DE2233131C2 - Hydraulische Drucksteuereinrichtung für den allmählichen Druckaufbau in einer zu einem Servomotor führenden Leitung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Drucksteuereinrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs an

gegebenen Gattung.

Eine hydraulische Drucksteuereinrichtung der einleitend genannten Gattung ist aus der DE-AS 10 24 363 bekannt, und zwar insbesondere zur Anwendung für s Getriebeschaltkupplungen, in denen ein allmählicher Druckanstieg des Betätigungsdrucks erwünscht ist. Der Drosselschieber ist dabei der Ventilkolben eines Überdruckventils, das in einer von der Pumpe zum Servomotor führenden Arbeitsleitung abgezweigten Leitung angeordnet ist Dieser von einer Druckfeder belastete Drosselschieber steuert in einer Druckkammer, in welcher Ein- und Auslaß des Ventils münden, dsn bei Nullstellung geschlossenen Auslaß. Koaxial zum Drosselschieber und an diesen über die Druckfeder abgestützt, ist im Ventilgehäuse der Kolben als Steuerkolben zur hydraulischen Steuerung des Überdruckventils bzw. dessen Ventilkolbens aufgenommen und bildet mit seiner vom Drosselschieber abgewandten Stirnseite im Ventilgehäuse eine weitere Druckkammer. Diese Druckkammer ist, um einen von der Förderleitung der Pumpe unabhängigen Druckanstieg in der Arbeitsleitung bzw. vor dem Auslaß des Ventils zu erreichen, über eine die Bewegung des Kolbens verzögernde oder auch ausschaltende Drosseleinrichtung an die Arbeits-

leitung angeschlossen. Für eine Änderung des mittleren Bereichs des Druckverlaufs der Arbeitsleitung ist neben einer mit erheblichen konstruktiven Weiterungen verbundenen Vergrößerung der Kolbendurchmesser die Zuordnung einer zusätzlichen Feder zu dem über die Druckfeder direkt mit dem Drosselschieber gekoppelten Kolben vorgesehen. Mit dieser Einrichtung wird durch eine indirekte, mit erheblicher Druckmittelumwälzung verbundene Drucksteuerung im Nebenstrom eine Drucksteuerung im Hauptstrom bzw. in der Arbeitsleitung erreicht Dabei Finden zur Drucksteuerung im für den Einrückvorgarig an einer Kupplungseinrichtung wesentlichen, hier linear, degressiv oder progressiv ansteigenden Mittelbereich des Druckverlaufs mechanische, druckabbauende Mittel Anwendung.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drucksteuereinrichtvag der einleitend genannten Gattung zu schaffen, mit der auf einfache Weise ein an die tatsächlichen Betriebsbedingungen beim Anfahren bzw. Einrücken eines Servomotors bzw.

einer Kupplungseinrichtung besser angepaßter Druckverlauf darstellbar ist.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des ersten Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst

Dadurch ist unter Anwendung von zwei voneinander unabhängigen Kolben, Drosselschieber und Kolben, eine direkte Druckmittelsteuerung des Druckverlaufs in der Arbeitsleitung erreicht, mit einem Mittelbereich des Druckverlaufs, der beginnend mit einem linear ansteigenden Abschnitt in einen progressiv ansteigenden Abschnitt übergeht. Damit ist eine hydraulische Drucksteuereinrichtung gegeben, die eine praktisch ideale Anpassung des Druckverlaufs an die Betriebs- bzw. Betätigungsbedingungen eines Servomotors bzw. einer Kupplungseinrichtung herbeiführt. Bei dem Langsamstart dienenden Kupplungseinrichtungen an Gabelstaplern vollzieht sich im linear ansteigenden Abschnitt das sanfte Anlegen der zu kuppelnden Teile und im progressiv ansteigenden Abschnitt das sanfte Einrücken der Teile unter Synchronisation der Umdrehungsgeschwindigkeit der Teile. Dabei wird der Druckverlauf des progressiven Abschnitts auf konstruktiv einfache Weise durch Veränderung einer Drossel, also durch hydrau-

