DE2737550C2 - Steuervorrichtung für die gemeinsame Steuerung einer Trennkupplung und einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für die gemeinsame Steuerung einer Trennkupplung und einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, bei der das Ein- und Ausrücken der Trennkupplung pneumatisch über einen Servomotor erfolgt, wobei das Ausrücken zwangsweise durch einen Handschalthebelkontakt über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil erfolgt, welches den Druckraum des Servomotors entweder mit der Druckmittelquelle oder über eine in Abhängigkeit vom Fahrzustand veränderbare Drossel mit der Atmosphäre verbindet.

Bei gattungsgemäßen Steuervorrichtungen nach der DE-OS 17 80 498 ist bekannt, die Trennkupplung und die Überbrückungskupplung durch unabhängig voneinander betätigoare Stellglieder zu schalten und das der Trennkupplung zugeordnete Stellglied über ein elektrisch angesteuertes Steuerventil vom Unterbrecherschalter des Gangwahlhebels und das Stellglied für die Überbrückungskupplung über ein weiteres elektrisch angesteuertes Steuerventil unter Zwischenschaltung eines motordrehzahlabhängigen Fliehkraftschalters beeinflussen zu lassen, der auf die Stellung des Gaspedals anspricht, jedoch ist diese aufwendige elektrische Steuerung dafür vorgesehen, daß die Überbrückungskupplung nicht nur im Zugbetrieb, d. h. im Bereich des Kupplungspunktes des Drehmomentwandlers, sondern auch im Schubbetrieb des Fahrzeugs eine direkte Verbindung zwischen der Maschine und dem Wechselgetriebe ermöglicht mit dem Ziel, daß im Bedarfsfall mit der Maschine gebremst werden kann und bei Wiederbeschleunigen des Fahrzeuges die Überbrückungskupplung sofort gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung für die gemeinsame Steuerung einer Trennkupplung und einer Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers anzugeben, die durch Luftdruckänderung am Servomotor in Abhängigkeit von der Motordrehzahl mit dem Einrücken der Überbrückungskupplung ein schnelleres Einrücken und damit weniger Verschleiß durch Rutschen der Trennkupplung zu gewährleisten gestattet

Dies wird bei einer Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Trennkupplung in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angelegt wird, und daß der Druck zum Einrücken der Überbrückungskupplung einer an das elektromagnetisch betätigte Ventil angeschlossenen Ventileinrichtung zugeführt wird, um in Abhängigkeit von der Motordrehzahl eine zusätzliche Belüftung des Servomotors zu erzielen.

Den Einrückvorgang der Trennkupplung neben anderen Einflußgrößen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl zu steuern, ist z. B. aus der DE-OS 20 03 640 bekannt. Es ist jedoch keine Ansteuerung im Zusammenwirken mit einer Überbrückungskupplung vorgesehen.

Bei Steuereinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 10 34 989 bekannt sind, erfolgt das Einrücken der Trennkupplung unabhängig von der Überbrückungskupplung, was bei hoher Motordrehzahl zum Einrücken der Überbrückungskupplung führt, wodurch ein recht starkes Rutschen der Trennkupplung auftritt, was zu einem schnellen Verschleiß derselben führt.

Den Einrückvorgang bei einer automatisch betätigten Kupplung derart zu steuern, daß die Zunahme des von der Kupplung übertragenen Drehmoments beim Einkuppeln in bekannter Weise von dem in der Auspuffanlage des Verbrennungsmotors entstehenden Überdruck gesteuert wird, ist aus der DE-AS 11 50 882 bekannt, eine solche von einer weiteren Größe wie dem Auspuffdruck abhängige Regelung ist aber bei der vorliegenden Erfindung entbehrlich.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Strömungsgetriebes für Kraftfahrzeuge, teilweise aufgebrochen mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und einer Ventileinrichtung in einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 eine Ventileinrichtung in einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 3 eine Ventileinrichtung in einer dritten Ausführungsform und

F i g. 4 ein Diagramm der Druckänderung im Servomotor beim Einrücken der Trennkupplung.

