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Einrichtung zum Steuern des Ein- und Ausrückens einer durch Druckmittel
betätigten Kupplung eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zum Steuern des Ein- und Ausrückens einer durch Druckmittel betätigten Kupplung
eines Kraftfahrzeuges mit einem in der von der Druckmittelquelle zum Stellmotor
der Kupplung führenden Leitung vorgesehenen Überdruckventil und einem diesem nachgeschalteten
Drucksteuerventil das aus einem Steuerkolben und einem Ventilkolben besteht, die
in einem Steuergehäuse angeordnet, gegeneinander federnd abgestützt sind und deren
Kolbenflächen entgegengesetzt voneinander vom Druckmittel beaufschlagt werden, wobei
der Steuerkolben von einer Betriebsgröße der Einrichtung beeinflußbar ist und der
Ventilkolben über Steuerkanten den Durchfluß des Druckmittels zum Stellmotor steuert.
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Bei hydraulisch betätigten Reibungskupplungen wird durch plötzliches
Greifen der Reibscheiben oftmals ein Schaltstoß hervorgerufen, durch den die an
der Kraftübertragung beteiligten Triebwerksteile überbeansprucht werden können.
Um diese stoßartigen Belastungen zu vermeiden, ist es bereits bekannt, der Druckmittelzuführungsleitung
einen Speicherzylinder mit federbelasteten Kolben zuzuordnen, in den das Druckmittel
gegebenenfalls durch eine besondersartig ausgebildete Düse einströmen kann.
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Des weiteren ist eine Schaltvorrichtung eines Geschwindigkeitswechselgetriebes
bekanntgeworden, bei der ein Ausgleichsventil über ein Gestänge in Abhängigkeit
von der Gashebelstellung steuerbar ist. Dadurch soll es möglich sein, den Druck
in der Druckmittelzuführungsleitung und der Ausgleichszylinder je nach der Stellung
des Gashebels mehr oder weniger zu drosseln und herabzusetzen.
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Zur Regelung des Druckes von Druckflüssigkeiten für die Betätigung
von Bremsen ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei der in der Druckleitung ein
Überdruckventil und diesem Ventil nachgeschaltet ein den Druck des Druckmittels
stufenlos regelndes, willkürlich betätigbares Drucksteuerventil eingesetzt sind.
Diese Einrichtung dient dazu, daß bei Betätigung des Bremspedals das Druckmittel
von einem Akkumulator gleichmäßig zu den Bremszylindern der Vorder- und Hinterräder
geleitet wird.
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Außerdem ist bereits eine Steuereinrichtung für druckmittelgesteuerte
Reibscheibenkupplungen bekannt, die aus einem verstellbaren, federbelasteten Regelventil
besteht, durch das die Druckmittelzuführungsleitung mit der zur Verbrauchsstelle
führenden Leitung verbunden werden kann. Durch dieses Ventil soll nach Erreichen
des eingestellten Druckes an der Verbrauchsstelle die Druckmittelzuführungsleitung
abgeschlossen und bei einem etwaigen Überdruck in der zur Verbrauchsstelle führenden
Druckleitung diese mit einer Ablaufleitung für das überschüssige Druckmittel so
lange verbunden werden, bis der im Regelventil eingestellte Druck an der Verbrauchsstelle
hergestellt ist.
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Diese bekannten Steuereinrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und
weitgehend abhängig von der Viskosität des Druckmittels, so daß damit die beim Greifen
der Reibscheiben auftretenden Schaltstöße in zufriedenstellender Weise nicht vermieden
werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
mittels der in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Anlage oder von Hand eine
stufenlose Druckveränderung des der Kupplung zugeführten Druckmittels ermöglicht
wird.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die zum Stellmotor der Kupplung führende Leitung
über einen vorzugsweise im Steuergehäuse angeordneten Kanal mit dem zwischen dem
Steuer-und Ventilkolben gebildeten Federraum ständig verbunden ist. Wenn daher die
zum Stellmotor der Kupplung führende Leitung über einen Kanal mit dem zwischen dem
Steuer- und Ventilkolben gebildeten Federraum ständig verbunden ist, kann der Druck
des Druckmittels stufenlos geändert werden, und zwar lediglich durch die Verstellung
des Steuerkolbens von Hand oder in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Anlage.