iische Mittel, bewirkt

Für einen anderen Zweck, nämlich zum Gleichhalten der in einen Servomotor eintretenden Druckmittelmenge bzw. zum Gleichhalten der Geschwindigkeit eines Stellmotors als Servomotor, unabhängig von der Größe der vom Servomotor zu überwindenden Last, ist es bekannt (Dc-PS 9 08 541), einem zwischen Pumpe und Servomotor angeordneten Kraftschalter eine Drosseleinrichtung zuzuordnen, die in einer von der von der Pumpe zum Kranschalter führenden Vordruckieitung abzweigenden Überlaufleitung angeordnet ist Diese Drossel ist ir. einer Richtung dem Druck vor dem Kraftschaher und in der entgegengesetzten Richtung vom Arbeitsdruck nach dem Kraftschalter sowie von einer einstellbaren Zusatzkrait beaufschlagt Durch die Zusatzkraft wird das Druckgefälle vorgegeben, welches am Steuerschieber des Kraftschalters gleichgehalten werden soll. In diesem Zusammenhang sind weder im Hinblick auf Funktion noch im Hinblick auf Konstruktion der Drucksteuereinrichtung der einleitend genannten Gattung Anregungen enthalten. Insbesondere ist hieraus weder die Anordnung von einem Kolben oder einem Drosselschieber, als voneinander unabhängige, jeweils gegen eine Rückstellkraft verstellbare Wandelemente einer Druckkammer bekannt oder angedeutet, noch deren Zusammenwirken im Sinne einer Steuerung des Druckaufbaus in einer zu einem Servomotor führenden Arbeitsleitung.

Bekannt ist auch eine auf dem Prinzip der Änderung einer Drosselstrecke durch Verschieben eines Schiebers beruhende Drosseleinrichtung (US-PS 31 50 686). Der Schieber ist hierbei als an einem Ende geschlossener Hohlzylinder ausgebildet und ist mit diesem Ende in eine Druckkammer einschiebbar, in welcher der Einlaß eines die Drosseleinrichtung aufweisenden pneumatischen Druckminderers mündet Der Auslaß wird von dem offenen Ende des Schiebers gebildet und kommuniziert über einen im mittleren Bereich des Schiebers ausgebildeten Durchlaß im Zylindermantel mit dem Einlaß.

Weiter ist eh. Ventil für eine hydraulische Sicherheitsvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses von Flüssigkeit bei hohen Drücken bekannt (US-PS 18 71 287), bei dem in einer Gehäusebohrung zwischen Zu- und Ablauf des Ventils ein Längsschieber eingeordnet ist, der in Richtung der Strömung gesehen zusammen mit der Gchäusebohrung eine erste Drossel mit variabler Drosselstrecke bildet und eine zweite Drossel in Form axialer Durchlässe aufweist Dieser Längsschieber ist zur Verhinderung von durch Viskositätsschwankungen, die durch Tempertiurschwankungen bedingt sind, hervorgerufene Schwankungen der Durchflußmenge aus einum Material helgestellt, das einen größeren Wärmeausdehungskoeffizienten aufweist, als das Material des den Längsschieber umgebenden Gehäuses.