Das Strömungsgetriebe enthält in einem Gehäuse angeordnet und miteinander kinematisch verbunden eine Trennkupplung 2 und einen Strömungswandler 3. Die Motorwelle (nicht gezeigt) des Fahrzeuges ist mit dem Pumpenrad 4 des Strömungswandlers 3 verbunden. Das Turbinenrad 5 ist mit einer Welle 6 starr verbunden, die ihrerseits mit dem Schwungrad 7 der Trennkupplung 2 verbunden ist Das Leitrad 8 des Strömungswandlers 3 ist über eine Freilaufkupplung 9 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Im Strömungswandler 3 ist eine Überbrükkungskupplung für dessen Räder 4 und 5 vorgesehen. Am Turbinenrad 5 ist in aixaler Richtung beweglich eine Scheibe 11 der Überbrückungskupplung 10 angebracht. Eine Druckscheibe 12 ist in einem mit dem Pumpenrad 4 starr verbundenen Gehäuse 13 untergebracht und bildet mit diesem Gehäuse eine Kammer 14 veränderlichen Volumens, die über eine Bohrung 15, einen in der Welle 6 ausgeführten Kanal 16 and eine Ölleitung 17 mit einem Umschaltventil 18 verbunden ist. Ein Hohlraum 19 des Strömungswandlers 3 ist über einen Kanal 20 und eine Ölleitung 21 mit dem Umschaltventil 18 verbunden. Das Umschaltventil 18 enthält ein Gehäuse 22 mit Bohrungen zum Anschluß der Ölleitungen 17 und 21 sowie einen abgefederten Schieber 23. Das Umschaltventil 18 ist mit einem Drehzahlgeber an der Motorwelle des Fahrzeugs mechanisch verbunden, der als Fliehkraftregler 24 ausgeführt ist. Unter Einwirkung des Fliehkraftreglers 24 überdeckt der Schieber 23 bei seiner Verschiebung die Ölleitungen 17 und 21. Das Umschaltventil 18 ist durch eine Ölleitung 25 mit einer Pumpe 26 verbunden, die mit einem Flüssigkeitsbehälter 27 in Verbindung steht. Parallel zur Pumpe 26 ist an die Ölleitung 25 ein Begrenzungsventil 28 angeschlossen.

Der Hohlraum 19 des Strömungswandlers 3 ist durch ίο eine Ölleitung 29 über ein Begrenzungsventil 30 mit einem Ölkühler 31 verbunden, der mit dem Flüssigkeitsbehälter 27 in Verbindung steht.

Zum Ein- und Ausrücken der Trennkupplung 2 dient eine Einrichtung 32, die aus einem Servomotor 33 besteht, dessen bewegliches Glied 34 mit der Druckscheibe 35 der Trennkupplung 2 mechanisch verbunden ist. Das bewegliche Glied ist im vorliegenden Fall in Form eines Kolbens 34 ausgebildet.

Die mechanische Verbindung des Kolbens 34 mit dem Betätigungsglied der Trennkupplung 2 — der Druckscheibe 35 erfolgt über eine Stange 36, einen Hebel 37, ein Druckelement 38 und eine Tellerfeder 39. Die Druckscheibe 35 gewährleistet das erforderliche Andrücken der getriebenen Kupplungsscheibe 40 der Trennkupplung 2 an das Schwungrad 7.

Ein Zylinderraum 41 des Servomotors 33 ist über eine Rohrleitung 42 mit einem elektromagnetisch betätigten Ventil 43 in Verbindung gesetzt, das den Zylinderraum 41 des Servomotors 33 abwechselnd mit einer Druckluftquelle 34 und über eine Drosselbohrung 45 mit der Atmosphäre verbindet.

Die Betätigung des Ventils 43 erfolgt durch einen von einem Akkumulator 46 gespeisten Elektromagnet 47 beim Auslösen eines Schalters 48, der mit dem Schalthebel 49 eines Wechselgetriebes 50 verbunden ist.

