DE1284184B

DE1284184B - Steuergeraet fuer das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch zu betaetigenderReibungskupplungen

Info

Publication number: DE1284184B
Application number: DEH53757A
Authority: DE
Inventors: Hengstler Erwin
Original assignee: ERWIN HENGSTLER FABRIK HYDRAULISCHER HEBEZEUGE
Current assignee: ERWIN HENGSTLER FABRIK HYDRAULISCHER HEBEZEUGE
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1964-09-11
Publication date: 1968-11-28
Also published as: SE302547B; US3351170A; GB1105416A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch zu betätigender Reibungskupplungen, dem die durch eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter geförderte Druckflüssigkeit durch eine mit einem Überdruckventil ausgestattete Druckleitung zugeführt wird und von dem die Druckflüssigkeit je nach der Stellung eines Steuerkolbens dem jeweiligen Druckraum einer Kupplung zuführbar ist, wobei außerdem die Druckleitung in diesen beiden Stellungen des Steuerkolbens über eine Drosselbohrung mit dem Druckraum eines Drucksteigerungsventils verbunden ist, dessen Arbeitskolben sich über eine Druckfeder an einem Dichtkolben abstützt, der den Durchflußquerschnitt einer von der Druckleitung zu dem Vorratsbehälter führenden Leitung steuert, welche durch eine Bohrung mit dem Raum des Drucksteigerungsventils zwischen dem Arbeits- und dem Dichtkolben verbunden ist. Solche vorzugsweise als Lamellenkupplungen ausgeführte Kupplungen werden verwendet an Fahrzeugen aller Art, insbesondere an Ackerschleppern, Baumaschinen u. dgl. Insbesondere bei Schaltvorgängen soll vermieden werden, daß die zu übertragenden Drehmomente plötzlich aufgegeben werden, so daß die Bewegungen des Fahrzeuges oder der Maschine ruckartig einsetzen.
Bei einer bekannten Drucksteuereinrichtung wird der auf die Kupplung wirkende Druck langsam dadurch gesteigert, daß über eine Drosselbohrung ein Kolben beaufschlagt wird, der über einen zweiten Kolben den Rückfluß zum Tank verschließt. Dabei ist aber notwendig, daß die Drosselbohrung bei einem erwünschten Zylindervolumen des Arbeitskolbens zur Erreichung der notwendigen Verzögerungszeit außerordentlich klein gehalten werden muß. Solche Bohrungen sind in der Fertigung schwer herstellbar und können im Betrieb außerdem leicht verstopft werden. Es kann auch keine lineare Drucksteigerung erreicht werden, der Arbeitskolben wird sich vielmehr bei zunehmendem Druck immer schneller bewegen, so daß bei Schaltungen bei verschiedenen Lastmomenten ein unterschiedliches Schaltverhalten gegeben ist. - Wenn aber für eine bestimmte Verzögerungszeit die Drosselbohrung vergrößert wird, muß auch der Zylinderraum für den Arbeitskolben groß werden, d. h. dessen Durchmesser oder der Hub des Kolbens ist groß zu halten. Bei raschen Schaltvorgängen kann dann das große Flüssigkeitsvolumen nicht verdrängt werden, so daß der Minimaldruck nicht erreicht wird und Kupplungsstöße nicht vermieden werden können. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird der Kupplungsdruck in zwei Stufen aufgegeben, dazu ist ein besonderes Druckbegrenzungsventil notwendig, das in Abhängigkeit von den Belastungsmomenten immer wie- ; der erneut eingestellt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät zu schaffen, das über die Zeit einen mindestens nahezu geradlinigen Drucksteigerungsverlauf aufweist, mit dem schnelle Schaltungen durchgeführt werden können und das sowohl in der Fertigung einfach hergestellt werden kann als auch im Betrieb sicher und ohne Störungen durch Verschmutzung od. dgl. arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß im Boden des Arbeitskolbens eine weitere Drosselbohrung angeordnet ist. Diese verbindet die beiden Seiten des Zylinderraumes für den Arbeitskolben über eine Bohrung mit der Abgangsbohrung. In besonders vorteilhafter Weise entspricht der Durchflußquerschnitt der Drosselbohrung etwa dem Durchflußquerschnitt der ersten Drosselbohrung, und die Flächen des Arbeitskolbens und des Dichtkolbens stehen etwa im Verhältnis 4 : 1 zueinander.