Schließlich ist es an einem sogenannten Höhenregulierventil zur Regelung des Höhenniveaus eines Fahrzeugs mit einer hydraulischen Abstützung zwischen gefederten und ungefederten Fahrzeugteilen bekannt (GB-PS 12 54 174), einen in Verbindung mit der Gehäusewandung variable Drosseln bildenden Längsschieber mit drei Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers in einer Gehäusebohrung mit drei Anschlüssen verschiebbar aufzunehmen. Dieser Längsschieber weist beiderseits eines Mittelab^chnitts mit Steuerkanten zur Adspenrung des Anschlusses zur hydraulischen Abstützung in Ausgangsstellung d<~ * Längsschiebers im Durchmesser abgesetzte Abschnitte auf, die von Endabschnitten begrenzt sind, dia im Durchmesser dem iviittelabschnitt entsprechen. Ar, dci. yogi: .vetzten Ahschriicisrä ist jeweils ein schmaler Sund ausgtDHdci, der eir.tn Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der des Mittelabschnitts der Steuerkanten. Diese beiden Bunde bilden mu üci· Gehäasewandung jeweils den Durchfluß drosselnde Drosselstellen, um bei dynamischer Bewegung der federnden Fahrzeugteile einem erhöhten Druckmittelverbrauch am Ventil entgegenzuwirken. Bei den letzten drei genannten Ventilen handelt es sich nicht um hydraulisch gesteuerte Drucksteueremrichtungeii der einleitend genannten Gattung. Aus diesen sind zwar eine oder mehrere variable Drosselstellen bekannt, jedoch sind damit keinerlei Hinweise gegeben, auf eine hydraulische Drucksteuereinrichtung für den allmählichen Druckaufbau, auf die an dieser Einrichtung zu lösende Aufgabe oder auf die zur Aufgabe angegebene Lösung. Weiterbildungen der Drucksteuereinrichtung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen schematisch
F i g. 1 einen Schaltplan eines Steuersystems für eine hydraulische Kupplung mit einer im Längsschnitt dargestellten, in der Arbeitsleitung der Kupplung angeordneten Drucksveuereinrichtung mit Drosselschieber,

F i g. 2 ein Diagramm mit dem Druckverlauf über der Zeit in der Arbeitsleitung des Steuersystems nach Fig. 1,

F i g. 3 und 4 zeigen jeweils Varianten der Ausgestaltung des im Durchmesser abgesetzten Teil des Drosselichiebers.

F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Drucksteuereinrichtung 40, die einerseits über eine an einem Anschluß 416 mündende Arbeitsleitung 212 und über ein Schaltventil 230 — hier ein hebelbetätigtes 3/2 Wegeventil — und weiterhin über eine Zuleitung 211 mit einer Pumpe 210 und andererseits über die an einem Anschluß 41c mündende Arbeitsleitung 213 mit einer hydraulischen Kupplungseinrichtung 250 bzw. deren Betätigungsglied verbunden ist. Die über einen Motor M antreibbare Pumpe 210 fördert aus einem Tank 260 in die Zuleitung 211, an welcher ein Druckbegrenzungsventil 220 angeschlossen ist

Die Steuereinrichtung 40 weist im in F i ς. 1 gesehen linken Abschnitt ein Drosselventil mit einem federbelasteten Drosselschieber 42 und im rechten Abschnitt einen federbelasteten Kolben 44 auf. Der Drosselschieber 42 ist in einer Gehäusebohrung 41a aufgenommen und mit einem Abschnitt 42a in der Gehäusebohrung 41a, die am in Fig. 1 linken Ende einen Auslaß 41 e für Leckflüssigkeit aufweist, geführt. Zwei sich in F i g. 1 nach rechts an den Abschnitt 42a anschließende, im Durchmesser abgesetzte Abschnitte 42b und 42c bilden zusammen mit der Wandung der Gehäusebohmng 41a im Bereich zwischen den in der Gehäusebohrung 41a mündenden Anschlüssen 416, 41c zwei Drosseln. Die vom Bereich des Anschlusses 41c ausgehende zweite Drossel wird zwische" der Wandung der Gehäusebohrung 41a und dem eine Art Endbund des Drosselschiebers 42 darsLüenden Abschnitt 42c gebildet, dessen Durchmesse¹ ■ 'einer ist als der des Abschnitts 42", jedoch größer als der de* mittleren Abschnitts 42b. Der gegenüber dem e^ :zr. tidbund bildenden Abschnitt 42c eine Vergleichs >eise größere Länge aufweisende ^iitilere Abschnitt 42b oildet mit der Wand'ipg der Gehalt?· bohrung 41a iin Bereich zwischen den Anschlüssen 41b,