Der Zylinderraum 41 des Servomotors 33 ist zusätzlich mit der Atmosphäre über eine Ventileinrichtung 51 verbunden, die an das elektromagnetisch betätigte Ventil 43 angeschlossen ist und vom Flüssigkeitsdruck nach dem Signal eines Drehzahlgebers an der Motorwelle (nicht gezeigt), d. h. des Fliehkraftreglers 24, gesteuert wird. Die Anordnung der Ve.itileinrichtung 51 ermöglicht es, die Einrückzeit der Trennkupplung 2 während des Fahrens des Kraftfahrzeuges mit relativ hohen Geschwindigkeiten zu verkürzen. Die Ventüeinrichtung 51 enthält einen Zylinder 52 mit einem in diesem angebrachten abgefederten Kolben 53 mit Kolbenstange 54. Der Kolben 53 bildet mit dem Zylinder 52 einen deckelseitigen Zylinderraum 55 veränderlichen Volumens, der mit dem Umschaltventil 18 über eine Ölleitung 56 in Verbindung gesetzt ist. Ein kolbenstangenseitiger Zyl'nderraum 57, in dem sich die Kolbenstange 54 befindet, ist über einen Kanal 58 in ständiger Verbindung mit der Atmosphäre und mittels eines Ventils 59, das von einer Feder 59a beaufschlagt ist, von einem Hohlraum 60 getrennt, der über eine Rohrleitung 61 durch das Ventil 43 und die Rohrleitung 42 mit dem Zylinderraum 41 des Servomotors 33 in Verbindung steht. Der Hohlraum ist von einem Deckel 62 und einem mit dem Zylinder 52 starr verbundenen Einzelteil 63 gebildet.

Bei einer anderen Ausführungsvariante (Fig. 2) ist der Deckel 64 einer Ventüeinrichtung 65 aus einem elastischen Material ausgeführt, als welches gummiertes Gewebe verwendet ist. Der Deckel 64 kann auch aus anderen elastischen Materialien bestehen, die zu diesem Zweck geeignet sind. Bei dieser Ausführungsform ist das Ventil 59 am Deckel 64 starr befestigt, und die Feder 59a liegt zwischen dem Deckel 64 und dem Einzelteil 66.

Diese Ausführung des Deckels 64 erlaubt es, den Vorgang des Einrückens der Kupplung im Anfahrtzustand des Fahrzeuges zu verbessern.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Ventüeinrichtung 67 (F i g. 3) grenzt der Deckel 64 unmittelbar an eine Bohrung im Einzelteil 63 an, das mit dem Zylinder 52 starr verbunden ist. Ein Ventil 68 ist an der Oberfläche des Deckels 64 befestigt, die der Oberfläche gegenüberliegt, welche an die Bohrung im Einzelteil 63 angrenzt. Die Feder 59a befindet sich zwischen dem Ventil 68 und dem Einzelteil 66.

Die Steuervorrichtung arbeitet folgendermaßen. Bei laufendem Motor des Fahrzeuges beginnt der Fahrer mittels des Schalthebels 49 damit, den gewünschten Gang im Wechselgetriebe 50 einzuschalten. Hierbei wird der Schalter 48 ausgelöst, seine Kontakte schließen sich, und durch die Wicklung des Elektromagneten 47 fließt elektrischer Strom. Das bewegliche Glied 69 (Fig. 1) des Ventils 43 verbindet den Zylinderraum 41 des Servomotors 33 mit der DruckluftquePe 44.

Die Trennkupplung 2 wird ausgerückt.

Nach Beendigung des Einschaltens der erforderlichen Stufe im Wechselgetriebe 50 läßt der Fahrer den Schalthebel 49 los, die Kontakte des Schalters 48 öffnen sich, und die Wicklung des Elektromagneten 47 wird stromlos gemacht.

Dies führt dazu, daß das bewegliche Glied 69 des Ventils 43 (gemäß der Zeichnung) abwärtsgeht, wodurch die Druckluftquelle 44 abgeschaltet und der Zylinderraum 41 des Servomotors 33 über die Drc-selbohrung 45 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird. Die Trennkupplung 2 wird eingerückt.

