DE3787468T2

DE3787468T2 - Vorrichtung zur regelung des drucks einer hydraulischen kupplung.

Info

Publication number: DE3787468T2
Application number: DE87907829T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Asayama; Yasunori Okura; Takayuki Sato; Makio Tsubota
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-12-01
Also published as: EP0308509A4; EP0308509B1; WO1988007636A1; SU1753958A3; US5168973A; AU8320987A; US5035312A; DE3787468D1; EP0308509A1; AU601537B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Drucks, die für eine Kupplung verwendbar ist, und insbesondere eine Vorrichtung der genannten Art, die gewährleistet, daß das Ermitteln des Füllens und das Ermitteln des Kupplungsdrucks durch eine einfache Ventilanordnung vom elektronisch gesteuerten Typ durchgeführt wird, so daß das Auftreten von zweifachkuppeln bei Kupplungen verhindert und eine übergangslose Drehzahländerung erzielt wird.
Fig. 7 stellt eine bisher weit verbreitete Steuerung für das Ändern der Drehzahl bei Getrieben dar. Der dargestellte Fall betrifft eine Drehzahländerung von einer ersten Drehzahl zu einer zweiten Drehzahl. Diese herkömmliche Steuerung der Drehzahländerung funktioniert derart, daß eine Kupplung für die erste Drehzahl abgeschaltet wird, wenn ein Befehl zur Drehzahlveränderung ausgegeben wird, und zur gleichen Zeit beginnt Hydrauliköl in einer Kupplung für die zweite Drehzahl zu fließen. Dementsprechend verringert sich der Hydraulikdruck in der Kupplung für die erste Drehzahl von einem vorbestimmten Druck auf Null, wenn der Befehl zur Drehzahländerung ausgegeben wird, während der Hydraulikdruck in der Kupplung für die zweite Drehzahl nach Ablauf einer Füllzeit tf allmählich zu steigen beginnt. Die Füllzeit tf bezeichnet einen Zeitraum, der zum Füllen des Inneren der Kupplungspackung der Kupplung für die zweite Drehzahl mit Hydrauliköl erforderlich ist.
Auf diese Weise ist bei der herkömmlichen Vorrichtung die Zeit tf, die vergeht, bis die Kupplungspackung mit Hydrauliköl angefüllt ist, hierfür reserviert und es wird während des Zeitraums tf kein Drehmoment übertragen. Dies verursacht bei der herkömmlichen Vorrichtung das Auftreten des sogenannten Pausen-Phänomens während eines Drehzahländerungszeitraums, welches Probleme bei den Fahreigenschaften, wie Fahrkomfort, Beschleunigungseigenschaften und dergleichen. Insbesondere bei großen Baumaschinen ist die Füllzeit aufgrund der großen Kapazität der jeweiligen Kupplungen lang, was erhebliche Auswirkungen auf die Betriebsleistung hat.
In Anbetracht der genannten Probleme wurde in den letzten Jahren das Augenmerk auf eine Übergangssteuerung gelegt, wie sie beispielsweise in der amtlichen Veröffentlichung der japanischen Offenlegungsschrift 13758/ 1963 offenbart ist, wobei die Übergangssteuerung in jüngster Zeit durch Verwendung elektronischen Druckregelventile durchgeführt wurde. Gemäß der in der japanischen Patentanmeldung 271055/1985 offenbarten früheren Erfindung der Anmelderin ist die in Fig. 8 dargestellte Übergangssteuerung unter Verwendung eines elektronischen Modulationssystems für alle Kupplungen ausgeführt, um das durch die Füllzeit verursachte Auftreten einer Pause während einer Drehzahländerung zu verhindern.
