DD277187A3 - Schaltanordnung fuer hydraulische schaltkupplungen insbesondere fuer schiffswendegetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung fuer hydraulische Schaltkupplungen insbesondere fuer Schiffswendegetriebe. Ziel der Erfindung ist es eine fertigungstechnische guenstige fuer den Anwender uebersichtliche, leicht zu handhabende und wartungsfreie Steuerung der hydraulischen Schaltkupplungen zu entwickeln. Es lag die Aufgabe zugrunde eine technisch einfache Loesung zu schaffen, die- einen seitlich verzoegerten Druckaufbau-eine Zwangsfolgeschaltung beider Schaltkupplungen-eine Schaltung bei verringerter Drehzahl und-eine Intensivschmierung der Schaltkupplung waehrend des Schaltvorganges.Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass fuer jede der beiden Schaltkupplungen eine hydraulische Steuereinheit, ein Rueckschlagventil, ein Doppelrueckschlagventil und ein einstellbares Drosselventil in der Weise angeordnet sind, dass der Druckoelstrom der angewaehlten Schaltkupplung zunaechst genutzt wird fuer die Intensivschmierung, die durch Laengsverschiebung zweier Kolben allmaehlich gedrosselt wird bei gleichzeitigem Druckanstieg im Druckoelstrom jedoch abhaengig davon, dass die entgegengesetzte Schaltkupplung drucklos und der Schmieroeldruck und damit die Drehzahl des Getriebes unter den Nennwert abgesunken sind. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Steuerung des Schaltvorganges von hydraulisch betäligbaren Schaltkupplungen₍insbesondere für Schiffswendegetriebe.

Charakteristik des Standes der Technik

Ein solcher Schaltvorgang erfordert geeignete Maßnahmen für einen zeitlich verzögerten Druckaufbau in jeder der hydraulisch betätigbaren Schaltkupplung.

Zur Sicherung eines zeitlich verzögerten Druckaufbaus sind hinreichend viele technische Lösungen bekannt, die jedoch zum größten Teil recht kompliziert und mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden sind.

Ferner muß ein Schaltvorgang in Schiffswendegetrieben so ablaufen, daß eine Überschneidung zweier gleichzeitig beaufschlagter Kupplungen vermieden wird.

Die zur Erzielung einer ganz bestimmten Zwangsfolgeschaltung zweier Kupplungen bekannten technischen Lösungen betreffen vorwiegend Lastschaltgetriebe und beinhalten nicht den gezielt zeitlich verzögerten Druckaufbau für eine weiche Schaltung.

Auch diese Lösungen sind recht kompliziert und fertigungstechnisch aufwendig.

Zum Schlitz der hydraulisch betätigbaren Kupplungen vor thermischer Überlastung muß der Schaltvorgang ferner in der Regel bei verminderter Drehzahl erfolgtn.

Die zur Einhaltung dieser Bedingung bekannten Lösungen erfordern zusätzlich einen Drehzahlgeber und entsprechende elektrische Schaltgeräte oder aber Druckschalter und diverse Schaltelemente zur Koppelung der Steuerung des Getriebes mit der der Antriebsmaschine. Diese Lösungen beinhalten nicht den o.g. zeitlich verzögerten Druckaufbau und die vorhergenannte Zwangsfolgeschaltung zweier Kupplungen.

In einem Schiffswendegetriebe läuft immer eine der beiden hydraulisch betätigbaren Kupplungen leer und zwar mit entgegengesetztem Drehsinn zwischen Primär- und Sekundärteil. Die durch diese Leerlaufreibung entstehende Wärme muß durch eine gezielte Schmierölzufuhr abgeführt werden. Bei zu geringer Schmierölzufuhr wird die Kupplung überhitzt. Bei zu großer Schmierölzufuhr entsteht zusätzliche Reibwärme und die Kuppl Jny wird ebenfalls überhitzt. Für den Moment des Schaltvorganges wäre jedoch eine größere Schmierölmenge sehr vorteilhaft, da dadurch eine bessere Wärmeabführung während des Schaltvorganges und damit eine höhere Belastbarkeit de r Kupplungen erreicht würde. Dies erscheint um so wichtiger, da bei Schaltvorgängen mit verringerter Drehzahl die Pumpenförderleistung und damit die Schmierölzufuhr zur Kupplung erheblich reduziert wird.

