DE69100993T2

DE69100993T2 - Flüssigkeitsgesteuerte Kupplungsanlage mit Verriegelungsglied.

Info

Publication number: DE69100993T2
Application number: DE91307634T
Authority: DE
Inventors: Eugene Ralph Braun
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2011-08-20
Also published as: JPH04248025A; CA2050109A1; EP0478138B1; US5048656A; DE69100993D1; ES2048563T3; EP0478138A2; EP0478138A3

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein strömungsmittelbetätigtes Kupplungssteuersystem, das betätigbar ist, um das Ineingriffbringen und aus dem Eingriffbringen zwischen einem Antriebsglied und einem angetriebenen Glied zu ermöglichen, wie zum Beispiel zwischen einem Fahrzeugmotor und einem Gangwechselgetriebe und insbesondere auf ein verbessertes Kupplungssteuersystem, das ein Verriegelungsglied aufweist, das betätigbar ist, um die Kupplung in einem vorgewählten Zustand zu verriegeln wenn der Strömungsmitteldruck sich unter einem vorbestimmten Minimalwert befindet.

Ausgangspunkt

Unterschiedliche strömungsmittelbetätigte Kupplungssteuersysteme zum steuern des Ineingriffbringen und aus dem Eingriffbringen der Fahrzeughauptreibungskupplung zwischen einem Antriebsglied und einem angetriebenen Glied, wie zum Beispiel einem Fahrzeugmotor und einem Gangwechselgetriebe, wurden in den letzten Jahren entwickelt. Frühere Beispiele solcher Systeme sind in den US-Patenten 1 317 029; 2 137 961; 2 137 939 gezeigt und neurere Beispiele solcher Systeme sind in den US-Patenten 3 548 981; 3 719 102; 3 799 309; 4 236 617 und 4 448 293 gezeigt, deren Offenbarungen alle hier durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Verriegelungsmechanismen wurden in der Vergangenheit in einem geringeren Ausmaß verwendet, um Fahrzeugbauteile in ausgewählten Positionen beim Auftreten von einem oder mehreren vorbestimmten Zuständen zu verriegeln, wie zum Beispiel die druckbetätigte Klaue oder Klinke, die in dem Luftbremssteuersystem verwendet wird, da in dem US-Patent 2 099 453 gezeigt ist, die strömungsmittelbetätigte Verriegelung, die in dem Leistungsschaltmechanismus verwendet wird, der in dem US-Patent 2 180 154 gezeigt ist, das Klinken- oder Klauenglied, das in dem Leistungssystem für den Betrieb von Steuergliedern verwendet wird, das in dem US-Patent 2 932 282 gezeigt ist und das Verriegelungsglied, das in dem automatischen Kupplungssteuersystem verwendet wird, das in dem US-Patent 4 729 462 gezeigt ist, deren Offenbarungen alle hier durch Bezugnahme aufgenommen sind, und wobei das letztgenannte Patent dem Anmelder der vorliegenden Erfindung gehört.
Wie in dem oben genannten Stand der Technik beschrieben ist, waren die Verriegelungsglieder charakteristischerweise Vorrichtungen, die mit externen Gliedern des Steuersystems in Eingriff kommen, wogegen die vorliegende Erfindung ein Verriegelungsglied vorsieht, das betätigbar ist, um direkt in die Strömungsmittelkammer einzutreten, die das unter Druck stehende Strömungsmittel enthält, das den Kupplungszustand steuert und wirkt somit vorteilhafterweise zum Verriegeln der Kupplung in einem vorgewählten Zustand, wenn der Strömmungsmitteldruck sich unter einem vorbestimmten Minimalwert befindet, um zum Beispiel zu verhindern, daß der Motor das Getriebe antreibt, wenn aus irgendeinem Grund der Strömmungsmitteldruck unterhalb des vorbestimmten Minimalwerts gefallen ist und das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt oder alternativ, um zu verhindern, daß der Motor aus dem Eingriff mit dem Getriebe kommt, um eine Motorbremsung sicherzustellen, wenn das Fahrzeug einen Berg hinunterfährt.
US-A-4 116 113 schlägt ein Steuersystem zum Verriegeln einer Bremsposition vor, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. FR-A-2 402 805 zeigt eine electromagnetische Kupplung, die zwei extern zugeordnete pneumatische Quellen benötigte, um den Kupplungsbetätiger in einer von zwei Positionen zu verriegeln.
Demgemäß ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes strömungsmittelbetätigtes Kupplungssteuersystem mit einem Verriegelungsglied vorzusehen, das betätigbar ist, um die Kupplung in einem vorgewählten Zustand zu verriegeln, wenn der Strömungsmitteldruck sich unterhalb eines vorbestimmten Minimalwerts befindet.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes strömungsmittelbetätigtes Kupplungssteuersystem mit einem Verriegelungsglied vorzusehen, das in die Druckströmungsmittelkammer eintritt, das die Kupplung betätigt und auf dasselbe Druckströmungsmittel anspricht, um die Kupplung in einem vorgewählten Zustand zu verriegeln, wenn sich der Strömungsmitteldruck unterhalb eines vorbestimmten Minimalwerts befindet. Die Erfindung ist in Anspruch 1 dargestellt.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine mittige Querschnittsansicht eines Kupplungssteuersystems 100 der Erfindung, das unter Druck stehendes Strömungsmittel verwendet, um ein Verriegelungsglied 26 zu betätigen; und
Fig. 2 eine teilweise mittige Querschnittsansicht des Kopfes 74 einer Kolbenstange 72 mit einer verjüngten Oberfläche 88, die in Eingriff bringbar ist mit der verjüngten Oberfläche 90 in einem Verriegelungsglied 86.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