41c die andere, vom Anschluß 41 ft ausgehende erste Drossel. Diese erste Drossel weist eine variable Drossellänge auf, da der Drosselschieber 42 aus der in Fig. I gezeigten, durch einen Anschlag 46 bestimmten Nullstellung nach links verschiebbar ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist koaxial zum Drosselschieber 42 und in einer der Gehäusebohrung 41a entsprechenden und in diese im Bereich des Anschlusses 41c übergehende Gehäusebohrung 41a aufgenommen und geführt der Kolben 44 verschiebbar angeordnet. In Nullstellung liegt der hier topfförmige Kolben 44 mit der Stirnseite am Anschlag 46, einem sich quer durch die Gehäusebohrung 41a erstreckenden Stift, an. Der Kolben 44 begrenzt dabei mit seiner Stirnfläche zusammen mit der Stirnfläche des Drosselschiebers 42 und der Wandung der Gehäusebohrung 41a eine Druckkammer 41/", in der der Anschluß 41c mündet. Aus der Nullstellung ist der Kolben 44 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 45 in Fig. I gesehen nach rechts verschiebbar. Die Rückstellfeder 45 ist rechts an der die Gehäusebohrung 41a begrenzenden Gehäusewand abgestützt. Die Rückstellfeder 45 ist schwächer ausgelegt als die Rückstellfeder 43, die an der die Gehäusebohrung 41a auf der gegenüberliegenden Seite begrenzenden Gehäusewand abgestützt ist. Im Bereich der die Gehäusebohrung 41a am rechtsliegenden Ende begrenzenden Gehäusewand ist ein Auslaß 4Ii/ für Leckflüssigkeit vorgesehen. Der Auslaß 41c/ steht ebenso wie der auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 41 vorgesehene Auslaß 41 emit dem Tank 260 in Verbindung.

Die Funktion der Steuereinrichtung 40 nach Fig. 1 wird nun näher beschrieben. Bei arbeitender Pumpe 210 wird stetig Druckmittel in die Zuleitung 211 gefördert und liegl bedingt durch das Druckbegrenzungsventil 220 mit annähernd konstantem Druck am Schaltventil 230 an (vgl. die in F i g. 1 gezeigte Schaltstellung). In dieser Schal !stellung ist die Zuleitung 211 gesperrt. Die Arbeitsleitungen 212, 213 sind über die Steuereinrichtung 40 und üijer das Schaltventil 230 an einen Abfluß zum Tank 260 angeschlossen. Die Kupplungseinrichtung 250 befindet sich im entlasteten, ausgerückten Zustand.

Wird nun das Schaltventil 230 in die andere Schaltstellung gebracht, so gelangt Druckmittel durch den AnschluO 41 öder Drucksteuereinrichtung 40 und nach Drosselung hierin in die Druckkammer 41£ wo es den Kolben 44 belastet und über den Anschluß 41c und die Arbeitsleitung 213 die Kupplungseinrichtung 250 erreicht. Sobald der Druck in der Druckkammer 41/einen bestimmten, die Kraft der Feder 45 überschreitenden Wert erreicht, beginnt der Kolben 44 sich gegen die Rückstellfeder 45 nach rechts zu bewegen. Bis zu dieser Bewegung des Kolbens 44 steigt der Druck in der Druckkammer 41/rasch an (siehe den steilen Kurvenabschnitt a in F i g. 2).

