Hydraulische Steuereinrichtung mit einer
Vorrichtung für verzögerte
Drucksteigerung Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung insbesondere
für selbstfahrende Arbeitsmaschinen mit einer Vorrichtung für verzögerte Drucksteigerung
und einem Steuergerät zur Zu- und Abschaltung von einzelnen Getriebeeinheiten zugeordneten
Kupplungen. Die in der Regel als hamellenkupplungen ausgeführte Kupplungen sollen
das aufgegebene Drehmoment auf die Getriebeeinheit nicht plötzlich übertragen, sondern
allmählich, damit keine ruckweise Beschleunigung oder der-, gleichen eintritt.
Bekannt sind sogenannte Druckatei-
gerungaventile, die einen langsamen
Druckanstieg gewährleisten sollen, und die eine Drosseldüse aufweisen.
Diese Drosseldüsen lassen bei ansteigendem Druck in der
Zeiteinheit
mehr Flüssigkeit durch, so dsas keine kontinuierliche Verzögerung möglich ist. Darüber
hinaus muss der Durchmesser der Drosseldüsen ausserordentlich klein gehalten werden,
damit äoch vertretbare Abmessungen
des Ventils erreicht werden
können. Solche kleine Öffnungen neigen aber zur Verstopfung, so dass Störungen nicht
auszuschliessen Bind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische
Steuereinrichtung zu schaffen, die unabhängig vom absoluten Druck eine kontinuierliche,
langsame Drucksteigerung zulässt, wobei die Abmessungen der Drucksteigerungsvorrichtung
klein gehalten werden können und diese einfach in der Herstellung ist. Zur Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die Drueksteigerungsvorrichtung aus
einem Stufenzylinder mit mindestens zwei unter Federdruck stehenden Kolben besteht,
wobei der eine Kolben eine Drossel aufweist und als Sperrschieber in eine
Durchgangsleitung im Zylinder ragt, die einmal über eine leitung mit der
Kupplung und einmal mit einem Flüssigkeitesammelbehälter verbunden ist. Die Feder
für den grossen Kolben ist an einem Dekkei den Zylinders und die Feder für
den kleinen Kolben am grossen Kolben abgegtützt. Eine beepnders günstige Bauweise
ergibt sich dann, wenn die Kolben koaxial hintereinanderliegen und die Drossel im
Boden des kleinen Kolbens angeordnet ist, wobei der grosse Kolben zur Aufnahme der
Feder den kleinen Kolbens zweckmässig eine napfartige Vertiefung aufweist,
die von der Feder für den grossen Kolben umgeben ist. Zur schnellen Entleerung
des
Zylinders in Neutralstellung des Steuergerätes, wenn also keine Kupplung unter Druck
gesetzt ist, ist die Durchgangsleitung mit dem Zylinder für den grossen Kolben durch
eine Bohrung verbunden, in der ein Rüekschlagventil angeordnet ist. Ein Ausführungebeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beachrieben.
Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltschema der Steuereinrichtung mit einem Schnitt durch
die Drucksteigerungsvorrichtung in grösserem Massstab, Fig. 2 ein Diagramm über
den Druckverlauf in den Kupplungen. Zur Steuereinrichtung gehören'im wesentlichen
eine Pumpe 1, ein Steuergerät 2 und eine Drucksteigerungsvorrichtung 3. Diese Drucksteigerungsvorrichtung
3 besteht aus einem Stufenzylinder 4, in dem ein grosser Kolben 5 und ein kleiner
Kolben 6 axial beweglich sind. Der grosse Kolben 5 wird in seine eine Endlage durch
eine Feder 7 gedrückt, die sich an einem Deckel 8 des Zylinders 4 abstützt. Der
kleine Kolben 6 ist koaxial zum grossen Kolben 5 angeordnet, er steht unter der
Wirkung einer
Feder 9, die in einer napfartigen Vertiefung 10 des
Kolbens 5 geführt ist. Der Kolben 6 schlägt an einem Abstützglied 11 an, und zwar
so, dass er in seiner Endlage eine abgesetzte Durchgangsleitung 12 völlig verschliesst.