Dadurch wird vor allem auch unabhängig von der Viskosität des Druckmittels ein feinfühliges
Einrücken der Kupplung ermöglicht, da die resultierende Steuerkraft aus der Federkraft
der zwischen dem Steuerkolben und dem Ventilkolben angeordneten Feder und dem Druck
des
im Stellmotor der Kupplung befindlichen. Druckmittels gebildet wird.-In den Zeichnungen
ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Hierbei
zeigt jeweils im Längsschnitt F i g. 1 die Einrichtung nach der Erfindung :zum Steuern
des Ein- und Ausrückens einer Kupplung sowie das Drucksteuerventil in Ruhelage,
F i g. 2 bis 5 die Arbeitsstellungen des Drucksteuerventils.
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Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Einrichtung kann beispielsweise
zur Steuerung der Druckflüssigkeit für die Betätigung einer Fahrzeugkupplung od.
dgl. verwendet werden, um die Kupplung nach Wahl mit unterschiedlichen Drücken betätigen
zu können. In einem Steuergehäuse 2 ist zu diesem Zweck mittels zweier Abschlußdeckel3
bzw. 4 ein Raum für die Aufnahme eines Steuerkolbens 5 und eines Ventilkolbens 6
gebildet. Mit dem Steuerkolben 5 ist eine Steuerstange 8 verbunden, die durch eine
Bohrung im Abschlußdeckel4 aus dem Steuergehäuse 2 herausgeführt ist. Die Steuerstange
8 dient zur willkürlichen Verstellung des Steuerkolbens 5 und kann über ein Kurvenschaltglied,
einen Evolventenhebel od. dgl., beispielsweise in Abhängigkeit von der Gangumschaltung
eines Getriebes, beeinflußbar sein. An dem Steuerkolben 5 sowie dem Ventilkolben
6 sind einander zugekehrte Ausnehmungen 12 bzw. 13 vorgesehen, die zur Aufnahme
je eines Endes einer zwischen den Steuerkolben 5 und den Ventilkolben 6 eingesetzten
Druckfeder 14 dienen. Vor dem Steuerkolben 5 und dem Ventilkolben 6 ist je ein durch
Anschläge 16 bzw. 17 am Ventilkolben 6 bzw. am Abschlußdeckel4 gebildeter Zylinderraum
19 bzw. 20 vorhanden, in den über eine Ringnut 22 bzw. über eine Öffnung 23 eine
Abzweigung 24 bzw. 25 einer gemeinsamen Druckmittelleitung 28 mündet. Das Druckmittel
wird hierbei von einer Druckmittelpumpe 30 üblicher Bauart gefördert, und zwischen
den Zylinderäümen 19 bzw. 20 und der Druckmittelpumpe 30 ist ein überströmventil
in die Druckmittelleitung 28 eingesetzt.
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Durch am Ventilkolben 6 und am Steuergehäuse 2 gebildete Steuerkanten
32 bzw. 33 kann bei entsprechender Stellung des Ventilkolbens 6 der Zylinderraum
19 über Ringnuten 35 und 36 und einen Kanal 38 mit dem zwischen den Steuerkolben
5 und dem Ventilkolben 6 gebildeten Federraum 40 verbunden werden. Außerdem zweigt
von dem Kanal 38 eine Leitung 42 ab, die beispielsweise zu dem nicht dargestellten
Arbeitsraum des Stelhnotores einer Fahrzeugkupplung führt.
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In der in F i g. 1 gezeigten Stellung des Steuerkolbens 5 und des
Ventilkolbens 6 ist die Druckfeder 14 ungespannt, und zwar unter der Voraussetzung,
daß sowohl im Zylinderaum 19 als auch im Federraum 40
gleicher Druck
herrscht. Am Steuerkolben 5 ist zur Ableitung von Leckflüssigkeit ein Ringraum 45
vorgesehen, der über eine Ringnut 46 mit einer Rückflußleitung 47 in jeder Stellung
des Steuerkolbens 5 in Verbindung steht. Ferner ist eine weitere Entlüftungsleitung
48 vorhanden, die über eine Ringnut 49 bei entsprechender Stellung des Ventilkolbens
6 mit dem Federraum 40 zu dessen Entlüftung in Verbindung gebracht werden kann.
