Verhältnisventils 92, das der Lastkolbendruckkammer 80 ausgesetzt ist, wirkt jegliches Druckniveau innerhalb der Verhältnisventildruckkammer 94, das mehr als dreimal so hoch ist als das Druckniveau in der Lastkolbendruckkammer 80, um das Verhältnisventil 92 in der Position zu halten, um Strömungsmittelfluß durch den Durchlaß 100 zu blockieren. Infolgedessen, da das Druckniveau in der Bypaßsteuerdruckkammer 84 viermal höher ist als das Druckniveau in der Lastkolbendruckkammer 80, und das Druckniveau des Strömungsmittels in der Verhältnisventildruckkammer 94 das gleiche ist wie der Druck des Strömungsmittels in der Bypaßsteuerdruckkammer 84, wird das Verhältnisventil 92 in der Blockierposition gehalten.
Während des Betriebs in dieser Betriebsart ist der Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus 110 nicht wirksam, da das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 in einer ersten Position gehalten wird durch die Vorspannkraft der Feder 172, in der der zweite Einlaßanschluß 144 des Gehäuses 118 von dem zweiten Auslaßanschluß 146 davon blockiert ist. Wenn das Drucksignal von der Verteilerleitung 32, das repräsentativ ist für das Druckniveau des Strömungsmittels in der Richtungskupplung 16, an das Ende des Ventilelements 120 des Triggerventils 114 über den Signalanschluß 128 angelegt wird, wird das Ventilelement 120 in seiner zweiten Position gehalten entgegen der Vorspannkraft der Feder 134. Infolgedessen ist in dieser Position das Druckströmungsmittel von der Quelle 20 zu dem ersten Auslaßanschluß 126 und dem Betätigungsmittelanschluß 148 blockiert, und der Betätigungsmittelanschluß 148 steht in offener Verbindung mit dem Reservoir 22 über den ersten Auslaßanschluß 126, den Bypaßanschluß 127, den Durchlaß 149 und den zweiten Auslaßanschluß 146 davon. Zusätzlich ist der Akkumulatorkolben 170 in seiner ersten Position, da die zweite Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 in offener Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146 und dem Reservoir 22 steht.
Mit Bezug nun auf Fig. 2 ist eine weitere Betriebsart des Strömungsmittelsystems 10 gezeigt. In dieser Betriebsart bleibt die Richtungskupplung 16 in Eingriff und das Auswahlventil 24 wird in seine zweite Betriebsposition bewegt, so daß die Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 12 abgelassen oder belüftet wird und Strömungsmittel zu der anderen Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14 geleitet wird. Während die Gangkupplung 12 belüftet wird und die Gangkupplung 14 gefüllt wird mit Strömungsmittel von der Quelle 20, vermindert sich schnell das Druckniveau in dem Strömungsmittelsystem 10. Wegen dieser Verminderung des Strömungsmitteldrucks stromaufwärts von dem Differentialventil 46, schließt das Ventilkörperelement 48 darin. Infolgedessen kann der Strömungsmitteldruck in der Verteilerleitung 32 stromabwärts des Differentialventils 46 sich nicht proportional im Druck vermindern. Jedoch vermindert sich der Druck stromabwärts des Differentialventils 46 wegen der inhärenten Leckage in den Elementen des modulierenden Druckbegrenzungsventils 54 und den Komponenten der Richtungskupplung 16.
Wenn sich der Druck in der Verteilerleitung 32 stromabwärts des Differentialventils 46 vermindert, erreicht das Niveau des Drucks in der Verhältnisventildruckkammer 94 das vorbestimmte Drei-zu-Eins-Verhältnis. Sobald das Drei-zu-Eins-Druckverhältnis erreicht ist, bewegt sich das Verhältnisventil 92 in einer Richtung nach rechts, wie in Fig. 2 gesehen, um das Strömungsmittel von der Lastkolbendruckkammer 80 über den Durchlaß 100 zu dem Reservoir 22 abzulassen oder zu belüften. Da der Druck in der Verhältnisventildruckkammer 94 sich mit einer langsameren Rate vermindert, kann sich das Verhältnisventil 92 nicht in eine vollständig offene Position bewegen. Infolgedessen reguliert das Verhältnisventil 92, wie allgemein in Fig. 2 gezeigt, das Strömungsmittel von der