DE2342234A1

DE2342234A1 - Kupplungsbetaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2342234A1
Application number: DE19732342234
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ARDIE WERK GmbH
Current assignee: ARDIE WERK GmbH
Priority date: 1973-08-21
Filing date: 1973-08-21
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2342234C2; NL7411159A; US4037697A; NL167229C; SE7410230L; FR2241720A1; SE409605B; GB1481835A; NL167229B; FR2241720B1; IT1018974B

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Vorrichtung zur elektro-hydraülischen Betätigung von Reibungskupplungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem hydraulischen Stellmotor und einem elektrischen oder elektronischen Steuergerät, ■welches den Stellmotor über ein Ventil steuert.

Ss ist bekannt, Reibungskupplungen hydraulisch zu betätigen, und zwar elektrisch oder elektronisch gesteuert. Diese Steuerung bezieht sich jedoch nur auf den Ausrück- und Einrückbe^inn.

Bei den bekannten, einschlägigen Vorrichtungen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten insbesondere dadurch, daß eine zuverlässige Betriebsweise unabhängig von der Temperatur des jeweils verwendeten Druckmittels nicht gewährleistet ist. Es ist bisher nicht gelungen, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art zu entwickeln, welche allen Anforderungen genügt und auch den geschilderten Mangel nicht aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, .eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche unabhängig von der jeweiligen Temperatur des verwendeten Druck-

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mittels stets einen einwandfreien, stoßfreien Betrieb gewährleistet, so daß die zugehörige Reibungskupplung nicht nur weich, ausgerückt, sondern vor allem auch sanft wieder eingerückt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich, wenn die Merkmale der Ansprüche 2 bis 7 verwirklicht sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht nur der Beginn des Kupplungsausrückens bzw. -einrückens gesteuert, sondern der gesamte Ausrück- bzw. Einrückvorgang Gelbst, so daß sich ein stoßfreier Betrieb ergibt, und zwar· unabhängig von der jeweiligen Temperatur des verwendeten Druckmittels, in der Regel Hydrauliköl. Dieses wird von einer Drucknittelquelle geliefert und fließt in einen mit.der freien Atmosphäre verbundenen Druckmittelrücklaufbehälter zurück. Aus diesem kann die Quelle das erforderliche Druckmittel wieder ansaugen und in das angeschlossene Leitungssystem pumpen, so daß sich dadurch ein geschlossener Druckmittelkreislauf ergibt.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindun_ö anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1 j

Fig. 3 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 4· eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3·

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Gemäß Fig. 1 ist ein hydraulischer Stellmotor 1 vorgesehen, welcher zur Betätigung eines um eine Achse 2 verschwenk"baren Hebels 3 dient, um eine nicht dargestellte Reibungskupplung aus- "bzw. einzurücken.

Per Stellmotor 1 ist wahlweise mit einer Druckmittelquelle 4 und einem Druckmittelrücklaufbehälter 5 verbindbar, und zwar gesteuert durch ein Ventil 6. Die Betätigung dieses Ventils 6 ist durch ein elektrisches Steuerteil 7 gesteuert.

Der Stellmotor 1 ist durch eine Leitung 8 mit dem Ventil 6 verbunden. Das Ventil 6 ist seinerseits durch eine leitung 9 an die Druckmittelquelle 4 und durch eine Leitung 10 an den Druckmittelrücklaufbehälter 5 angeschlossen.

Die Leitung 10 weist'zwei zueinander parallele Zweige 10' und 10·* auf, in die ein Absperrventil 11 bzw. ein an sich bekannter, viskositätsunabhängiger Durchsatzregier sowie eine diesem nachgeschaltete Drossel 13 eingeschaltet sind. Die Betätigung des Absperrventils 11 ist ebenfalls vom elektrischen Steuerten 7 aus gesteuert. -

In die Verbindungsleitung 8 zwischen dem Stellmotor 1 und dessen Steuerventil 6 ist ebenfalls ein an sich bekannter, viskositätsunabhängiger Durchsatzregler 14 eingeschaltet, welcher dem Durchsatzregler 12 entspricht. Der Durchsatzregler 14 ist dabei über einen hydraulischen Gleichrichter 15 angeschlossen, welcher gewährleistet, daß der Durchsatzregler 14- stets in Richtung des Pfeiles 16 durchströmt wird, unabhängig davon, ob Druckmittel vom Steuerventil 6 zum Stellmotor 1 oder umgekehrt strömt.