Der in der Fig. 8 dargestellte Lösungsansatz sieht vor, daß, wenn ein Befehl zur Drehzahländerung ausgegeben wird, Hydrauliköl in eine als nächste in den Kupplungszustand zu bringende Kupplung für die zweite Drehzahl zu fließen beginnt, und, wenn anschließend der Abschluß des Füllens ermittelt wird, die zuvor in den Kupplungszustand gebrachte Kupplung für die erste Drehzahl abgeschaltet wird und sodann eine Aufbau-Steuerung für die Kupplung für die zweite Drehzahl eingeleitet wird.
Nach diesem Lösungsansatz ist das Auftreten des Pausen- Phänomens aufgrund der Füllzeit tf nicht nur zuverlässig verhindert, sondern es wird auch eine übergangslose Drehzahländerung erreicht, was zu verbesserten Laufeigenschaften führt. Um eine solche Drehzahländerung in geeigneter Weise durchzuführen, ist es erforderlich, die Füllzeit tf genau zu ermitteln und das Auftreten von zweifachkuppeln fehlerfrei zu verhindern.
Bisher erfolgte das Ermitteln des Füllens durch geeignetes Steuern eines Schemas, mittels dessen der hydraulische Druck mit dem Ablauf der Zeit nach der Ausgabe eines Befehls zur Drehzahländerung allmählich erhöht wurde. Die zum Füllen der Kupplungspackung mit Hydrauliköl erforderliche Zeit wurde bisher in geeigneter Weise auf der Basis zuvor durchgeführter Versuche angesetzt, wobei der Abschluß des Füllens durch den Ablauf der eingestellten Zeitspanne nach der Ausgabe eines Signals zur Drehzahländerung gekennzeichnet ist und daran anschließend der hydraulische Druck allmählich erhöht wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein Ermitteln des Füllens unter Verwendung einer derartigen Zeitsteuerung nicht geeignet ist, Fluktuationen der Füllzeit zu absorbieren. Ist die Kupplungspackung zum Beispiel vor dem Ablauf der eingestellten Zeit mit Hydrauliköl angefüllt, entsteht eine ungenutzte Wartezeit, die zu einer Zeitverzögerung führt. Da die Zuverlässigkeit der Ermittlung beeinträchtigt ist, besteht darüber hinaus das Problem, daß die zuvor genannte Zeitsteuerung nicht bei der herkömmlichen Übergangssteuerung für Drehzahländerungen anwendbar ist.
Bei dieser Übergangssteuerung der Drehzahländerung besteht ferner die Gefahr des Zweifachkuppelns von Kupplungen, wenn der Ausrück- und der Einrückzeitpunkt der Kupplung der vorhergehenden Gangstufe und der nachfolgenden Gangstufen von den korrekten Zeitpunkten abweichen. Dies ist unter dem Gesichtspunkt der zu ergreifenden Sicherheitsmaßnahmen ein ernsthaftes Problem.
Bei der herkömmlichen Vorrichtung sind jedoch keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen getroffen, was zu möglichen Störungen, wie der Beschädigung von Komponenten oder Instrumenten, führen kann.
Aus DE-A-30 10 865 ist eine Vorrichtung zum Steuern des hydraulischen Drucks für eine Übergangssteuerung in einer hydraulischen Kupplung offenbart. Der Abschluß des Füllens der Kupplung wird ermittelt, indem die Spannung, die beim Auftreten einer Druckspitze an den Wicklungen eines elektrohydraulischen stromgesteuerten Druckreglers induziert wird, gemessen wird. Das Auftreten der Spitze ist bei dieser Lösung zwingend erforderlich, wodurch die Spitze unabhängig von allen anderen Einflüssen in der elektronischen Schaltung ermittelt werden muß.
