DE2510368C3

DE2510368C3 - Steuervorrichtung für das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch betätigbarer Reibungskupplungen

Info

Publication number: DE2510368C3
Application number: DE2510368A
Authority: DE
Inventors: Kiyoharu Neyagawa Osaka Murakami (Japan)
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1974-03-19
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1978-06-01
Also published as: FR2265007A1; DE2510368A1; GB1485661A; FR2265007B1; IT1029906B; JPS50132346A; DE2510368B2; JPS5328572B2; CA1018865A; US3938637A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch betätigbarer Reibungskupplungen, der die durch eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter geförderte Druckflüssigkeit durch eine mit einem Überdruckventil ausgestattete Druckleitung zugeführt wird und von der die Druckflüssigkeit je nach der Stellung eines Steuerventils dem jeweiligen Druckraum einer Kupplung oder einer Abflußleitung zuführbar ist, wobei außerdem die Druckleitung mit dem Druckraum eines Drucksteigerungsventils in Verbindung steht, dessen Arbeitskolben sich über eine Druckfeder gegen ein verschiebbares Führungsstück abstützt und eine Abflußleitung des Drucksteigerungsventils zum Vorratsbehälter steuert. Steuervorrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-AS 12 86 838).

Bei den bekannten Kupplungssteuerungen dieser Art für Wasser- oder Landfahrzeuge werden im allgemeinen zwei Hebel eingesetzt, nämlich einer zum Wählen der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt und der andere zum langsamen Weiterbewegen bzw. Rollen. So weist zum Beispiel eine bekannte Steuerung ein Druckregulier-Kolbenventil auf, das sich in einem Flüssigkeitsdurchlaßkanal befindet, wodurch ein Wählventil und eine Vorwärtsfahrt- und Rückwärtsfahrt-Kupplung verbunden werden. Das Kolbenventil wird hierbei durch eine Druckfeder gegen den auf die Ventiloberfläche des Kolbenventils ausgeübten Flüssigkeitsdruck vorgespannt. Zur Erhöhung der Einstellkraft oder der Stärke der Federkraft bald nach dem Wählvorgang ist ein weiterer Kolben vorgesehen, an welchem das andere Ende der Feder angreift ein entsprechender Zylinder des Kolbens steht in Verbindung mit der Druckregulierkammer des Wählventils, und zwar durch einen Flüssigkeitsdurchlaßkanal, der mit einer öffnung verse hen ist Nach dem Wählvorgang wird Betriebsflüssigkeit in der Regulierkammer durch die öffnung in den Zylinder eingeführt und der Druck der Kammer wird in einer vereinbarten Zeitspanns geregelt

Bei dieser bekannten Steuerung wird die Art der

ίο Drucksteuerung nicht manuell im Zusammenhang mit der Stellung des Wählhebels gesteuert mit anderen Worten, nur die Drucksteuerdauer oder Geschwindigkeit wird im Zusammenhang mit der Stellung des Wählventils geregelt Daher sieht sich die Bedienungs person hierbei nicht in der Lage, entweder den Weg bzw. den Zustand der zur Hälfte eingerückten Kupplung oder auch den schon eingestellten Kupplungsweg zu verlängern oder zu verkürzen. Da hier ein gewisses Geschick bei der Bedienung erforderlich ist ist ein zusätzliches Rollventil notwendig. Somit wird das System und die Bedienung desselben kompliziert, weil zwei Hebel, d.h. ein Vorwärts- sowie Rückwärtsfahrt-Wählhebel und ein Drucksteuerhebel, vorhanden sind. Weiterhin erhöht sich bei diesem bekannten System der Flüssigkeitsdruck verhältnismäßig rasch auf einen zur Schmierung erforderlichen vorbestimmten Wert, und zwar bald nachdem die Kupplung vorgewählt wurde, wodurch die Fahrgäste einem unerwünschten Ruck bzw. Stoß ausgesetzt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vorwärts-Rückwärtsfahrtkupplungs-Wählsystem zur Verfügung zu stellen, das manuell durch nur einen einzigen Wählhebel steuerbar und bedienbar ist

