DE2834145C2

DE2834145C2 - Hydraulische Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer Reibungskupplung

Info

Publication number: DE2834145C2
Application number: DE2834145A
Authority: DE
Inventors: Franco Pero Milano Pavesi
Original assignee: TRANSFLUID Srl PERO MILANO IT
Current assignee: TRANSFLUID Srl PERO MILANO IT
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE2834145A1; GB2003235A; BE869749A; FR2400629B1; GB2003235B; FR2400629A1; US4349094A; IT1084155B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer Reibungskupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auf der DE-AS 17 98 426 ist eine hydraulische Steuervorrichtung für ein Stellglied bekannt Diese umfaßt ein erstes und ein zweites Druckbegrenzungsventil, jeweils mit Einlaßkammer, Auslaßanschluß, Kolben und Kraftspeichermitteln, die den Kolben im Sinne einer Unterbrechung des Strömungswegs zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß belasten, wobei das erste Druckbegrenzungsventil mit seiner Einlaßkammer an eine Pumpe angeschlossen ist und auf der seiner Einlaßkammer gegenüberliegenden Seite seines Kolbens eine mit der Einlaßkammer des zweiten Druckbegrenzungsventils verbundene Referenzkammer aufweist. Dabei ist das Stellglied über ein Steuerventil unmittelbar mit der Pumpe verbindbar, und die Referenzkammer des ersten Druckbegrenzungsventils und die Einlaßkammer des zweiten Druckbegrenzungsventils sind über HilFssteuerkanäle des Steuerventils bei nicht betätigtem Steuerventil mit dem Rücklauf zur Pumpe und bei betätigtem Steuerventil über eine Drossel mit dem zum Stellglied führenden Ausgang des Steuerventils verbindbar. Hierdurch wird der Pumpendruck bei Nichtbetätigung des Steuerventils auf einen niedrigen Wert begrenzt, während bei Betätigung des Steuerventils die an diesem auftretende Druckdifferenz mittels des ersten Druckbegrenzungsventil konstant gehalten wird, um die Strömung durch das Steuerventil von Schwankungen des Pumpendrucks unabhängig zu machen, während bei einem Ansteigen des Drucks an dem zum Stellglied führenden Ausgang des Steuerventils eine zusätzliche Druckbegrenzung durch das zweite Druckbegrenzungsventil erfolgt Eine solche Steuerungsvorrichtung wäre jedoch zur Steuerung des Kolbens einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer Reibungskupplung nur unvollkommen geeignet, da eine Beaufschlagung des Kolbens mit konstanter Speisung mit Hydraulikflüssigkeit und demgemäß mit konstanter Verstellgeschwindigkeit ein relativ ruckartiges Anlaufen und einen relativ abrupten Übergang zum eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung bewirken würde.

Aus der DE-AS 12 84184 ist eine hydraulische Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer Reibungskupplung bekannt Hierbei ist ein Druckbegrenzungsventil mit EinlaBkammer, AuslaßanschluB, Kolben und Kraftspeichermitteln in Form einer Schraubendruckfeder vorgesehen, die den Kolben im Sinne einer Unterbrechung des Strömungsv/egs zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß belastet, wobei die Einlaßkammer an eine Pumpe angeschlossen ist und auf der der Einlaßkammer gegenüberliegenden Seite des Kolbens eine Referenzkammer vorgesehen ist. Zur Erzielung

eines sanften Einrüclcens der Kupplung öffnet das Druckbegrenzungsventil bereits bei einem relativ niedrigen Druck, der jedoch anschließend stufenweise erhöht wird. Hierzu ist die Schraubendruckfeder des Druckbegrenzungsventils auf ihrer dem Kolben abgewandten Seite an einem Steuerkolben abgestützt, dessen dem Kolben des Druckbegrenzungsven tils abgewandte, gegenüber dem Kolbenquerschnitt des Druckbegrenzun.<j3ventils relativ große Steuerfläche ständig über eine Drossel mit der Pumpe in Verbindung in steht. Sobald der Steuerkolben bei seiner Verschiebung auf den Kolben des Druckbegrenzungsventils hin auf diesen Kolben auftrifft, ergibt sich eine relativ sprunghafte Drucksteigerung. Ein weiteres Ansteigen des Drucks wird danach noch dadurch erzielt, daß im Steuerkolben eine zweite Drosselbohrung vorgesehen ist, durch die hindurch bei aneinander anliegendem Kolben des Druckbegrenzungsventils und Steuerkolben der Kolben des Druckbegrenzungsventils auf seiner Rückseite mit dem Pumpendruck beaufschlagt wird. Obwohl hiermit ein sanfteres Einpacken erzielt werden soll, ergeben sich jedoch relativ sprungartige Cvuckänderungen, die die Gefahr eines immer noch relativ ruckartigen Einkuppeins mit sich bringen.