In Fig. l ist die Kupplung 2 betätigbar, um ein Antriebsglied, wie zum Beispiel einen Fahrzeugmotor, mit einem angetriebenen Glied, wie zum Beispiel einem Getriebe, in Eingriff zu bringen und aus dem Eingriff zu bringen, und zwar ansprechend auf die Schwenkbewegung des Verbindungsarms 4 zwischen zwei Zuständen.
Der Verbindungsarm 4 wird geschwenkt durch Hin- und Herbewegung eines bewegbaren Gliedes, wie zum Beispiel durch die Betriebsverbindung zwischen dem Arm 4 und der Kolbenstange 6 mit einem vergrößerten Kopf 8, der bewegbar in der Kammer 12 angeordnet ist, die innerhalb einer umgebenden stationären Gehäusewand 10 enthalten ist. Der Kopf 8 ist mit einer geeigneten Strömungsmitteldichtung, wie zum Beispiel einem elastischen "O"-Ring 16, vorgesehen, der strömungsmittelabdichtend mit der Innenoberfläche der Wand 10 des Gehäuseglieds in Eingriff steht.
Unter Druck stehendes oder Druckströmungsmittel, das durch das Bezugszeichen 42 gekennzeichnet ist, wird in die Kammer 12 durch Einlaß 41 in der Wand 10 eingeführt, die auch eine Entlüftungsöffnung 18 aufweist, um zu verhindern, das Luft in der Kammer 12 rechts vom Kopf 8 zusammengedrückt wird, wenn sich der Kopf 8 in der Zeichnung nach rechts bewegt.
Eine Platte 22 ist innerhalb der Kammer 12 an der Wand 10 befestigt. Die Platte 22 besitzt eine Öffnung durch ihre Mitte, durch die die Kolbenstange 6 in der Lage ist, sich hin- und herzubewegen. Eine Dichtung 23 ist in der Platte 22 vorgesehen zum abdichtenden Eingriff mit der Stange 6. Eine andere Dichtung 21 ist an dem Außendurchmesser der Platte 22 vorgesehen zum abdichtenden Eingriff mit dem Gehäuse 10. Eine Platte 24 ist fest an der Kolbentange 6 befestigt, und zwar in einer beabstandeten Beziehung zur Platte 22. Erste elastische Vorspannmittel, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder 20, sind um die Kolbenstange 6 zwischen den Platten 22 und 24 angeordnet, und zwar mit dem Ergebnis, dar die Kolbenstange 6 gemäß der Zeichnung nach links gedrängt oder gedrückt wird, um die Kopplung 2 in den Eingriffszustand zu bringen, wann immer der Strömungsmitteldruck in der Kammer 12 unterhalb eines vorbestimmten Minimalwerts ist, was zum Teil durch die Federkonstante, die für die Feder 20 ausgewählt wird, gesteuert werden kann.
Das Ineingriffbringen und aus dem Eingriff bringen der Kupplung 2 wird gesteuert durch das Einführen von Druckströmungsmittel in die Kammer 12 durch den Einlaß 41, wie zuvor beschrieben wurde. Der Einlaß 41 kann natürlich auch als ein Auslaß dienen, um zu ermoglichen, daß Druckströmungsmittel die Kammer 12 verläßt, und zwar gemäß der Mittel, durch die das Druckströmungsmittel gesteuert wird, wie zum Beispiel durch ein Geschwindigkeitssignal, das die optimalen Gangänderungsschaltpunkte steuert. Hydraulische Schaltungen zum Steuern des Ineingriffbrlngens und aus dem Eingriff bringen oder lösen von Kupplungen sind bekannt und werden als solche hier nicht im Detail beschrieben mit der Ausnahme, daß die Kammer 12 mehr als einen Eingang zum Empfangen und/oder Auslassen von Druckströmungsmittel mit unterschiedlichen strömungseinschränkenden Zumeßöffnungen zum Modulieren der Strömung besitzen kann.
Die Wand 10 besitzt eine Öffnung 25 durch sie hindurch und der Kolbenkopf 8 ist mit Eingriffsmitteln vorzugsweise in der Form einer offenseitigen Nut 15 darinnen vorgesehen, die in Richtung der Öffnung 25 weist und mit dieser in Ausrichtung bringbar ist. Ein länglicher Teil eines Verriegelungsgliedes 26 ist bewegbar in der Öffnung 25 angeordnet und ein "U"-becherförmiger Teil davon ist in der Kammer 34 angeordnet, und zwar eingeschlossen durch eine umgebende Gehäusewand 28, die an der Wand 10 befestigt ist. Das Verriegelungsglied 26 ist somit in der Kammer 34 und in der Öffnung 25 hin- und herbewegbar.
Zweite elastische Vorspannmittel zum Beispiel eine Schraubenfeder 30 sind in der Kammer 34 innerhalb des "U"-becherförmigen Teils des Verriegelungsglieds 26 angeordnet und ein Ende steht in Eingriff mit einer Anschlagplatte 32 und das gegenüberliegende Ende steht in Eingriff mit dem Boden des "U"-becherförmigen Abschnitts des Verriegelungsgliedes 26. Infolgedessen wird das Verriegelungsglied 26 gemäß Fig. 1 nach unten gedrückt, so daß das untere Ende des Teils des Verriegelungsgliedes 26, das sich durch die Öffnung 25 erstreckt, entlang der Außenoberfläche des Kolbenkopfes 8 gleitet und in die Nut 14 eindringt, um das bewegbare Glied sicher zu verriegeln, und zwar an einer vorgewählten Position, die bestimmt wird durch die Stelle, an der das Verriegelungsglied 26 in die Kammer eintritt.
