DE2512778A1 - Hydraulische einrichtung zum gesteuerten druckaufbau in einer kupplung oder bremse - Google Patents

Description

• Hydraulische Einrichtung zum gesteuerten Druckaufbau in einer Kupplung oder Bremse Die Erfindung betrifft eine hydraulische Einrichtung zum gesteuerten, zeitlich verzögerten Druckaufbau in einer als Schaltelement wirksamen Kupplung eines unter Last schaltbaren Getriebes, die im Oberbegriff von Anspruch 1 näher bezeichnet ist. Eine solche Einrichtung wird auch als Drucksteuerventil bezeichnet und dient zum schnellen Füllen von Schaltkupplungen und einem weitgehend stoßfreiem Übergang von einem zum anderen Gang mit anschließendem Anstieg des Ausgangsdruckes auf einen Wert, der eine sichere Leistungsübertragung ermöglicht.
• Aus den deutschen Auslegeschriften 1 650 612 und 1 650 928 sind Drucksteuerventile bzw. hydraulische Einrichtungen bekannt, mit denen ein variabler Druckaufbau erreicht wird.
• Die Druckmittelzuführung aus dem Druckmittelversorgungskreislauf in die jeweilige Kupplung oder Bremse wurde bisher üblicherweise durch ein getrenntes Schaltventil für jede Kupplung geschaltet, wobei jeweils eine Verbindungsleitung zwischen dem Schaltventil und der hydraulischen Einrichtung zum variablen Druckaufbau vorgesehen wurde, die einen Druckverlust hervorruft und relativ lange Füllzeiten der Kupplungen verursacht.
• Die Aufgabe dieser Erfindung ist eine hydraulische Einrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die die vorstehenden Nachteile vermeidet und gleichzeitig eine Senkung der Herstellkosten ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kolbenschieber durch die Krafteinwirkung eines über ein Vorsteuerventil wahlweise mit Eingangsdruck beaufschlagbaren Betätigungskolbens aus der Arbeitslage zur Erzeugung des variablen Druckes in eine Endlage, in welcher der Kolbenschieber den Druckmittelzuführungskanal abschließt und den Entlüftungskanal öffnet, verschoben bzw. in dieser Endlage festgehalten werden kann. Dadurch erhält der Kolbenschieber zusätzlich die Funktion eines Schaltkolbens zum Schalten der zugeordneten Kupplung oder Bremse, was eine Verminderung der Gesamtzahl der Ventile und eine bauliche Vereinfachung der Getriebeanordnung ermöglicht, da die hydraulische Einrichtung nun direkt ansteuerbar ist und die Druckmittelzufuhr zu den jeweiligen Kupplungen oder Bremsen nicht mehr über ein Schaltventil erfolgt.
• Durch den Wegfall der Schaltventile und der Kanäle zwischen Schaltventil und der hydraulischen Einrichtung (Drucksteuerventil) ergeben sich infolge der kürzeren, ungestörten Zuleitungen geringere Druckverluste und kürzere Füllzeiten der Kupplungen bzw. Bremsen.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß die Krafteinwirkung des Betätigungskolbens auf den Kolbenschieber über einen Druckstift erfolgt, der einerseits am Betätigungskolben anliegt bzw. mit ihm verbunden ist und andererseits an der vom variablen Druck beaufschlagten Fläche am ersten Bund des Kolbenschiebers anschlagen kann. Hierdurch wird der konstruktive Aufbau der hydraulischen Einrichtung wesentlich vereinfacht, da der Kolbenschieber und der Betätigungskolben koaxial unmittelbar nebeneinander angeordnet werden können und sich über den Druckstift während der Schaltvorgänge zweitweise wie ein einziges zusammenhängendes Bauteil bewegen. Der Druckstift durchquert als Kraftübertragungsmittel Gehäuseräume mit verschiedenen Drücken, die sich an dem schlanken, beispielsweise zylindrischen Druckstift einfach und wirksam gegeneinander abdichten lassen.
• Weiter ist Merkmal der Erfindung, daß der Betätigungskolben beidseitig mit Druck beaufschlagbar ist, wobei der Betätigungskolben auf einer ersten Fläche, deren Druckbeaufschlagung den Kolbenschieber im Schließsinne, bezogen auf den Druckmittelzuführungskanal, beeinflußt, direkt vom Eingangsdruck beaufschlagtwird und auf einer zweiten, zur ersten entgegengesetzt liegenden Fläche des Betätigungskolbens mit einem durch das Vorsteuerventil abschaltbaren, etwa dem Eingangsdruck entsprechenden Druck beaufschlagt wird, und daß mindestens die zweite Fläche im Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kolbenschiebers und auch des Dämpfungskolbens. Durch die beidseitige Beaufschlagung des Betätigungskolbens erfolgen dessen Schaltbewegungen schnell und funktionssicher, wobei Einflüsse der Druckhöhe des Eingangsdruckes weitgehend ausgeglichen werden. Durch die größere Fläche des Betätigungskolbens ist dessen Schaltbewegung auch dann sichergestellt, wenn der volle Eingangsdruck auf entgegenwirkende Kolbenflächen einwirkt.