Im Boden des kleinen Kolbens 6 befindet sich eine Drossel 13, die die Durchgangsleitung
12 mit dem Zylinderinnenraum zwischen den beiden Kolben 5,6 verbindet. Neben der
Zylinderbohrung für den kleinen Kolben 6 ist eine weitere Bohrung 14 vorgesehen,
die ebenfalls die Durchgangsleitung 12 mit dem inneren Zylinderraum verbindet. In
" diese Bohrung 14 ist ein Rückschlagventil 15 eingesetzt. Im Deckel 8 ist schliesslich
noch eine Querbohrung 16 angeordnet, durch die eventuell durchtretendes Lecköl in
einen Sammelbehälter 17 entweichen kann. Die Steuereinrichtung arbeitet in folgender
Weise: Aus dem Sammelbehälter 17 saugt die Pumpe 1 über ein Filter 18 die Flüssigkeit,
in aller Regel Öl, an und drückt sie, wenn das Steuergerät 2 in seiner Neutralstellung
N gehalten ist über eine Leitung 19, ein Druckbegrenzungsventil 20, eine leiturig
21 zu einem Verteilkörper 22. Von hier aus gelangt die Flüssigkeit über eine Nut
23 und eine Bohrung 24 in einer ,Antriebswelle 25 in das Innere zweier Kupplungen
26,27, um insbesondere die Inawellen zu kühlen. Schliesslich fliesst die Flüssigkeit
wieder
zurück in den Sammelbehälter 17, der den Getriebekasten darstellen kann. Wenn also
keine der beiden Kupplungen 26,27 in ärbeitastellung ist, wird der von der Pumpe
1 geförderte Flüssigkeitsstrom zur Kühlung benützt. Soll nun zum Beispiel die Kupplung
27 anziehen, so wird der Schieber des Steuergerätes 2 nach links gezogen, so dass
eine Zeitung 28 über einen 3-teuer geräteingang 29 mit einer Zeitung 30 am Steuergerätausgang
in Verbindung gebracht wird, die zur Kupplung bzw. zum Verteilkörper 22 führt. Gleichzeitig
ist die Verbindung über eine Leitung 31 zur Durchgangsleitung 12 der Drueksteigerungavorrichtung
3 geöffnet. Über eine Nut 32 im Verteilkärper 22 und eine Bohrung 33 in der Antriebawelle
25 wird der Kupplung 27 Druckflüssigkeit zugeführt, so dass die Lamellen aneinandergepresst
werden und das Drehmoment von der Antriebswelle 25 auf eine Getriebeeinheit 34 übertragen
wird. Der Druckaufbau in der Kupplung 27 erfolgt aber nur allmählich, Nach der Füllung
der Kupplung 27 bei zum Beispiel 2 atü, strömt bei beispielsweise 3 atü, bestimmt
durch die Einstellung der Feder 9, der grösste Teil der Pumpenfördermenge über die
Leitungen 28,31,12 in den Sammelbehälter 17 ab. Gleichzeitig fliesst Drucköl über
die Drossel 13 -in den Speicherraum zwischen dem Kolben 5 und 6 und bewegt den grossen
Kolben 5 in der Zeichnung nach links
bis zum Anschlag 35. Der Druckaufbau
im Leitungssystem erfolgt entsprechend der Zusammendrüokung der grossen Feder 7
bzw. der Speicherfüllung, so dass durch die Änderung der Charakteristik bzw. Stärke
der Feder 7 der Abschaltdruck im Punkt 38 (siehe Diagramm nach Fig. 2) eingestellt
werden kann. Die Speicherfüllzeit bzw. die Zeit zum Druckaufbau ist ausschliesslich
abhängig vom Differenzdruck, das heisst dem Druck, der während des Druckaufbaues
vor der Drossel 13 in der Zeitung 12 und im Speicherraum zwischen den Kolben 5,6
entsteht. Schlägt der Kolben 5 am Anschlag 35 an, herrscht keine Druckdifferenz
mehr zwischen der Durchgangsleitung 12 und dem Speicherraum zwischen den Kolben
5,6. Die Feder 9 schiebt dann den Kolben 6 bis zum Abstützglied 11, so dass die
Durchgangsleitung 12 versohlossen ist. Der Druckaufbau ist beendet und die Pumpenfördermenge
läuft über das Druckbegrenzungsventil 20, die Leitung 21 und die Kupplungen 26,27
in den Sammelbehälter 17 ab. Der Druckverlauf über der Zeit ist im Diagramm nach
Fig. 2 mit der Linie 36 festgehalten. Zunähst baut sich sehr rasch unter Schnellfüllung
der Kupplung ein Druck bis zum Punkt 37 auf, bis der kleine Kolben 6 den Durchgangskanal
12 freigibt. Durch die Füllung des Raumes zwischen den beiden Kolben verringert
sich der Druckaufbau in der Zeiteinheit, die Linie 36 verläuft also bis zum Punkt
38 mit geringerer Neigung, um dann von hier aus, wenn. also
der
Kolben 5 auf dem Vorsprung 35 aufsitzt, das heisst der kleine Kolben 6 die Durchgangsleitung
12 schliesst und das Druckbegrenzungaventil 20 öffnet, wieder steil bis zu einem
Maximum anzusteigen. Der Hauptnil der von der Pumpe 1 geförderten Flüssigkeitsmenge
fliesst über den Durchgangskanal 12 in den Sammelbehälter 17 ab. Dieser Druckaufbau
vollzieht sich natürlich in genau der ' gleichen Weise irAer Kupplung 27, so dass
diese nicht ruckartig sonder weich anzieht. Von grösster Bedeutung ist, dass die
Druckateigerungavorrichtung unabhängig vom absoluten Druck arbeitet, denn massgebend
ist, wie ausgeführt, für die Verzögerungszeit lediglich der Differenzdruck zwischen
der Durchgangsleitung 12 und dem Raum zwischen den beiden Kolben 5,6. Bei höherem
Druck fliesst also keine grössere Menge durch den Durchlass 13 wie bei einem kleineren
Druck, so dass der Druckzuwachs konstant gehalten werden kann. Auf diese Weine lassen
sich sehr kleine Abmessungen für die Druckateigerungavorrichtung 3 erreichen. ?n
die Zuführleitung 30 ist noch ein Rückschlagventil 39 eingebaut, das von einer Zeitung
40 umgangen ist, die einmal. eine Drossel 41 und einmal einen Flüssigkeitsspeicher
42 enthält. Beim Anziehen der Kupplung 27 wird die Flüssigkeit über das Rückschlagventil
39 fliessen.
