DE1601737B1

DE1601737B1 - Einrichtung zur selbsttaetigen steuerung des druckaufbaues bei hydraulischen berbrauchern

Info

Publication number: DE1601737B1
Application number: DE19681601737
Authority: DE
Inventors: Helmuth Hoffmann; Walter Prof Dr Koenig
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1968-01-11
Filing date: 1968-01-11
Publication date: 1971-09-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Druckaufbaues bei hydraulischen Verbrauchern, insbesondere Getriebeschaltkupplungen, mit einem ständig vom Verbraucherdruck stirnseitig beaufschlagten, in Schließrichtung entgegen diesem Druck federbelasteten Vorsteuerschieber, dem ein ebenfalls in Schließrichtung federbelasteter und an seiner der Feder abgewandten Stirnseite vom Verbraucherdruck beaufschlagbarer Hauptsteuerschieber zugeordnet ist, der in Schließstellung die zum Verbraucher führende Druckmittelleitung gegenüber dem Druckmittelvorratsbehälter sperrt und dessen federseitige Stirnseite bei Offenstellung des Vorsteuerschiebers über ein Drosselorgan mit der Druckmittelleitung in Verbindung steht.
Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1024 363 eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Druckaufbaues, insbesondere für hydraulische Getriebeschaltkupplungen, bekanntgeworden, bei der die zu den Kupplungen führende Druckmittelleitung an einen Zylinder mit einem darin geführten Steuerkolben angeschlossen ist. Dieser Steuerkolben stützt sich über eine Druckfeder gegen einen zweiten Kolben größeren Durchmessers ab, welcher auch im Zylinder geführt ist. Vom Druckraum dieses Zylinders führt eine Leitung mit einem darin angeordneten Drosselorgan ebenfalls zur Druckleitung. Ferner weist der Zylinder im Wirkungsbereich des Steuerkolbens einen seitlichen Austrittskanal auf, der vom Steuerkolben in Richtung der Federkraft verschließbar ist. Der Druckaufbau in der Druckmittelleitung erfolgt in der Weise, daß der Steuerkolben zunächst durch das auf seine Stirnfläche wirkende Druckmittel gegen die Kraft der Druckfeder verschoben wird, wobei Druckmittel durch den Austrittskanal abströmen kann. Das durch die andere Leitung und das Drosselorgan in den Druckraum des zweiten Kolbens einströmende Druckmittel baut hier verzögert einen Druck auf, der durch Verschieben des zweiten Kolbens die Vorspannung der Druckfeder langsam erhöht. Dabei schiebt die Druckfeder den Steuerkolben allmählich über die Öffnung des Austrittskanals, so daß sich in der Druckmittelleitung infolge der Drosselung des durch den Austrittskanal abströmenden Druckmittels ein Druck aufbaut. Bei dieser bekannten Einrichtung führt jedoch die direkte Abstützung des Steuerkolbens über eine Druckfeder während des Druckaufbaues zu Flatterbewegungen des Steuerkolbens und damit zu unerwünschten Druckschwankungen des hydraulischen Mediums. Man hat bereits versucht, diese Flatterbewegungen durch eine Dämpfung zu vermeiden. Dies führt jedoch in jedem Fall zu einer Reaktionsverzögerung des Steuerkolbens und somit zu unerwünschten Nachlaufzeiten. Ferner benötigt die bekannte Einrichtung zur Rückführung in die Ausgangsstellung bei einem Druckabfall in der Druckmittelleitung, beispielsweise bei einem Gangwechsel, eine geraume Zeit, da jeweils das im Druckraum des zweiten Kolbens befindliche Druckmittel durch das Drosselorgan zur Druckmittelleitung hin verdrängt werden muß.