Die bekannten Lösungen zur Erzielung einer Intensivschmierung der Schaltkupplung während des Schaltvorganges erfordern für sich wiederum zusätzliche Schaltelemente und werden kaum angewandt.

Die Erfüllung aller genannter Bedingungen (zeitlich verzögerter Druckaufbau, Zwangsfolgeschaltung, Schaltung bei verringerter Drehzahl, Intensivschmierung während des Schaltvorganges) erfordert z. Z. eine Vielzahl von Schalt- und Überwachungsgeräter, und mindestens eine oder mehrere Hilfsenergien (elektr. Strom, Druckluft, mechan. gespeicherte Energie).

Außerdem erfordert die Erfüllung o.g. Bedingungen z. Z. immer auch eine Koppelung der Steuerung des Getriebes mit der der Antriebsmaschine und damit verbunden entsprechende Einstellarbeiten bei der Inbetriebnahme der Anlagen.

Eine bekannte Lösung DE-OS 2724233 sieht vor, daß durch Anordnung einer Drucksteuereinrichtung für zwei wechselnd zum Einsatz kommende Kupplungen oder Bremsen dor Einsatz einer gemeinsamen Druckmittelpumpe für den Schmierölkreislauf und den Schaltölkreislauf möglich wird, ohne eine ungünstige Beeinflussung in Kauf nehmen zu müssen. Diese Lösung gewährleistet einen Schaltöldruckaufbau in zwei Stufen und eine Zwangsfolgeschaltung beider Kupplungen.

Die Drucksteuereinrichtung ist so aufgebaut, daß an der großflächigen Seite des Stufenkolbens der Schaltöldruck der wechse'nd zum Einsatz kommenden Kupplungen oder Bremsen und an der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens der volle Förderstrom der Druckmittelpumpe ansteht.

Die Drucksteuereinrichtung wirkt gleichzeitig als Druckbegrenzungsventil, d.h. die nicht für den Schaltvorgang benötigte Ölmenge strömt von der Drucksteuereinrichtung direkt zu den Schmieröl-Verbraucherstellen.

Die Drucksteuereinrichtung ist bedingt durch eine Vielzahl von Längs- und Querbohrungen sowie Kanälen in den Gehäuseteilen fertigungstechnisch ungünstig und entsprechend aufwendig.

Ferner ist bei dieser Lösung der wesentlich geringere Schmieröldruck (hinter Rückschlagventil 7), welcher im Falle des direkten Antriebes der Druckmittelpumpt· durch das Getriebe auch drehzahlabhängig ist, nicht am Ablauf des Schaltvorganges beteiligt, so daß der Schaltvorgang unabhängig von der Drehzahl erfolgt.

Da die nicht für den Schaltvorgang benötigte Druckölmenge gleichermaßen zu allen Schmieröl-Verbraucherstellen geleitet wird, ist eine Intensivschmierung der angewählten Kupplung während des Schaltvorganges nicht gewährleistet. Als weiterer Nachteil ist die Anordnung diverser Druckfedern anzusehen, deren Ermüdung nach einer bestimmten Betriebsdauer in jedem Fall ein Nachjustieren der Anlage notwendig macht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine fertigungstechnisch günstige, für den Anwender übersichtlich, leicht zu handhabende und Wertungsfreie Steuerung der hydraulischen Kupplungen zu entwickeln, bei der außer den am Getriebe vorhandenen Öldrücken keine fremden Hilfsenergien (elektrischer Strom, Druckluft, mechanisch gespeicherte Energie z.B. durch Federn) mit den dazugehörigen Schaltgeräten benötigt werden und die bisher notwendigen Einstellarbeiten bei Inbetriebnahme der Anlage entfallen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine technisch-einfache Lösung. u schaffen, die