Um das Auftreten von Zweifachkuppeln zu verhindern, genügt es, den eingekuppelten Zustand der jeweiligen Kupplungen feststellen zu können. Zu diesem Zweck ist es notwendig, zu überwachen, welche Kupplung mit Hydrauliköl mit einer bestimmten Druckhöhe gefüllt ist. Zur Bildung einer strukturellen Anordnung für diese Art der Überwachung, wurde als Lösung vorgeschlagen, einen Drucksensor vom Dehnungsmessertyp oder einen Halbleiter- Drucksensor, die im Handel erhältlich sind, zu verwenden. Der Lösungsvorschlag weist jedoch die Schwierigkeit auf, daß der im Handel erhältliche Drucksensor kostspielig ist und Nachteile bezüglich der Haltbarkeit aufweist. Ferner reicht es zum Verhindern von Zweifachkuppeln aus, zu wissen ob die Kupplung mit unter einem bestimmten Druck stehendem Hydrauliköl gefüllt ist oder nicht. Daher ist ein von einem Drucksensor quantitativ ermittelter Wert nicht erforderlich.
Die vorliegende Erfindung trägt dem zuvor Gesagten Rechnung und es ist ihre Aufgabe, eine Vorrichtung zum Steuern des Hydraulikdrucks, die für eine Kupplung verwendbar ist, zu schaffen, die gewährleistet, daß die Ermittlung des Füllens und die Ermittlung des Vorhandenseins oder des Nichtvorhandenseins eines Hydraulikdrucks für Kupplungen durch eine einfache und kostengünstige strukturelle Anordnung durchführbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine für eine Kupplung verwendbare Vorrichtung zum Steuern von hydraulischem Druck zu schaffen, die gewährleistet, daß ein beim Abschluß des Füllens erzeugter Überdruck wesentlich verringert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine für eine Kupplung verwendbare Vorrichtung zum Steuern von hydraulischem Druck zu schaffen, die gewährleistet, daß ein während der Zeit der Drehzahländerung auftretender Stoß durch ein übergangsloses Ändern der Drehzahl verringert wird und das Auftreten von Zweifachkuppeln von Kupplungen zuverlässig verhindert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Drucks vorgesehen, die für eine Kupplung verwendbar ist, mit einem ersten Ventil, das einen Ventilkörper aufweist, der eine an einem zur Kupplung führenden Ausgangsport ausgebildete Öffnung aufweist, wobei das erste Ventil unter Einwirkung eines an der Öffnung auftretenden Differenzdrucks geöffnet und unter Einwirkung einer Rückstellkraft einer ersten, an einem Ende des Ventilkörpers angeordneten Feder geschlossen wird, einem zweiten Ventil in Form eines Drucksteuerventils, das in Reaktion auf ein elektrisches Signal aktivierbar ist, wobei das zweite Ventil zum öffnen des ersten Ventils wirkt, indem es diesem Hydrauliköl, das von einer Pumpe geliefert wird, während einer Periode der Drehzahländerung zuführt, und zum allmählichen Erhöhen des hydraulischen Drucks für die Kupplung nach Abschluß des Füllens wirkt, einer auf der anderen Endseite des Ventilkörpers des ersten Ventils angeordneten zweiten Feder, und einer Füll- und Kupplungsdruckermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Abschlusses des Füllens und des Kupplungsdrucks auf der Basis der Verschiebung des Ventilkörpers des ersten Ventils gegen die Federkraft der zweiten Feder.
Bei einem solchen Aufbau wird von der Pumpe geliefertes Hydrauliköl dem ersten Ventil durch Betätigen eines zweiten Ventils zugeführt. Danach wird das erste Ventil aufgrund der in dem ersten Ventil ausgebildeten Öffnung geöffnet, so daß Hydrauliköl durch das erste Ventil in die Kupplung fließt. Ist die Kupplung mit Hydrauliköl angefüllt, verschwindet anschließend der Differenzdruck durch die Öffnung, wodurch das erste Ventil unter der Wirkung der Feder geschlossen wird. Nachdem der Ventilkörper während einer Rückstellbewegung in die neutrale Stellung zurückgekehrt ist, wird er durch hydraulischen Druck für die Kupplung entgegen der Federkraft der auf der anderen Seite angeordneten Feder weiter verschoben. Die Ermittlungseinrichtung stellt den Abschluß des Füllens und das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein des Kupplungsdrucks durch das Erkennen der Verschiebung des Ventilkörpers fest.