Ferner ist durch die deutsche Auslegeschrift 1120229 eine Entlastungseinrichtung für eine mit einem Verbraucher verbundene Druckmittelpumpe bekanntgeworden, die bei fehlendem Druckmittelbedarf des Verbrauchers über die Entlastungseinrichtung mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. Bei dieser Einrichtung steht die federbelastete Seite des Hauptsteuerschiebers über ein Drosselorgan in Schließstellung des Vorsteuerschiebers mit dem Druckmittelvorratsbehälter und in Offenstellung mit der Druckleitung in Verbindung. Im letzten Fall wird über das Drosselorgan an der federbelasteten Seite des Hauptsteuerschiebers verzögert ein Druck aufgebaut, der den Hauptsteuerschieber in Schließstellung versetzt, wobei dieser die Druckleitung gegenüber dem Druckmittelvorratsbehälter sperrt. Geht der Vorsteuerschieber in Schließstellung, so wird das Druckmittel von der federbelasteten Seite des Hauptsteuerschiebers von dem auf dessen andere Stirnseite einwirkenden Druck zum Druckmittelvorratsbehälter hin verdrängt, und zwar durch das Drosselorgan, wodurch der Hauptsteuerschieber verzögert in Offenstellung gelangt. Diese Verzögerung ist für die Wirkungsweise der Entlastungseinrichtung unerheblich, sie würde sich jedoch bei einer Einrichtung zur Steuerung des Druckaufbaues, bei der kurze Steuerzeiten erforderlich sind, nachteilig auswirken.
Es liegt die Aufgabe vor, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Druckaufbaues bei hydraulischen Verbrauchern zu schaffen, bei der Druckschwankungen im Druckmittel während des Druckaufbaues mit Sicherheit vermieden werden. Dabei soll die Drucksteuereinrichtung bei einem Druckabfall in der Druckmittelleitung, wie der bei jedem Gangwechsel erfolgt, in kürzester Zeit in ihre Ausgangsstellung gelangen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hauptsteuerschieber über den geöffneten Vorsteuerschieber vom Verbraucherdruck beaufschlagt ist und der federseitige Raum des Hauptsteuerschiebers mit dem Druckmittelvorratsbehälter durch einen Kanal in Verbindung steht, den ein Sperrschieber beherrscht, welcher seinerseits im Sinne des öffnens durch eine Druckfeder und im Sinne des Schließens über ein Drosselorgan vom Druck in der Druckmittelleitung belastet ist und daß an die Verbindung zwischen diesem Drosselorgan und dem Sperrschieber eine zum Druckmittelvorratsbehälter führende Leitung angeschlossen ist, die vom Vorsteuerschieber bei dessen vom Druck bewirkten Offenstellung verschließbar ist.
Hierdurch wird erreicht, daß der Vorsteuerschieber bei einem Druckabfall in der Druckmittelleitung, der sich beispielsweise beim Gangwechsel ergibt, jeweils sofort in seine Schließstellung zurückspringt, so daß der Sperrschieber kurzzeitig in seine Ausgangsstellung gelangt und somit für den nachfolgenden Druckaufbau bereit ist. Der Hauptsteuerschieber nimmt nach jedem abgeschlossenen Druckaufbau-Vorgang selbsttätig seine Ausgangsstellung ein, ist also bereits vor jedem Gangwechsel wieder anlaufbereit.
In Ausgestaltung der Erfindung ist an den Vorsteuerschieber eine von diesem gegenüber der Druckmittelleitung sperrbare Kammer angeschlossen, die mit der der Druckfeder abgewandten Stirnseite des Hauptsteuerschiebers in Verbindung steht; von der dieses Stirnende bildenden Stirnfläche gehen Drosselnuten aus, wobei die durch die Drosselnuten gebildeten Strömungsdurchgänge beim Verschieben des Hauptszeuerschiebers entgegen der Kraft der Druckfeder mit dem _ILri,-chmyttelvorratsbehälter verbindbar sind; die Kammer steht ferner durch ein Drosselorgan im Hauptsteuerschieber mit dem federseitigen Raum des Hauptsteuerzylinders in Verbindung, der seinerseits an den Druckmittelvorratsbehälter mittels des durch den Sperrschieber verschließbaren Kanals angeschlossen ist; schließlich ist die Kammer durch ein Drosselorgan sowohl mit der Stirnfläche des in Richtung zu dieser federbelasteten Sperrschiebers als auch mit dem Druckmittelvorratsbehälter durch die Leitung verbunden, welche in Offenstellung des Vorsteuerschiebers gegenüber diesem verschließbar ist.