Sowohl das Steuerventil 6 als auch das Absperrventil 11 ist hydraulisch betätigbar, und zwar gesteuert durch ein elektromagnetisches Vorsteuerventil 17 bzw. 18. Diese

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Ventile 17 und 18 sind jeweils durch eine elektrische Leitung 19 mit dem elektrischen Steuerteil 7 verbunden. Ferner sind sie jeweils durch eine Druckmittelleitung 20. an den Betätigungszylinder des zugehörigen Ventils 6 bzw. 11 angeschlossen und durch eine Druckmittelleitung 21 mit dem Druckmittelrückl auf behälter 5 sowie durch eine Druckmittelleitung 22 mit der Druckmittelquelle 4 verbunden.

Die beiden Durchsatzregler 12 und 14 sind bei der Montage der Vorrichtung auf den jeweils erforderlichen Durchsatz, d. h. die pro Zeiteinheit durchströmende Druckmittelmenge, einstellbar. Dieser Durchsatz bleibt konstant, unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Druckmittels.

Die Drossel 13 gewährleistet einen bestimmten Gegendruck als Kegelgröße für den Durchsatzregler 12.

Der Stellmotor 1 weist zwei axial verschiebliche Kolben 2J und 24- auf, welche jeweils mit einer Kolbenstange 25 bzw. 26 aus dem Stellmotorgehäuse ragen. Der Kaum zwischen den beiden Kolben 23 und 24 ist mit Druckmittel gefüllt, so daß die Bewegungen der Kolben 23 und 24 derart gekoppelt sind, daß eine Bewegung des Kolbens 23 stets eine gleichbleibend proportionale Bewegung des Kolbens 24 und umgekehrt entspricht. Zwischen den beiden Kolben 23 und 24 ist eine Druckfeder 27 vorgesehen. In den Kaum zwischen den beiden Kolben 23 und 24 mündet eine Schnüffelleitung 28 mit einer öffnung von beispielsweise 0,6 - 0,8 mm zur Kompensation von Leckagen, ferner eine Fülleitung 29-

Diese Ausgestaltung des Stellmotors 1 mit zwei Kolben 23 und 24 dient zur Nachstellung entsprechend dem Verschleiß der Heibungskupplung, welche durch den zweiarmigen Hebel 3 betätigt wird. Dieser ist in Sichtung des Pfeiles 30 federbelastet.

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Die Kolbenstange 25 betätigt in bestimmten Axialstellungen der Kolben 23 und 24 in Stellmotorgehäuse zwei elektrische Schalter 31 und 32, welche elektrisch mit dem Steuerteil 7 über Leitungen 33 verbunden sind.

In Eig. 1 ist die Vorrichtung in Ruhezustand bei eingerückter !Reibungskupplung dargestellt. Die elektronagnetischen Vorsteuerventile 17 und 18 sind nicht erregt und befinden sich jeweils in der Schaltstellung I, in welcher die Verbindungsleitung 20 zum zugehörigen Steuerventil 6 bzw. Absperrventil 11 durch die leitung 21 mit dem Druckmittelrücklaufbehälter 5 verbunden ist, so daß das Steuerventil 6 bzw. das'Absperrventil 11 die Sehaltstellung I einnimmt. Die Druck mittelleitung 8 ist somit mit der Druckmittelleitung 10 und über deren Zweig 10' mit dem Druckmittelrucklaufbehälter 5 verbunden. Der Stellmotor 1 ist durch die den Hebel 3 in Richtung des Pfeiles 30 belastende Feder ijq. der wiedergegebenen Stellung gehalten.