Dies ermöglicht ein einfaches und genaues Ermitteln des Abschlusses des Füllens. Entsprechend kann die Übergangssteuerung der Drehzahländerung genau und sicher durchgeführt werden, wodurch die Drehzahländerung übergangslos ohne das Auftreten von Pausen durchführbar ist, was zu verbesserten Betriebsleistungen führt.
Wird bei dieser Konstruktion ferner der Ventilkörper des ersten Ventils mit einem Unterschied in der Druckaufnahmefläche ausgebildet, wird der Ventilkörper durch die Wirkung der Rückstellkraft der Feder plus einer Kraft rückgestellt, die durch den Unterschied in der Druckaufnahmefläche erzeugt wird, so daß die Rückstellgeschwindigkeit des Ventilkörpers erhöht werden kann. Daher kann ein beim Abschluß des Füllens auftretender Überdruck verringert werden.
Bei diesem Aufbau ist eine Ermittlung kostengünstig durchführbar, da eine Feder, die entgegengesetzt zu der Richtung, in der der Kupplungsdruck auf den Ventilkörper aufgebracht wird, wirkt, derart angeordnet ist, daß sie das Ermitteln des Abschlusses des Füllens und des eingerückten Kupplungszustands durch einen einfache strukturelle Anordnung, die diese Feder und einen Kontakt umfaßt, ermöglicht. Da das Ermitteln des Füllens genau durchgeführt wird, ist die genannte Übergangssteuerung vorteilhaft durchführbar und zudem werden die Betriebsleistungen verbessert. Darüber hinaus ist durch Überwachen des Ermittlungssignals zum Feststellen, welche Kupplung in den eingekuppelten Zustand gebracht wird, das Auftreten eines doppelten Einkuppelns sicher erkennbar, und wenn geeignete Maßnahmen getroffen werden, kann die Beschädigung der jeweiligen Komponenten oder Instrumente verhindert werden.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer durch einen Druckerkennungsschalter zu überwachenden strukturellen Anordnung,
Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm des Kupplungsdrucks während eines Drehzahländerungszeitraums, während dem ein Überdruck erzeugt wird,
Fig. 3 zeigt eine hydraulische Schaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung, die als Beispiel den inneren Aufbau eines Hydraulikdrucksteuerventils für eine Kupplung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel darstellt,
Fig. 5 zeigt Zeitdiagramme als Beispiele des Betriebs des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Hydraulikdrucksteuerventils,
Fig. 6 zeigt eine hydraulische Schaltung mit Kupplungen, für die jeweils ein elektronisches Hydraulikdrucksteuerventil vorgesehen ist,
Fig. 7 zeigt Zeitdiagramme für eine herkömmliche Steuerung der Drehzahländerung, und
Fig. 8 zeigt Zeitdiagramme einer Steuerung der Drehzahländerung gemäß dem herkömmlichen Übergangssteuerungssystem.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Funktionen des Ermittelns des Füllens und des Kupplungsdrucks durch eine einzige Sensorkonstruktion erreicht.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, weist das Hydraulikdrucksteuerventil 60 ein Drucksteuerventil 61 zum Steuern eines für eine Kupplung verwendbaren hydraulischen Drucks, ein Durchflußratenermittlungsventil 62 und einen Sensorabschnitt 63 zum Erkennen des Füllens und des Kupplungsdrucks auf. Das Drucksteuerventil 61 ist durch eine Steuerung 5 gesteuert, in die ein Erkennungssignal S des Sensorabschnitts 63 eingegeben wird.
Von einer in Fig. 6 dargestellten Pumpe geliefertes Hydrauliköl wird über einen Eingangsport 70 in das Hydraulikdrucksteuerventil 60 eingeleitet und sodann über einen Ausgangsport 71 der Kupplung 1 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Port 72 geschlossen gehalten und die Ports 73 und 74 sind jeweils Auslaßports.