- einen zeitlich, verzögerten Druckaufbau

- eine Zwangsfolgeschaltung beider Kupplungen

- eine Schaltung bei verringerter Drehzahl und

- eine Intensivschmierung der Kupplung während des Schaltvorganges gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß für jede der beiden Kupplungen eine hydraulische Steuereinheit bestehend aus einer an die Pumpe angeschlossene Druckölleitung der Kupplung einem in der Druckölleitung vorgesehenem Vorsteuerventil und einer von dem Vorsteuerventil auslösbaren Drucksteuervorrichtung, die einen vom Druckmittel beidseits beaufschlagbaren Stufenkolben, ein einstellbares Drosselventil, das einerseits mit der Druckölleitung zwischen dem •Vorsteuerventil und der Kupplung und andererseits mit der großflächigen Seite des Stufenkolbens verbunden ist, aufweist, durch den der Querschnitt einer zu den Schmierdüsen der Kupplung führenden Leitung beeinflußbar und vollständig absperrbar ist, und bei der die Schmierölleitung für die Kupplungen und das Getriebe über einen Eingang eines Doppelrückschlagventils und die Druckölleitung für die entgegengesetzte Kupplung über den anderen Eingang des Doppelrückschlagventils mit der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens verbunden sind, angeordnet ist.

Im Gegensatz in der Lösung gemäß DE-OS 2724233 ist also für jede der beiden entgegengesetzt zum Einsatz kommenden Kupplungen eine im Aufbau einfache Drucksteuervorrichtung vorgesehen, an deren großflächigen Seite des Stufenkolbens über ein Drosselventil der Schaltöldruck der betreffenden Kupplung und an deren kleinflächigen Seite des Stufenkolbens über ein Doppelkolbenrückschlagventil der Schmieröldruck und/oder der Schaltöldruck der entgegengesetzten Kupplung ansteht. Unabhängig von der normalen Schmieröl versorgung wird der angewählten Kupplung über die Drucksteuervorrichtung und eine gesonderte Leitung während der Dauer des Schaltvorganges eine zusätzliche Sclimierölmenge zugeführt. Mit Einleitung des Schaltvorganges am Vorsteuerventil wird also die angewählte Kupplung zunächst mit einem geringen Schaltöldruck beaufschlagt und gleichzeitig der angewählten Kupplung eine zusätzliche Schmierölmenge zugefühit. Mit Ablauf des Schaltvorganges wird der Stufenkolben in seine entgegengesetzte Endlage verschoben, wobei die Leitung für die Zusatzschmierung der Kupplung allmählich verschlossen wird.

Die Verschiebung des Stufenkolbens kann jedoch nur erfolgen, wenn der an der kleinfächigen Seite des Stufenkolbens über ein Doppelrückschlagventil anliegende Schaltöldruck der entgegengesetzten Kupplung nahezu „0" und der Schmieröldruck unter den Nennwert abgesunken ist.

Die Drucksteuervorrichtung ist einfach im Aufbau, da sie außer den Rohrleitungsanschlüssen keine Bohrungen und Kanäle sowie keinerlei Drur'ft lern aufweist.

Gegenüber der Lösung gemäß OE-OS 2724233 ist die vorgeschlagene Lösung kostengünstiger und gewährleistet zusätzlich eine Intensivschmierung der angewählten Kupplung während des Schaltvorganges und einen drehzahlabhängigen Schaltvirgang.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbei.spiel näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1: Schematische Darstellung für eine der beiden Kupplungen.

Der eigentliche Schaltvorgang wird in herkömmlicher Weise über ein Vorsteuerventil eingeleitet.

Über dieses Vorsteuerventil 1 wird je nach S:haltstellung die Verbindung zwischen der Kupplung 2, 2' und der Druckölleitung 3 hergestellt oder unterbrochen.