Ein Strömungsmittelkanal 36 erstreckt sich durch die Wand 10 und sieht eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Kammer 12 und einem Ende eines Stiftes 38 vor, der bewegbar in einer Verlängerung des Kanals 36 in der Wand 10 angeordnet ist, der sich in einer radial nach außen gerichteten Richtung von der Kammer 12 erstreckt. Das gegenüberliegende Ende des Stiftes 38 ist in Eingriff bringbar mit einer Kontaktoberfläche 40 des Verriegelungsgliedes 26, die in Richtung der Kammer 12 weist. Der Stift 38 ist im Kanal 36 hin- und herbewegbar und weist vorzugsweise eine Strömungsmitteldichtung, wie zum Beispiel einen elastischen "O"-Ring 37 in seiner Außenoberfläche auf, um zu verhindern, daß Strömungsmittel am Stift 38 vorbei leckt.
Obwohl die Verwendung des Stiftes 38 bevorzugt wird, kann sie weggelassen werden, um eine Strömungsmittelkammer unterhalb des "U"-becherförmigen Teils des Verriegelungsglieds 26 aufzunehmen, der dann vorzugsweise selbst mit Strömungsmitteldichtungen, wie zum Beispiel einem elastischen "O"-Ring in der Außenoberfläche des "U"-becherförmigen Teils versehen ist, um zu verhindern, daß Strömungsmittel in die Kammer 34 austritt.
Beim Betrieb, wenn sich der Strömungsmitteldruck in der Kammer 12 oberhalb eines vorbestimmten Minimalwertes befindet, drückt der äquivalente Druck in dem Kanal 36 den Stift in Eingriff mit der Kontaktoberfläche 40 und übersteigt die elastische Vorspannkraft der Feder 30 und bewegt das Verriegelungsglied 26 nach oben, so daß der Kolbenkopf 8 (und Stange 6) in der Lage sind, sich innerhalb der Kammer 12 hin- und herzubewegen, und zwar gemäß den gegebenen Instruktionen, um entweder die Kupplung in Eingriff zu bringen oder zu lösen. Wenn der Strömungsmitteldruck jedoch unterhalb des vorbestimmten Minimalwertes fällt, übersteigt die Vorspannkraft der Feder 30 die Kraft des Stiftes 38 und drückt das Ende des Verriegelungsgliedes 26 in die Nut 14 im Kolbenkopf 8 der durch die Feder 20 damit in Ausrichtung gebracht wird. Obwohl der Verbindungsarm 4 in den Fig. 1 und 2 für Darstellungszwecke in einem neutralen Zustand gezeigt ist, ermöglicht die axiale Stellung der Öffnung 25 und die axiale Länge des Kolbenkopfes 8 sowie die Auswahl der Federkonstanten der Federn 20 und 30, daß das Verriegelungsglied verriegelnd mit den Eingriffsmitteln im Kolbenkopf 8 in Eingriff kommt, und zwar an einer Stelle, in der die Kupplung sich in einem ausgewählten Zustand befindet, d. h. in einem in Eingriff stehenden oder einem gelösten Zustand, wenn der Strömungsmitteldruck unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes fällt.
Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Merkmal am Kolbenkopf 74 mit der Kolbenstange 72, die sich davon erstreckt und der bewegbar in der Kammer 80 angeordnet ist, die durch die umgebende Gehäusewand 78 eingeschlossen ist. Der Kolbenkopf 74 ist im wesentlichen derselbe wie der zuvor beschriebene Kolbenkopf 8. Er besitzt Verriegelungsgliedeingriffsmittel in der Form der ringförmigen Nut 76, die in Richtung der Innenoberfläche der Wand 78 weist, die in Ausrichtung bringbar ist mit einer Öffnung 84 durch die Wand 78, durch die ein Verriegelungsglied 86 hin- und herbewegbar ist. Das Verriegelungsglied 86 ist betätigbar zum verriegelnden Ineingriffbringen der Nut 76 und zum Verriegeln des Kolbenkopfes 74 in einer vorgewählten Position in der oben beschriebenen Art und Weise.
Der Kolbenkopf 74 umfaßt eine verjüngte Oberfläche 88, die in der Lage ist, mit dem Verriegelungsglied 86 in Eingriff zu kommen und dieses nach außen aus der Kammer 80 zu drücken, wenn er sich gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt. Dies ist vorteilhaft beim Verhindern, daß das Verriegelungsglied 86 nach unten in die Kammer 80 fällt, und zwar in den rechts befindlichen Raum zwischen dem Ende des Kopfes 74 und dem Ende der Gehäusewand 78. Vorzugsweise besitzt das Ende des Verriegelungsgliedes 86, das sich in die Kammer 80 erstreckt, auch eine verjüngte Oberfläche 90, die in der Lage ist mit der verjüngten Oberfläche 88 des Kopfes 74 in Eingriff zu kommen, um die Bewegung des Verriegelungsglieds 86 aus der Kammer 80 heraus zu verbessern.
Fig. 2 zeigt auch, daß das bewegbare Glied, wie zum Beispiel der Kolbenkopf 84, mehr als eine offenseitige Verriegelungsgliedeingriffsnut, wie zum Beispiel Nut 76', aufweisen kann, die beabstandet von der Nut 76 angeordnet ist, so daß das Verriegelungsglied 86 in der Lage ist, die Kupplung in entweder dem Eingriffs- oder dem gelösten Zustand zu halten, und zwar gemäß der ausgewählten Nut.