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines schematischen Querschnittes durch das Steuergerät dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Das Steuergerät 1 ist in einem nicht näher dargestellten Behälter, z. B. unmittelbar im Getriebekasten, untergebracht. Es setzt sich zusammen aus einem Steuerkörper 2, einem Steuerkolben 3 und einem Drucksteigerungsventil 4. Der Steuerkolben 3 ist über ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Schaltgestänge in verschiedene Schaltstellungen, die mit I, N, I1 bezeichnet sind, axial verschiebbar. Aussparungen 5 im Steuerkolben dienen dazu, diesen in den einzelnen Schaltstellungen über eine Kugel 6, die unter dem Druck einer Feder 7 steht und die sich am Steuerkörper 2 abstützt, zu arretieren. Am Steuerkolben 3 befinden sich Dichtflächen 8, 9, 10, die an der Wand der Zylinderbohrung 11 dichtend anliegen können. In die Zylinderbohrung 11 sind Verteilungsräume 12, 13, 14 eingearbeitet, von denen eine Kupplungsbohrung 15, eine Zuführungsbohrung 16 und eine weitere Kupplungsbohrung 17 abgehen. In den Verteilungsraum 13 mündet auf der der Zuführungsbohrung 16 gegenüberliegenden Seite eine Bohrung 18, die über eine Leitung 19 mit einer Zahnradpumpe 20 verbunden ist. Der Steuerkolben 3 trägt eine Verlängerung 21, die mit zwei Federtellern 22, 23 zusammenarbeitet. Beide Federteller schlagen in einer Richtung an einer Begrenzung am Steuerkolben 3 bzw. dessen Verlängerung 21 an; zwischen sie ist eine Schraubenfeder 24 gespannt, die den Steuerkolben 3 über die Federteller 22, 23 in der gezeigten Neutralstellung zu halten sucht.
Die Zuführungsbohrung 16 endet am unteren Ende eines Zylinderraumes 25, in dem ein Arbeitskolben 26, der T-förmig im Querschnitt ausgebildet ist, geführt ist. Kurz vor der Einmündung in den Zylinderraum 25 ist in die Zuführungsbohrung 16 eine erste Drosselbohrung 27 eingefügt. An das obere Ende des Zylinderraumes 25 schließt sich ein weiterer Zylinderraum 28 an, in dem ein Dichtkolben 29 axial verschiebbar ist. Beide Kolben tragen zentrische Bohrungen 30, in die eine Druckfeder 31 eingesetzt ist, die die beiden Kolben durch ihre Abstützungen an den Böden 32, 33 auseinanderzudrücken sucht. In die Stirnseite des Zylinderraumes 28 mündet eine Abzweigung 34 von der Zuführungsbohrung 16. Senkrecht dazu führt vom Zylinderraum 28 eine Abgangsbohrung 35 aus dem Steuerkörper 2 heraus, mündet also in das Innere des Behälters, in dem das Steuergerät untergebracht ist und aus dem die Zahnradpumpe 20 über ein Filter 36 und eine Leitung 37 ansaugt. Der Zylinderraum 28 ist noch über eine parallel zu ihm liegende Bohrung 38 mit der Abgangsbohrung 35 verbunden.
Die von der Druckflüssigkeit beaufschlagte Fläche 39 des Arbeitskolbens 26 ist etwa viermal so groß wie die Fläche 40 des Dichtkolbens 29. Am Boden 33 des Arbeitskolbens 26 befindet sich eine zweite Drosselbohrung 41, die eine Verbindung zwischen den beiden Seiten des durch den Arbeitskolben 26 getrennten Zylinderraumes 25 schafft. Zwischen den Zylinderraum 25 und die erste Drosselbohrung 27 ist eine Bohrung 42 gelegt, die über ein Rückschlagventil 43 mit der Zuführungsbohrung 16 verbunden ist.
