DE1103151B - Steuerungsvorrichtung fuer hydraulisch betaetigte Kupplungen eines Fahrzeugantriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung für hydraulisch betätigte Kupplungen eines Fahrzeugantriebes, bei der das Betätigen der Kupplungen und der Fahrzeugbremsen durch einen Hebel erfolgt, der ein zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle und den Kupplungen vorgesehenes Ventil beeinflußt.

Bei bekannten Steuerungsvorrichtungen der obengenannten Art wird beim Betätigen eines Fußhebels einem Kupplungszylinder von einer Pumpe Drucköl zugeführt, wodurch ein Absperrventil geöffnet wird. Dabei wird erst, nachdem der Kolben des Kupplungszylinders einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, ein Bremszylinder beaufschlagt. Ein zentimeterweises Vorwärts- oder Rückwärtsfahren, wie es für Lade- und Transportfahrzeuge erforderlich ist, ist bei dieser bekannten Einrichtung mittels des einzigen Fußhebels nicht möglich.

Es sind weiterhin Schaltvorrichtungen und Steuersysteme für Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, die hy- »ο draulische Einrichtungen aufweisen, um einen sanften Gangwechsel oder ein selbsttätiges Schalten zu ermöglichen. Hierbei kann der hydraulische Druck in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, vom Motordrehmoment oder außerdem unter dem Einfluß as von handbetätigten Ventilen gesteuert werden. Derartige Systeme enthalten Drosselventile, die vom Beschleunigungspedal des Fahrzeuges betätigt werden und je nach dessen Stellung einen entsprechenden Drosseldruck liefern, der Umschaltventilen oder sonstigen Steuereinrichtungen des hydraulischen Systems zugeleitet wird. Der Schieber eines derartigen Drosselventils weist normalerweise zwei Steuerbunde auf. Zwischen dem mit dem Beschleunigungspedal verbundenen Betätigungselement und dem Schieber ist eine Druckfeder angeordnet. Beim Betätigen des Beschleunigungspedals wird der Schieber derart verschoben, daß ein Steuerbund die öffnung der Hauptdruckleitung allmählich öffnet. Bei nicht betätigtem Beschleunigungspedal ist" diese öffnung geschlossen. Gegebenenfalls kann in dieser Stellung der andere Steuerbund des Ventils eine Entlastungsöffnung zum Sumpf ganz oder teilweise freigeben. Eine derartige Ventilanordnung stellt somit.eine den Zustrom des Druckmittels drosselnde Einkantensteuerung dar, die einen von der Stellung des Beschleunigungspedals, d. h. von der öffnung der Drosselklappe des Motors abhängigen Druck liefert, der zur Ausführung weiterer Steuerfunktionen dient.

Die derartigen Steuersystemen zugrunde liegende 5" Aufgabe ist die Schaffung von Getrieben, die beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder vom Drehmoment ein sanftes Schalten der einzelnen Gangwechsel ermöglichen sollen.

Steuerungsvorrichtung

für hydraulisch betätigte Kupplungen

eines Fahrzeugantriebes

Anmelder:

Clark Equipment Company,
Buchanan, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Kuborn, Patentanwalt,
Düsseldorf, Tonhallenstr. 8

Ronald H. Bolster, Jackson, Mich.,

und Robe'rt Lapsley, Berrien Springs, Mich. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

Bei Hubstaplern und sonstigen Lade- und Transportfahrzeugen besteht ein Problem anderer Art. Hier ist es oft notwendig, das Fahrzeug anzuhalten, während die Hubgabeln oder sonstigen Lastaufnahmemittel bei voller Maschinendrehzahl betätigt werden, ohne das Getriebe auf Leerlauf zu schalten. Zur schnellen und sicheren Durchführung der Arbeit ist es hierbei wünschenswert, das Fahrzeug zentimeterweise vorwärts oder rückwärts bewegen zu können, um das Stapeln und das Verladen zu erleichtern.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe bei einer Steuereinrichtung für hydraulisch betätigte Kupplungen eines Fahrzeugantriebes dadurch gelöst, daß das Ventil ein in an sich bekannter Weise einen mit zwei Steuerbunden und einem Anschlag versehenen, sich in einer Bohrung eines Ventilgehäuses bewegenden Schieber sowie einen in derselben Bohrung gleitenden Betätigungskolben aufweisendes Druckregelventil ist und der Schieber mit der Bohrung einen Ringraum bildet, dem durch einen Einlaß Druckflüssigkeit zuströmt. Dieser Schieber ist weiterhin über zwei konzentrisch angeordnete Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten kraftschlüssig mit dem Betätigungskolben und durch diesen mit dem Bremshebel verbunden, so daß bei einem Betätigen des Bremshebels er mit einem Steuerbund eineEntlastungs-