Lastkolbendruckkammer 80. Da das Strömungsmittel von der Lastkolbendruckkammer 80 mit einer langsamen Rate abgelassen wird, könnte der Lastkolben 78 die vollständig zurückgesetzte Position, wie in Fig. 2 gezeigt, nicht erreichen, da der Fülldruck zur Gangkupplung 14 hin zu hoch ist oder die Zeit nicht ausreicht zum vollständigen Zurücksetzen des Lastkolbens 78, bevor die neue Gangkupplung 14 gefüllt wird und der Systemdruck anzusteigen beginnt. Da der Lastkolben 78 seine in Fig. 2 gezeigte, vollständig zurückgesetzte Position nicht erreicht hat, kann der an die Kupplungen 14, 16 angelegte Druck höher als erwünscht sein, was unerwünschte Schaltdynamik ergibt, was unnötigen Schaden an den Komponenten bewirken kann.
Um Sicherzustellen, daß der Lastkolben 78 seine vollständig zurückgesetzte Position auch bei hohen Fülldrücken erreicht, ist der Lastkolbenrücksetzsteuermechanismus 110 wirksam zum Vorsehen eines zusätzlichen Ablaß- oder Belüftungspfads für das Strömungsmittel in der Lastkolbendruckkammer 80, wie im folgenden beschrieben wird. Wenn sich das Druckniveau des Strömungsmittels in der Verteilerleitung 32 stromabwärts von dem Differentialventil 46 vermindert, und einen vorbestimmten Wert erreicht, beispielsweise 1035 kPa (150 psi), bewegt sich das Ventilelement 120 des Triggerventils 114 in seine erste Position ansprechend auf die Kraft der Feder 134. In der ersten Position wird Strömungsmitteldruck von der Quelle 20 durch den ersten Einlaßanschluß 124 des Gehäuses 118 und zu dem Auslaßanschluß 126 davon geleitet zur Verbindung mit dem Betätigungsmittelanschluß 148 des Signalsteuerventils 116. Das Vorhandensein von Druckströmungsmittel in der ersten Druckkammer 160 des Signalsteuerventils 116 übt eine Kraft auf das Ventilelement 140 aus, um dieses aus seiner ersten Position zu seiner zweiten Position zu bewegen. In der zweiten Position des Ventilelements 140 ist die Lastkolbendruckkammer 80 in offener Verbindung mit dem Reservoir 22 über den Signalanschluß 70 des modulierenden Druckbegrenzungsventil, die Leitung 152, den zweiten Einlaßanschluß 144 des Gehäuses 118, das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 und den zweiten Auslaßanschluß 146 davon, sowie die Leitung 154.
Wenn das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 in der zweiten Position ist, ist die zweite Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 bezüglich einer Verbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146 blockiert. Folglich steht Strömungsmitteldruck in der ersten Druckkammer 160 des Signalsteuerventils 116 mit der zweiten Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 über die einschränkende Zumeßöffnung 165 in Verbindung zur Unterdrucksetzung davon. Wenn der Strömungsmitteldruck in der zweiten Druckkammer 164 ansteigt, beginnt sich das Ventilelement 140 zu seinem Zwischenbewegungsbereich aus dem Kontakt mit dem Akkumulatorkolben 170 zu bewegen. Die einschränkende Zumeßöffnung 165 besitzt eine ausreichende Größe, um zu gestatten, daß sich das Ventilelement 140 mit einer gesteuerten Rate bewegt. Diese gesteuerte Bewegungsrate sieht zusätzliche Zeit vor, damit die Lastkolbendruckkammer 80 vollständig abgelassen oder belüftet wird. Daher erreicht der Lastkolben 78 seine vollständig zurückgesetzte Position, wie in Fig. 2 gezeigt.
Während sich das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116, wie in Fig. 3 gezeigt, innerhalb seines Zwischenbereichs bewegt, blockiert es nach ungefähr zwei Zehntel Sekunden Bewegung die Verbindung zwischen dem zweiten Einlaßanschluß 144 des Gehäuses 118 und dem zweiten Auslaßanschluß 146 davon. Zu dieser Zeit beginnt der Druck in der Lastkolbendruckkammer 80 anzusteigen. Wenn der Druck in der Lastkolbendruckkammer 80 ansteigt, steuert das Ventilelement 72 des modulierenden Druckbegrenzungsventils 54 in Zusammenwirkung mit dem Lastkolben 78 auf herkömmliche Weise die Druckanstiegsrate des Strömungsmittels, das auf die jeweiligen Geschwindigkeits- oder Gang- und Richtungskupplungen 14, 16 wirkt.