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Zum Erzielen eines konstanten Druckes in der Druckmittelleitung 28
bzw. in den Zylinderräumen 19 bzw. 20 ist, wie es bereits erwähnt wurde, ein Überströmventil
eingesetzt. Das überströmventil besteht hierbei aus einem Gehäuse 50, in dem ein
durch das Druckmittel gegen die Wirkung einer Druckfeder 52 mit einstellbarer Federkraft
verstellbarer Ventilkolben 54 eingesetzt ist. Das Druckmittel gelangt hierbei von
der Druckmittelpumpe 30 über die Druckmittelleitung 28' in den Ventilraum 56 und
von diesem in die Druckmittelleitung 28. Bei überschreiten des eingestellten Druckes
wird der Ventilkolben 54 gegen die Wirkung der Druckfeder 52 verstellt, so daß über
die Entlüftungsleitung 58 eine entsprechende Menge Druckmittel abgeleitet wird.
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In der Annahme, daß der Stellmotor einer Kupplung mit unterschiedlich
abgestuften Druckmitteldrücken beaufschlagt werden soll, ergibt sich folgende Wirkungsweise
der Einrichtung nach der Erfindung: Bei der in F i g. 1 gezeigten Stellung des Steuerkolbens
5 und des Ventilkolbens 6 herrscht sowohl in den Zylinderräumen 19 und 20 als auch
im Federraum 40 und im Stellmotor der Kupplung ein gleicher, durch das überdruckventil
einstellbarer Druck, der beispielsweise P = 8 atü betragen kann. Die Druckfeder
14 ist dabei entspannt, wobei beispielsweise der Druck des Druckmittels von P =
8 atü zum vollen Schließen der Kupplung als ausreichend angenommen ist. Entweicht
durch Lecken od. dgl. Druckmittel aus dem Federraum 40 und sinkt dadurch der Druck
in diesem Federraum 40 ab, so wird der Ventilkolben 6 durch das im Zylinderraum
19 befindliche Druckmittel nach rechts verschoben, so daß eine dem Druckverlust
entsprechende Menge Druckmittel in den Federraum 40 nachströmen kann und somit der
eingestellte Druck von P = 8 atü gehalten wird, wobei der Ventilkolben 6 die Leitung
42 wieder absperrt.
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Soll die Kupplung geöffnet werden, so wird der Steuerkolben 5 um einen
Weg von beispielsweise S4 und gleichzeitig durch die Wirkung des im Federraum 40
befindlichen Druckmittels auch der Ventilkolben 6 nach links verschoben.
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Durch eine solche Verschiebung des Steuerkolbens 5 und des Ventilkolbens
6 wird mittels der Steuerkante 32 des Ventilkolbens 6 die zum Federraum 40 und zum
Arbeitsraum des Stellmotors der Kupplung führende Leitung 42 bzw. deren Ringnut
35 abgeschlossen und bei fortschreitender Bewegung des Ventilkolbens 6 die Entlüftungsleitung
48 freigegeben. Der Arbeitsraum des Stellmotors bzw. der Federraum 40 wird somit
entlüftet und die Kupplung ohne Verzögerung geöffnet. Die Druckfeder 14 ist
dabei so ausgelegt, daß sie nunmehr gegen den im Zylinderraum 19 herrschenden Flüssigkeitsdruck
von P = 8 atü arbeiten kann, also eine gleiche oder größere Federspannung als P
= 8 atü aufbringt (F i g. 2). Eine solche Entlüftung der Druckräume kann in besonderen
Fällen von Vorteil sein, jedoch ist es nicht erforderlich, in jedem Fall diese Druckräume
zu entlüften, sondern es wird vielmehr eine später noch beschriebene Stellung des
Steuerkolbens 5 bzw. des Ventilkolbens 6 für das Öffnen der Kupplung ausreichen
(F i g. 3).