Mit B<;ginn der selbsttätigen Verschiebebewegung des Kolbens 44 nach rechts bewirkt die damit einhergehende Anspannung der ihn belastenden Rückstellfeder 45 einen Druckanstieg in der Druckkammer 41/ Dieser Druckanstieg entspricht dem Verlauf des Kurvenabschnitts Zi in F i g. 2, erfolgt also weniger steil als der Anstieg des Kurvenabschnitts a. Am Ende der Bewegung des Kolbens 44 bei Anschlag an der Gehäusewand ist die ihn belastende Rückstellfeder 45 bezüglich des Druckaulbaus unwirksam. Ein weiterer Druckanstieg in der Druclckammer 41/führt dann selbsttätig zu einer Bewegung des Drosselschiebers 42 nach links in Fig. I. Dabei wird die den Drosselschieber 42 belastende Rückstellfeder 43 gespannt. Mit dieser Bewegung des Drosselschiebers 42 einhergehend verringert sich die Drossellänge des Spaltes zwischen der Wandung der Gehäusebohrung 41a und dem Drosselschieber 42. Bei Beginn der Bewegung des Drosselschiebers 42 nach links steigt der Druck in der Druckkammer 41 zuerst weiter langsam und dann als Folge der abnehmenden Drossellänge relativ stark an, wie der Kurvenabschnitt c in F i g. 2 zeigt. Am Ende der Bewegung des Drosselschiebers 42 bei Anschlag an der Gehäusewand besteht eine vollständig freie, d. h. ungedrosselte Verbindung zwischen den Anschlüssen 41 ft und 41c. Der Druck in der Druckkammer 41/bzw. am Betätigungsglied der Kupplungseinrichtung 250 steigt gemäß Fig. 2 entsprechend dem Kurvenabschnitt c/bis zum den Arbeitsdruck wiedergebenden Abschnitt ean.

Wird das Schaltventil 230 wieder in die Schaltstellung gemäß Fi g. 1 gebracht, so gelangt das Druckmittel aus der Kupplungseinrichtung 250 über die Arbeitsleitung 212 und das Schaltventil 230 wieder in den Tank 260.

Der Druckverlauf gemäß der Fig. 2 entspricht dem Arbeitsgang der Kupplungseinrichtung 250. Dabei dient der schnelle Druckanstieg im Bereich des Kurvenabschnitts a zur Kompensation der nicht wirksamen Hubbewegung des Betätigungsgliedes der Kupplungseinrichtung 250 bei Beginn des Kupplungsvorganges. Der langsame Druckanstieg im Kurvenabschnitt ft dient zum losen Anlegen der kuppelnden Teile der Kupplungseinrichtung 250. Der weitere langsame Druckanstieg gemäß Kut venabschnitt c bis zum Übergang mit dem K.-jrvenabschnitt d ist zum festen Anlegen der Kupplungsteiie erforderlich. Der relativ sanfte Druckverlauf nach F i g. 2 zeigt, daß ein weitgehend stoßfreies Betätigen der Kupplung*./! .richiung 250 gegeben ist, und zwar auch bei hohem Arbeitsdruck, der größer sein muß als der zum vollen Greifen der Kupplung notwendige Druck, damit die Wirkung der Kupplung sichergestellt ist.

Ein Vorzug der Drucksteuereinrichtung 40 ergibt sich im Fall der Anordnung eines Schaltventils in der Arbeitsleitung 213 nach Fig. 1 zum wahlweisen Zuschalten mehrerer Kupplungseinrichtungen 250. Hierbei kann durch die in Folge der Entspannung der Rückstellfedern 43, 45 entstehende Pump- bzw. Verdr&ugerwirkung eine raschere Druckmittelzufuhr zu den zuzuschaltenden Kupplungseinrichtungen und damit eine Verringerung von nicht wirksamen Verschiebebewegungen in

so den Kupplungseinrichtungen erreicht werden.

