DE1286349B - Hydraulische Steuereinrichtung zum Beaufschlagen von Kupplungen fuer die Schaltung einzelner Getriebestufen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung zum Beaufschlagen von Kupplungen für die Schaltung einzelner Getriebestufen mit einem Steuerventil für die Umschaltung, einem in einer Leitung zwischen Kupplung und Pumpe angeordneten Flüssigkeitsspeicher und einer zwischen Flüssigkeitsspeicher und Pumpe eingeschalteten Drossel. Bei einer bekannten flüssigkeitsdruck-betätigten Reibungskupplung wird durch :die Zwischenschaltung eines Speicherzylinders eine rasche und gleichzeitig weich ausführbare Schaltung erreicht, ein Druckzylinder kann in kürzester Zeit unabhängig von der Liefermenge der Ölpumpe gefüllt werden. Wird durch eine angetriebene Welle ein Drehmoment übertragen, so fällt die Drehzahl sofort ab, wenn man von einer Getriebestufe auf eine andere umschalten will. Bei einer anderen bekannten Ausführung sind zum Antrieb einer Welle mit unterschiedlichen Drehzahlen mindestens zwei mit je einer Getriebestufe verbundene Kupplungen vorgesehen, die unter dem Einfluß eines Drucksteigerungsventils stehen, durch das vermieden wird, daß die bei Schaltvorgängen zu übertragenden Drehmomente plötzlich aufgegeben werden und dadurch ruckartige Bewegungen entstehen.
• Insbesondere bei Werkzeugmaschinen ist es von Bedeutung, daß die Drehzahl beim Umschalten unter Last von einer Arbeitsgeschwindigkeit auf eine andere nicht stark abfällt, denn dadurch entstehen im Werkstück unerwünschte Riefen, die eine Nacharbeit erforderlich machen, die Werkzeugstähle unterliegen einem größeren Verschleiß, sie können unter Umständen sogar abbrechen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuereinrichtung zu schaffen, mit der ein Drehzahlabfall möglichst vermieden wird, wenn von einer Geschwindigkeitsstufe auf eine andere bei andauernder Drehmomentenübertragung umgeschaltet wird.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß in an sich bekannter Weise zum Antrieb einer Welle mit unterschiedlichen Drehzahlen mindestens zwei mit je einer Getriebestufe verbundene Kupplungen vorgesehen sind, die über Leitungen und das Steuerventil wechselweise einmal mit der , Pumpe und einmal mit einem Rücklauf verbunden sind und daß jeweils in der Leitung zwischen dem Steuerventil und der Kupplung ein die Drossel in Richtung zur Kupplung hin kurzschließendes Rückschlagventil angeordnet ist, wobei die Leitung zwischen der Kupplung und dem Rückschlagventil bzw. der Drossel durch eine Leitung mit dem Flüssigkeitsspeicher verbunden ist.
• Ein Ausführungsspiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Steuereinrichtung in schematischer Darstellung, F i g. 2 ein Schaubild des Druckverlaufes beim Aus- und Einrücken der Kupplungen, aufgetragen über der Zeit.
• Bei der Flüssigkeit, mit der die hydraulische Steuereinrichtung arbeitet, handelt es sich in der Regel um Öl. Die Flüssigkeit wird in einem Kreislauf bewegt, sie geht aus von einem Sammelbehälter 1 und kehrt dorthin zurück, wobei dieser Sammelbehälter gleichzeitig der Getriebekasten sein kann. Die wesentlichsten Bestandteile der Steuereinrichtung sind eine Pumpe 2, ein Steuerventil 3, Rücklaufdrosseln 4, 4', Rückschlagventile 5, 5' und Flüssigkeitsspeicher 6, 6', die durch Leitungen untereinander verbunden sind. Das Steuerventil 3 arbeitet zweckmäßig als Längs- oder Drehschieber, es ist in der Zeichnung symbolisch wiedergegeben, die Pfeile geben die möglichen Durchflußrichtungen an. Die Rücklaufdrosseln 4, 4' können einen festen oder verstellbaren Drosselspalt aufweisen, auch sie sind nur schematisch wiedergegeben. Die zusammengebauten Flüssigkeitsspeicher 6, 6' bestehen aus Zylindern 7, 7', in denen Kolben 8, 8' unter der Wirkung von Federn 9, 9' hin- und herbewegbar sind. Die Kolben tragen an ihren einen Enden Abdrehungen 10, 10', auf dieser Seite der Zylinder befinden sich auch Einlaßöffnungen 11, 11', während am anderen Ende Durchbrüche 12, 12' vorgesehen sind, die mit dem Sammelbehälter 1 in Verbindung stehen.
• Die einzelnen Getriebestufen bzw. Getriebeeinheiten der Maschine werden durch Kupplungen 13, 13' mit einer Antriebswelle 14 verbunden. In der Zeichnung sind schematisch Lamellenkupplungen wiedergegeben.
• Aus dem Sammelbehälter 1 wird die Flüssigkeit über einen Filter 15 durch die Pumpe 2 angesaugt und in der gezeichneten Neutralstellung des Steuerventils 3 über eine Leitung 16, ein Druckbegrenzungsventil 1.7 und eine Leitung 18 zu einem feststehenden Verteilstück 19 gedrückt. Über eine Nut 20 wird die Flüssigkeit einer Bohrung 21 in der Antriebswelle 14 zugeführt, es gelangt schließlich in die Kupplungen 13, 13' und dient zur Kühlung derselben. Der Abfluß erfolgt in den Sammelbehälter 1, also in den Getriebekasten, in dem alle genannten Steueraggregate untergebracht sein können.