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Um am Steuerkolben 5 nicht die volle Kraft gegen den Flüssigkeitsdruck
im Zylinderraum 19 aufbringen zu müssen, wird der Steuerkolben 5 vorteilhafterweise
über die in dessen Zylinderraum 20 mündende und mit der Druckmittelleitung 28 in
Verbindung stehende Abzweigung 25 vom Druckmittel beaufschlagt, und zwar mit dem
Druck von P = 8 atü.
Somit ist die am Steuerkolben 5 aufzubringende
und in jeder Stellung des Ventilkolbens 6 bzw. des Steuerkolbens 5 gleiche Verstellkraft
bedeutend verringert.
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Wird der Steuerkolben 5 beispielsweise um einen Betrag S.3 weiter
nach rechts verstellt, und zwar so weit, daß die Entlüftungsleitung 48 durch den
Ventilkolben 6 abgeschlossen, jedoch die Leitung 42 noch nicht freigegeben ist,
so ist auch in dieser Stellung der Arbeitsraum des Stellmotors, der Kupplung und
des Federraums 40 drucklos, und die Kupplung bleibt noch geöffnet. Die Druckfeder
14 arbeitet auch in dieser Stellung gegen den Druck von P = 8 atü im Zylinderraum
19, und der Abstand des Steuerkolbens 5 bzw. des Ventilkolbens 6 wird sich gegenüber
F i g. 2 nicht wesentlich ändern.
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Wird der Steuerkolben 5 in der gleichen Richtung weiter verschoben,
und zwar beispielsweise um einen Betrag S2 nach rechts und somit die Druckfeder
14 auf P = 6 atü Federkraft entspannt, so gibt die Steuerkante 32 des Ventilkolbens
6 die Leitung 42
bzw. 38 zum Arbeitsraum des Stellmotors der Kupplung
bzw. zum Federraum 40 frei. Der sich im Federraum 40 ausbildende Flüssigkeitsdruck
steigt dabei so weit an, bis der Federdruck addiert zum Druck im Federraum 40 P
= 8 atü erreicht. Der Ventilkolben 6 schließt somit den Zuflußkanal 42 wieder ab,
und im Arbeitsraum des Stellmotors der Kupplung besteht nun ein Druck P, beispielsweise
von 2 atü (F i g. 4).
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Erfolgt eine weitere Verschiebung, beispielsweise um einen Betrag
S1, so sinkt die Federkraft der Druckfeder 14 weiter ab, und der Ventilkolben 6
gibt erneut die Leitung 42 frei, so daß weiteres Druckmittel in den Arbeitsraum
des Stellmotors der Kupplung und in den Federraum 40 gelangen kann. Der Druck im
Arbeitsraum des Stellmotors der Kupplung und im Federraum 40 erhöht sich dabei so
weit, bis wiederum die nunmehr gegenüber F i g. 1 geringere Federkraft von P = 2
atü addiert zum Flüssigkeitsdruck im Federraum 40 P = 8 atü erreicht und
der Ventilkolben 6 die Leitung 42 zu den Druckräumen wieder abschließt. Der Druck
im Arbeitsraum des Stellmotors der Kupplung hat sich somit gegenüber F i g. 4 erhöht,
beispielsweise auf einen Wert P = 6 atü, was der Differenz zwischen der Federkraft
und dem Flüssigkeitsdruck im Zylinderraum 19 entspricht (F i g. 5). Wird der Steuerkolben
bis in seine rechte Endlage verstellt, so sinkt die Federkraft auf den Wert 0 ab,
und der Druck des Druckmittels steigt im Federraum 40 auf den im Zylinderraum 19
vorhandenen Druck von P = 8 atü an. Der Druck P = 8 atü entspricht dabei beispielsweise
dem Wert, der zum vollen Schließen der Kupplung benötigt wird. Der Druck von P =
8 atü bildet sich somit über die Leitung 42 auch im Arbeitsraum des Stellmotors
der Kupplung aus, wodurch diese nunmehr voll geschlossen wird (Fig.l).
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Mit der Verstellung des Steuerkolbens 5 kann somit sowohl von Hand
als auch in Abhängigkeit von einer vorgesehenen Programmsteuerung mittels Kurvenscheiben
od. dgl. eine stufenlos verlaufende Regelung des Druckes in einem Arbeitsraum eines
Stellmotors erzielt werden.