Das elektronische Drucksteuerventil 61 weist einen Ventilkörper 75 auf, dessen rechtes Ende an einem Stößel 77 eines Proportional-Elektromagneten 76 anliegt, und am linken Ende des Ventilkörpers 75 ist eine Schraubenfeder 78 angeordnet.
Ferner wird der hydraulische Druck in einem Hydraulikdurchlaß 82 über den Hydraulikdurchlaß 81 in eine durch den Ventilkörper 75 und den Kolben 79 gebildete Hydraulikkammer 80 eingeleitet.
Es hat sich in bezug auf das Hydraulikdrucksteuerventil gezeigt, daß, wenn der Ventilkörper des Durchflußratenerkennungsventils nach Ablauf der Füllzeit tf geschlossen wird, ein Überdruck gemäß Fig. 2 erzeugt wird und dies während der Drehzahländerungszeit zu einem Ruck oder zur Erzeugung eines abnormalen Geräuschs führt. Wenn dieser Überdruck nicht verringert wird, ist jede Maßnahme zur Milderung des durch die Drehzahländerung entstehenden Rucks durch Drehmomentkompensation unter Verwendung des elektronischen Hydraulikdrucksteuerventils nutzlos. Dementsprechend ist die Verringerung des Überdrucks ein ernstes Problem. Zur Absorbierung des Überdrucks wurde ein Verfahren, das einen Akkumulator vorsieht, vorgeschlagen. Eine Schwierigkeit dabei ist jedoch, daß dieses Verfahren mit hohen Kosten verbunden ist und zudem die Struktur in der Nähe des Ventils vergrößert und verkompliziert wird. Aus diesem Grund ist eine praktische Anwendung des herkömmlichen Verfahrens nicht möglich.
Als Ergebnis verschiedener von der Anmelderin unter Berücksichtigung der genannten Probleme durchgeführter Forschungsarbeiten wurde festgestellt, daß der Überdruck erzeugt wird, wenn die Rückstellgeschwindigkeit des Ventilkörpers des Durchflußratenermittlungsventils während des auf den Abschluß des Füllens folgenden Rückkehrzeitraums des Ventilkörpers (Bewegung nach rechts) langsam ist.
Das Durchflußratenermittlungsventil 62 weist einen Ventilkörper 85 auf, der die Hydraulikkammern 86, 87 und 88 bildet. Zwischen den beiden Hydraulikkammern 87 und 88 ist eine Öffnung 90 ausgebildet. Der Ventilkörper 85 ist derart ausgebildet, daß er drei verschiedene Druckaufnahmeflächen S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; aufweist, deren gegenseitige Beziehung durch S&sub1; + S&sub3; > S&sub2; und S&sub2; > S&sub3; angegeben ist. Am linken Ende des Ventilkörpers 85 ist eine Schraubenfeder 91 angeordnet und an seinem rechten Ende ist eine weitere Schraubenfeder 92 vorgesehen. Wird in die Hydraulikkammern 87 und 88 kein Hydraulikdruck eingeleitet, wird der Ventilkörper 85 in der in Fig. 3 dargestellten neutralen Position gehalten, in der beide Federn 91 und 92 ihre unbelastete Länge aufweisen. Dementsprechend wird, wenn der Ventilkörper 85 in einer neutralen Position gehalten ist, von dem Hydraulikdurchlaß 84 über den Eingangsport 70 in das Durchflußratenermittlungsventil 62 fließendes Hydrauliköl in der Hydraulikkammer 86 gehalten.