Claims

1. Steuersystem (100) für eine strömungsmittelbetätigte Vorrichtung (2) der Bauart, die eine Verbindung (4) aufweist, die betätigbar ist, um einen Zustand des Nicht-Ineingriffstehens oder des Ineingriffstehens zu bewirken, wobei das System folgendes aufweist: erste elastische Vorspannmittel (20), die betriebsmäßig mit der Verbindung (4) verbunden sind und ein bewegbares Glied (8, 74), das durch unter Druck stehendes Strömungsmittel betätigt wird und ein Ende besitzt, das innerhalb einer Strömungsmittelkammer (12, 80) angeordnet ist, die innerhalb einer stationären Gehäusewand (10, 78) enthalten ist und das betriebsmäßig mit der Verbindung (4) verbunden ist, wobei das System betätigbar ist, so daß die ersten elastischen Vorspannmittel (20) in der Lage sind, zu bewirken, daß die Verbindung einen ausgewahlten Zustand des Nicht-Eingriffs oder Eingriffs der Kupplung (2) bewirkt und das bewegbare Glied (8, 74) in der Lage ist, dementsprechend der Verbindung (4) zu ermöglichen, den ausgewählten Zustand des Nicht-Eingriffs oder Eingriffs der Kupplung zu bewirken, wenn das bewegbare Glied (8, 74) durch Strömungsmitteldruck betätigt ist, der eine Kraft erzeugt, die geringer ist als ein Minimum, das vorbestimmt ist durch die ersten Vorspannmittel (20) und Mittel zum Verriegeln des bewegbaren Gliedes (8, 74) in mindestens einer vorgewählten Position, wenn der Strömungsmitteldrck unterhalb eines vorbestimmten Minimalwertes fällt, wobei die Verriegelungsmittel folgendes aufweisen:

eine Öffnung durch die Gehäusewand; mindestens ein Eingriffsmittel (14, 76) an dem bewegbaren Glied, das zur Gehäusewand weist und das Ausrichtbar ist, mit der Gehüausewandöffnung;

ein Verriegelungsglied (26, 86), das sich durch die Gehäusewandöffnung erstreckt und in verriegelnden Eingriff bringbar ist mit dem bewegbaren Gliedeingriffmitteln, und zwar an der vorgewählten Position; und

zweite elastische Vorspannmittel (30) die betatigbar sind, um das Verriegelungsglied (26, 86) in Eingriff mit den bewegbaren Gliedeingriffsmitteln (14, 76) in Ausrichtung damit zu drücken; wobei die Verriegelungsmittel betätigbar sind, so daß, wenn sich der Strömungsmitteldruck in der Kammer oberhalb des vorbestimmten Minimums befindet, die resultierende Kraft auf das Verriegelungsglied (26, 86) bewirkt die zweiten elastischen Vorspannmittel (30) zu überwinden und zu verhindern, daß das Verriegelungsglied mit den Eingriffsmitteln des bewegbaren Gliedes in Eingriff kommt; und wenn sich der Strömungsmitteldruck unterhalb des vorbestimmten Minimums befindet, die zweiten elastischen Vorspannmittel betätigt sind, um das Verriegelungsglied in Eingriff mit den Eingriffsmitteln des bewegbaren Gliedes zu drücken und somit das bewegbare Glied (8, 74) in der vorgewählten Position zu verriegeln, und wobei das Steuerssystem gekennzeichnet ist dadurch, daß es verwendet wird, wo die strömungsmittelbetätigte Vorrichtung eine Kupplung ist, und durch: eine Kontaktoberfläche (40) auf dem Verriegelungsglied (26), die in Richtung der Kammer (12) weist; einen Kanal (36), der sich durch die Gehäusewand (10) zwischen der Strömungsmittelkammer (12) und der Kontaktoberfläche (40) erstreckt; und einen Stift (38), der bewegbar angeordnet ist zwischen dem Kanal (36) und der Verriegelungsgliedkontaktoberfläche (40), wobei der Stift betätigbar ist, um mit der Kontaktoberfläche in Eingriff zu kommen und dagegen eine Kraft entgegen der zweiten elastischen Vorspannmittel (30) auszuüben; wobei die Verriegelungsmittel derart betätigbar sind, dar dann, wenn der Strömungsmitteldruck in dem Kanal (36) oberhalb des vorbestimmten Minimalwerts liegt, die resultierende Kraft des Stiftes (38) gegen die Kontaktoberfläche (40) wirksam ist, um die zweiten elastischen Vorspannmittel zu überwinden und um zu verhindern, daß das Verriegelungsglied mit den Eingriffmitteln (14) des bewegbaren Gliedes in Eingriff kommt und wenn sich der Strömungsmitteldruck in dem Kanal zwischen der Kammer (12) und dem Stift unterhalb des vorbestimmten Minimalwerts befindet, die zweiten elastischen Vorspannmittel nicht überwinden werden, sondern betätigt werden, um das Verriegelungsglied in Eingriff mit dem bewegbaren Glied zu drücken, und zwar an der vorgewählten Position.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Eingriffsmittel des bewegbaren Gliedes eine offenseitige Nut (14) sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das bewegbare Glied (8) ein Kolben ist.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die ersten elastischen Vorspannmittel eine Feder sind.

5. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die ersten und zweiten elastischen Vorspannmittel Federn sind.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das bewegbare Glied eine verjüngte Oberfläche (88) aufweist, die betätigbar ist um das Verriegelungsgliedes nach außen aus der Strömungsmittelkammer beim Eingriff damit zu drücken.

7. System nach Anspruch 6, wobei das Verriegelungsglied eine verjüngte Oberfläche (90) aufweist, die in Eingriff bringbar ist mit der verjüngten Oberfläche des bewegbaren Glieds.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Eingriffsmittel des bewegbaren Glieds mehr als eine offenseitige Nut (36) sind.