Soll die Reibungskupplung ausgerückt werden, dann wird das Ventil 17 vom Steuerteil 7 aus erregt, so daß es die Schaltstellung II einnimmt. Über die Leitung 20 wird das Ventil 6 dann von der Druckmittelquelle 4- mit dem Druckmittel beaufschlagt und ebenfalls in die Schaltstellung II gebracht. Dadurch kommt die Leitung 8 mit der Druckmittelquelle 4- in Verbindung. Druckmittel strömt in Richtung der Pfeile 3²K 16 und 35-durch den Gleichrichter 15 und den Durchsatzregler 14- zum Stellmotor 1, welcher den Hebel 3 entgegen der Richtung des Pfeiles 30 verschwenkt und die Reibungskupplung ausrückt. Dies wird durch Betätigung des elektrischen Schalters 32 dem elektrischen Steuerteil 7 gemeldet.

Das Einrücken der Kupplung erfolgt in zwei Stufen, und zwar zunächst schnell und dann langsam. Zunächst wird die Erregung des Vor Steuerventils 17 vom Steuerteil 7 aus

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abgestellt, so daß es wieder die Schaltstellun- I einnimmt und auch, das Ventil 6 in die Schaltstellung I zurückkehrt. Druckmittel strömt dann vom Stellmotor I in Eichtung der Pfeile 36; 16 und 37' durch den Gleichrichter 15 und den Durchsatzregler 14 in der Leitung 8, durch die Leitung 10 und deren Zweig 10' in den Druckmittelrücklaufbehälter 5.

Zu Beginn der zweiten Stufe wird das Vor steuerventil 18 vom Steuerteil 7 aus erregt, so daß es in die Schaltstellung II umschaltet und das Absperrventil 11 über die Leitung 20 mit Druckmittel von der Quelle 4 beaufschlagt wird und in die Schaltstellung II umschaltet. Druckmittel aus der Verbindungsleitung 8 muß dann über den Durchsatzregler 12 in den Druckmittelrücklaufbehälter 5 strömen, so daß die Kolben und 24· des Stellmotors 1 unter der Wirkung der den Hebel 3 in Richtung des Pfeiles 30 belastenden Feder nur langsam in die Stellung gemäß Fig. 1 zurücklaufen können.

Sobald diese Stellung erreicht ist, wird der elektrische Schalter 31 betätigt und dem Steuerteil 7 auf diese Weise mitgeteilt, daß die Reibungskupplung eingerückt ist. Die Erregung des Ventils 18 wird dann abgestellt, so daß es wieder in die Schaltstellung I zurückkehrt, somit auch das Absperrventil 11.

In Fig. 2 ist der Weg S des in Fig. 1 unteren Endes vom Hebel 3 bzw. des beweglichen Seils der Reibungskupplung in Abhängigkeit von der Zeit t graphisch dargestellt. Zum Zeitpunkt ti beginnt das Kupplungsausrücken, welches zum Zeitpunkt t2 beendet ist. Zum Zeitpunkt tj beginnt das Kupplungseinrücken, und zwar die erste, schnelle Stufe. Zum Zeitpunkt ti{. beginnt die zweite, langsamere Stufe des Kupplungseinrükkens, welche zum Zeitpunkt te beendet ist. Die Neigung der Geraden zwischen den Zeitpunkten t^ und t2 bzw. t^ und ΐ^_ ist dieselbe und verdeutlicht, daß beim Eupplungs ausrücken und

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während der ersten Phase des Kupplungseinrückens der Kolben 24 bzw. 23 mit derselben Geschwindigkeit läuft, welche durch, den Durchsatzregler 14 vorgegeben ist, welcher in beiden Fällen wirksam ist. Die Neigung der Geraden zwischen den Zeitpunkten tzj. und te, d.. h. die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 24 und somit des Kolbens 23 während der zweiten Stufe des Kupplungseinrückens, ist von der Einstellung des Durchsatzreglers 12 abhängig, welcher ebenso wie der Durchsatzregler 14 unabhängig von der Temperatur des in dem System vorhandenen Druckmittels stets denselben Durchsatz gewährleistet.