Wenn die Federkonstanten der Federn 91 und 92 durch k&sub1; und k&sub2;, der Hydraulikdruck in den Hydraulikkammern 87 und 88 durch P&sub1; und P&sub2; und die Verschiebung des Ventilkörpers 85 aus der neutralen Position durch x angegeben sind, wird die durch die folgende Formel (1) wiedergegebene Kraft F&sub1; nach rechts wirkend auf den Ventilkörper 85 aufgebracht, wenn der Ventilkörper 85 links von der in Fig. 4 dargestellten Position angeordnet ist.
F&sub1; = k&sub1; x + S&sub1; P&sub2; + P&sub1; (S&sub3;-S&sub2;) (1)
Wenn der Ventilkörper 85 sich hingegen rechts von der neutralen Position befindet, wird eine nach links wirkende Kraft F&sub2;, angegeben durch die Formel (2), auf den Ventilkörper 85 ausgeübt.
F&sub2; = k&sub2; x-S&sub1; P&sub2;-P&sub1; (S&sub3;-S&sub2;) (2)
In diesem Fall ist angenommen, daß k&sub2; > k&sub1; ist.
Im vorliegenden Fall wirkt die Feder 91 als Rückstellfeder des Ventilkörpers 85 und die Feder 92 wirkt als Druckeinstellfeder zum Erkennen von Hydraulikdruck für die Kupplung.
An der oberen rechten Seite des Ventilgehäuses 93 ist ein metallischer Detektorstift 94 angeordnet, der erkennt, ob der Ventilkörper 85 entgegen der Federkraft der Feder 92 aus der neutralen Position weiter nach rechts verschoben wurde. Der Detektorstift 94 ist an das Ventilgehäuse 93 mittels einer Abdeckung 95 angebracht, wobei dazwischen eine elektrisch isolierende Schicht 96 vorgesehen ist und sich ein Leitungsdraht 97 von dem Detektorstift 94 aus erstreckt.
Der Leitungsdraht 97 ist mit einem Punkt c zwischen den Widerständen R&sub1; und R&sub2; verbunden, die ihrerseits miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine vorbestimmte Gleichspannung V (zum Beispiel 12 V) wird zwischen den Widerständen R&sub1; und R&sub2; an diese angelegt und das Ventilgehäuse 93 wird mit Masse verbunden. Der Sensor 63 zum Ermitteln des Füllens und des Hydraulikdrucks für die betreffende Kupplung weist die Feder 92, den als Kontakt des Ventilkörpers 85 dienenden Detektorstift 94 und die Widerstände R&sub1; und R&sub2; auf.
Das den Sensorabschnitt 63 verwendende Hydraulikdruckventil 60 ist individuell für die Kupplung der jeweiligen Gangschaltungsstufen vorgesehen.
Im folgenden wird der Betrieb der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung unter Bezugnahme auf die in der Fig. 5 dargestellten Zeitdiagramm beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, daß Fig. 5(a) einen von der Steuerung 5 her kommenden elektrischen Befehlsstrom 1, Fig. 5(b) den Pumpendruck Pp, Fig. 5(c) den Hydraulikdruck P&sub1; in der Hydraulikkammer 87 vor der Öffnung 90, Fig. 5(d) den Hydraulikdruck (Kupplungsdruck) P&sub2; in der Hydraulikkammer 88 hinter der Öffnung 90 und Fig. 5(e) den Ausgang S des Sensors 63 darstellt.
Ist es erforderlich, eine einer bestimmten Schaltstufe zugeordnete Kupplung einzurücken, wird die Steuerung 5 derart aktiviert, daß elektrischer Auslösebefehlsstrom I&sub1; in den Elektromagneten 76 des betreffenden Ventils 60 eingegeben wird (Zeitpunkt t&sub1;), wobei der elektrische Befehlsstrom 1 später auf einen elektrischen Anfangsdruckbefehlsstrom I&sub0;, der einem Anfangsdruck Pa des Hydraulikdrucks für die betreffende Kupplung entspricht (Fig. 5(d)), gesenkt und sodann bis zum Abschluß des Füllens in einem Wartezustand gehalten wird, während der vorherige Betriebszustand aufrechterhalten bleibt.