• Soll nun die Kupplung 13 eingerückt werden, so wird das Steuerventil 3 entsprechend eingestellt, also z. B. der Längsschieber in der Darstellung nach links gezogen. Damit wird Flüssigkeit von der Pumpe 2 über eine Leitung 22 durch das Steuerventil 3 hindurch in eine Leitung 23 gedrückt, um über das Rückschlagventil 5 über eine Leitung 24 in den Flüssigkeitsspeicher 6 und über eine Leitung 25 in das Verteilstück 19 zu gelangen. über eine Nut 26 strömt die Flüssigkeit in eine Bohrung 27 in der Antriebswelle 14 bzw. in die Kupplung 13, die sich füllt und unter Druck gesetzt wird, so daß die Lamellen das Drehmoment auf eine Getriebeeinheit 28 übertragen. Beim Einströmen der Flüssigkeit in den Zylinder 7 durch die Einlaßöffnung 11 hindurch wird der Kolben 8 gegen die Wirkung der Feder 9 zurückgedrückt, Flüssigkeit wird im Zylinder 7 angespeichert. Eventuell durchkommende Leckflüssigkeit wird über den Durchbruch 12 in den Sammelbehälter 1 zurückgeleitet.
• Soll nun auf eine andere Getriebeeinheit 29 umgeschaltet werden, so wird der Längsschieber des Steuerventils 3 in der Zeichnung nach rechts geschoben. Dadurch wird die Leitung 23 mit einem Abfluß 30 zum Sammelbehälter 1 hin verbunden, und die Leitung 22 wird an eine Leitung 31 angeschlossen. Aus der Kupplung 13 wird durch diese Ausrückung Schaltflüssigkeit durch die Leitung 25 zurückfließen, da das Rückschlagventil5 in dieser Richtung sperrt, muß die Flüssigkeit ihren Weg durch die Rücklaufdrossel4 nehmen. Die Druckverminderung in der Kupplung 13 wird bis zu einem bestimmten Punkt rasch vor sich gehen, der Kolben 8 bleibt solange in seiner rückwärtigen Anschlagstellung, denn die Feder 9 ist nicht stark genug, um den Druck zu überwinden. Schließlich wird sie aber den Kolben 8 nach vorne drücken können, so daß die im Zylinder 7 aufgespeicherte Flüssigkeit nunmehr zusätzlich durch die Rücklaufdrossel4 entweichen muß. Befindet sich der Kolben 8 in der gezeichneten Anschlagstellung, wird die Kupplung 13 vollends gänzlich entleert. Durch die erreichte Verzögerung im Druckabfall der Kupplung 13 kann ein Druckaufbau in der Kupplung 13' so rechtzeitig erfolgen, daß das Drehmoment von einer der beiden Kupplungen mit Sicherheit ständig übertragen wird, denn es strömt unterdessen Druckflüssigkeit von der Pumpe 2 über die Leitungen 22, 31, das Rückschlagventil 5' und die Leitung 25' in das Verteilstück 19 zu einer Bohrung 32 in der Welle 14 und von hier aus zur Kupplung 13', die also anzieht und die Getriebeeinheit 29 beaufschlägt. Gleichzeitig wird über die Leitung 24' der Zylinder 7' gefüllt. Beim Zurückschalten auf die erste Getriebeeinheit 28 spielen sich die gleichen Vorgänge ab wie vorher beschrieben.
• Aus dem Diagramm aus der F i g. 2 kann man erkennen, daß die Druckzeitkurve 33 der anziehenden Kupplung die Druckzeitkurve 34 der sich lösenden Kupplung in einem Punkt 35 schneidet. Dieser Punkt 35 liegt auf einem so hohen Druckniveau, daß die anziehende Kupplung bereits das volle Drehmoment übertragen kann.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einer Getriebeumschaltung unter Last die Drehzahl des eingespannten Werkstückes nicht abfällt, da beim Umschalten der Druckabbau in der sich lösenden Kupplung verzögert wird. Darüber hinaus ergibt sich ein überaus einfacher Aufbau der Steuereinrichtung, wobei die Einzelteile leicht gefertigt oder als Normteile eingesetzt werden können.
• Es ist offensichtlich, daß sich die Steuereinrichtung nicht nur in Werkzeugmaschinen, sondern auch bei anderen Maschinen verwenden läßt, die unter Last geschaltet werden müssen. So ist die Anwendung z. B. denkbar bei Kraftfahrzeuggetrieben, insbesondere bei Ackerschleppern.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Hydraulische Steuereinrichtung zum Beaufschlagen von Kupplungen für die Schaltung einzelner Getriebestufen mit einem Steuerventil für die Umschaltung, einem in einer Leitung zwischen Kupplung und Pumpe angeordneten Flüssigkeitsspeicher und einer zwischen Flüssigkeitsspeicher und Pumpe eingeschalteten Drossel, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zum Antrieb einer Welle (14) mit unterschiedlichen Drehzahlen mindestens zwei mit je einer Getriebestufe (28, 29) verbundene Kupplungen (13, 13') vorgesehen sind, die über Leitungen (25, 25') und das Steuerventil (3) wechselweise einmal mit der Pumpe (2) und einmal mit einem Rücklauf (1) verbunden sind und daß jeweils in der Leitung (25, 25') zwischen dem Steuerventil (3) und der Kupplung (13, 13') ein die Drossel (4, 4') in Richtung zur Kupplung (13, 13') hin kurzschließendes Rückschlagventil (5, 5') angeordnet ist, wobei die Leitung (25, 25') zwischen der Kupplung (13, 13') und dem Rückschlagventil (5, 5') bzw. der Drossel (4, 4') durch eine Leitung (24, 24') mit dem Flüssigkeitsspeicher (6, 6') verbunden ist.