Gleichzeitig erreicht, wenn das Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 sich in seinem Zwischenbewegungsbereich weiter bewegt, das Ende des Ventilelements 140 eine Position, in der die zweite Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 steuerbar zu dem Reservoir 22 abgelassen oder belüftet wird, und zwar über den zweiten Auslaßanschluß 146 davon. Wegen des gesteuerten Ablassens des Strömungsmittels aus der zweiten Druckkammer 164 des Signalsteuerventils 116 und wegen der fortgesetzten Zufuhr oder Versorgung von Druckströmungsmittel über die einschränkende Zumeßöffnung 165 davon aus der ersten Druckkammer 160, wird eine Druckbalance oder ein Druckgleichgewicht erreicht und das Ventilelement 140 bleibt in der in Fig. 4 gezeigten Position. Zur gleichen Zeit steigt der Systemdruck weiter an mit der gesteuerten Rate, wie sie durch das modulierende Druckbegrenzungsventil 54 festgesetzt wurde.
Sobald der Systemdruck die Verteilerleitung 32 stromabwärts von dem Differentialventil 46 1035 kPa erreicht, bewegt sich das Ventilelement 120 des Triggerventils 114 in seine zweite Position gegen die Vorspannung der Feder 134. Wenn das Ventilelement 120 des Triggerventils 114 in seiner zweiten Position ist, ist die erste Druckkammer 160 des Signalsteuerventils 116 von der Quelle 20 blockiert und wird gleichzeitig zu dem Reservoir hin über das Ventilelement 120 und durch den Bypaßanschluß 127 abgelassen oder belüftet. Wegen der Abwesenheit von Strömungsmitteldruck in der ersten Druckkammer 160 des Signalsteuerventils 116 und wegen des Vorhandenseins von Druckströmungsmittel in der zweiten Druckkammer 164, wird das Ventilelement 140 zu seiner ersten Position hin gedrängt. Jedoch wird, wenn das Ventilelement 140 sich zu seiner ersten Position hin bewegt, die zweite Druckkamer 164 schnell zu dem Reservoir 22 über den zweiten Auslaßanschluß 146 abgelassen oder belüftet. Gleichzeitig zu dem Belüften der zweiten Druckkammer 164, bewegt die Feder 172 den Akkumulatorkolben 170 aus einer zweiten Position zu seiner ersten Position in Kontakt mit dem Ventilelement 140 und die Kraft der Feder 172 zwingt das Ventilelement 140 weiterhin in seine erste Position, wie in Fig. 1 gezeigt. Während dieser Zeitperiode steigt der Druck zu den jeweiligen Kupplungen 14, 16 weiter an, bis die jeweiligen Maximalniveaus erreicht sind.
Wenn der Fülldruck zur Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14 höher ist als der Differentialdruck über das Differentialventil 46 hinweg, wird der Überschußstrom über das Differentialventil 46 hinweg zu dem Reservoir 22 umgeleitet (Bypaß), und zwar durch die Verteilerleitung 32, den Zweigdurchlaß 55, den Einlaßanschluß 62, über das Ventilelement 72 und aus dem Ablaßanschluß 68. Dies ist möglich, da die Lastkolbendruckkammer 80 in offener Verbindung mit dem Reservoir 22 bleibt mittels des Signalsteuerventils 116, wie oben beschrieben.
Mit Bezug auf den in Fig. 5 gezeigten Graph stellen die durchgezogene Linie 174 und die gestrichelte Linie 176 allgemein das Verhältnis der Kupplungen 12, 14, 16 während des Ablassens oder Belüftens und das darauffolgende Wiederfüllen der Geschwindigkeits- oder Gangkupplungen 12, 14 während eines Gangwechsels oder Schaltvorgangs dar. Das Ablassen oder Belüften der Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 12 ist dargestellt durch den vertikalen Teil der durchgezogenen Linie 174. Der untere horizontale Teil der durchgezogenen Linie 174 stellt die Zeit dar, die benötigt wird zum Füllen der Gechwindigkeits- oder Gangkupplung 14, so wie den Druck des Strömungsmittelstroms aufwärts von dem Differentialventil 76 während des Füllens. Der Fülldruck in der vorliegenden Anordnung ist ungefähr 450 kPa (65 psi). Nachdem die Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14 gefüllt ist, steigt das Druckniveau auf ungefähr 550 