DE3830829A1

DE3830829A1 - Hydraulisch betaetigte schalteinrichtung

Info

Publication number: DE3830829A1
Application number: DE19883830829
Authority: DE
Inventors: Walter Marte; Michael Weber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1988-09-10
Publication date: 1989-03-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betätigte Schalteinrichtung, insbesondere Lamellenkupplung oder -bremse für unter Last schaltbare Getriebe von Kraftfahrzeugen mit einem in einem Arbeitszylinder angeordneten druckmittelbeaufschlagbaren Arbeitskolben.

Bei einer Schalteinrichtung der vorgenannten Gattung (DE-OS 28 02 676) wird ein ringscheibenförmige Lamellenpaket während eines Brems- oder Kuppelvorgangs von einem im Arbeitszylinder geführten Arbeitskolben zusammengepreßt. Während der Zuführung der Druckflüssigkeit tritt häufig das Problem auf, daß sich im Arbeitszylinder ein störendes Luftpolster bilden kann. Dieses Luftpolster führt einerseits zu einer ungleichmäßigen Füllung des Arbeitszylinders, d. h. das Füllvolumen und der Arbeitsmitteldruck schwanken je nach Größe des Luftpolsters; andererseits treten dadurch extreme Unterschiede im Entleerverhalten des Arbeitszylinders beim Lösen der Bremse oder dem Auskuppeln der Lamellenkupplung auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Bildung eines Luftpolsters in einem hvdraulischen Arbeitszylinder einer Schalteinrichtung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Arbeitszylinder an ein Entlüftungsventil angeschlossen ist. Mittels dieses Entlüftungsventils wird während jedes Schaltvorganges die im Arbeitszylinder vorhandene Luft selbsttätig abgeleitet. Da bei jeder Befüllung des Arbeitszylinders mit Druckflüssigkeit das Entlüftungsventil wirksam wird, erfolgt der Einkuppel- oder Auskuppelvorgang der Schalteinrichtung stets gleichmäßig.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben. Danach soll gemäß Anspruch 2 das Entlüftungsventil eine seine Abströmöffnung nach einer Druckmittelbeaufschlagung des Arbeitskolbens zeitverzögert schließende Einrichtung aufweisen. Auf diese Weise kann die Ableitung eventuell vorhandener Luft während einer exakt gesteuerten Phase erfolgen. Das Entlüftungsventil ist dabei an einen Bereich des Arbeitszylinders anzuschließen, in dem sich erfahrungsgemäß Luft sammelt.

Das Entlüftungsventil kann weiterhin gemäß Anspruch 3 eine Drosselbohrung aufweisen, mit der die über das Ventil abfließende Druckmittelmenge begrenzt wird.

Das Entlüftungsventil weist dem Anspruch 4 zufolge ein Rückschlagventil auf, damit bei ausgerückter Kupplung bzw. Bremse keine Luft in den Druckmittelraum einströmen kann.

Bei einer hydraulisch betätigten Schalteinrichtung nach Anspruch 5, bei der durch Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens eine vorzugsweise ringförmige Druckscheibe gegen Reibscheiben gedrückt wird, kann die die Abströmöffnung verschließende Einrichtung als zu den Reibscheiben hin offener Abströmraum in der Druckscheibe ausgebildet sein, der dem Entlüftungsventil unmittelbar nachgeordnet ist und bei Anlage der Druckscheibe an der Reibscheibe verschlossen wird. Auf diese Weise läßt sich die Phase für die Entlüftung des Arbeitszylinders bis hin zum Aufbau eines Maximaldrucks im Arbeitszylinder selbsttätig steuern. Wenn die Schalteinrichtung in einer Lamellenbremse verwendet wird, bei der sie gehäusefest ist und einen ringförmigen, einstückig mit der Druckscheibe hergestellten Arbeitskolben aufweist und der Druckflüssigkeitszulauf in den Arbeitszylinder von unten erfolgt, so kann nach Anspruch 6 in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung das im Arbeitskolben angeordnete Entlüftungsventil im obersten Bereich des Arbeitszylinders angeschlossen sein, wobei der Arbeitskolben verdrehsicher geführt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Entlüftungsventil stets an den oberen Bereich des Arbeitszylinders angeschlossen ist, in dem sich während eines Druckmittelzulaufs erfahrungsgemäß Luft sammelt. Zur Vereinfachung der Herstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung wird weiterhin den Ansprüchen 7 und 8 zufolge vorgeschlagen, daß der Abströmraum in der Druckscheibe als Bohrung hergestellt ist, und daß das Entlüftungsventil radial in die Druckscheibe eingesetzt ist.