Die Luftdruckänderung im Zylinderraum 41 während des Einrückens der Trennkupplupg ist durch die Kurve 1 (F i g. 4) gekennzeichnet, darin bedeutet:

P — Druck im Zylinderraum 41 des Servomotors 33,

t — Einrückzeit der Kupplung,

t\ - Zeit des Beginns des Einrückens der Kupplung,

ti' — Zeit der Beendigung des Einrückens der Kupplung,

P\ — Druck, der dem Luftdruck in der Druckluftquelle 44 entspricht,

P2 — Luftdruck, bei dem zwischen der getriebenen Kupplungsscheibe 40 und der Druckscheibe 35 die Spiele beseitigt sind und die Trennkupplung 2 beginnt, das Reibdrehmoment zu übertragen.

Im Anfahrzustand ist ein stoßfreies Einrücken der Kupplung zur Vermeidung von Ruckbewegungen des Fahrzeuges notwendig. Mit zunehmender Drehzahl der Motorwelle des Fahrzeuges nimmt die Drehzahl des Pumpenrades 4 des Strömungswandlers 3 und dementsprechend auch die des Turbinenrades 5 des Strömungswandlers zu.

Auf diese Weise kommt die Arbeit des Strömungsgetriebes im Anfahrzustand und in der Anfangsphase der Bewegung des Fahrzeuges zustande.

Bei jeder nachfolgenden Umschaltung der Stufen im Wechselgetriebe 50 findet der beschriebene Vorgang des Aus- und Einrückens der Trennkupplung statt.

Mit zunehmender Drehzahl der Motorwelle des Fahrzeuges und ansteigender Geschwindigkeit desselben verstellt der Fliehkraftregler 24 den Schieber 23 nach rechts (gemäß der Zeichnung), was eine Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes im Raum 14 und eine Verringerung des Flüssigkeitsdruckes im Raum 19 hervorruft.

Dies bewirkt, daß die Druckscheibe 12 sich nach rechts verschiebt, wobei sie auf die Scheibe 11 einwirkt, wodurch die Überbrückung des Pumpenrades 4 und Turbinenrades 5 des Strömungswandlers 3 erfolgt.

Gleichzeitig mit der Flüssigkeitsdruckerhöhung im Raum 14 steigt auch der Flüssigkeitsdruck im Zylinderraum 55 des Zylinders 52 an. Dadurch bewegt sich der Kolben 53 nach rechts und wirkt mit seiner Kolbenstange 54 auf das Ventil 59 ein, wobei er es nach rechts verschiebt und hierdurch den Hohlraum 60 sowie den mit diesem im Zustand des Einrückens der Trennkupplung verbundenen Zylinderraum 41 über den Kanal 58 mit der Atmosphäre in Verbindung setzt.

In diesem Geschwindigkeitszustand der Fahrzeugbewegung sowie bei der Bewegung des Fahrzeuges mit höheren Geschwindigkeiten wird die Trennkupplung 2 bei der Gangumschaltung im Wechselgetriebe 50 auf die vorstehend beschriebene Weise ausgerückt. Jedoch wird das Einrücken der Kupplung nach der Beendigung der Gangumschaltung im Wechselgetriebe 50 viel schneller erfolgen, weil die Druckluft aus dem Zyiinderraum 41 des Servomotors 33 gleichzeitig durch die Drosselbohrung 45 und bei geöffnetem Ventil 59 durch den Kanal 58 ausströmen kann.

Dem Einrückzustand der Trennkupplung 2 entspricht die Kurve 2 (Fig.4). Dank dem schnelleren Einrücken der Trennkupplung 2 wird das Rutschen in der Kupplung 2 stark vermindert, was zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Strömungsgetriebes führt. Außerdem wird um die Größe der Differenz t\'—t2, die Unterbrechungszeit des Leistungsflusses, nach der Gangumschaltung im Wechselgetriebe 50 verkürzt.

t{ ist die Zeit der Beendigung des Einrückens der

Trennkupplung 2 bei arbeitender Ventileinrichtung 51.

Bei Verwendung eines elastischen Deckels 64 ist der

Einrückvorgang der Trennkupplung 2 nach der Gangumschaltung im Wechselgetriebe 50, wenn sich die Maschine im Betriebszustand der Überbrückung des Strömungswandlers bewegt, gleichfalls durch die Kurve 2 gekennzeichnet, da das Ventil 59 geöffnet ist.