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 des Schutzbegehrens gekennzeichnet

Damit wird eine Einhebelsteuerung zur Verfügung gestellt deren Kupplungsmechanismus nicht nur einfach ist sondern die auch einfach zu handhaben ist durch jemanden, der gar kein besonderes Geschick zu haben brauchi, die den Energieverbrauch reduziert und eine lange Lebensdauer der ölpumpe dieses Systems sicherstellt. Das unerwünschte Rucken beim Wählvorgang wird verhindert.

In anderen bekannten Steuereinrichtungen für hy-

draulisch geschaltete Kupplungen (DE-AS 12 86 838 und 12 86 349) wird das hier in der Anmeldung behandelte Problem der angestrebten Einhebelbedienung für die Fahrsteuerung eines Fahrzeuges nicht angesprochen. Allerdings ist es aus den genannten Druckschriften bekannt, eine hydraulische Steuerschaltung für Kupplungen so auszubilden, daß der an die Kupplungen gelieferte Flüssigkeitsdruck nur zeitlich verzögert ansteigt, so daß ein Stoß im Antrieb vermieden wird.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schemazeichnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in neutraler Stellung, F i g. 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel unter Veranschaulichung eines Vorwärts-Rückwärtsfahrt- Drehwähl ventils,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der F i g. 2, F i g. 4 und 5 Endansichten jeweils nach den Linien

IV-IVbzw. V-Vder Fig. 2und

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 2. Das System (Fig. 1) besteht aus verschiedenen Bauteilen, d. h. Flüssigkeitsleitung 1 bis 12, einem Filter

14 in einem Flüssigkeits-(öl-)Behälter 14', einem Motor 15, einer ölpumpe 16. die durch den Motor antreibbar ist, einem Oberdruckventil 17, welches die Leitung 2 mit der Leitung 5 verbindet, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 2 über einen vorbestimmten Wert, z.B.

3 kg/cm², ansteigt, um den für die Schmierung erforderlichen Minimaldruck beizubehalten, einem Einweg-Steuerventil 18, das die beiden Leitungen 3 und

4 durch eine innere öffnung verbindet, wenn der Druck in der Leitung 3 höher ist als der in der Leitung 4, das jedoch die beiden Leitungen 3 und 4 voneinander trennt, wenn der Druck in der Leitung 4 über einen in der Leitung 3 herrschenden Druck hinaus ansteigt, so daß von der Leitung 11 in die Leitung 4 abgegebenes Öl für die Schmierung wirksam verwendet wird, was im folgenden noch genauer beschrieben wird. Weiterhin sind Schmierungsteile 19, wie Lager, Drehmomentwandler usw, vorgesehen.

Wenn die ölpumpe 16 durch den Motor 15 angetrieben wird, wird öl aus dem Behälter 14' von der Pumpe 16 durch die Leitung 1 angesaugt und in die Druckleitung 2 gedrückt, in der Öldruck in einem für die Schmierung ausreichenden Maße durch das Überdruckventil 17 geregelt wird. Das so druckregulierte öl wird durch die Leitungen 3 und 4 zu den Schmierstellen 19 und zum Einweg-Steuerventil 18 geführt

Ein Drucksteigerungsventil 21 (Haupt-D'uckregelventil) verbindet die beiden Leitungen 9 una 10, wenn der Druck sich in der Leitung 9 über einen der einstellbaren Vorspannung einer Druckfeder 32 entsprechenden Wert hinaus, der erhöht, welche Voib'pannung so angepaßt ist, daß sie entsprechend der Stellung eines Wählhebels 27 variiert Ein Hydraulikzylinder 22 ist an die Leitung 9 angeschlossen und weist einen mit einem Abflußventil 23 verbundenen Kolben 22' auf, um die Leitung 10 mit der Leitung 11 verbinden zu können, wenn der Öldruck in den Leitungen 5, 9 über einen durch eine Feder 31 vorbestimmten Wert ansteigt, der ausreichend ist, um die Kupplungen 29 oder 30 in ihrer fast eingerückten Stellung zu halten. Ein Rückschlagventil 24 verhindert einen übermäßigen Schmieröldruck in den Leitungen 4,11 und 12.