Aus der DE-AS 16 50 513 ist eine weitere hydraulisehe Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungsvorrichtung einer Reibungkupplung bekannt, wobei die Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung über ein Steuerventil mit einer Pumpe verbindbar ist und parallel hierzu eine der Druckbegrenzung und der Erzielung eines sanften Einkuppeins dienende Ventilanordnung an die Pumpe angeschlossen ist. Die Ventilanordnung umfaßt ein Drucksteigerungsventil mit einem zwischen der an die Pumpe angeschlossenen Einlaßkammer und einem Auslaßan-Schluß liegenden Arbeitskolben und einem mit diesem zusammenwirkenden Steuerkolben, zwischen welche eine Druckfeder eingeschaltet ist, wobei der Steuerkolben auf seiner dem Arbeitskolben abgewandten Seite ständig über eh Drosselbohrung mit der Einlaßkammer verbunden ist. Die Druckfeder wirkt auf den Arbeitskolben im Sinne eines Verschließens des Strönu«ngswegs zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß. Zwischen diese ist weiter ein erstes federbelastetes Druckbegrenzungsventil geschaltet. An den gemeinsamen Auslaßan-Schluß dieses ersten Druckbegrenzungsventils und des Druckerhöhungsventils ist die Einlaßkammer eines zweiten Druckbegrenzungsventils angeschlossen, in dessen Kolben eine Drosselbohrung vorgesehen ist, die bei vom Kolben ansonsten i/erschlossenem Strömungsweg zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß noch eine geringe Strömung zuläßi, wobei weiter der Kolben mit seinem federbelasteten hinteren Ende als ein Steuerschieber wirkt, der bei geöffnetem Strömungsweg zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß einen Strömungsweg zwischen der Steuerfläche des Druckerhöhungsventils und einer Rücklaufleitung unterbricht. Da hierbei das Druckerhöhungsventil relativ aufwendig mit zwei Kolben ausgeführt ist und im übrigen insgesamt drei Ventile vorhanden sind, ergibt sich eine sehr aufwendige Bauweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer Reibungskupplung zu schaffen, die mit geringem konstruktivem Aufwand ein sanftes Einrücken der Kupplung gestattet.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer hydraulischen Steuervorrichtung der eingangs genannten Art mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Ausgestaltungen der hydraulischen Steuervorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen Ausführungsbeispiele darstellt sind. Es zeigt

F i g. 1 als schematisches Blockschaltbild eine hydraulische Steuervorrichtung und eine mittels dieser gesteuerte Reibungskupplung;

Fig.2 ein Diagramm von Druckverläu'cn zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuervorrichtung gemäß Fig. 1;

F i g. 3 bis 5 teilweise axiale Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen von Steuervorrichtungen gemäß Fig. 1.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung Ki einer Reibungskupplung K\ spr'it eine Pumpe A aus einem Sumpf A\ die Einlaßkarnmir eines ersten Druckbegrenzungsventils B. Dessen nicht dargestellter Kolben ist auf seiner der Einlaßkammer abgewandten Seite dem Druck einer Refenrenzkammer ausgetzi, in der ihn auch eine Schraubendruckfeder 16 im Sinne einer Unterbrechung des Strömungswegs zwischen Einlaßkammer und Auslaßanschluß belastet. Der Auslaßanschluß speist Düsen Ky, die zur Schmierung oder Kühlung der Reibungskupplung K\ dienen. Parallel zum ersten Druckbegrenzungsventil B ist zwischen dessen Eingangskammer und dessen Referenzkammer ständig eine Drossel D eingeschaltet.