Jedoch wird im Anfahrzustand des Kraftfahrzeugs, wenn der Flüssigkeitsdruck im Zylinderraum 55 gleich Null ist, die Abnahme des Luftdruckes im Zylinderraum 41 bis auf die Größe P2 nach der Kurve 2 verlaufen; und die weitere Luftdruckabnahme von der Größe P2 bis auf Null wird nach der Kurve 3 erfolgen.

Dies hängt damit zusammen, daß im Zustand des Einrückens der Kupplung bei der Luftdruckänderung im Hohlraum 60 von der Größe P\ bis auf die Größe P₂ der Druck, wenn er auf den elastischen Deckel 64 einwirkt, die Kraft des abgefederten Ventils 59 überwindet und dasselbe öffnet, wobei es vom Einzelteil 63 weggeführt wird und mit diesem ein Spiel bildet.

Bei der Druckabnahme von der Größe P₂ bis auf Null ist das Ventil 59 an das Einzelteil 63 fest angedrückt, d. h_M es ist geschlossen. Deshalb tritt im Zustand des Einrückens der Trennkupplung die Druckluft aus dem Zylinderraum 41 des Servomotors 33 in die Atmosphäre nur durch die Drosselbohrung 45 aus.

Wie vorstehend ausgeführt, beginnt die Trennkupplung 2 die Drehmomentübertragung erst beim Druckabfall im Zylinderraum 41 unter die Größe P₂.

Deshalb kann der geschilderte Vorgang des Einrükkens der Trennkupplung beim Anfahren des Fahrzeugs keine ruckartige Bewegungen hervorrufen, und die Gesamteinrückzeit der Kupplung 2 wird um die Größe der Differenz t\ bis ti verkürzt, wobei ti die Zeit der Beendigung des Einrückens der Trennkupplung beim Anfahren ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden zehn Versuchsmodelle in Strömungsgetrieben für Schwerlastwagen eingesetzt Die Steuervorrichtungen durchliefen vielseitige Prüfungen unter verschiedenen klimatischen sowie Gebirgsbedingungen. Während der Prüfungen fanden die guten Betriebseigenschaften der so gesteuerten Strömungsgetriebe ihre volle Bestätigung. Durch besondere Zuverlässigkeit und Lebensdauer zeichnete sich dabei die Trennkupplung aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für die gemeinsame Steuerung einer Trennkupplung und einer motordrehzahlabhängig geschalteten Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, bei der das Ein- und Ausrücken der Trennkupplung pneumatisch über einen Servomotor erfolgt, wobei das Ausrücken zwangsweise durch einen Hand-Schalthebelkontakt über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil erfolgt, welches den Druckraum des Servomotors entweder mit der Druckmittelquelle oder über eine in Abhängigkeit vom Fahrzustand veränderbare Drossel mit der Atmosphäre verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (2) in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angelegt wird, und daß der Druck zum Einrücken der Überbrükkungskupplung (10) einer an das elektromagnetisch betätigte Ventil (43) angeschlossenen Ventiieinrichtung (51) zugeführt wird, um in Abhängigkeit von der motordrehzahl eine zusätzliche Belüftung des Servomotors zu erzielen.

2. Strömungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (51) einen Zylinder (52) und einen Kolben (53) mit Kolbenstange (54) enthält, der mit dem Zylinder (52) einen deckelseitigen Zylinderraum (55), der mit Druckflüssigkeit nach dem Signal des Drehzahlgebers (24) an der Motorwelle des Fahrzeuges gefüllt wird, sowie einen kolbenstangenseitigen Zylinderraum (57) bildet, der mit der Atmosphäre in ständiger Verbindung steht und durch ein abgefedertes Ventil (59), das mit dem freien Ende der Kolbenstange (54) des Kolbens (53) zusammenwirkt, von einem Hohlraum (60) getrennt ist, der von einem Zwischenstück (63) und einem an dieses anschließenden Deckel (62) gebildet ist und mit dem Zylinderraum (41) des Servomotors (33) über das Ventil (43) in Verbindung steht.

3. Strömungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckel (62) und dem Zwischenstück (63) eine Membran (64) aus einem elastischen Material ausgeführt und mit dem abgefederten Ventil (59) starr verbunden ist.