In diesem System sind noch weitere Bauteile vorgesehen, wie z. B. eine Düse oder ein Drosselventil 25, ein Steuerventil 26, ein Wählhebel 27, ein Nockenschieber 28, der am Steuerventil 26 festgelegt ist, um gemeinsam mit demselben verschoben werden zu können, und eine Vorwärtsfahrt- bzw. Rückwärtsfahrtkupplung 29 bzw. 30.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sitzt eine Feder 32 auf dem oberen Ende eines Stößels 33, der wiederum auf dem neutralen Nocken »n«, welcher am Nockenschieber 28 ausgebildet ist, aufliegt. Der Abstand zwischen dem Nocken »n« und dem Drucksteigerungsventil 2Ϊ ist so festgelegt, daß der Pfeil im Ventil 21 in einer Linie mit der Leitung 10 angeordnet ist, wenn die Feder 32 unbelastet ist, in diesem Fall bildet das Drucksteigerungsventil 21 einen fast freien Durchlaß. Daher fließt das öl aus der Leitung 9 in der in F i g. 1 gezeigten neutralen Stellung durch das Ventil ungehindert zur Leitung 10. Der Stößel 33 ist in einer zylindrischen Führung 33' verschiebbar. An beiden Seiten des Nockens »n« sind Nocken ausgebildet, die mit »f« und »r« gekennzeichnet sind, zur jeweiligen Druckregulierung für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt.

Der Nockenschieber 28 ist am Steuerventil 26 festgelegt, so daß sich diese beiden Teile zusammen gemäß den Pfeilen »F« und »R« bewegen. Wenn das Drucksteigerungsventil 21 von Hand in eine der Richtungen »F« und »R« verschoben wird, wird der Nockenstößel allmählich durch einen der Nocken »f« bzw. »r« angehobea wobei der Hub des Stößels 33 bestimmt wird in Übereinstimmung mit dem Weg, den das Steuerventil 26 ausführt. Aufgrund des Anhebens des Stößels 33 wird die Feder 32 zusammengedrückt, wodurch der Einstellwert des Drucksteigerungsventils 21 erhöht wird, d. h. der im Ventil 21 durch den Pfeil veranschaulichte Durchlaßkanal steigt an: Dies bedeutet, daß der Druck in der Leitung 9 bei einem höheren Wert beibehalten wird, der der Verschiebung des Wählhebels 27 entspricht Wenn der Druck den einregulierten Einstellwert übersteigt verbindet das Ventil 21 die Leitungen 9 und 10 allmählich, um den überschüssigen Druck abzubauen.

In dem veranschaulichten, neutralen Zustand wird öl, das durch das Überdruckventil 17 fließt durch die Leitung 9, dann durch das Drucksteigerungsventil 21 (wobei der Einstelldruck ganz niedrig ist da es sich um den neutralen Zustand handelt), die Leitung 10 und das Abflußventil 23 abgezogen, welches letztere, wie veranschaulicht unter der Beeinflussung einer Einstellfeder 31 eingestellt ist um die Leitung 10 mit dem Behälter 14' durch die Leitung 8 zu verbinden.