kPa (80 psi) und steigt weiter nicht an, da die Lastkolbendruckkammer 80 noch zum Reservoir 22 hin offen ist. Die Steigung der durchgezogenen Linie 174 stellt die Druckanstiegsrate des Strömungsmittels in der Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14 dar, sobald die Belüftung oder der Ablaß zu der Lastkolbendruckkammer 80 geschlossen ist und die Kraft von dem Druckströmungsmittel, das durch die einschränkende Zumeßöffnung 98 in dem Verhältnisventil 92 eingeführt wird, beginnt, den Lastkolben 78 gegen die Vorspannung der Feder 82 zu bewegen. Der horizontale Teil der durchgezogenen Linie 174 oben rechts in dem Graph von Fig. 5 zeigt das Druckniveau in der Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14, sobald das maximale Druckniveau P&sub1; in dem Strömungsmittelsystem 10 erreicht wurde.
Die gestrichelte Linie 176 stellt den Druck des Strömungsmittels in der Richtungskupplung 16 stromabwärts von dem Differentialventil 46 dar. Der Unterschied zwischen dem Druck P&sub1; und dem Druck P&sub2; wird bei ungefähr 200 kPa (29 psi) beibehalten. Der Druckabfall in der Richtungskupplung 16 ist in dem Graph durch die gestrichelte Linie gezeigt, die leicht abgewinkelt ist bezüglich der Vertikalen. Der kleine Winkel zu der gestrichelten Linie 176 stellt die langsamere Druckabnahmerate in der Richtungskupplung 16 dar, da sie keinen direkten Ablaß- oder Belüftungspfad des Stömungsmittels zu dem Reservoir 22 besitzt. Das Druckniveau in der Richtungskupplung 16 vermindert sich auf ungefähr 300 kPa (43,5 psi) während eines Gangswechsels, während die Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 12 entleert wird und die Geschwindigkeits- oder Gangkupplung 14 gefüllt wird. Sobald die Gangkupplung 14 gefüllt ist, steigt das Druckniveau in der Richtungskupplung 16 auf ungefähr 350 kPa (51 psi), was das Druckniveau des Drucks P&sub2; ist, der benötigt wird, um die Druckdifferenz von 200 kPa zwischen den Geschwindigkeits- oder Gang- und Richtungskupplungen 14, 16 aufrechtzuerhalten. Da der Belüftungsdurchlaß zu der Lastkolbendruckkammer 80 noch offen ist, kann das Druckniveau darin nicht ansteigen. Diese Extrazeitperiode gestattet, daß der Lastkolben 78 seine vollständig zurückgesetzte Position erreicht, wie in Fig. 2 gezeigt. Diese zusätzliche Zeitdauer wurde ermöglicht, weil der zweite Einlaßanschluß 144 des Gehäuses 118 in Strömungsmittelverbindung mit dem zweiten Auslaßanschluß 146 davon bleibt, und zwar für eine vorbestimmte Zeitperiode, die durch die Strömungsrate des Strömungsmittels durch die einschränkende Zumeßöffnung 165 in dem Ventilelement 140 des Signalsteuerventils 116 bestimmt wird. Wie in dem Graph gezeigt ist, ist die Zeit vom Öffnen des Belüftungspfads von der Lastkolbendruckkammer 80 zu dem Reservoir 22 bis zu der Zeit, zu der der Belüftungspfad geschlossen wird, ungefähr 0,2 Sekunden. Sobald der Belüftungspfad durch das Signalsteuerventil 116 geschlossen ist, steigt das Druckniveau in der Richtungskupplung 16. Die ansteigende gestrichelte Linie 176 in dem Graph stellt den gesteuerten Druckanstieg des Strömungsmittels in der Richtungskupplung 16 dar, bis das maximale Druckniveau erreicht ist. Wie gezeigt ist, sobald der maximale Richtungskupplungsdruck erreicht ist, die gestrichelte Linie 176 wieder horizontal.
Das Strömungsmittelsystem 10 und der Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus 110, wie oben beschrieben, sehen eine Anordnung vor, die gewährleistet, daß der Lastkolben 78 vollständig zurückgesetzt wird während eines Gangwechsels, und zwar dadurch, daß die Lastkolbendruckkammer 80 für eine vorbestimmte Zeitperiode in offener Verbindung mit dem Reservoir 22 gehalten wird. Diese Anordnung eliminiert die Möglichkeit, daß die Geschwindigkeit- oder Gang- und Richtungskupplungen 14, 16 anfänglich bei höheren Druckniveaus in Eingriff gebracht werden, was harte Schocks für das System und die jeweiligen Komponenten darin erzeugt.