An die Referenzkammer des ersten Druckbegrenzungsventils B ist einerseits die Einlaßkammer eines zweiten Druckbegrenzungsventils C angeschlossen und andererseits über ein Steuerventil F die Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung K₂ anschließbar; in der in Fig. 1 dargestellten neutralen Stellung des Steuerventils Fist die Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung Kz mit dem Sumpf A\ verbunden. Die Betätigung des Steue ■ventils F erfolgt mittels eines Antriebs H\. Der nicht gezeigte Kolben des zweiten Druckbegrenzungsventils C'ist auf seiner der Einlaßkammer gegenüberliegenden Seite von einer Schraubendruckfeder 24 im Sinne einer Unterbrechung des Stromungsweges zwischen der Einlaßkammer und dem mit dem Sumpf A\ verbundenen Auslaßanschluß belastet, wobei die Schraubendruckfeder 24 hinsichtlich der von ihr ausgeübten Vorspannkraft mittels eines Antriebes Hi verstellbar ist. Der Antrieb Hi dient zu einer Verstellung von Hand entweder unmittelbar oder über eine geeignete Fernsteuervorrichtung.

Bevor die Wirkungsweise der Steuervorrichtung anhand des Diagramms der F i g. 2 näher erläutert wird, seien zunächst zum besseren Verständnis mögliche Ausführungsformen anhand von F i g. 3 bis 5 betrachtet.

Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform ist zur Bildung des ersten Druckbegrenzungsventils B (Fig. 1) in einem Ventilblock 10 ein zylindrischer Hohlraum 12 gebildet, der von einem Kolben 14 in eine Einlaßkammer B\ und eine Referenzkammer Bi rnterteilt wird. Die Einlaßkammer B\ steht über e^ne Leitung 18 mit der Druckseite der ständig laufenden Pumpe A in Verbindung. Ein Auslaßanschluß 19 verbindet die Einlaßkammer B\ bei genügend niedrigem Druck der Referenzkammer B₂ mit den Düsen K₁. Die Referenzkammer Bi, in der die Schraubendruckfeder 16 den Kolben 14 im Sinne einer Unterbrechung des Stm-

mungswegs zwischen Einlaßkammer B\ und AuslaßanschluD 19 belastet, steht über das Steuerventil Fmit der Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung K₂ sowie auch mit der Einlaßkammer Ci eines zweiten Druckbegrenzungsventils C (Fig. I) in Verbindung. Eine ständig zwischen Eingangskammer B\ und Referenzkammer B₂ des ersten Druckbegrenzungsventils ß( Fig. 1) liegende Drossel D ist als eine zentrale Bohrung unmittelbar im Kolben 14 gebildet.

Die mit der Referenzkammer B₂ verbundene Einlaßkammer Q und eine Referenzkammer Cj des zweiten Druckbegrenzungsventils C (Fig. I) sind in einer zylindrischen Bohrung 20 gebildet und mittels des Kolbens 22 voneinander getrennt. Dieser ist innerhalb der Referenzkammer CV, die über eine Leitung 26 mit dem Sumpf A\ in Verbindung steht, von einer Schraubendruckfeder 24 im Sinne einer Unterbrechung des Strömungswegs zwischen der Einlaßkammer Ci und einem Auslatianschiuü H beiastet.

Die Schraubendruckfeder 24 ist an ihrem dem Kolben 22 abgewandten Ende auf einem Schieber 28 abgestützt, der in einer an die Referenzkammer Cj anschließenden und zu ihr koaxialen Kammer Cj auf einem begrenzten Verschiebungsweg verstellbar ist. Eine in der Kammer Cj liegende Schraubendruckfeder 25 belaste¹ den Schieber 28 in Richtung auf den Kolben 22 mit einer Druckkraft, die größer ist als diejenige von der Schraubendruckfeder 24 ausgeübte Kraft. Im Schieber 28 gebildete öffnungen 29 verbinden die Kammer Cj mit der Referenzkammer C? und damit mit dem Sumpf A\. Die Stellung des Schiebers 28 innerhalb der Kammer Cj ist mittels einer zum Antrieb H₂ führenden Stange 30 veränderlich, um die von der Schraubendruckfeder 24 auf den Kolben 2? ausgeübte Vorspannkraft verstellen zu können.