109 537/3«

öffnung und mit dem anderen Steuerbund die über einen Richtungswähler zu den Kupplungen führende Förderleitung steuert. Die Entlastungsöffnung des Druckregeiventils ist dabei gemäß xier Erfindung über eine Leitung mit den Kupplungen zum Kühlen der in Eingriff gelangenden Kupplungsteile verbunden.

Das Druckregelventil drosselt somit während seiner Betätigung mit einer Steuerkante den Druckflüssigkeitsstrom zu den Kupplungen und entlastet gleichzeitig mit der zweiten Steuerkante zum Sumpf, so daß gleich zu Beginn des Brems- bzw. Kuppelvorganges eine Herabsetzung des im Druckregelventil wirksamen Druckes erfolgt. Die Bewegung des Schiebers wird hierbei durch die beiden Federn beeinflußt, von denen die eine nach Einleiten der Bewegung völlig entspannt wird, so daß das Federsysiem eine geknickte Kennlinie besitzt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung steht der auf dem den Federn abgekehrten Ende des Schiebers zwischen dem Steuerbund und dem die Bohrung abschließenden Stopfen vorhandene Raum in an sich bekannter Weise durch einen Verbindungskanal mit dem zwischen den Steuerbunden vorhandenen Ringraum in Verbindung, so daß eine aus dem Flüssigkeitsdruck resultierende Kraft der Federkraft entgegenwirkt. Aus dem am Ende des Schiebers vorhandenen Raum werden über eine mit einer Drossel versehene Leitung die Betätigungszylinder der Kupplungen über einen Richtungswähler mit Druckflüssigkeit versorgt, so daß sie ständig gefüllt sind und im Bedarfsfall ein schnelles Ansprechen der Kolben in den Betätigungszylindern·der Kupplungen gewährleisten.

Zweckmäßig ist eine hydraulisch betätigte Kupplung für Vorwärtsfahrt und eine für Rückwärtsfahrt vorgesehen, die durch einen zwischen dem Druckregelventil und den Kupplungen, vorzugsweise im Ventilgehäuse untergebrachten Richtungswähler wahlweise beaufschlagt werden.

Normalerweise werden die Betätigungskolben der Fahrzeugkupplungen mit vollem Druck beaufschlagt, damit die Kupplungen auch außergewöhnliche Belastungen aufnehmen können. Wird, von einem derartigen Betriebszustand ausgehend, das Bremspedal «ines mit der Steuerungsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüsteten. Fahrzeuges betätigt, so tritt infolge der geknickten Federkennlinie eine derartige Bewegung des Schiebers ein, daß sich eine unverzügliche Entlastung des Druckregelventils von dem bisher vorhandenen großen Druck einstellt, der ein Druckabfall der der Betätigungseinrichtung der Kupplung zugeführten Druckflüssigkeit folgt. Hierdurch kann der Fahrer bei gleichzeitigem Betätigen der Bremsen ganz allmählich auskuppeln bzw. im umgekehrten Fall einkuppeln und dem Fahrzeug die gewünschte Schleichbewegung erteilen. Von großem Vorteil ist hierbei, daß die Kupplungen durch die abströmende Flüssigkeit gekühlt werden.