Die Drucksteuervorrichtung 4,4' besteht aus einem Zylinder 5,5' mit den Anschlüssen 6,6'; 7,7'; 8,8'; 9,9'; 10,10' dem Stufenkolben 11 und 12; 11'und 12', mit der Nut 13,13'.

Zur Schaltanordnung gehören ferner eine feste Blende 14, ein Rückschlagventil 15,15', ein Doppelrückschlagventil 16,16'und ein einstellbares Drosselventil 17,17'. In Stopp-Stellung des Vorsteuerventils 1 sind beide Kupplungen 2,2' drucklos, d.h.

ausgeschaltet.

An beiden Drucksteuervorrichtungen 4,4'liegt über Doppelrückschlagventil 16,16'und Anschluß 8,8'an der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12,11' und 12'der Druck der Schmierölleitung 20 für Kupplungen und Getriebe an.

Dieser Schmieröldruck hält die Stufenkolben 11 und 12,11'und 12' in ihrer Ausgangsstellung, d.h. die Stufenkolben 11 und 12 und 11'und 12'befinden sich in ihrer Endlage für die Schaltstellung „aus" der Kupplungen 2,2'.

Die Anschlüsse 6,6' und 7,7'sind über die Nut 13,13'des Stufenkolbens 11 und 12,11'und 12'miteinander verbunden.

Erfolgt nun am Vorsteuerventil 1 die Einschaltung der Kupplung 2, strömt das Drucköl in den Zylinder der Kupplung 2 und füllt diesen. Gleichzeitig strömt das Drucköl über den Anschluß 6, die Nut 13, Anschluß 7 gegen den Widerstand des Rückschlagventils 15 als zusätzliches Schmieröl über eine Leitung 18 zu den Schmierdüsen der Kupplung 2. Die Ölmenge entspricht dem Querschnitt der festen Blende 14 und dem Druck vor der Blende 14 und wird so bemessen, daß die Kupplung 2 im eingeschaltetem Zustand eine ausreichende Menge Drucköl erhält.

Der zunächst an der Kupplung 2 anstehende Druck hängt ab vom Widerstand des Rückschlagventils 15.

Dieser Druck wird so gewählt, daß er etwa dem Schmieröldruck für Kupplungen und Getriebe bei Leerlaufdrehzahl des Getriebes entspricht.

Dieser Schaltöldruck steht über Drosselventil 17 und Anschluß 9 auch an der großflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12 an. Sind nun der Schmieröldruck an der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12 und der Schaltöldruck an der großflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12 gleich groß, was nur bei verringerter Drehzahl des Getriebes der Fall ist, so wird der Stufenkolben 11 und 12 gegen den Widerstand der kleinflächigen Seite nach links verschoben.

Mit dieser Verschiebung des Stufenkolbens 11 und 12 wird die Verbindung der Anschlüsse 6 und 7 über die Nut 13 mehr und mehr unterbrochen, d.h. der Querschnitt für die Leitung 18 zu den Schmierdüsen der Kupplung 2 wird verkleinert und letztendlich vollständig abgesperrt. Nach Abschluß des Schaltvorganges wird die Kupplung 2 nur noch über die Schmierölleitung 20 mit Schmieröl versorgt.

Die Geschwindigkeit des Steuervorganges hängt ab vom Querschnitt des Drosselventils 17 und kann durch Einstellen desselben verändert werden.

Die Drehzahl, bei welcher der Schaltvorgang möglich sein soll, kann verändert werden durch Veränderung der Federvorspannung im Rückschlagventil 15 und durch entsprechende Wahl des Verhältnisses der großflächigen Seite zur kleinflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12.

Nach Abschluß des Schaltvorganges steht der volle Schaltöldruck über Doppelrückschlagventil 16' und Anschluß 8' auch an der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens 11'und 12'an und hält so den Stufenkolben 11'und 12'in seiner Ausgangsstellung, d.h.

in seiner Endlage für die Schaltstellung „aus" der Kupplung 2'.