Wenn der Wählhebel 27 zusammen mit dem Steuerventil 26 nach links (vorwärts) oder nach rechts (rückwärts) verschoben wird, wird die Leitung 5 entweder mit der Leitung 6 (mit der Vorwärtsfahrtkupplung 29) oder mit der Leitung 7 (mit der Rückwärtsfahrtkupplung 30) verbunden. Zur gleichen Zeit wird die Druckfeder 32 am Ventil 21 zusammengedrückt, und zwar aufgrund des Anhebens des Nockenprofils »f« oder »r« auf dem Nockenschieber 28, auf diese Weise wird das öl, das bisher ungehindert durch das Drucksteigerungsventil 21 fließen konnte, allmählich gedrosselt wodurch sich dessen Druck erhöhl. Durch dieses Ansteigen des Drucks wird das öl entweder zur Vorwärtsfahrt- oder zur Rückwärtsfahrtkupplung 29 bzw. 30 befördert, und zwar durch die Leitung 5, das Drosselventil 25, das Steuerventil 26 und durch eine der Leitungen 6 oder 7. Der Grad des Kupplungseingriffes wird im Verhältnis zum Verschiebeweg des Wählhebels 27 bestimmt.

Andererseits überwindet der Kolben 22' im Hydraulikzylinder 22, wenn der Druck in der Leitung 9 bis zum vorgenannten Wert ansteigt, die Kraft der Feder 31, die im Abflußventil 23 angeordnet ist, auf diese Weise wird die bisher geschlossenen Leitung 10 mit der Leitung 11

verbunden, und das öl wird den Schmierungsteilen 19 zugeführt.

Wie vorstehend schon erwähnt, wird, wenn der Druck in den Leitungen 4, 11 über den Einstellwert des Einwegsteuerventils 18 hinaus ansteigt, dieses Ventil 18 geschlossen, woraufhin Schmieröl nur von der Leitung 11 zugeführt wird, also Energie des Motors 15 gespart wird. Überdruck wird durch das Rückschlagventil 24 abgebaut dessen Einstelldruck höher ist als der des Steuerventils 18.

Wenn der Wählhebel 27 seinen Anschlagpunkt bei der Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung erreicht erreicht auch der auf die ölkupplungen ausgeübte Öldruck sein Maximum. Und wenn andererseits eine Bedienungsperson den Hebel 27 von seinem Anschlag in die neutrale Mittelstellung verschiebt, verringert sich der Öldruck in jeder der beiden Leitungen 6, 7 im Verhältnis zum Verschiebeweg des Wählhebels 27.
Auf diese Weise rückt die jeweilige Kupplung

allmählich aus, und das Abflußventil 23 schaltet die Leitung 10 von der Leitung 11 ab, wenn der Öldruck unter einen bestimmten Wert absinkt. Wenn das Steuerventil 26 in die dargestellte neutrale Stellung zurückkehrt, ist die jeweilige Kupplung völlig ausgerückt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wählhebel 27 zu Zwecken der Erläuterung als zweiseitig verschiebbar veranschaulicht. Er kann jedoch durch einen drehbaren Wählhebel ersetzt werden. In einem solchen Falle ist ein Mechanismus erforderlich, bei welchem die Drehbewegung des Wählhebels in eine lineare Bewegung umgewandlet wird. Zu diesem Zweck ist ein zylindrischer Nocken, der den Hebel und das Steuerventil 26 verbindet, anwendbar. Ebenso ist ein Drehventil einsetzbar.

Durch die vorliegende Erfindung können die folgenden Vorteile erzielt werden:

Da die Drucksteuerung (das langsame Weiterbewegen) bei eingekuppeltem Vorwärts-Rückwärtsfahrt-Wählhebel 27 durchgerührt wird, besteht keine Notwendigkeit, zwei Hebel vorzusehen. Das heißt, ein beide Funktionen vereinender Hebel dient dem Zweck, für den man nach dem Stande der Technik einen Wählhebel und einen Drucksteuerhebel benötigt. Der Mechanismus ist einfach und erfordert geringe Kosten, insbesondere bei Anwendung in ferngesteuerten Gelenkmechanismen.