Bei einer geänderten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 9 ist der von der Feder belastete Ventilkörper des Rückschlagventils mit axialem und radialem Spiel in einem Ventilraum des Entlüftungsventils angeordnet, wobei der Ventilkörper in Richtung der an den Arbeitszylinder angeschlossenen Drosselbohrung unter Federkraft mit einem ersten Ventilsitz zusammenwirkt und bei Druckmittelbeaufschlagung des Arbeitszylinders, entgegen der Federkraft in Richtung einer Abströmöffnung gegen einen zweiten Ventilsitz bewegbar ist. Das entsprechend ausgebildete Entlüftungsventil ist vorzugsweise gehäusefest am Arbeitszylinder angeordnet, so daß der Arbeitskolben keiner Verdrehsicherung bedarf. Im drucklosen Zustand der Schalteinrichtung sperrt der Ventilkörper federbelastet die Drosselbohrung am ersten Ventilsitz ab, und zwar in der Funktion eines Rückschlagventils. Daher kann keine Luft in das Innere des Arbeitszylinders gelangen. In der Bewegungsphase des Ventilkörpers zwischen dem ersten und zweiten Ventilsitz kann die im Arbeitszylinder vorhandene Luft abgeführt werden. Der nachfolgende Ölstrom bewegt den Ventilkörper gegen den zweiten Ventilsitz.

Weiterhin kann dem Anspruch 10 zufolge die Abströmöffnung in einen oberhalb des Entlüftungsventils liegenden Leckölsammelraum einmünden. Aus diesem Leckölsammelraum kann bei Bedarf über das Entlüftungsventil eine geringe Ölmenge in den Arbeitszylinder nachgesaugt werden. Gemäß Anspruch 11 soll das Rückschlagventil einen Öffnungsdruck von 0,5-1,0 bar aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines einer Lamellenbremse zugeordneten Entlüftungsventils und

Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch eine weitere aus Lamellenbremse und Entlüftungsventil bestehende Ausgestaltung.

In den Fig. 1 und 2 dieser Zeichnung ist ein Abschnitt eines unter Last schaltbaren Getriebes im Bereich einer mit 1 bezeichneten Lamellenbremse dargestellt. Diese Lamellenbremse 1 hat einen inneren Lamellenträger 2, der als Hohlrad ausgebildet ist und mit Planetenrädern 3 eines nicht näher bezeichneten Planetengetriebes kämmt. An dem inneren Lamellenträger 2 ist ein Lamellenpaket 4 formschlüssig geführt. Weiterhin weist die Lamellenbremse 1 ein ortsfestes Bremsgehäuse 5 auf, an dem ein äußerer Lamellenträger 6 befestigt ist, wobei zwischen diesem Lamellenträger 6 und einem weiteren Lamellenpaket 7 eine formschlüssige Verbindung besteht.

Weiterhin ist im Bremsgehäuse ein ringförmiger Arbeitszylinder 8 hergestellt, in dem ein Arbeitskolben 9 axial gleitet. Die Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens 9 erfolgt dabei von einem nicht näher bezeichneten hydraulischen Steuersystem aus über einen Druckmittelzulauf 10. Der Arbeitskolben 9 weist an seiner den Lamellenpaketen 4 und 7 zugewandten Seite eine als axialer Vorsprung ausgebildete Druckscheibe 11 auf, mit dem der Arbeitskolben 9 während eines Bremsvorgangs gegen die äußerste Lamelle des Lamellenpakets 7 drückt. Dabei werden die abwechselnd angeordneten Lamellen der Lamellenpakete 4 und 7 gemeinsam gegen ein drehfest mit dem Bremsgehäuse 5 verbundenes ringförmiges Widerlager 12 gepreßt.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 führt aus einem oberen Bereich des Arbeitszylinders 8 eine Bohrung 13 zu einem Entlüftungsventil 14, das radial in die Druckscheibe eingesetzt ist. Das Entlüftungsventil 14 besteht aus einem Ventilgehäuse 15, in dem eine Drosselbohrung 18 und ein Rückschlagventil 17 in Form einer von einer Feder 16 belasteten Kugel 17 a angeordnet sind. Der im Arbeitszylinder 8 vorhandene Arbeitsdruck wirkt über die Bohrung 13 und weiterhin in deren Verlängerung über die Drosselbohrung 18 auf die Kugel 17 des Rückschlagventils. Weiterhin weist das Ventilgehäuse 15 an der federbelasteten Seite der Kugel 17 a eine Abströmöffnung 19 auf. Die Abströmöffnung 19 mündet in einen zum Lamellenpaket 7 hin offenen Abströmraum 20. Schließlich ist der ringförmige Arbeitskolben 9 über eine Verdrehsicherung 21 im Bremsgehäuse 5 geführt, wobei diese Verdrehsicherung 21 als in das Bremsgehäuse 5 eingreifende Bolzen ausgebildet ist und diese Bolzen gleichzeitig Rückstellfedern 22 aufnehmen, die die Lamellenbremse 1 nach Beendigung des Bremsvorgangs lüften.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung der Fig. 1 ist folgende:

Wird während eines Bremsvorgangs dem Arbeitszylinder über den Druckmittelzulauf 10 Drucköl zugeführt, so verdrängt das Drucköl zunächst die unter Umständen im Arbeitszylinder 8 vorhandene Luft über die Bohrung 13 in das Entlüftungsventil 14, von wo aus die Luft und ein geringer Anteil des Drucköls in das Innere des lastschaltbaren Getriebes gelangt. Diese Phase der Entlüftung des Arbeitszylinders 8 über das Entlüftungsventil 14 dauert so lange an, bis die Druckscheibe 11 sich an das Lamellenpaket 7 anlegt, dann ist nämlich der Abströmraum 20 geschlossen, und es wird eine fortwährende Leckage aus dem Arbeitszylinder 8 über das Entlüftungsventil 14 verhindert. Auf diese Weise kann unter der Verwendung baulich einfacher Mittel die Bildung von Luftblasen im Arbeitszylinder 8 auf sichere Weise verhindert werden. Da die Ableitung der Luft zeitlich begrenzt und gedrosselt erfolgt, können ungewünscht starke Leckagen vermieden werden.

Bei entlüftetem Arbeitszylinder 8 wird durch das Rückschlagventil 17 verhindert, daß Luft in den Arbeitszylinder 8 eindringen kann.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 ist das Entlüftungsventil 14, das ebenfalls eine von einer Feder 16 belastete Kugel 17 a aufweist, im Bremsgehäuse 5 angeordnet. Dabei nimmt ein Ventilraum 23 die Kugel 17 a mit axialem und radialem Spiel auf. Der Ventilraum 23 ist in axialer Richtung einerseits mit der zum Arbeitszylinder 8 führenden Bohrung 13 und andererseits mit der Abströmöffnung 19 verbunden. Das Entlüftungsventil 14 weist zwei Schließstellungen auf. In einer ersten als Rückschlagventil wirkenden Schließstellung drückt die Feder 16 die Kugel 17 a gegen einen ersten, der Bohrung 13 zugewandten Ventilsitz 24. Die Kugel 17 a ist gegen die Kraft der Feder 16 in eine gegenüberliegende Endstellung bewegbar, in der sie die Bohrung 13 gemeinsam mit einem zweiten Ventilsitz 25 absperrt. Die Abströmöffnung 19 mündet in einen oberhalb des Entlüftungsventils 14 im Bremsgehäuse 5 angeordneten Leckölraum 26 ein, aus welchem eine überschüssige Druckölmenge über eine Überlaufbohrung 27 in den Getriebesumpf abgeleitet werden kann.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 2 ist folgende: Bei einer Beaufschlagung des Arbeitszylinders 8 über den Druckmittelzulauf 10 mit Drucköl wird von der im Arbeitszylinder 8 eventuell vorhandenen Luft die Kugel 17 a von dem ersten Ventilsitz 24 abgehoben, so daß die Luft aufgrund des radialen Spiels der Kugel 17 a im Ventilraum 23 über das Entlüftungsventil 14 abströmen kann. Das nachfolgende Drucköl verlagert im Anschluß daran die Kugel 17 entgegen der Kraft der Feder 16 bis zu ihrer Anlage am zweiten Ventilsitz 25. Dabei tritt eine geringe Menge Drucköl über das Entlüftungsventil aus, die sich im Leckölraum 26 sammelt und gegebenenfalls im abgeschalteten Zustand der Bremse zur Nachspeisung des Arbeitszylinders 8 über das Entlüftungsventil 14 dienen kann.