Erfolgt nun eine Umschaltung von Kupplung 2 auf Kupplung 2', so läuft der vorher beschriebene Schaltvorgang einschließlich zusätzlicher Schmierung in der Drucksteuervorrichtung 4' der Kupplung 2' ab, jedoch erst, wenn der Schaltöldruck an der Kupplung 2 und auch der Druck in der Schmierölleitung 20 unter den am Rückschlagventil 15' eingestellten Druck abgesunken sind, d. h. erst wenn die Kupplung 2 nahezu drucklos und die Drehzahl des Getriebes auf Leerlaufdrehzahl abgesunken ist.

Der Stufenkolben 11 und 12 wird nach Entlastung der großflächigen Seite durch den an der kleinflächigen Seite über Anschluß 8 und Doppelrückschlagventil 16 anstehenden Schmieröldruck und den wenig später anstehenden Schaltöldruck der Kupplung 2' in seine rechte Endlage gedrückt und dort bis zum nächsten Einschaltvorgang der Kupplung 2 gehalten.

Das anfallende Lecköl der Stufenkolben 11 und 12,11'und 12'wird über Anschluß 10 10'drucklos abgeführt.

Die gewünschte Zeitverzögerung kann zusätzlich vergrößert werden durch Anordnung eines kleinen Druckbehälters 19,19' am Zylinderraum der großflächigen Seite des Stufenkolbens 11 und 12,11'und 12'.

Da durch die gewünschte Schaltanordnung ein Schaltvorgang bei höheren Drehzahlen verhindert ist, kann bei Bedarf für den Havariefall ein Wegeventil 21,21' zur Absperrung der Leitung 18,18' zu den Schmie. düsen der Kupplung 2,2' angeordnet werden.

Mit der gewählten Schaltanordnung kann die Einregulierung der Schaltvorgänge des Getriebes im Herstellerwerk erfolgen ohne nochmalige Nachregulierung der Steuerung im Zusammenhang mit der Inbetriebnahme der gesamten Anlage und zwar unabhängig davon, ob das Vorsteuerventil 1 mechanisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt wird.

Claims (3)

1. Schaltanordnung für hydraulische Schaltkupplungen, insbesondere für Schiffswendegetriebe mit einer hydraulischen Steuereinheit für jede Schaltkupplung, bestehend aus einer an die Pumpe angeschlossenen Druckölleitung der Kupplung einem in der Druckölleitung vorgesehenen Vorsteuerventil und einer von dem Vorsteuerventil auslösbaren Drucksteuervorrichtung, die einen vom Druckmittel beidseits beaufschlagbaren Stufenkolben, ein einstellbares Drosselventil, das einerseits mit der Druckölleitung zwischen dem Vorsteuerventil und der Kupplung und andererseits mit der großflächigen Seite des Stufenkolbens verbunden ist, aufweist und den Querschnitt einer zu den Schmierdüsen der Kupplung führenden Leitung in der ein Rückschlagventil angeordnet ist, beeinflußt und somit auf den Druck in der Druckölleitung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Schmierdüsen der Kupplung (2,2') führende Leitung (18,18') durch den Stufenkolben (11 und 12,1T und 12') vollständig absperrbar ist eine weitere Schmierölleitung (20) für die Kupplungen (2,2') und das Getriebe über einen Eingang eines Doppelrückschlagventils (16,16') und die Druckölleitung (3,1; 3,1') für die entgegengesetzte Kupplung (2', 2) über den anderen Eingang des Doppelrückschlagventils (16,16') mit der kleinflächigen Seite des Stufenkolbens (11 und 12,1V und 12') verbunden ist.

2. Schaltanordnung für hydraulische Schaltkupplungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum der großflächigen Seite des Stufenkoibens (11 und 12,11' und 12') durch Anordnung eines Druckbehälters (19,19') vergrößert ist.

3. Schaltanordnung für hydraulische Schaltkupplungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu den Schmierdüsen der Kupplung führenden Leitung (18,18') ein fernbetätigtes Absperrventil (21,21') angeordnet ist.