An die Einlaßkammer Ci schließt auf deren der Referenzkammer C₂ entgegengesetzter Seite eine weitere Kammer G von gegenüber der Einlaßkammer Ci geringerem Durchmesser koaxial an. Die Kammer G ist mittels eines Kolbens 36 von der Einlaßkammer Ci getrennt, der starr mit dem Kolben 22 verbunden ist. Über eine in die Kammer G mündende Leitung 40 kann der Kolben 36 mit einem der Druckkraft der Schraubendruckfeder 24 entgegengerichteten Steuerdruck belastet werden, um zusätzlich zur Steuerung mittels des Antriebs Ht eine hydraulische Fernsteuerung desjenigen Schwellenwertes vornehmen zu können, bei dem der Druck in der Einlaßkammer C₁ ausreicht, den Gegendruck der Schraubendruckfeder 24 zu überwinden, so daß dann der Strömungsweg zum Auslaßan-Schluß 34 geöffnet wird. Der Kolben 22 und der als mit einem Steuerdruck beaufschlagbare Hilfskolben dienende Kolben 36 haben einen solchen gegenseitigen Abstand und derartige Längen, daß sie bei allen Betriebsstellungen die Einlaßkammer Ci zwischen sich einschließen.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind Teile, die mit Teilen des Ausführungsbeispiels nach Fig.3 funktionsgleich sind, mit gleichen Bezugszahlen, jedoch mit einem angefügten Index »a« versehen; soweit nicht nachstehend abweichende Ausführungen gemacht sind, stimmen solche Teile hinsichtlich der Funktion und weitgehend auch hinsichtlich der mechanischen Ausführungen überein.

Bei dem AusfOhningsbeispiel gernäS Fig.4 schließt an die Referenzkammer B₂ des ersten Druckbegrenzungsventils B( F i g. 2) unmittelbar koaxial zu ihr die ihr gegenüber im Durchmesser kleinere Einlaßkammer Ci des zweiten Druckbegrenzungsventils C( F i g. 1) an. Ein dem Hilfskolben 36 in F i g. 3 entsprechender Kolben ist hierbei nicht vorgesehen. Bei dieser Bauart ergibt sich wegen des koaxialen Fluchtens der Kammern B\, B₂, Ci, Cj und C) eine leichte Herstellbarkeit und eine Verringerung der Baugröße gegenüber F i g. 3

Bei dein in F i g. 5 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel sind gegenüber Fig. 3 funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszahlen. jedoch mit dem angefügten Index »6« versehen. Hierbei sind alle Kammern B₁. B₂, Ci, C₂ in einer den Ventilblock 106 durchsetzenden einzigen Bohrung gebildet, die lediglich am Übergang von der Kammer B zum Stellbereich des Kolbens 146 des ersten Druckbegrenzungsventils B( Fig. 1) gestuft ist. Die miteinander fluchtenden Kolben 146, 206 beider Druckbegrenzungsventile B, C( F i g. I) sind gleichartig und mit gleichem Durchmesser ausgebildet, wobei lediglich im Kolben 146 die Drossel D gebildet ist. Die jeweiligen ScHraubenuiULkiciicifi JSi/, 246Sind 5Γι ihren den Kolben 146, 206 abgewandten Enden über Ringscheiben an jeweis einem Sprengring abgestützt, der in einer umlaufenden Ringnut auf der Innenseite der gemeinsamen Bohrung verrastet ist. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine sehr einfache Bauweise und eine geringe Baugröße des gemeinsamen Ventilblocks 106.

Es sei nun das Diagramm der für alle Ausführungsformen geltenden F i g. 2 betrachtet. Hierin ist der Verlauf des Drucks Pl in der Einlaßkammer S₁ (Fig. 3 bis 5) des ersten Druckbegrenzungsventils ß(Fig. 1) sowie des Druckes P2 in der Referenzkammer B₂ in Abhängigkeit von der Zeit r dargestellt.

Bezeichnet man die von den Schraubendruckfedern 16,24 ausgeübten Druckkräfte als M1 bzw. M 2 und die wirksamen Querschnittsflächen der Kolben 14, 22 als 51 bzw. 52, so gilt bei einem Gleichgewicht der auf den Kolben 14 wirkenden Kräfte:

Pl = Pl +

Λ/1
52

M 2
52

Λ/1
51

Wird zur Speisung der Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung K₂ das Steuerventil Fgeöffnet, so sinkt der Druck P2 praktisch auf Null ab, so daß der Druck Pl, wie

in Fig.2 dargestellt, den Anfangswert^- hat. Die

Druckflüssigkeit fließt hierbei durch die Drossel D und das Stellventil F praktisch drucklos zur Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung Ki- In dem Maße jedoch, wie deren Kolben verstellt wird, wächst der Druck P 2 an. Gleichzeitig wächst der Druck P 2 an. Gleichzeitig wächst der Druck Pl. Das Anwachsen erfolgt sictig, also ohne Sprung, entsprechend einem annähernd parabelförmigen Kurvenverlauf, bis bei einem von der Schraubendruckfeder 24 bestimmten Maximalwert des Druckes P 2 das zweite Druckbegrenzungsventil C öffnet, wobei sich die in F i g. 2 angegebenen Werte für die Drücke Pl und P 2 ergeben.