Mit der Erfindung ist somit eine Steuerungsvorrichtung geschaffen, die lediglich durch das Betätigen eines Bedienungselements, nämlich des Bremspedals, ein feinfühliges, zentimeterweises Bewegen des Fahrzeuges gestattet, während unabhängig hiervon die Lastaufnahmemittel oder sonstige Einrichtungen mit voller Leistung betätigt werden können.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung einer Steuerungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein bei der Steuerungseinrichtung verwendetes Druckregelventil, von oben gesehen;

Fig. 3 ist die Unteransicht des Druckregelventils nach Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch das Druckregelventil entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Druckregelventil 10 in den Hydraulikkreis eines Hubfahrzeuges eingebaut und dient zum Steuern des Druckes der Druckflüssigkeit, die von der Hydraulikpumpe des Fahrzeuges über den Einlaß 11 zur Förderleitung 12 strömt. Die Förderleitung 12 führt zu dem Richtungswähler 13, der die Betätigungseinrichtungen der Kupplungen 14 und 15 steuert. Das Druckregelventil 10 enthält in der Bohrung 26 des Ventilgehäuses 25 einen Schieber 16, zwei Federn 17 und 18 und einen Betätigungskolben 19.

Der Betätigungskolben 19 wird gleichzeitig mit dem Bremshebel 20 des Fahrzeuges betätigt und ist mit diesem durch ein entsprechendes Gestänge 21 verbunden. Durch Niederdrücken des Bremshebels 20 wird der Betätigungskolben 19 so bewegt, daß der

ao Schieber 16 von der Druckkraft der härteren der beiden Federn entlastet wird und entgegen dem regulierenden Widerstand der weicheren Feder der Bewegung des Betätigungskolbens 19 folgen kann. Hierdurch wird der Druckflüssigkeitsstrom durch die

s5 Förderleitung 12 gedrosselt und der Druck der zuströmenden Druckflüssigkeit herabgesetzt, da die Druckflüssigkeit über die Leitung 22 zum ölsumpf zurückströmt.

Der Schieber 16 besteht aus zwei Steuerbunden 28 und 35 und einem mittleren Teil 31 geringeren Durchmessers. Der Steuerbund 28 weist einen Anschlag.27 auf, der als Abstandshalter dient und in der Endstellung des Schiebers 16 an der Stirnfläche des die Bohrung 26 verschließenden Stopfens 30 anliegt, so daß in jedem Fall zwischen dem Steuerbund 28 und dem Stopfen 30 ein Raum 29 verbleibt.

Der Einlaß 11 mündet in den zwischen den Steuerbunden 28 und 35 vorhandenen Ringraum 32, der von dem mittleren Teil 31 des Schiebers 16 zusammen mit

•40 der Bohrung 26 gebildet wird.

Der Ringraum 32 ist mit dem Raum 29 am Ende des Schiebers 16 durch einen Kanal 33 verbunden, so daß zwischen beiden ein Druckausgleich stattfindet.
Die konzentrisch angeordneten Federn 17 und 18, von denen die Feder 18 die härtere ist, liegen jeweils mit einem Ende am Steuerbund 35 und mit dem anderen Ende am Betätigungskolben 19 an und halten normalerweise den Schieber 16 in der in Fig. 4 gezeigten Stellung.

Das den Betätigungskolben 19 mit dem Bremshebel 20 verbindende Gestänge 21 enthält eine Schubstange 37, die mit dem gabelförmigen Ende 40 eines Kurbelarmes 36 durch einen Bolzen 38 und Gleitstein 39 verbunden ist. Der hierdurch axial in der Bohrung 26 zu bewegende Kolben 19 weist eine Aussparung 41 auf, in die ein Stift 42 eingreift, der zur Halterung des Betätigungskolbens 19 in der Bohrung 26 dient.

Tritt Druckflüssigkeit aus dem Einlaß 11 in den Ringraum 32 und den Raum 29 ein, so fließt diese auch mit vollem Förderdruck über die Förderleitung 12 zum Richtungswähler 13, der die Betätigung der Kupplungen des Fahrzeuges steuert. Der Richtungswähler 13 enthält einen doppeltwirkenden Kolben 45, der quer zur Achse des Schiebers 16 angeordnet ist (Fig. 4). Eine federbelastete Kugel 46 dient als Sperre, um den Kolben45 in der jeweiligen Stellung zu halten. Das Verstellen des Kolbens 45 geschieht mittels eines Kurbelarmes 47, der mit einem nicht dargestellten, vom Fahrer mit der Hand erreichbaren Wählerhebel durch einen Kabelzug od. dgl. verbunden ist. Je nach

Einstellung des Kolbens 45 strömt Druckflüssigkeit zur Leitung 48 oder 49. Hierdurch erfolgt je nach Wunsch die Betätigung der Kupplungen 14 oder 15 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Der Kolben 45 kann drei Betriebsstellungen einnehmen, eine neutrale, entsprechend Fig. 1, sowie eine rechte und eine linke.