Ein stabiler Drucksteuervorgang ist im Verhältnis zur Geschwindigkeit und der Stellung des Wählhebels 27 erreichbar. Daher wird die Zeitspanne für die Hälfte des Kupplungseingriffes in geeigneter Weise verkürzt, im Zusammenhang mil der Belastung, der Geschwindigkeit und anderen Bedingungen, wodurch Abrieb und Temperaturanstieg des Kupplungsbelages — die völlig unnötig sind — verringert werden, um so dessen lange Lebensdauer sicherzustellen.

Energie- bzw. Brennstoffverbrauch werden verhältnismäßig niedrig gehalten, da das Druckhalteventil 17 einen minimalen Schmieröldruck im Durchlaßkanal 3 ermöglicht, sogar bei neutralem Zustand, wenn das öl im Durchlaßkanal 9 durch das Drucksteuerventil 21 und das Abflußventil 23 abgezogen wird, bei der Vorwärtsoder Rückwärtsfahrtstellung wird überschüssiges öl im Durchlaß 10 zum Durchlaß 11 geschaltet, und zwar durch das Abflußventil 23, zur Verwendung bei den Schmierungsteilen, die ölzufuhr vom Steuerventil 18 wird verringert, wenn der Öldruck im Kanal 4 über einen bestimmten Wert ansteigt. Die ölpumpe 16 hat eine lange Lebensdauer und hält die öltemperatur niedrig, dadurch, daß das System in neutraler Stellung nur geringen Druck erforderlich macht Wenn das Fahrzeug in Betrieb gesetzt wird, und der Öldruck im Kanal 9 den vorbestimmten Wert übersteigt, werden die Durchlässe 10, 11 automatisch miteinander verbunden, wodurch das Schmiermittel vermehrt wird, um so den Temperaturanstieg zu unterdrücken und um die Schmierungsteile 19 zu schützen. Daher hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine lange Lebensdauer.

Beim Kupplungseinrückprozeß wird, da der Öldruck von Null oder fast Null ansteigt, ein glattes, gleichmäßiges Einrücken der Kupplung erzielt Bei bekannten Systemen wurde der Kupplung öl mit verhältnismäßig hohem Druck zugeführt, welcher gleich dem war, der den Schmierungsteilen zugeführt wurde, bald nachdem das Wählventil verschoben wurde. Daher war ein unerwünschtes Rucken oder Stoßen bisher kaum vermeidbar.

Die F i g. 2 bis 6 veranschaulichen eine Ausführungsform mit einem Dreh-Steuerventil. Ähnliche Bezugsziffern geben ähnliche Teile in den einzelnen Figuren der Zeichnung an. Der Wählhebel 27 (F i g. 2) ist am rechten Ende des Drehsteuerventils 26a durch eine Mutter 36 festgelegt. Das Drehsteuerventil 26a ist mit gutem Sitz in die zylindrische Oberfläche 26b des Ventilkörpers 26 eingefügt und mit einem Durchlaßkanal 26c versehen, wobei eine tangential verlaufende Nut 26e (F i g. 3) mit beiden Enden des Durchlasses 26c verbunden ist und zwei Umfangsnuten 26</ vorgesehen sind. Wenn das Ventil 26a in die Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung gedreht wird, wird der Durchlaßkanal 5 mit dem Durchlaßkanal 6 verbunden, der zur Vorwärtsfahrtkupplung führt, oder aber mit dem Durchlaßkanal 7, der zur Rückwärtsfahrtkupplung führt. Die Umfangslänge jeder Nut 26rf bestimmt den Hebelwinkel α (F i g. 4), in welchem die Kanäle 5,6 oder 5, 7 jeweils angeschlossen werden. Eine Abdeckung 41 ist an einem offenen Ende des Ventilkörpers 26 durch vier Bolzen festgelegt. Mit 43 und 44 sind Simmerrir.ge bezeichnet.

