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Steuereinrichtung zum Betätigen von Schalt- und Anfahrkupplungen,
insbesondere für vollselbsttätige Kraftfahrzeuggetriebe Die Erfindung bezieht sich
auf eine Steuereinrichtung zum Betätigen von Schalt- und Anfahrkupplungen, insbesondere
für vollselbsttätige Kraftfahrzeuggetriebe, nach Patent 724 542.
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Den Gegenstand des Hauptpatentes bildet eine Steuereinrichtung zum
Betätigen von Schaltkupplungen und Anfahrkupplungen für Kraftfahrzeuggetriebe unter
Verwendung einer Pumpe mit mehreren Kammern verschiedener Größe. Dabei wird durch
eine Steuereinrichtung eine große Kammer .der Pumpe an die Arbeitsleitungen zusätzlich
nur beim Schalten der Kupplungen angeschlossen; während für die Erhaltung :des Druckes
in den Leitungen diese nur mit einer kleinen Kammer der Pumpe in Verbindung stehen.
Zum Ab- und Zuschalten der großen Pumpen kammer dient gemäß dem Hauptpatent z. B.
ein federbelasteter Kolben, an dessen Zylinderraum die Druckmittelleitungen einerseits
und die Pumpenkammern andererseits so angeschlossen sind, daß unter normalem Betriebsdruck
der Kolben entgegen zier Wirkung seiner Feder die kleine Pumpenkammer mit der Druckmittelleitung
verbindet, bei Druckabfall unter Wirkung seiner Feder in eine Stellung geht, in
der er auch die :große Pumpenkammer zusätzlich an die Druckmittelleitungen anschließt.
In dieser älteren Anordnung ist die Wirksamkeit des Steuerorgans also statisch.
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Zum Unterschied davon bringt die vorliegende Erfindung eine dynamische
Wirkungsweise der Steuereinrichtung in Vorschlag. Zu diesem Zweck ist das Steuerorgan
in
der Ruhestellung, die Druckniittelleitungen von der Pumpe absperrend, in der ständig
gesp°isten Leitung angeordnet, und es sind Mittel vorgesehen, die die Dauer der
Einwirkung des Leitungsdruckes von zwei in der Bewegungsrichtung entgegengesetzten
Seiten auf das Steuerorgan herbeiführen. Mit dieser Anordnung wird bezweckt, den
Einfluß solcher Druckschwankungen vor und hinter dein Steuerorgan auszuschalten,
die durch verschiedene Wärrne des Druckmittels, durch 'Unregelmäßigkeiten im 'Mechanismus,
durch Leckverluste in den Leitungen und ini Steuerorgan und schließlich durch die
Wirksamkeit derjenigen Mittel hervorgerufen werden, die zur Regelung der Schaltmittel
für das Cretriebe dienen.
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Die dynamische Wirksamkeit der Steuereinrichtung gemäli der Erfindung
kommt dadurch zurr Ausdruck, daß der Steuerkolben unter der `@'irhung der Strömung
des Druckmittels verschoben wird, wobei die Druckrnittelströmung jeweils hervorgerufen
wird durch plötzliches Absinken des Druckes in den Arbeitsleitungen infolge des
Unistandes, daß z. B. die Kupplungen des Kraftfahrzeuggetriebes in oder außer Tätigkeit
treten.
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In einer andren Ausführungsform des Erfindangsgedankens beeinflußt
ein Steuerorgan eine Hilfskraft, z. B. den Schmierölkreislauf zur Betätigung des
Pumpenschaltorgans.
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In der Zeichnung sind die vorstehend allgedeuteten Ausführungsformen
der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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In den Abbildungen bedeutet iibereinstinimend it, die Mehrkammerpumpe.
die durch das Schaltorgan S geschaltet wird, und zwar in der Weise, daß die eine
Kammer -1 der Pumpe die Druckleitung dauernd speist, wäliren.d die andere Kammer
i9 nach Maßgabe der Druckveränderungen in den Leitungen zusätzlich angeschlossen
wird.
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Von den beiden Punipenkamrnern 4 und i9 gellt je eine Leitung 42 bzw.
41 zum Steuercrgan S, und zwar gelangt die Leitung 42 in eine Kammer vor dein Kolbenschieber,
während die Leitung 41 seitlich in das Schieberkolbengehäuse einmündet. In der Ruhelage
des Kolbenschiebers S ist die Leitung 21 abgesperrt.
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An das Kolbenschiebergehäuse ist ferner eine Verbindungsleitung, 7'
zu den Arbeitsleitungen 7 und 33 angeschlossen. Diese Leitung wird ebenfalls von
dein Kolbenschieber S in dessen Ruhestellung abgesperrt.
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Die Leitungen 7 und 33 führen entsprechend dem Hauptpatent zu .den
Betätigungsorganen für die selbsttätige Kupplung bzw. für den Schaltkolben des Getriebes.