Die Bohrung 26 weist eine mit dem Kanal 51 und dem Austrittsraum 52 verbundene Entlastungsöffnung 50 auf. Der Austrittsraum 52 steht mit der Leitung 22 in Verbindung, die die aus dem .Druckregelventil 10 austretende Druckflüssigkeit unmittelbar zu den Kupplungen führt, um diese zu schmieren und zu kühlen. Von den Kupplungen strömt die Flüssigkeit zum ölsumpf.

Mit dem Raum 29 ist eine Leitung 54 mit einer Drossel 55 verbunden, durch die eine ununterbrochene Druckflüssigkeitszuführung aus dem Raum 29 zu einer Kammer 56 am Kolben 45 des Richtungswählers erfolgt. Die Leitung 54 dient zwei Zwecken. Erstens wird die durch den Kolben 45 gewählte Kupplung gefüllt gehalten, so daß keine Verzögerung durch Füllen der Kupplung mit Druckflüssigkeit eintritt, wenn ihre Betätigung gewünscht wird." Zweitens gestattet die Leitung 54 eine schnellere Bewegung des Schiebers 16.

Die Arbeitsweise der Steuerungsvorrichtung ist fol- *5 gende:

Wie bereits erwähnt, wird dem Kolben 16 des Druckregelventils 10 über den Einlaß 11 Druckflüssigkeit zugeleitet. Diese Druckflüssigkeit strömt in den Ringraum 32 und über den Kanal 33 im Steuerbund 28 zum Raum 29 am Ende des Schiebers 16. Der Druck im Raum 29 versucht den Schieber 16 nach links zu verschieben. Einer solchen Bewegung wirkt jedoch die Kraft der Federn 17 und 18 entgegen. Wie vorstehend erwähnt, weisen die beiden Federn 17 und 18 unterschiedliche Federkonstanten auf. Wird der Bremshebel 20 niedergedrückt, um das normale, im Bremsgestänge vorhandene Spiel aufzunehmen, so wird dies zum Bewegen des Betätigungskolbens 19 ausgenutzt. Dieser braucht nur einen geringen Weg zurückzulegen, um die Feder 18 vom Druck zu entlasten. Damit ist diese Feder wirkungslos, so daß sich der Schieber 16 schnell nach links bewegen kann, um die Leitung 22 freizugeben. Die Anordnung der Federn bringt ferner die erwünschte Wirkung mit sich, daß eine genaue *5 Einstellung des Druckregelventils nicht erforderlich ist. Durch genügendes Niederdrücken des Bremshebels ■wird die Feder 18 vollständig von jeder Druckkraft entlastet. Eine hierauf erfolgende kontinuierliche Bewegung des Schiebers 16 nach links wird durch die kleinere Gegenfeder 17 geregelt. Die anfängliche Entlastung der Feder 18 gestattet eine schnelle Bewegung des Schiebers 16 zum Freigeben der Leitung 22.