• Eine eindeutige Ausgangslage erhalten der Kolbenschieber und der Betätigungskolben insbesondere im drucklosen Zustand der hydraulischen Einrichtung, wenn der Betätigungskolben unter der Kraft einer Druckfeder steht, die entgegengesetzt zur Kraft der Druckfeder des Kolbenschiebers gerichtet ist und die die Kraft der Druckfeder des Kolbenschiebers überwiegt.
• In der allein durch diese Federn bestimmten Ausgangslage öffnet der Kolbenschieber den Entlüftungskanal, so daß die betreffende Kupplung bei druckloser hydraulischer Einrichtung stets ausgeschaltet ist.
• Bei einer Ausführung nach Anspruch 6 läßt sich die Funktionssicherheit der hydraulischen Einrichtung in dem Sinne verbessern, daß auch relativ niedrige oder hohe Werte des Eingangsdruckes den normalen Schaltablauf nicht beeinträchtigen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung erläutert. Die dargestellte hydraulische Einrichtung dient zum gesteuerten, zeitlich verzögerten Druckaufbau einer symbolisch dargestellten Kupplung 1 eines nicht dargestellten Lastschaltgetriebes, an dessen Schaltkomfort hohe Ansprüche gestellt werden.
• In einem mehrteiligen Gehäuse 2 ist ein Kolbenschieber 3 mit einem ersten Bund 4 und einem zweiten Bund 5 längsbeweglich geführt. Über den ersten Bund 4 kann der Druckmittelzuführungskanal 6 und über den zweiten Bund 5 der Entlüftungskanal 7 verschlossen oder geöffnet werden. Eine zwischen den Bund 4 und 5 mündende Druckleitung 8 wird entweder mit dem Entlüftungskanal 7 oder mit dem Druckmittelzuführungskanal 6 verbunden, so daß der Druck in der Kupplung 1 beeinflußt werden kann.
• Druckmittel aus dem Raum 10 zwischen den Bunden 4 und 5 kann durch eine Drosselbohrung 11 in den Raum 12 strömen und hier einen Druck aufbauen, von dem die zur Druckfeder 9 entgegengesetzte Stirnfläche 13 des Kolbenschiebers 3 beaufschlagtwird. In der linken Arbeitslage des Kolbenschiebers 3 öffnet dessen erster Bund 4 zur Aufrechterhaltung des Druckes den Drucksittelzuführungskanal 6, während der zweite Bund 5 den Entlüftungskanal 7 schließt. In der rechten Arbeitslage öffnet der zweite Bund 5 den Entlüftungskanal 7 und der erste Bund 4 schließt den Druckmittelzuführungskanal 6.
• In einem die Druckfeder 9 enthaltenden Raum 14 des mehrteiligen Gehäuses 2 ist ein Dämpfungskolben 15 beweglich gelagert, auf dem sich die Druckfeder 9 abstützt. Sein Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Kolbenschiebers 3. Der Dämpfungskolben 15 wird entgegen der Kraft der Druckfeder 9 mit Kupplungsdruck beauf schlagt, wobei das Druckmittel über einen mit der Druckleitung 8 verbundenen und eine Drosselstelle 16 enthaltenden Kanal 17 und einem Verbindungskanal 19 zugeführt wird. Der Drosselstelle 16 ist ein ein Rückschlagventil 20 enthaltender Entlüftungskanal 21 parallel geschaltet.
• Ein Zweistufenkolben 22, dem von einem nicht gezeichneten Vorsteuerventil über Leitung 23 Eingangsdruck zugeführt werden kann, wirkt über einen Druckstift 24 auf den Kolbenschieber 3 ein. Abhängig von der Schaltstellung des Zweistufenkolbens 22 wird der Kolbenschieber 3 entweder in die Arbeitslage zur Erzeugung eines gesteuerten Druckes oder in die rechte Endlage, in welcher der Kolbenschieber 3 den Druckmittelzuführungskanal 6 abschließt und den Entlüftungskanal 7 öffnet, verschoben bzw. in der betreffenden Lage festgehalten. Der Druckstift 24 ist mit dem Zweistufenkolben 22 verbunden und kann an der Fläche 13 des Kolbenschiebers 3 zur Anlage kommen.
• Eine Druckfeder 25, deren Kraft etwa doppelt so groß ist wie die der Druckfeder 9, wirkt über den Betätigungskolben 22 und den Druckstift 24 auf den Kolbenschieber 3 und damit gegen die Druckfeder 9.