Es kann auf eine Verdrehsicherung des Arbeitskolbens 9 verzichtet werden, da gewährleistet ist, daß das Entlüftungsventil 14 stets an der höchsten Stelle des Arbeitszylinders, an der sich Luft sammeln könnte, angreift. Der Öffnungsdruck des Entlüftungsventils 14 aus seiner als Rückschlagventil wirkenden Stellung soll bei ca. 0,5-1,0 bar liegen.

Bezugszeichen

1 Lamellenbremse
2 innerer Lamellenträger
3 Planetenräder
4 Lamellenpaket
5 Bremsgehäuse
6 äußerer Lamellenträger
7 Lamellenpaket
8 Arbeitszylinder
9 Arbeitskolben
10 Druckmittelzulauf
11 Druckscheibe
12 Widerlager
13 Bohrung
14 Entlüftungsventil
15 Ventilgehäuse
16 Feder
17 Rückschlagventil
17 a Kugel
18 Drosselbohrung
19 Abströmöffnung
20 Abströmraum
21 Verdrehsicherung
22 Rückstellfedern
23 Ventilraum
24 erster Ventilsitz
25 zweiter Ventilsitz
26 Leckölsammelraum
27 Überlaufbohrung

Claims

1. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung, insbesondere Lamellenkupplung oder -bremse (1) für unter Last schaltbare Getriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Arbeitszylinder (8) angeordneten druckmittelbeaufschlagbaren Arbeitskolben (9), dadurch gekennzeichnet, daß an den Arbeitszylinder (8) ein Entlüftungsventil (14) angeschlossen ist.

2. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entlüftungsventil (14) eine seine Abströmöffnung (19) nach einer Druckmittelbeaufschlagung des Arbeitskolbens (9) zeitverzögert schließende Einrichtung (20, 25) zugeordnet ist.

3. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach einem der vorherhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (14) eine Drosselbohrung (18) aufweist.

4. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (14) ein von einer Feder (16) belastetes, in Richtung des Arbeitszylinders (8) sperrendes Rückschlagventil (17) aufweist.

5. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung, bei der der Arbeitskolben (9) über eine vorzugsweise ringförmige Druckscheibe (11) gegen Reibscheiben (Lamellenpakete 6 und 7) drückt, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abströmöffnung (19) verschließende Einrichtung als zu den Reibscheiben hin offener Abströmraum (20) in der Druckscheibe (11) ausgebildet ist, der bei Anlage der Druckscheibe an der Reibscheibe (Lamellenpaket 7) selbsttätig verschlossen wird.

6. Hydraulisch betätigte Lamellenbremse (1), bei der der Arbeitskolben (9) ringförmig und einstückig mit der Druckscheibe (11) ausgebildet ist, während ein Druckmittelzulauf in den unteren Bereich des Arbeitszylinders einmündet, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Arbeitskolben (9) angeordnete Entlüftungsventil (14) im obersten Bereich des Arbeitszylinders (8) angeschlossen ist, wobei der Arbeitskolben (9) in zumindest einer radialen Verdrehsicherung (21) geführt ist.

7. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmraum (20) in der Druckscheibe (11) als Bohrung hergestellt ist.

8. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (14) radial in die Druckscheibe (11) eingesetzt ist.

9. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilkörper (Kugel 17 a) des Rückschlagventils (17) bei einer Druckmittelbeaufschlagung des Arbeitszylinders (8) aus seiner ersten Schließstellung am ersten Ventilsitz (24) heraus axial in eine zweite Schließstellung an einem zweiten Ventilsitz (25) verlagert wird, wobei das Rückschlagventil (17) zwischen den beiden Schließstellungen eine Öffnungsphase aufweist, in der Luft aus dem Arbeitszylinder (8) abgeleitet wird.

10. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (19) in einen oberhalb des Entlüftungsventils (14) liegenden Leckölsammelraum (26) einmündet.

11. Hydraulisch betätigte Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (17) einen Öffnungsdruck von 0,5-1,0 bar aufweist.