Claims

1. Lastkolbenrücksetzungssteuermechanismus (110) in einem Strömungsmittelsystem (10) mit einer Druckströmungsmittelquelle (20), einem Reservoir (22), ersten und zweiten Kraftübertragungsmechanismen (12/14, 16) geeignet zur Aufnahme von Strömungsmittel von der Quelle (20), ersten und zweite Wählventilen (24, 26) verbunden zwischen der Quelle (20) und den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismen (12, 14, 16) und jeweils bewegbar zum selektiven Leiten von Strömungsmittel von der Quelle (20), um den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismus (12/14/16) zu füllen und unter Druck zu setzen und um den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismus zu dem Reservoir (22) hin abzulassen oder zu belüften, und mit einem modulierenden Druckbegrenzungsventil (54) mit einem Ventilelement (72), das wirksam ist zum Steuern des Strömungsmittelstroms zu den Kraftübertragungsmechanismen (12, 14, 16) und mit einem Lastkolben (78), der bewegbar ist zwischen einer im wesentlichen unbelasteten Position und einer belasteten Position ansprechend auf ein Strömungsmitteldrucksignal, das steuerbar von einem der Kraftübertragungsmechanismen (16) empfangen wird, wobei das modulierende Druckbegrenzungsventil (54) geeignet ist zum Steuern der Druckanstiegsrate des Strömungsmittels, das zu den Kraftübertragungsmechanismen (12, 14, 16) geleitet wird, wobei der Steuermechanismus Ventilmittel (112) aufweist zum steuerbaren Verbinden des Strömungsmitteldrucksignals, das von dem einen Kraftübertragungsmechanmismus (16) empfangen wurde, mit dem Reservoir (22), ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem einen Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb eines vorbestimmten Werts ist.

2. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 1, wobei die Ventilmittel (112) ein Trigger- oder Auslöseventil (114) und ein Signalsteuerventil (116) aufweisen, wobei das Triggerventil (114) geeignet ist zur Verbindung mit der Quelle (20) und mit dem Strömungsmittel, das zu dem einen Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, und wobei das Signalsteuerventil (116) geeignet ist zur Verbindung mit dem Strömungsmitteldrucksignal, das auf den Lastkolben (78) wirkt, und mit dem Reservoir (22).

3. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 2, wobei das Signalsteuerventil (116) wirksam ist zum wahlweisen Verbinden des Strömungsmitteldrucksignals, das auf den Lastkolben (78) wirkt, mit dem Reservoir (22) ansprechend darauf, daß das Druckniveau des Strömungsmittels, das zu dem einen Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb des vorbestimmten Werts ist.

4. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 3, wobei das Triggerventil (114) wirksam ist zum Leiten von Druckströmungsmittel von der Quelle (20), um das Signalsteuerventil (116) in eine Betriebsposition zu konditionieren oder zu versetzen, die das Strömungsmitteldrucksignal, das auf den Lastkolben (78) wirkt, mit dem Reservoir (22) verbindet ansprechend darauf, daß das Druckniveau des Strömungsmittels, das zu dem einen Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb des vorbestimmten Werts ist.

5. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 4, wobei das Triggerventil (114) einen Einlaßanschluß (124) verbindbar mit der Quelle (20), einen Auslaßanschluß (126), und einen Signalanschluß (128) verbindbar mit dem Strömungsmittel, das zu dem Kraftübertragungsmechanismus (12/14/16) geleitet wird, aufweist, wobei das Triggerventil (114) bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der Einlaßanschluß (124) in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (126) ist, und einer zweiten Position, in der die Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß (124) und dem Auslaßanschluß (126) blockiert ist, wobei das Triggerventil (114) bewegbar ist zu seiner ersten Position hin ansprechend auf eine Feder (134) und bewegbar ist zu seiner zweiten Position hin ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem Kraftübertragungsmechanismus (12/14/16) geleitet wird, größer ist als der vorbestimmte Wert.

6. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 5, wobei das Signalsteuerventil (116) folgendes aufweist: einen Betätigungsmittelanschluß (148) in Verbindung mit dem Auslaßanschluß (146) des Triggerventils (114), einen Einlaßanschluß (144) verbindbar mit dem Strömungsmitteldrucksignal, das auf den Lastkolben (78) wirkt, und einen Auslaßanschluß (146), der mit dem Reservoir (22) verbindbar ist, wobei das Signalsteuerventil bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der eine Verbindung zwischen dem Einlaßanschluß (144) und dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist, und einer zweiten Position, in der der Einlaßanschluß (144) in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (146) davon steht, wobei das Signalsteuerventil (116) zu der ersten Position hin durch eine Feder (172) bewegbar ist und zu der zweiten Position hin bewegbar ist ansprechend darauf, daß der Betätigungsmittelanschluß (148) davon wahlweise verbindbar ist mit der Quelle (20) über das Triggerventil (114).

7. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 6, wobei das Signalsteuerventil (116) ein Ventilelement (140) aufweist, das erste und zweite Endteile (156, 158) gleitbar darin angeordnet besitzt, sowie einen Akkumulatorkolben (170), der darin benachbart zu dem zweiten Endteil (158) angeordnet ist, wobei der erste Endteil (156) eine erste Druckkammer (160) mit einer vorbestimmten wirksamen Querschnittsfläche definiert, und eine zweite Druckkammer (164) mit einer größeren wirksamen Querschnittsfläche ist zwischen dem zweiten Endteil (158) des Ventilelements (140) davon und dem Akkumulatorkolben (170) definiert, und wobei die erste Druckkammer (160) in offener Verbindung mit dem Betätigungsmittelanschluß (148) davon steht und mit der zweiten Druckkammer (164) durch eine einschränkende Zumeßöffnung (165) in Verbindung steht.

8. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 7, wobei der Akkumulatorkolben (170) bewegbar ist bezüglich des Ventilelements (140), zwischen einer ersten Position, in der der Akkumulatorkolben (170) in Kontakt mit dem zweiten Endteil (158) des Ventilelements (140) steht und einer zweiten Position, in der der Akkumulatorkolben (170) von dem zweiten Endteil (158) davon beabstandet ist, wobei der Akkumulatorkolben (170) zu seiner ersten Position hin durch eine Feder (172) vorgespannt ist.

9. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 8, wobei das Ventilelement (140) des Signalsteuerventils (116) bewegbar ist innerhalb eines Zwischenbereichs, in dem der Einlaßanschluß (144) davon von dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist, die zweite Druckkammer (164) von dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist und der Akkumulatorkolben (170) in seiner zweiten Position ist.

10. Mechanismus (110) gemäß Anspruch 9, wobei die zweite Druckkammer (164) in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (146) davon steht, wenn das Ventilelement (140) in seiner ersten Position ist.