Das Drehsteuerventil 26a weist einen Nocken 28a in Form einer quadratischen Pyramide auf, welcher in eine eingebuchtete Nockenoberfläche 2Sb mit einer am rechten Ende eines Nockenstößels 33 ausgebildeten V-Form eingreift, auf diese Weise wird der Nockenstößel 33 nach links verschoben, wenn der Wählhebel 27 in eine der Richtungen von seiner dargestellten neutralen Grundstellung aus gedreht wird, und zwar im Verhältnis zum Drehwinkel, wodurch die Feder 32 zusammengedrückt wird, um die Einstellkraft des Drucksteigerungsventils 21 allmählich zu erhöhen. Ein Führungsstift 28c greift in eine Nut mit einer im Nockenstößel 33 am Boden seiner Nockenoberfläche 286 ausgebildeten U-Form, wobei der Stift verhindert, daß sich der Nockenstößel 33 dreht wenn er axial verschoben wird. Da der Ventilkörper 26 auf einem Basisteil festgelegt ist wie z. B. auf einer nicht gezeigten Steuertafel, und da die Bodenfläche 26/"die entsprechende Fläche des Basisteils in einem wasserdichten Verhältnis berührt werden dazwischen nur der Haupt-Durchlaßkanal S und der Abflußkanal 8 ausgebildet, wie in Fig.5 veranschaulicht.

Unter Druck stehendes öl wird zuerst in den Flüssigkeitskanal 2 (F i g. 2) eingeführt und wird dann den notwendigen Schmierteilen durch den Kanal 3 unter dem vorerwähnten Minimaldruck zugeführt Wenn der Druck im Durchlaßkanal 2 den Minimalwert übersteigt öffnet sich das Überdruckventil 17, um öl in den Kanal 5 bzw. 9 einfließen zu lassen, wobei ein Teil des Öls entweder der Vorwärts- oder der Rückwärtsfahrtkupplung durch das Steuerventil 26 zugeführt wird, was in Fig.3 veranschaulicht ist und zwar unter dem vorerwähnten Druck, der durch die Wirkung des Drucksteigerungsventils 21 bestimmt wird, um somit im Verhältnis zu dem durch den Wählhebel 27 zurückgelegten Weg anzusteigen (d. h. zum Drehwinkel von der in Fig.3 veranschaulichten Stellung). Wenn der Öldruck in den Kanälen 5 und 9 auf den Einstellwert ansteigt bewegt sich ein Abfluß-Kolbenschieber 23a (Fig.6) in einem Zylinder 46 nach links gegen den Widerstand der Druckfeder 31, auf diese Weise wird der Kanal 10 vom Abflußkanal 8 zum Kanal 11 bzw. 4 geschaltet um überschüssiges öl zu den Schmierungsteilen zu leiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für das wechselweise Beaufschlagen zweier hydraulisch betätigbarer Reibungskupplungen, der die durch eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter geförderte Druckflüssigkeit durch eine mit einem Oberdruckventil ausgestattete Druckleitung zugeführt wird und von der die Druckflüssigkeit je nach der Stellung eines Steuerventils dem jeweiligen Druckraum einer Kupplung oder einer Abflußieitung zuführbar ist, wobei außerdem die Druckleitung mit dem Druckraum eines Drucksteigerungsventils in Verbindung steht, dessen Arbeitskolben sich über eine Druckfeder gegen ein verschiebbares Führungsstück abstützt und eine Abflußleitung des Drucksteigerungsventils zum Vorratsbehälter steuert, dadurchgekennzeichnet, daß das Führungsstück als Stößel (33) ausgebildet ist, der an einem Nockenschieber (28) anliegt, der starr mit dem Steuerschieber des Steuerventils (26) verbunden ist und zwei gegen die Endlagen hin ansteigende Nocken (r, f) aufweist, und daß die Kraft der Druckfeder (32) zwischen dem Arbeitskolben des Drucksteigerungsventils und dem Stößel (33) ein Schließen der Abflußleitung (10) des Drucksteigerungsventils (21) in den Endlagen des Nockenschiebers (28), jedoch ein volles öffnen dieser Leitung in der Mittelstellung des Nockenschiebers bedingt

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung (5) zum Steuerventil (26) ein Drosselventil (25) angeordnet ist.