Die Kupplungsbohrung 15 ist über eine Leitung 44 an ein Verteilerstück 45 angeschlossen, von dem aus die Druckflüssigkeit einer von einem nicht näher dargestellten Schaltgetriebe beeinflußten Antriebswelle 46 zugeführt wird, in der sich eine Aufnahmerille 47 und eine Fortleitungsbohrung 48 befindet. In gleicher Weise ist die Kupplungsbohrung 17 über eine Leitung 49 mit dem Verteilerstück 45 verbunden, die die Druckflüssigkeit über eine Aufnahmerille 50 einer Bohrung 51 zuführt.
Auf der Antriebswelle 46 sitzt ein Kupplungskörper 52, der zwei Kupplungen 53, 54 in sich aufnimmt. Die Fortleitungsbohrung 48 führt hinter einen Kolbenring 55 der Kupplung 53, die Bohrung 51 hinter einen Kolbenring 56 der Kupplung 54. Beim Zusammenpressen der Lamellen der einzelnen Kupplungen werden die Getriebeteile 57 bzw. 58 mitgenommen.
~ Die Arbeitsweise des Steuergerätes ist folgende: In der gezeichneten Schaltstellung N wird von der Zahnradpumpe 20 über das Filter 36 und die Leitung 37 Flüssigkeit, z. B. Öl, aus dem Getriebekasten angesaugt und über die Leitung 19 dem Verteilungsraum 13 zugeführt. Da die Zylinderbohrung 11 als Durchgangsbohrung ausgeführt ist, kann die Flüssigkeit am Steuerkolben 3 axial entlangfließen und an den Mündungen austreten. In den Kupplungsbohrungen 15, 17 und in der Zuführungsbohrung 16 kann kein Druck entstehen, so daß diese Bohrungen lediglich gefüllt werden. In dieser Neutralstellung wird über die Kupplungen 53, 54 kein Drehmoment auf die Getriebeteile 57, 58 übertragen.
In der Stellung I rastet die Kugel 6 in die untere Aussparung 5 und arretiert den Steuerkolben 3 in dieser Stellung. Die Dichtfläche 9 dichtet in der Zylinderbohrung 11, so daß in den Verteilungsraum 12 keine Flüssigkeit mehr gelangen kann. Ebenso dichtet die Dichtfläche 10, ein Flüssigkeitsaustritt aus dem Steuerkörper 2 ist damit zunächst ausgeschlossen. Das über die Bohrung 18 von der Zahnradpumpe 20 geförderte Drucköl gelangt in die Zuführungsbohrung 16 und in die Kupplungsbohrung 17. In kurzer Zeit baut sich in diesen Bohrungen ein Druck auf, der über die Abzweigung 34 auf den Dichtkolben 29 einwirkt. Die Feder 31 ist dabei so ausgelegt, daß der Dichtkolben 29, z. B. bei einem Druck von 3 at, zurückgedrückt wird. Dabei gibt dieser die Abgangsbohrung 35 frei, so daß das weitere Ansteigen des Druckes im Augenblick verhindert wird. Gleichzeitig gelangt das Drucköl über die erste Drosselbohrung 27 in den Zylinderraum 25 unter die Fläche 39. Da die Fläche 39 wesentlich größer ist als die Fläche 40 des Dichtkolbens, wird sich der Arbeitskolben 26 nach einer bestimmten Zeit hochheben, so daß der Federdruck auf den Dichtkolben 29 verstärkt wird. Damit klettert der Druck in der Zuführungsbohrung 16 ständig an, bis schließlich der Arbeitskolben 26 an der oberen Stirnseite des Zylinderraumes 25 anschlägt. Diese Stellung kann etwa bei z. B. 8 at erreicht werden.