Die strichpunktierte Kurve 38 gibt die Abhängigkeit der Drehzahldifferenz η zwischen den beiden gegeneinander beweglichen Kupplungshälften von der Zeit t an. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist diese Drehzahldiff erenz η = 0 zum Zeitpunkt

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben. Sie unterscheidet sich dadurch von derjenigen nach Fig. 1, daß der Stellmotor 1 durch die Leitung 8 an ein Servoventil 39 angeschlossen ist, welches andererseits mit der Druckmittelquelle 4 und dem Druckmittelrücklaufbehälter 5 verbunden ist. Das Servoventil 39 wird über elektrische Leitungen 40 vom Steuerteil 7 aus gesteuert, welches durch elektrische Leitungen 41 mit einem induktiven We^geber 42 verbunden ist. Dieser ist an die Kolbenstange 25 des Kolbens 23 vom Stellmotor 1 angeschlossen und meldet der Einheit 7 die jeweilige Axialstellung des Kolbens 23 und somit des Kolbens 24 im Stellmotorgehäuse.

Das Servoventil 39 vermag zwei Endschaltstellungen I und II einzunehmen, in welchen jeweils ein bestijnmter, maximaler Druckmitteldurchsatz von der Leitung 8 in den Druckmittelrücklaufbehälter 5 bzw. von der Druckmittelquelle 4 in die

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Leitung δ gegeben ist. Darüberhinaus kam das Servoventil Schaltstellungen III zwischen diesen beiden löidschaltstellungen I und II einnehmen. Im Bereich der SchaltStellung 111 harm der Druckmitteldurchsat ζ von der Leitung b zuin Druckraittelrücklaufbehälter 5 ausgehend von dem maximalen Dur clic atz in der Schaltstellung I kontinuierlich vermindert werden.

Die Funktionsweise der Ausführungsf oria gemäß Fig. 3 ist folgende, wie auch aus Fig. 4 ersichtlich. Soll die Reibungskupplung ausgerückt werden, dann wird das Servoventil gesteuert vom Steuerteil 7> in die Schaltsteilung II gebracht, so daß Druckmittel von der Quelle 4 über die Leitung b in den Stellmotor 1 gelangt und die Kolben 23 und 24 ausgefahren werden. Dies geschieht zwischen den Zeitr-unirt t^ uno to in Fig. 4, deren graphische Darstellung dieselbe Bedeutung für die Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat, wie diejenige der Fig. 2 für die Ausführungsforia gemäß Fig. 1.

Die Neigung der Geraden zwischen den Zeitpunkten t^ und t2, d. h. die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 24, hängt von demjenigen Druckmitteldurchsatz ab, welchen das Servoventil 39 in der üchaltstellung II gewälirleistet.

Soll die Kupplung wieder eingerückt werden, dann wird, gesteuert vom Steuerteil 7» cLas Servoventil 39 in die Schaltstellung I geschaltet, so daß der Kolben 24 und somit der Kolben 23 in das Stellmotorgehäuse zurücklaufen. Das Kupplung:-,-einrücken beginnt zum Zeitpunkt t^. Nunmehr wird das Servoventil 39 kontinuierlich im Scnaltstellungsbereich III versteilt, uiia zwar gesteuert euren das Steuerteil 7» cen uie: jeweilige Axialstellung des Kolbens 24 und somit des Kolben... 23 im Stellmotorgenäuse über den induktiven Geber 42 mitgeteilt wira, so daß sich die Kurve 45 in ?ig. 4 ergibt, welche vorzugsweise einer e-Funktion entsjric.it. Zum Zeitpunkt t^ ist die KuOplun;; eingerückt.