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Der Kolbenschieber S ist beim zeichnerischen Beispiel mit einer Bohrung
49 versehen, die einen Durchgang des Druckmittels von Leitung 4-9 nach den Arbeitsleitungen
7 und 33 ermöglicht und deren Bedeutung noch näher erläutert wird. Die Bohrung 49
möge rnit einer Düse versehen sein.
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Aus den Arbeitsleitungen 7 und 33 kann das Druckmittel hinter den
Kolbenschieber S gelangen, und zwar zweckmäßig über ein hinseitig wirkendes V erzögerungsventil.
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Eine weiche Druckfeder 53 belastet den Kolbenschieber S. Dasselbe
kann auch erreicht werden, werni der Kolbenschieber S so angeordnet wird, daß er
unter Wirkung se irrer eigenen Schwere in die dargestellte Ruhelage geht. Iss können
natürlich beide Mittel auch gleichzeitig angewendet werden.
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Wie sich aus den vorstehenden Schilderungen ergibt, kann sieh also
der Leitungsdruck gleichzeitig vor und hinter dein Kolbenschieber .S auswirken,
er wird sich demnach das Gleichgewicht halten.
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Für den Fall eines Druckabfalles in den Arbeitsleitungen 7, 33 und
42 unter einen ini voraus festgelegten Wert sind Einrichtungen vorgesehen, die den
Steuerkolben in seiner Üffnungsstellung halten. Als Halteeinrichtunh dient ein Kolben
55 mit Schieberstift 56, der gemäß dein Beispiel der Abb. i einerseits unter der
Wirkung einer auf dcrl betreffenden Druck abgestimmten Feder 54, andererseits unter
derWirkung des Leitungsdruckes steht.
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Das Ventil 46 liegt beim Ausführungsbeispiel in der ständig unter
Druck stehenden Leitung, 42 und läßt das 01 ins Freie gehen, wenn all den
Arbeitsleitungen keine Arbeit geleistet wird.
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Findet keine Strömung statt und wird keine Arbeit geleistet, so fördert
allein die Puniperikammer 4 das 01 o. dgl. über die Leitung 42 und ras Ventil
46 ins Freie bzw. in den Ölsumpf. In diesem Fall befindet sich Steuerschieber S
in. der dargestellten Ruhestellung. Langsam sich bildende Druckunterschiede zwischen
den Arbeitsleitungen 7 und 33 einerseits und Leitung 42 andererseits werden über
die Bohrungen 49 ini Kolbenschieber S ausgeglichen, ohne daß eine Bewegung des Kolbenschiebers
S stattfindet.
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In jedem Fall kann iin Ruhezustand das Druckmittel aus der Leitung
42 von vorn und über das Verzögerungsventil 52 auf die entgegengesetzte Seite des
Kolbenschiebers S wirken.
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Bei plötzlich auftretenden, erheblichen, auch stoßweisen Druckverminderungen
in den Leitungen 7 und 33, die aus einer Arbeitsleistung herrühren, wird der Kolbenschieber
S entgegen .der Kraft seiner Feder 53 bzw. seilies Eigengewichtes angehoben und
gibt dadurch die Leitung 21 frei, so daß Druckflüssigkeit aus der P-umpenkarnnier
19 über
Leitungen 41, 21 und am Kolbenschieber vorbei in die Leitungen
7 und 33 gefördert werden kann. Der nun auftretende erhöhte Strömungsstoß hält den
Kolbenschieber mit noch größerer Kraft in seiner Üffnungsstellung. Sobald ein Druckausgleich
über den angehobenen Schieferkolben S stattgefunden hat - das ist regelmäßig dann
der Fall, wenn die Arbeit in den Leitungen 7 und 33 beendet ist -, geht der Kolbenschieber
wieder in seine frühere Lage zurück, wobei .die Leitung 2i und der Hauptzufluß von
der Leitung 42 nach den Leitungen 7 und 33 unterbrochen wird.
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Für den Fall eines Druckabfalles in der Druckmittelleitung 42 unter
einem im voraus festgelegten Wert kommt die Feder 5.4 des Kolbens 55, .die auf den
betreffenden. Druck geeicht ist, zur Wirkung, `hebt den Klben 55 an, so daß ,der
Stift 56 .den Schieferkolben S in der angehobenen, d. h. in der geöffneten Stellung
hält. Diese Anordnung ist wichtig, z. B. bei vollselbsttätigen Getrieben, wenn im
direkten Gang (Meist 4. Gang) Kupplungen nicht mehr unter Öldruck stehen müssen,
sondern -durch Federn sich selbst einkuppeln.
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Das Verzögerungsventil 5-, bezweckt, die Bewegung .des Kolbenschiebers
S aus der angehobenen in die Ruhelage zu verzögern, damit die Förderleistung.der
Pumpenkammer i9 mit Gewißheit über die Dauer der Arbeitsleistung an den Leitungen
7 und 33 wirkt. Beim Öffnen des Kolbenschiebers soll dagegen keine Verzögerung stattfinden.
Deswegen ist das Ventil 522 auch nur einseitig wirksam.