Soll nunmehr umgeschaltet werden auf eine andere Getriebeeinheit
43, so muss die Kupplung 26 anziehen und die Kupplung 27 gelüftet werden. Dazu wird
das Steuergerät 2 verstellt, der Längsschieber wird zum Beispiel nach rette gezogen
bis die Leitung 28 über einen Auslass 44 finit einer Leitung 45 verbunden ist, die
zum Verteilkörper 22 führt. Gleichzeitig ist wieder die Verbindung über die Leitung
31 mit der Drucksteigerungsvorriehtung 3 hergestellt. Dabei wird die Neutralstellung
überfahren und die Leitung 30 wird schliesslich über einen Auslass 46 des Steuergerätes
2 mit dem Sammelbehälter 17 verbunden. Dadurch wird die Kupplung 27 gelöst. Die
Flüssigkeit gelangt über die Zeitung 40, also über die Drossel 41 und die Leitung
30 zum Sammelbehälter 17. Durch die Einschaltung des Flüssigkeitsspeichers 42 wird
erreicht, dass der Druckabfall in einem gewissen Bereich allmählich erfolgt, wie
dies aus dem Diagramm in 3'ig. 2 hervorgeht, wo die gestrichelte Linie 47 den Druckabfall
wiedergibt. Der Flüssigkeitsspeicher 42 besteht lediglich aus einem unter Federdruck
stehenden Kolben 48, der unter dem maximalen Kupplungsdruck zurückgedrückt ist und
als Flüssigkeitereuervoir dient. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Linien
36,47 sich an einem Punkt 48 schneiden, bei dem die Kupplung 26 bereits das Drehmoment
übertragen kann und die Kupplung 27 gerade durchschleift, so dass kein unerwünschter
Drehzahlabfall bei der Schaltung von
-der einen Getriebeinheit
34 auf cb andere Getriebeeinheit 43 stattfindet. Die Druckflüssigkeit gelangt in
ähnlicher weine von der leitung 45 über ein Rückaohlagventil 39' zum Verteilkörper
22 und hier von einer Nut 50 in eine Bohrung 51 in der Antriebswelle 25, um sehlieaslich
die Kupplung 26 zu beaufsohlagen. Nach einem erneuten Umschalten den Steuergeräten
2 kann die Kupplung 26 dadurch gelüftet werden, dann nun die Plüssigkeit über eine
Drossel 41t in einer heitung 40' und das Steuergerät 2 zum Sammelbehälter
17 zurückfliesst, wobei wieder durch den Speicher 421 eine Druokabfallverzögerung
eintritt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins-
besondere
darin, dann eine allmähliche Druokateigerung in den Kupplungen möglich ist und zwar
unabhängig vom absoluten Druck, den die Pumpe erzeugt. Der Druckaufbau erfolgt langsam
und kontinuierlich in Abhängigkeit vom Differenzdruce und gleichzeitig kann durch
die weitere Anordnung von Drosseln und Plüeaigkeiteapeiehern der Druckabfall in
den Kupplungen so verzögert werden, dass
beim Schalten unter last stets gewährleistet
ist, dass ' eine Kupplung das Drehmoment überträgt. Aufbau und Wirkungsweise der
Druoksteigerungsvorriohtung erlauben eine kleine Bauweise, eine einfache Fertigung
und einen atdrungefreien Ablauf auch bei längster ßebrauohadauer.