• Der Zweistufenkolben 22 ist mit zwei Durchmesserbereichen 26 und 27 ausgebildet. Der größere Kolbenteil 26 ist dem Kolbenschieber 3 zugewendet und seine Stirnseite 28 wird über die Leitung 23 von einem Vorsteuerventil mit Druck beaufschlagt, während der kleinere Kolbenteil 27 an seiner Stirnseite 29, entgegengesetzt zur Fläche 28, von dem über den Druckmittelzuführungskanal 6 zugeführten Druck beaufschlagt wird.
• In der gezeichneten Stellung der hydraulischen Einrichtung sei angenommen, daß die linke Fläche 29 des Zweistufenkolbens unter Eingangsdruck des Kanals 6 steht und die rechte Fläche 28 über das Vorsteuerventil(23)drucklos geschaltet sei. Der Zweistufenkolben 22 drückt somit über den Druckstift 30 den Kolbenschieber 3 nach rechts bis zum Anschlag. Die Kupplung 1 ist mit dem En@@@@tungskanal 7 verbunden und wird entleert.
• Wird nun über das nicht gezeichnete Vorsteuerventil (z. B. ein Magnetventil) die rechte Fläche 28 des Betätigungskolbens 22 mit Druck beaufschlagt, so bewegt sich dieser nach links unter Mitnahme des eingehängten Druckstiftes 24, so daß der Kolbenschieber 3, nun unbeeinflußt vom Betätigungskolben 22, von der Druckfeder'9 nach links verschoben wird. Die Bunde 4 und 5 wirken in bekannter Weise mit den Steuerkanten zusammen, so daß sich Kupplung 1 schnell und ungehindert füllen und sich ein von der Kraft der Druckfeder 9 abhängiger Ausgangsdruck einstellen kann.
• Mit dem Füllen der Kupplung 1 wird auch die Stirnfläche 18 des Dämpfungskolbens 15 über die Drosselstelle 16 mit Druck beaufschlagt und langsam nach links verschoben. Entsprechend dieser Bewegung wird die Druckfeder 9 stärker vorgespannt und der Kolbenschieber leicht nach links verschoben. Damit wird ein relativ langsamer Druckanstieg in der Kupplung erzielt.
• Schließlich erreicht der Dämpfungskolben 15 den Anschlag 30 des Kolbenschiebers 3 und verschiebt diesen voll nach links, wobei der Druckmittelzuführungskanal 6 voll geöffnet wird Der Druck in der Kupplung 1 steigt dann schlagartig bis zum Eingangsdruck an.
• Diese Verschiebung des Kolbenschiebers 3 nach links bis zum Anschlag ist möglich, weil der Durchmesser des Dämpfungskolbens 15 größer ist als der Durchmesser der Stirnfläche 13 am Kolbenschieber 3.
• Wird das nicht gezeichnete Vorsteuerventil geschlossen, um die Kupplung 1 auszuschalten, so wird zunächst die Stirnseite 28 des Betätigungskolbens 22 entlastet, während die Stirnseite 29 weiterhin mit Eingangsdruck beaufschlagt wird und auch die Druckfeder 25 nach rechts drückt. Der Betätigungskolben 22 bewegt sich daher nach rechts und kommt mit dem Druckstift 24 wieder am Kolbenschieber 3 zur Anlage. Da die Kolbenfläche 29 die Flächendifferenz zwischen der Stirnfläche 13 am Kolbenschieber 3 und dem Dämpfungskolben 15 überwiegt und außerdem die Kraft der Druckfeder 25 die Kraft der Druckfeder 9 übersteigt, bewegt sich der Kolbenschieber 3 wieder nach rechts zum Anschlag in die gezeichnete Stellung zurück, bei der der Druckmittelzuführungskanal 6 geschlossen und der Entlüftungskanal 7 geöffnet ist. Die Kupplung wird dadurch entleert.
• Bei abgeschalteter Ölzufuhr (Eingangsdruck = 0) drückt die Druckfeder 25 den Kolbenschieber 3 gegen die Druckfeder 9 allein nach rechts so daß auch in diesem Zustand die Kupplung 1 entleert wird.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Hydraulische Einrichtung zum gesteuerten, zeitlich verzögerten Druckaufbau in einer Kupplung oder Bremse eines unter Last schaltbaren Getriebes, bestehend aus einem Gehäuse und einem in diesem längsbeweglichen Kolbenschieber mit zwei Bunden zur Steuerung eines Druckmittelzuführungskanals und eines Entlüftungskanals, und aus einer zwischen den Bunden mündenden Druckleitung zur Kupplung oder Bremse, wobei der Kolbenschieber gegebenenfalls unter Einschaltung einer Drossel entgegen der Kraft einer Druckfeder vom Kupplungsdruck beaufschlagt wird, der erste Bund in Arbeitslage des Kolbenschiebers während der Drucksteuerung zur Aufrechterhaltung des Kupplungsdruckes den Druckmittelzuführungskanal öffnet bzw. schließt, und der zweite Bund den Entlüftungskanal schließt bzw.