Um den zeitlichen Ablauf des Druckaufbaues in der Druckmittelleitung bestimmen zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Federraum des Hauptsteuerschiebers durch ein oder mehrere steuerbare Drosselorgane mit dem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfiindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist teils schematisch teils im Längsschnitt eine Einrichtung zur hydraulischen Betätigung von- Schaltkupplungen eines unter Last schaltbaren Getriebes dargestellt. Von einer Druckmittelpumpe 1 führt eine Druckmittelleitung 2 zu -einem Dreistellungsschieber 3. Eine von der Druckmittelleitung 2 abzweigende Leitung 4 ist an einen Dreistellungsschieber 5 angeschlossen, der durch Leitungen 6; 7 und 8 mit je einer hydraulischen Kupplung 9,10 bzw. 11 zum Schalten der entsprechenden Gangstufe angeschlosesn ist. Vom Dreistellungsschieber 3 führen zwei Leitungen 12 und 13 zu je einer hydraulischen Kupplung 14 bzw. 15, welche zur Betätigung der Vorwärts- bzw. Rückwärtskupplung im Wendegetriebe dienen. Die beiden Dreistellungsschieber 3 und 5 stehen durch je eine Rücklaufleitung 16 bzw. 17 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 18 in Verbindung. An die Druckmittelleitung 2 ist mittels einer Leitung 19 ein überdruckventil 20 angeschlossen. Ferner weist die hydraulische Anlage eine Drucksteuereinrichtung 21 auf, welche durch eine Leitung 22 mit der Druckmittelleitung 2 in Verbindung steht. Im Gehäuse 23 der Drucksteuereinrichtung sitzt in einer Bohrung 24 axial verschiebbar ein durch eine Druckfeder 25 belasteter Vorsteuerschieber 26. Der Vorsteuerschieber 26 ist an seiner zur Leitung 22 hin gerichteten Stirnseite mit einem kegelförmigen Schließkörper 27 ausgestattet, welcher in der gezeigten Schließstellung des Vorsteuerschiebers mit einem Teil seines Kegels in die Leitung 22 hineinragt. Eine quer zur Leitung 22 im Gehäuse 23 angeordnete Kammer 28 steht einerseits durch ein Drosselorgan 29 mit einem Raum 30 in Verbindung, der seinerseits durch eine Leitung 31 an die Bohrung 24 angeschlossen ist. Die Bohrung 24 ist mittels einer Leitung 32 mit der Rücklaufleitung 17 verbunden. In einer im Gehäuse 23 quer zur Bohrung 24 angeordneten Bohrung 33 sitzt axial verschiebbar ein Sperrschieber 34. Dieser Sperrschieber wird durch eine sich am Gehäuse 23 abstützende Druckfeder 35 in der gezeigten Neutralstellung gehalten, wobei sich dessen obere Stirnfläche 36 im Raum 30 gegen ein Teil 37 am Gehäuse 23 abstützt. Ferner hat der Sperrschieber 4 an dem der Stirnfläche 36 gegenüberliegenden Ende einen als Kegel ausgebildeten Schließkörper 38. An die Kammer 28 schließt sich ferner eine quer dazu verlaufende Bohrung 39 an, in welcher ein Hauptschieber 40 axial verschiebbar geführt ist. Die Bohrung 39 hat einen Ringraum 41, der durch eine Leitung 42 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 18 in Verbindung steht. Der Hauptsteuerschieber 40 ist mit einer Druckfeder 43 belastet, die sich gegen eine in das Gehäuse 23 eingesetzte Verschraubung 44 abstützt. In der Verschraubung 44 befindet sich ein mittels eines Schiebers 45 sperrbares Drosselorgan 46. Der die Druckfeder 43 enthaltende Raum 47 steht durch einen Kanal 48 mit der Bohrung 24 in Verbindung, wobei die Mündung des Kanals 48 in der Bohrung 24 als Sitz für den Schließkörper 38 des Sperrschiebers 34 dient. Der Hauptsteuerschieber 40 weist an seinem der Kammer 28 zugewandten Ende über seinen Umfang gleichmäßig verteilte, in Längsrichtung verlaufende Drosselnuten 49 auf. Ferner hat der Hauptsteuerschieber 40 ein in seine Stirnfläche 50 