Normalerweise nimmt das Druckregelventil die in Fig. 4 gezeigte Stellung ein, wobei der Schieber 16 so steht, daß der Ringraum 32 dem Einlaß 11 gegenüberliegt. In das Druckregel ventil eintretende Druckflüssigkeit kann dann unmittelbar in die Förderleitung 12 und mit vollem Druck zu dem Kolben 45 des Richtungswählers strömen. In Abhängigkeit von der Arbeitsstellung des letzteren findet hierdurch die Betätigung der Vorwärts- oder Rückwärtskupplung des Fahrzeuges statt. Drückt nun der Fahrer den Bremshebel 20 abwärts, wird die Feder 18 vollständig entlastet, so daß der Flüssigkeitsdruck im Raum 29 den Schieber 16 in Richtung auf die Federn drückt. Dieser Vorgang bewirkt eis. schnelles Freigeben der Entlastungsöffnung 50, so daß die Druckflüssigkeit über den Kanal 51 zur Leitung 22 strömen kann, wodurch eine Kühlung und Schmierung der Kupplungen 14 und und sodann ein Abfließen in den ölsumpf erfolgt. Sobald die Entlastungsöffnung 50 freigegeben ist, bewirkt das Abströmen der Druckflüssigkeit einen schnellen, anfänglichen Druckabfall im Ringraum 32. Dieser Druckabfall hat gleichzeitig eine Verminderung des Druckes der durch die Förderleitung 12 zum Kolben 45 des Richtungswählers strömenden Druckflüssigkeit zur Folge. Außerdem wird die Förderleitung allmählich geschlossen, um den Druckflüssigkeitsstrom zu den Kupplungen zu drosseln. Bei ausreichender Bewegung des Schiebers 16 erfolgt ein vollständiges Schließen der Förderleitung 12, so daß der Druckflüssigkeitsstrom zu den Kupplungen unterbrochen wird.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen, die es in vorteilhafter Weise ermöglicht, beispielsweise ein Hubfahrzeug zentimeterweise zu bewegen. Beim Niederdrücken des Bremshebels tritt zuerst ein schneller Druckabfall ein, dem durch Schließen der Förderleitung 12 eine allmähliche Verminderung der Druckflüssigkeitszufuhr zu den Kupplungen folgt. Umgekehrt werden die Kupplungen beim Loslassen des Bremshebels allmählich in Eingriff gebracht. Auf diese Weise kann dem Fahrzeug jede beliebige Schleichbewegung erteilt werden, während die Lastaufnahmemittel oder sonstige Einrichtungen mit voller Leistung arbeiten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuerungsvorrichtung für hydraulisch betätigte "Kupplungen eines Fahrzeugantriebes, bei der das Betätigen der Kupplungen und der Fahrzeugbremsen durch einen Hebel erfolgt, der ein zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle und den Kupplungen vorgesehenes Ventil beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein in an sich bekannter Weise einen mit zwei Steuerbunden (28 und 35) und einem Anschlag (27) versehenen, sich in einer Bohrung (26) eines Ventilgehäuses (25) bewegenden Schieber (16) sowie einen in derselben Bohrung gleitenden Betätigungskolben (19) aufweisendes Druckregelventil (10) ist und der Schieber (16) mit der Bohrung (26) einen Ringraum (32) bildet, dem durch einen Einlaß (11) Druckflüssigkeit zuströmt, wobei der Schieber (16) über zwei konzentrisch angeordnete Federn (17 und 18) mit unterschiedlichen Federkonstanten kraftschlüssig mit dem Betätigungskolben (19) und durch diesen mit dem Bremshebel (20) verbunden ist, so daß bei einem Betätigen des Bremshebels (20) er mit einem Steuerbund (35) eine Entlastungsöffnung (50) und mit dem anderen Steuerbund (28) die über einen Richtungswähler (13) zu den Kupplungen (14 und 15) führende Förderleitung (12) steuert.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (50) über eine Leitung (22) mit den Kupplungen (14 und 15) zum Kühlen der zum Eingriff gelangenden Kupplungsteile verbunden ist.

3. Steuerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an einem Ende des Schiebers (16) zwischen dem Steuerbund (28) und dem die Bohrung (26) abschließenden Stopfen (30) vorhandene Raum (29>),· der in an sich bekannter Weise durch einen Kanal (33) mit dem Ringraum (32) verbunden ist, durch eine mit einer

Drossel (55) od. dgl. versehene Leitung (54) mit dem Richtungswähler (13) oder den Kupplungen (14 und 15) verbunden ist.

4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungswähler (13) im Gehäuse des Druckregelventils (10) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 389 451, 467 451, 650,737 401,931561;

deutsche Auslegeschriften B15245II/63 c (bekanntgemacht am 13.10. 1955), G 1585911/63c (bekanntgemacht am 30. 5. 1956);

schweizerische Patentschrift Nr. 225 691; USA.-Patentschriften Nr. 1 592 176, 2 433 443.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Θ 109 537/310 3.61