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Ein ähnliches Ventil wie das vorgeschriebene kann auch bei der Halteeinrichtung,
Kolben 55 usw., angewendet werden, um das Abwärtsgehen :des Kolbens'55 und .damit
wiederum des Kolbenschiebers S zu verzögern.
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Aufbau und Wirkungsweise des Beispiels gemäß Abb.2 sind folgende:
Von dem Schaltorgan S - geht eine Druckmittelleitung 41 ab, in .die eine Leitung
42 von der Pumpenkammer 4 einmündet. In die Druckmittelleitung 41 ist das Steuerorgan
43 eingeschaltet, hinter dem die Leitungen 7 und 33 für die .selbsttätige Kupplung
bzw. zum Schaltkolben eines Getriebes abzweigen. Das Steutrorgan steuert .die Hilfskraft
zur Betätigung des Schaltorganes S, und zwar ist beim zeichnerischen Beispiel als
Hilfskraft der Schmieröldruck vorgesehen, der über die Leitung 44 .dem Steuerorgan
43 und über die Leitung 45 dem Schaltorgan S zugeführt wird. Statt des Schinierölkreislaufes
kann auch eine andere Fremdkraft hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder
mechanischer Art verwendet werden. Als Ursache für das Auftreten von Druckschwankungen,
z. B. in der Druckmittelleitung 41, ist als Beispiel in der Zeichnung ein Drosselventil
46 angedeutet, welches den absoluten Leitungsdruck in Abhängigkeit vom Motordrehmoment
regelt. Das Drosselventil 46 besteht beim zeichnerischen Beispiel aus einer Kugel,
die durch eine Feder auf den Ventilsitz gepreßt wird. Die Federkraft wird nach Maßgabe
des Unterdruckes, der Gasliebelstellung o. @dgl., verändert.
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Dem beschriebenen Drosselventil ist, wie aus der Zeichnung ebenfalls
ersichtlich, eine Regelkammer mit einem Anschluß für die Schmierölleitung 47 zugeordnet.
Ein Regelventil 48 regelt den Schmieröldruck. Von -der genannten Leitung 47 zweigt
die Arbeitsleitung 44 ab.
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Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung ist wie folgt: Wenn der Motor
läuft, hält die Pumpenkammer 4 den Druck in den Leitungen 41, ; und 33. Treten nun
Verluste in den Leitungen 41, 7 und 33 auf - in der Leitung 41 z: B. über das Drosselventil
46 -, so gleichen sich diese Verluste über die Diise 49 ständig aus, ohne daß das
Steuerorgan 43 in .die Arbeitsstellung geht.
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Bei Betätigung der an Leituil.g 7 angeschlossenen automatischen Kupplung
oder des an Leitung 33 angeschlossenen Schaltkolbens des Getriebes wird das Steuerorgan
43 unter der Wirkung des Strömungsdruckes entgegen seiner schwachen Federbelastung
und gegebenenfalls seinem Eigengewicht in die Arbeitsstellung gebracht, in der die
SchmierölleitUng 44 mit der Leitung 45 verbunden wird. Über diese Leitung
45 wirkt der Schmieröldruck auf den Pumpenschaltkolben 16, der wiederum entgegen
seiner Federbelastung 17 derart bewegt wird, daß die zweite Pumpenkammer i9 in die
Druckmittelleitung 41 fördern kann. Der dadurch plötzlich auftretende Druckstoß
bewirkt, daß das Steuerorgan 43 mit Nachdruck in der Arbeitsstellung gehalten wird.
Diese Betriebsstellung für die beiden Organe 16 und 43 bleibt so lange erhalten,
his die automatische Kupplung bzw. der Schaltkolben in entsprechende Endstellung
gegangen sind. Infolge des .dadurch hervorgerufenen Gleichgewichtes in den Leitungen
7 und 33 einerseits und 41 andererseits geht das Steuerorgan 43. unter der Wirkung
seiner Feder und gegebenenfalls seines Eigengewichtes wieder in die Absperrstellung
(genau wie im Beispiel gemäß Abb. i). Damit wird aber gleichzeitig der Schmieröldruck
auf -das Schaltorgan 16 unterbrochen. Dieses geht unter der Wirkung seiner Feder
17 in die Ausgangsstellung zurück und trennt die Verbindung zwischen
Leitung
.41 und Pumpenhammer ig. Die Pumpenkammer ig fördert dann über die Leitung 23 in
den Ülsttmpf.
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Der Schrnieröldruck in der Leitung 45 geht über die Leitung 51 in
den Ülsumpf, wenn das Steuerorgan in seine Anfangslage zurückgegangen ist.
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Abb.3 zeigt dieAnordnung bei elektrischer t.`bertragung der Bewegung
des Steuerorganes.4g zur Steuerung des Schaltorganes 16.
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In Arbeitsstellung schließt das Steuerorgan :49 den Kontakt 57, wodurch
ein Relais im Sinne der Üffnungsbewegung den Schaltkolben 16 betätigt.