eingesetztes Drosselorgan 51, das durch eine zentrale Bohrung 52 mit dem Federraum 47 in Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Angenommen, der Zylinder der hydraulischen Kupplung 10 sei durch Verstellen des Dreistellungsschiebers 5 gerade mit der Druckmittelpumpe 1 verbunden worden, so wird dieser Zylinder zunächst mit Druckmittel gefüllt. Hat der Fülldruck im Zylinder 10 und somit auch in den Leitungen 2 und 7 eine bestimmte Höhe erreicht, beispielsweise 2 atü, so bewirkt das durch die Leitung 22 strömende Druckmittel ein Abheben des Vorsteuerschiebers 26 von seinem Sitz. Es gelangt Druckmittel aus der Leitung 22 in die Kammer 28, wobei die druckmittelseitige Stirnfläche des Vorsteuerventils 26 nunmehr auf ihrer gesamten Fläche von Druckmittel beaufschlagt wird. Das Druckmittel bewirkt ein vollständiges Öffnen des Vorsteuerschiebers 26 gegen die Kraft der Druckfeder 25, wobei die Verbindung der Leitung 31 mit der drucklosen Bohrung 24 unterbrochen wird. Aus der Kammer 28 gelangt Druckmittel durch das Drosselorgan 29 in den Raum 30. Hier baut sich infolge der Wirkung des Drosselorgans 29 verzögert ein Druck auf. Das in der Kammer 28 befindliche Druckmittel wirkt auch auf die Stirnfläche 50 des Hauptsteuerschiebers 40 ein und verschiebt diesen gegen die Kraft der Druckfeder 43, so daß durch die Drosselnuten 49 zunächst ein gedrosselter Abfluß von Druckmittel aus der Kammer 28 in den Ringraum 41 und von hier durch die Leitung 42 zum Vorratsbehälter 18 erfolgt. Dieses gedrosselte Abströmen des Druckmittels ist so bemessen, daß in der Kammer 28 sowie in den Leitungen 22, 2, 4 sowie 7 und damit auch im Zylinder der Kupplung 10 zunächst Fülldruck herrscht. Das in dieser Stellung des Hauptsteuerschiebers 40 durch das Drosselorgan 51 in den Federraum 47 gelangende Druckmittel fließt durch den Kanal 48, die Bohrung 24 sowie die Leitungen 32 und 17 zum Druckmittelvorratsbehälter 18 zurück. Sobald das aus der Kammer 28 durch das Drosselorgan 29 in den Raum 30 einströmende Druckmittel hier einen Druck aufgebaut hat, der etwa dem Fülldruck entspricht, so wird durch dessen Einwirkung auf die Stirnfläche 36 des Sperrschiebers 34 dieser gegen die Kraft der Druckfeder 35 nach unten verschoben. Damit verschließt der kegelförmige Schließkörper 38 des Sperrschiebers 34 den Kanal 48 gegenüber der drucklosen Bohrung 24. Folglich kann das aus der Kammer 28 durch das Drosselorgan 51 im Hauptsteuerschieber 40 durch die zentrale Bohrung 52 in den Federraum 47 einströmende Druckmittel hier allmählich einen Druck aufbauen. Der im Raum 47 langsam ansteigende Druck verschiebt nun, unterstützt durch die Kraft der Druckfeder 43, den Hauptsteuerschieber langsam nach links. Dabei nimmt der Gesamtquerschnitt der Drosselnuten 49, welcher dem aus der Kammer 28 in den Ringraum 41 strömenden Druckmittel zur Verfügung steht, langsam ab. Entsprechend der Drosselung des aus der Kammer 28 durch die Drosselnuten 49 in den Ringraum 41 und von hier zum Druckmittelvorratsbehälter fließenden Druckmittels erfolgt der Druckaufbau in den Leitungen hinter der Pumpe 1 und damit auch im Zylinder der Kupplung 10. Dabei ist durch eine besondere Formgebung der Drosselnuten dafür gesorgt, daß der Druckaufbau gleichmäßig verläuft. Wenn schließlich der Hauptsteuerschieber 40 die in der Zeichnung dargestellte Stellung wieder erreicht hat, dann ist der vorbestimmte Betätigungsdruck für die Kupplungen erreicht, und das von der Pumpe geförderte überschüssige Druckmittel strömt durch die Leitung 19 und das überdruckventi120 zum Druckmittelvorratsbehälter 18 zurück.