In den F i g. 3 und 4 sind Varianten der Ausbildung der den Drosselschieber 42 bildenden Abschnitte 42a, 42ft und 42c dargestellt Der in der Gehäusebohrung 41a dicht geführte Abschnitt 42a weist einen Durchmesser \ DO auf. Daran schließt sich der im Durchmesser abge- ? setzte mittlere Abschnitt 42ft mit der Länge 7*und dem < Durchmesser Dl an. Dieser Abschnitt 426 endet am Abschnitt 42c von der Länge U und dem Durchmesser D1. Zwischen den Durchmessern der drei Abschnitte besteht die Beziehung D 2 {D1 { 0 und zwischen den ' Längen der Abschnitte 42b und 42cdie Beziehung U(T. In F i g. 3 wurde lediglich die Gestalt unter Beibehaltung der Länge U der Abschnitte 42c und in F i g. 4 lediglich . die Gestalt unter Beibehaltung der Länge Γ des mittleren Abschnitts 42ft verändert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1) Hydraulische Drueksteuerungsdnrichtung für den allmählichen Druckaufbau in einer zu einem Servomotor führenden Leitung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung, mit einem bei Beaufschlagung durch den sich in der Arbeitsleitung aufbauenden Druck gegen eine erste Rückstellfeder aus einer durch Anschlag bestimmten Nullstellung verschiebbaren Kolben mit einem bei Beaufschlagung durch den sich in der Arbeitsleitung aufbauenden Druck gegen eine zweite Rückstellfeder aus einer durch Anschlag bestimmten Nullstellung verschiebbaren Drosselschieber, wobei Kolben und Drosselschieber koaxial hintereinander in einer Gehäusebohrung der Drucksteuereinrichtung angeordnet sind, der Drosselschieber mit seinem stirnseitigen Ende im Bereich zwischen den in die Gehäusebohrung mündenden Anschlüssen im Zusammenwirken mit eirtem in der Wandung dieser Bohrung vorhandenen Auslaß eine variable Drosseleinrichtung bildet und wobei Kolben und Drosselschieber zeitlich versetzt aus der Nullstellung verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet,daß die Drucksteuereinrichtung (40) in Hauptstromschaltung in der Arbeitsleitung (212,213) angeordnet ist, daß ein Anschlag (46) als gemeinsamer Anschlag in Nullstellung für Kolben (44) und Drosselschieber (42) zwischen den benachbarten, in der Gehäusebohrung (41a) eine Druckkammer (41/) bildenden Stirnflächen von Koiben (44) und Drosselschieber (42) vorgesehen ist, daß der Drosselschieber (42) drei im Durchmesser abgestufte Abschnitte (42a, 42Z>, 42c) aufweist, von denen der erste (42a) den größten Durchmesser des Drosselschiebers (42) bestimmt, an den sich der im Durchmesser kleinere und eine Drossellänge zwischen sich und der Wandung der Gehäusebohrung (41a) bildende zweite Abschnitt (426) anschließt, auf den unmittelbar der dritte Abschnitt (42c) als der Druckkammer (41/) stirnseitig zugewandter mit dem Auslaß zum Servomotor zusammenwirkender Endbund mit größenmäßig zwischen den Durchmessern des ersten (42a) und zweiten Abschnitts (42Zj) liegenden Durchmesser folgt, daß der Einlaß der Drucksteuereinrichtung (40) in den zweiten, die Drossellänge festlegenden Abschnitt (42i>) mündet und daß die Rückstellfedern (45, 43) so dimensioniert sind, daß die Drosselung durch Verändern der Drossellänge am Drosselschieber (42) erst bei einem infolge Verschiebung des Y >lbens (44) gegen eine Rückstellfeder (45) erreichien, vorbestimmten Druck in der Druckkammer (41/) erfolgt.

2) Drucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag (46) ein Querstift die Druckkammer (41/) durchsetzt.

3) Drucksteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung durch Verändern der Drossellänge am Drosselschieber (42) erst bei maximaler Verschiebung des Kolbens (44) gegen die Rückstellfeder (45) erfolgt.