11. Lastkolbenrücksetzsteuermechanismus (110) in Kombination mit einem Strömungsmittelsystem (10), wobei die Kombination folgendes aufweist: eine DruckStrömungsmittelquelle (20), ein Reservoir (22), erste und zweite Kraftübertragungsmechanismen (12, 14), die betätigbar sind zur Aufnahme von Strömungsmittel von der Quelle (20), ein erstes Wählventil (24) Verbunden zwischen der Quelle (20) und den ersten und zweiten Kraftübertragungsmechanismen (12, 14) und bewegbar zwischen ersten und zweiten Betriebspositionen, um wahlweise Strömungsmittel von der Quelle (20) zu den ersten und zweiten Kraftübertragungsmechanismen (12, 14) zu leiten und um Strömungsmittel von dort abzulassen, einen dritten Kraftübertragungsmechanismus (16), der betätigbar ist zur Aufnahme von Strömungsmittel von der Quelle (20), ein zweites Wählventil (26) Verbunden zwischen der Quelle (20) und dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) und bewegbar, um wahlweise Strömungsmittel von der Quelle (20) zu leiten zum Füllen und Unterdrucksetzen des dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) und zum Ablassen von Strömungsmittel von dort, ein Differentialventil (46) verbunden zwischen der Quelle (20) und dem zweiten Auswahl- oder Wählventil (26) und betätigbar zum Vorsehen eines niedrigeren Drucks stromabwärts davon, und ein modulierendes Druckbegrenzungsventil (54) verbunden zwischen dem Differentialventil (46) und dem zweiten Wählventil (26) und betätigbar zum Steuern der Druckanstiegsrate des Strömungsmittels, das zu den jeweiligen Kraftübertragungsmechanismen (12, 14, 16) geleitet wird, wobei das modulierende Druckbegrenzungsventil (54) ein Ventilelement (72) besitzt, das betätigbar ist zum Steuern des Strömungsmittelstroms in dem Strömungsmittelsystem (10), sowie einen Lastkolben (78), der zwischen einer im wesentlichen unbelasteten Position und einer belasteten Position bewegbar ist, ansprechend darauf, daß ein Strömungsmitteldrucksignal steuerbar von dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) empfangen wird;

und

Ventilmittel (112) zum steuerbaren Verbinden des Strömungsmitteldrucksignals mit dem Reservoir (22) ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb eines vorbestimmten Werts ist.

12. Kombination gemäß Anspruch 11, wobei die Ventilmittel (112) ein Trigger- oder Auslöseventil (114) und ein Signalsteuerventil (116) umfassen, wobei das Triggerventil (114) geeignet ist zur Verbindung mit der Quelle (20) und mit dem Strömungsmittel, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, und wobei das Signalsteuerventil (116) geeignet ist zur Verbindung mit dem Strömungsmitteldrucksignal, das auf dem Lastkolben (78) wirkt, und mit dem Reservoir (22).

13. Kombination gemäß Anspruch 12, wobei das Signalsteuerventil (116) wirksam ist zum wahlweisen verbinden des Strömungsmitteldrucksignals, das auf den Lastkolben (78) wirkt, mit dem Reservoir (22), ansprechend darauf, daß das Druckniveau des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb des vorbestimmten Werts ist.

14. Kombination gemäß Anspruch 13, wobei das Triggerventil (114) wirksam ist zum Leiten von Druckströmungsmittel von der Quelle (20), um das Signalsteuerventil (116) in eine Betriebsposition zu versetzen, die das Strömungsmitteldrucksignal, das auf den Lastkolben (78) wirkt, mit dem Reservoir (22) zu verbinden ansprechend darauf, daß das Druckniveau des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, unterhalb des vorbestimmten Werts ist.

15. Kombination gemäß Anspruch 14, wobei das Signalsteuerventil (116) folgendes besitzt: einen Einlaßanschluß (144) in Strömungsmittelverbindung mit dem Strömungsmitteldrucksignal, das auf den Lastkolben (78) wirkt, einen Auslaßanschluß (146) in Strömungsmittelverbindung mit dem Reservoir (22), und einen Betätigungsmittelanschluß (148) in wahlweiser Verbindung mit der Quelle (20).