Sowohl vor wie auch nach der Betätigung des Steuerventils F fließt Druckflüssigkeit über das mehr oder minder geöffnete erste Druckbegrenzungsventil B und die Leitung 19 (F i g. 3) zu den Düsen K₃, so daß ständig eine Schmierung und Kühlung der Kupplung K\ erfolgt Dies ist besonders wichtig dann, wenn wie beim Ausführungsbeispiel die Kupplung K\ als Lamellenkupplung ausgebildet und die Düsen K\ auf die Lamellen dieser Lamellenkupplung gerichtet sind.

Die Zeitspanne t, in welcher die Drücke Pl, P 2 von einem Anfangswert auf einen Maximalwert anwachsen,

ist praktisch eine Konstante, die im wesentlichen abhängt von dem Querschnitt der Drossel D und der Federkraft der Schraubendruckfeder 16. Diese Parameter können je nach Anwendungsfall geeignet gewühlt werden. Die maximalen Werte der Drücke Pi, Pl können bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 3 und 4 mittels des Antriebs Hi und des von diesem verstellbaren Schiebers 28(F ig. 3.4) sowie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 zusätzlich durch die Beaufschlagung des Hilfskolbens 26 mit einem Steuerdruck in gewünschter Weise eingestellt werden. Es läßt sich so leicht erreichen, daß auch bei unterschiedlichen Abnutzungszüständen der Lamellen der Kupplung K₁ stets ein sanftes Einkuppeln erfolgt

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuervorrichtung für den Kolben einer Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung einer ί Reibungskupplung, mit einem ersten und einem zweiten Druckbegrenzungsventil, jeweils mit Einlaßkammer, Auslaßanschluß, Kolben und Kraftspeichermitteln, die den Kolben im Sinne einer Unterbrechung des Strömungswegs zwischen Ein- ι ο laßkammer und Auslaßanschluß belasten, wobei das erste Druckbegrenzungsventil mit seiner Einlaßkammer an eine Pumpe angeschlossen ist und auf der seiner Einlaßkammer gegegenüberliegenden Seite seines Kolbens eine mit der Einlaßkammer des zweiten Druckbegrenzungsventils verbundene Referenzkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinderbetätigungseinrichtung (K₂) mit der Referenzkammer (Bi) des ersten Druckbegrenzungsventil (B) verbindbar ist und eine Drossel (D) ständig zwischen Eingangskammer (B\) und Referenzkammer (Bi) des ersten Druckbegrenzungsventils (B)\iegL

2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (D) im Kolben (14; 14a; 14^des ersten Druckbegrenzungsventils fSJ gebildet ist.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftspeichermittel (24; 24ajdes zweiten Druckbe- jo grenzungsvent'ls (C) hinsichtlich der von ihnen ausgeübten Vorspannkraft verstellbar ausgebildet sind.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß dt Kolben (22; 2OaJ des zweiten Druckbegrenzungsventils (C) über Federmittel (24) an einem verstellbaren Schieber (28; 28ajabgestützt ist

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (28; 26a) von zusätzlichen Federmitteln (25; 25aJ in Richtung auf den Kolben (22; 2OaJ des zweiten Druckbegrenzungsventils (C) hin beaufschlagt ist, deren Federkraft größer ist als diejenige der zwischen diesem Kolben (22; 2OaJ und dem Schieber (28; 28aJ abgestützten Federmittel (24; 24ajl

6. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckbegrenzungsventil (C) einen mit seinem Kolben (22) verbundenen, auf seiner diesem Kolben (22) abgewandten Seite mit einem Steuerdruck beaufschlagbaren Hilfskolben (36) umfaßt

7. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Kolben (22) und der Hilfskolben (36) des zweiten Druckbegrenzungsventils (C) dessen Einlaßkammer (C\) zwischen sich einschließen.

8. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zwei-ie Druckbegrenzungsventil (B, C) mit miteinander fluchtenden Kolben (146, 20b) in einem gemeinsamen Ventilblock (\0b) gebildet sind.

9. Hydraulische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche ί bis tf, dadurch gekennzeichnet daß der Auslaßanschluß (19; 19a; \9b) des ersten Druckbegrenzungsventils (B) mit einer auf die Lamellen der als Lamellenkupplung ausgebildeten Rutschkupplung (K₁) gerichteten Düse (K₃) verbunden ist