öffnet, und aus einem in einem Raum des Gehäuses beweglich gelagerten und die Druckfeder abstützenden Dämpfungskolben, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kolbenschiebers, und der entgegen der Kraft der Druckfeder über einen mit der Druckleitung verbundenen und eine Drosselstelle enthaltenden Kanal mit dem Kupplungsdruck beaufschlagbar ist, wobei der Drosselstelle ein ein Rückschlagventil enthaltender Entlüftungskanal parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungskolben (22) unmittelbar auf den Kolbenschieber (3) derart einwirken kann, daß der Kolbenschieber (3) in eine Endlage verschoben wird, in welcher der Kolbenschieber (3) den Druckmittelzuführungskanal (6) abschließt und den Entlüftungskanal (7) öffnet, wordurch der Kolbenschieber (3) zusätzlich die Funktion eines Schaltkolbens zum Schalten der zugeordneten Kupplung oder Bremse erhält.

2. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Betätigungskolbens (22) auf den Kolbenschieber (3) durch einen Druckstift (24) erfolgt, der mit einem Ende am Betätigungskolben (22) anliegt und mit dem anderen Ende an der druckbeaufschlagten Stirnfläche (13) des Kolbenschiebers (3) anliegen kann.

3. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstift (24) mit dem Betätigungskolben verbunden ist.

4. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (22) beidseitig mit Druck beaufschlagbar ist, wobei die dem Druckstift abgewendete Fläche (29) direkt mit dem Eingangsdruck (6) beaufschlagt wird und eine zweite, entgegengesetzt liegenden Fläche (28) des Betätigungskolbens (22) mit einem beispielsweise durch ein Vorsteuerventil abschaltbaren und über eine Leitung (23) zugeführten, etwa dem Eingangsdruck entsprechenden Druck beaufschlagt wird, und daß die zweite Fläche (28) größer ist als die druckbeaufschlagte Fläche (13) des K@lbenschiebers (3) und auch des Dämpfungskolbens (15).

5. Hydraulische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (22) unter zur Kraft einer entgegengesetzt zur Kraft der Druckfeder (9) des Kolbenschiebers (3) gerichteten Druckfeder (25) steht, und daß die Kraft der Druckfeder (25) des Betätigungskolbens die Kraft der Druckfeder (9) des Kolbenschiebers (3) überwiegt.

6. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (22) als Stufenkolben mit zwei verschiedenen Durchmesserbereichen (26, 27) ausgebildet ist, wobei der Kolbenteil (26) mit dem größeren Durchmesser an seiner dem Kolbenschieber (3) zugewendeten Stirnseite (28) mit dem durch ein Vors-teuerventil über eine Leitung (23) zugeführten Druck, der Kolbenteil (27) mit dem kleineren Durchmesser, der dem Kolbenschieber (3) abgewendet ist, dagegen direkt vom Eingangsdruck beauf schlagt wird (während die Ringfläche zwischen den verschiedenen Durchmesserbereichen (26, 27) mit dem Rücklauf verbunden ist).

L e e r s e i t e