Durch die zweite Drosselbohrung 41 im Arbeitskolben 26 gelangt Drucköl auf die andere Seite des Kolbens 26, es kann daher durch die Bohrung 38 und die Abgangsbohrung 35 abfließen. Sobald der Arbeitskolben 26 am Dichtkolben 29 zur Anlage kommt, ist die Bohrung 35 abgeschlossen. Der Druck kann nunmehr bis zu einem einstellbaren Enddruck weitersteigen, bei z. B. 10 at öffnet ein in die Zahnradpumpe 20 eingebautes Überdruckventil 59. Im gleichen Maß wie in der Zuführungsbohrung 16 der Druck ansteigt, steigt er auch in der Kupplungsbohrung 17 an, d. h., der Kolbenring 56 in der Kupplung 54 wird zunächst mit etwa 3 at belastet. Bei dieser Belastung schleifen die Lamellen eben durch. Entsprechend der arbeitszeitigen Belastung wird mit dem Zunehmen des Druckes hinter dem Kolbenring 56 ein immer größeres Drehmoment auf den Getriebeteil 58 übertragen, bis schließlich nach einer gewissen zeitlichen Verzögerung das höchste Drehmoment der Antriebswelle 46 auf den Getriebeteil 58 übertragen werden kann. Durch diese langsame Drucksteigerung arbeitet die Kupplung »weich«.
Zur Entkupplung wird der Steuerkolben 3 wieder in die Stellung N gebracht, so daß das Drucköl in der geschilderten Weise abfließen kann. Die Feder 31 drückt den Arbeitskolben 26 nach unten, die Flüssigkeit entweicht über die Bohrung 42, das Rückschlagventil 43, die Zuführungsbohrung 16 und die Zylinderbohrung 11 in kürzester Zeit. Der Kolbenring 56 geht in seine Ausgangslage zurück, die Lamellen trennen sich, so daß kein Drehmoment mehr übertragen wird.
Die Vorgänge in der Schaltstellung II sind genau die gleichen, die Abdichtung übernehmen in diesem Fall die Dichtfläche 9 und die Dichtfläche B. Über die Kupplungsbohrung 15 und die Leitung 44 wird die Kupplung 53 beaufschlagt, d. h., die über die Fortleitungsbohrung 48 zugeführte Druckflüssigkeit drückt den Kolbenring 55 gegen die Lamellen, so daß schließlich diese das Drehmoment von der Antriebswelle 46 über den Kupplungskörper 52 auf die Getriebeteile 57 übertragen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Druckanstieg beim Schalten in gleichen Zeiten um etwa gleiche Beträge erfolgt, so daß bei Schaltungen bei verschiedenen Belastungsmomenten gleiche Verhältnisse herrschen. Andererseits können die Drosselbohrungen größer gehalten werden, so daß sich erhebliche Vereinfachungen in der Herstellung ergeben und darüber hinaus Verstopfungen durch Verschmutzung vermieden werden. Schließlich kann der Zylinderraum für den Arbeitskolben verhältnismäßig klein gehalten werden, so daß eine rasche Entleerung möglich ist und rasche Schaltungen über die Neutralstellung hinweg getätigt werden können, wobei die Kupplung stets anfänglich mit dem Minimumdruck beaufschlagt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuergerät für das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch zu betätigender Reibungskupplungen, dem die durch eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter geförderte Druckflüssigkeit durch eine mit einem Überdruckventil ausgestattete Druckleitung zugeführt wird und von dem die Druckflüssigkeit je nach der Stellung eines Steuerkolbens dem jeweiligen Druckraum einer Kupplung zuführbar ist, wobei außerdem die Druckleitung in diesen beiden Stellungen des Steuerkolbens über eine Drosselbohrung mit dem Druckraum eines Drucksteigerungsventils verbunden ist, dessen Arbeitskolben sich über eine Druckfeder an einem Dichtkolben abstützt, der den Durchflußquerschnitt einer von der Druckleitung zu dem Vorratsbehälter führenden Leitung steuert, welche durch eine Bohrung mit dem Raum des Drucksteigerungsventils zwischen dem Arbeits- und dem Dichtkolben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (33) des Arbeitskolbens (26) eine weitere Drosselbohrung (41) angeordnet ist.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Drosselbohrung (41) etwa dem Durchflußquerschnitt der ersten Drosselbohrung (21) entspricht und die Flächen (39, 40) des Arbeitskolbens (26) und des Dichtkolbens (29) etwa im Verhältnis 4:1 zueinander stehen.