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otatt des induktiven Gebers 4-2 bei der Ausiührungsform gemäß Fig. 3 kann zur Steuerung des Servovenbils 39 das oUeuerteil 7 auch mit einem Drehzahlgeber verbunden sein, welcher die jeweilige Drehzahldifferenz η zwischen den beiden zueinander beweglichen Kuppluiigshälften feststellt, deren Verlauf in Abhängigkeit von der Zeit t in Fi^;. 4- durch die Kurve 44· angegeben ist. Üas titeuerteil 7 ist dann entsprechend programmiert.

Es kann auch eine Kombination der beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 3 dergestalt vorgenommen werden, daß statt des Absperrventils 11 mit zugehörigem Vorsteuerventil 18 und dem Durchsatzregler 12 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein Servoventil verwendet wird, welches einen Bereich von Schaltstellungen III wie das Servoventil 39 aufweist und mechanisch von der Kolbenstange 25 des Kolbens 23 so verstellt wird, daß sich beispielsweise die Kurve 4-3 in Fig. 4-er^'ibt.

Die erfindungs^emäße Vorrichtung gewährleistet eine solche Regelung des Ausrüclc- und Einrückvorganges einer Reibungskupplung, daß ein vollkommen stoßfreier Betrieb möglich ist, und zwar unabhängig von der oeweiligen Temperatur des verwendeten DrucLoiittels. Bei diesem handelt es sich um das übliche Hydrauliköl.

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Claims

- ίο - Ansprüche

1.) Vorrichtung zur elektro-hydraulischen Betätigung von Reibungskupplungen, insbesondere von Krai'tfahrzeugen, nit einem hydraulischen Stellmotor und einem elektrischen oder elektronischen Steuergerät, welches den Stellmotor über ein Ventil steuert, gekennzeichnet durch mindestens einen dem Steuerventil (6j 39) zugeordneten, viskositätsunabhänigen Durchsatzregler (12; 14), welcher beim Kupplungseinrüclien wirksam wird.

2. Vorrichtung nach inspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Leitung (10) zwischen einem Druckmittelrücklauf-

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behälter (5) und dem^rden Stellmotor (1) angeschlossenen Steuerventil (6) zwei parallele Zweige (10· und 10") aufweist, in die ein Absperrventil (11) bzw. ein Durchsatzregler (12) eingeschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Durchsatzregier (12) eine Drossel (13) 'nachjeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» gekennzeichnet durch einen zweiten viskositätsunabhänjigen Durchs at zre el er (14-), welcher über einen hydraulischen Gleichrichter (15) in die Verbindungsleitung (8) zwischen dem Stellmotor (1) und dem Steuerventil (6) eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bsw. die Durchsatzregler (12f 14) einstellbar ist bzw. sind.

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6» Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 4mB der Dnrchsat»reeler u**<i das Steueetil von einem Servoventil (39) zwischen dem Stellmotor O) und einer Druckmittelquelle (4-) sowie einem Druckmittelrücklaufbeiullter (5) gebildet sind, welches vom Steuergerät (7) in demjenigen oclialtstellmigsbereicli (III), in welanen cn aiii jJui'chsatzre^'ler wir:.t, entsprechend-der jeweiligen Jtellun;;; des Stellmotors (1) oder der Drehzalildifferen? (n) zwischen den gegenseitig beweglichen Kupplungsteilen i» jemäß einem vorgejebenen Verlauf der Kupplun,3seini'äciifjeschwindigkeit verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einezn Drucksiittelrücklaufbehälter (5) und dem an den Stellmotor (1) angeschlossenen Steuerventil (6) ein Servoventil mit veränderlichem Durchsatz vorgesehen ist, welches mechanisch mit dem Stellmotor (1) rückgekoppelt ist, so daß sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Stellmotors (1) ein bestimmter Verlauf der Kuppluno'seinruckgeschwindigkeit ergibt.

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