16. Kombination gemäß Anspruch 15, wobei das Triggerventil (114) folgendes besitzt: einen Einlaßanschluß (124) verbunden mit der Quelle (20) stromaufwärts von dem Differentialventil (46), einen Signalanschluß (128) verbunden in Strömungsmittelverbindung stromabwärts von dem Differentialventil (46) mit dem Strömungsmittel, das zu dem dritten Kraftubertragungsmechanismus (16) geleitet wird, und einen Auslaßanschluß (126), der mit dem Betätigungsmittelanschluß (148) des Signalsteuerventils (116) verbunden ist.

17. Kombination gemäß Anspruch 16, wobei das Triggerventil (114) ein Ventilelement (120) besitzt, das bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der Einlaßanschluß (124) davon in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (126) davon steht, und einer zweiten Position, in der die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaßanschluß (124) und dem Auslaßanschluß (126) blockiert ist, wobei das Ventilelement (120) des Triggerventils (114) zu seiner ersten Position hin durch eine Feder (134) bewegbar ist und zu seiner zweiten Position hin bewegbar ist ansprechend darauf, daß der Druck des Strömungsmittels, das zu dem dritten Kraftübertragungsmechanismus (16) geleitet wird, größer ist als der vorgewählte Wert.

18. Kombination gemäß Anspruch 17, wobei das Signalsteuerventil (116) ein Ventilelement (140) besitzt, das bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaßanschluß (144) davon und dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist, und einer zweiten Position, in der der Einlaßanschluß (144) davon in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (146) davon steht, wobei das Ventilelement (140) des Signalsteuerventils (116) zu der ersten Position hin durch eine Feder (172) bewegbar ist und zu der zweiten Position hin bewegbar ist ansprechend darauf, daß der Betätigungsmittelanschluß (148) davon mit der Quelle (20) durch das Ventilelement (120) des Triggerventils (114) verbunden ist.

19. Kombination gemäß Anspruch 18, wobei das Ventilelement (140) des Signalsteuerventils (116) erste und zweite Endteile (156, 158) und einen Akkumulatorkolben (170) besitzt, der benachbart zu dem zweiten Endteil (158) davon darin angeordnet ist, wobei der erste Endteil (156) eine erste Druckkammer (160) mit einer vorbestimmten wirksamen Querschnittsfläche definiert und wobei eine zweite Druckkammer (164) mit einer größeren Querschnittsfläche zwischen dem zweiten Endteil (158) des Ventilelements (140) in dem Signalsteuerventil (116) und dem Akkumulatorkolben (170) definiert wird, und wobei die erste Druckkammer (160) in offener Verbindung mit dem Betätigungsmittelanschluß (148) davon steht, sowie in Verbindung mit der zweiten Druckkammer (164) durch eine einschränkende Zumeßöffnung (165) steht.

20. Kombination gemäß Anspruch 19, wobei der Akkumulatorkolben (170) bewegbar ist bezüglich des Ventilelements (140) des Signalsteuerventils (116) zwischen einer ersten Position, in der der Akkumulatorkolben (170) in Kontakt mit dem zweiten Endteil (158) davon steht, und einer zweiten Position, in der der Akkumulatorkolben (170) von dem zweiten Endteil (158) davon beabstandet ist, wobei der Akkumulatorkolben (170) zu seiner ersten Position hin durch eine Feder (172) vorgespannt ist.

21. Kombination gemäß Anspruch 20, wobei das Ventilelement (140) des Signalsteuerventils (116) bewegbar ist innerhalb eines Zwischenbereichs, in dem der Einlaßanschluß (144) davon von dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist, die zweite Druckkammer (164) von dem Auslaßanschluß (146) davon blockiert ist und der Akkumulatorkolben (170) in seiner zweiten Position ist.

22. Kombination gemäß Anspruch 21, wobei die zweite Druckkammer (164) in offener Verbindung mit dem Auslaßanschluß (146) des Signalsteuerventils (114) steht, wenn das Ventilelement (140) in seiner ersten Position ist.