Mit Hilfe des Schiebers 45 kann der Federraum 47 über das Drosselorgan 46 mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden werden, so daß ein Teil des durch das Drosselorgan 51 in den Federraum 47 gelangenden Druckmittels sofort durch das Drosselorgan 46 in den Druckmittelvorratsbehälter zurückgeführt wird. Hierdurch wird das Verschieben des Hauptsteuerschiebers aus seiner nach rechts verschobenen Stellung in seine gezeigte Endlage verzögert, so daß sich eine entsprechende Verzögerung des Druckaufbaues ergibt. Das Drosselorgan 46 kann aber auch stufenlos einstellbar ausgeführt sein, so daß der zeitliche Ablauf des Druckaufbaues weitgehend steuerbar ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Druckaufbaues bei hydraulischen Verbrauchern, insbesondere Getriebeschaltkupplungen, mit einem ständig vom Verbraucherdruck stirnseitig beaufschlagten, in Schließrichtung entgegen diesem Druck federbelasteten Vorsteuerschieber, dem ein ebenfalls in Schließrichtung federbelasteter und an seiner der Druckfeder abgewandten Stirnseite vom Verbraucherdruck beaufschlag= barer Hauptsteuerschieber zugeordnet ist, der in Schließstellung die zum Verbraucher führende Druckmittelleitung gegenüber dem Druckmittelvorratsbehälter sperrt und dessen federseitige Stirnseite bei Offenstellung des Vorsteuerschiebers über ein Drosselorgan mit der Druckmittelleitung in Verbindung steht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Hauptsteuerschieber (40) über den geöffneten Vorsteuerschieber (26) vom Verbraucherdruck beaufschlagt ist und der federseitige Raum (47) des Hauptsteuerschiebers (40) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (18) durch einen Kanal (48) in Verbindung steht, den ein Sperrschieber (34) beherrscht, welcher seinerseits im Sinne des Öffnens durch eine Druckfeder (35) und im Sinne des Schließens über ein Drosselorgan (29) vom Druck in der Druckmittelleitung (2) belastet ist, und daß an die Verbindung zwischen diesem Drosselorgan (29) und dem Sperrschieber (34) eine zum Druckmittehrorratsbehälter (18) führende Leitung (31) angeschlossen ist, die vom Vorsteuerschieber (26) bei dessen vom Druck bewirkten Offenstellung verschließbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Vorsteuerschieber (26) eine von diesem gegenüber der Druckmittelleitung (2) sperrbare Kammer (28) angeschlossen ist, die mit der der Druckfeder (43) abgewandten Stirnseite des Hauptsteuerschiebers (40) in Verbindung steht, daß von der dieses Stirnende bildenden Stirnfläche (50) Drosselnuten (49) ausgehen, wobei die durch die Drosselnuten (49) gebildeten Strömungsdurchgänge beim Verschieben des Hauptsteuerschiebers (40) entgegen der Kraft der Druckfeder (43) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (18) verbindbar sind, daß die Kammer (28) ferner durch ein Drosselorgan (51) im Hauptsteuerschieber (40) mit dem federseitigen Raum (47) des Hauptsteuerschiebers (40) in Verbindung steht, der seinerseits an den Druckmittelvorratsbehälter (18) mittels des durch den Sperrschieber (34) verschließbaren Kanals (48) argeschlossen ist, und daß schließlich die Kammer (28) durch das Drosselorgan (29) sowohl mit der Stirnfläche (36) des in Richtung zu dieser federbelasteten Sperrschiebers (34) als auch mit dem Druckmittelvorratsbehälter (18) durch die Leitung (31) verbunden ist, welche in Offenstellung des Vorsteuerschiebers (26) gegenüber diesem verschließbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der federseitige Raum (47) des Hauptsteuerschiebers (40) durch ein oder mehrere steuerbare Drosselorgane (46) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (18) in Verbindung steht.