Bei der Eingabe des elektrischen Auslösebefehlsstroms I&sub1; wird der Ventilkörper 75 in dem Drucksteuerventil 61 nach links verschoben und von der Pumpe geliefertes Hydrauliköl fließt über den Eingangsport 70 und den Hydraulikdurchlaß 82 in die Hydraulikkammer 87 des Durchflußratenermittlungsventils 62. In die Hydraulikkammer 87 eingeleitetes Hydrauliköl fließt über die Öffnung 90 in die Hydraulikkammer 88 und über den Hydraulikdurchlaß 83 und den Ausgangsport 71 weiter in die Kupplung 1. Zu diesem Zeitpunkt wird zwischen den beiden Hydraulikkammern 87 und 88 aufgrund der Öffnung 90 ein Differenzdruck (P&sub1;-P&sub2;) erzeugt. Da der Druck P&sub2; in diesem Fall ungefähr gleich Null ist, wird der Ventilkörper 85 unter der Einwirkung einer durch (S&sub2;-S&sub3;) P&sub1;- k&sub1; x repräsentierten Kraft (wobei S&sub2; größer ist als S&sub3;) nach links verschoben, wobei die Kraft durch Einfügen der Bedingung P&sub2; = 0 in die Formel (1) abgeleitet ist.
Als Ergebnis wird das Durchflußratenerkennungsventil 62 geöffnet, so daß in den Hydraulikdurchlaß 84 eingeleitetes Hydrauliköl über die Hydraulikkammer 86 in die Hydraulikkammer 87 und danach über die Öffnung 90, die Hydraulikkammer 88, den Hydraulikdurchlaß 83 und den Ausgangsport 71 weiter in die Kupplung 1 fließt. Der Fluß des Hydrauliköls setzt sich fort, bis die Kupplungspackung mit Hydrauliköl gefüllt ist.
Wenn der Ventilkörper 85 in der neutralen Position gemäß Fig. 4 gehalten ist sowie während eines Füllzeitraums tf, in dem der Ventilkörper 85 von der neutralen Position aus gesehen nach links verschoben wird, ist der Ventilkörper 85 von dem Detektorstift 94 beabstandet.
Solange der genannte Betriebszustand bestehen bleibt, nimmt ein an dem Punkt c anliegendes Potential einen Spannungswert an, der durch Teilen der Spannung V durch die Widerstände R&sub1; und R&sub2; ermittelt wird, wie in Fig. 5(e) dargestellt.
Ist die Kupplungspackung mit Öl gefüllt, wird das Füllen beendet und es fließt kein Hydrauliköl mehr. Somit neutralisiert sich der Differenzdruck über die Öffnung 90. Das heißt, der Druck P&sub1; wird gleich dem Druck P&sub2;.
Dementsprechend wird der Ventilkörper 85 unter der Einwirkung einer Kraft, die durch Einsetzen der Bedingung P&sub1; = P&sub2; in die Formel (1) erhalten wird, d. h. durch eine durch die folgende Formel angegebene Kraft, so lange nach rechts verschoben, bis er in die neutrale Position zurückgestellt ist.
F&sub1; = K&sub1; x + P&sub2; (S&sub1; + S&sub3;-S&sub2;)
Da die jeweiligen Druckaufnahmeflächen S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; des Ventilkörpers 85 entsprechend dem Verhältnis S&sub1; + S&sub3; > S&sub2; ausgebildet sind, wird eine durch die Differenz der Druckaufnahmeflächen erzeugte Kraft P&sub2; (S&sub1; + S&sub3;-S&sub2;) in der gleichen Richtung auf den Ventilkörper 85 auf gebracht, in der die Rückstellkraft der Feder 91 wirkt, wodurch der Ventilkörper 85 unter Einwirkung einer Kraft nach rechts verschoben wird, die aus der Rückstellkraft der Feder 91 plus der auf den Unterschied der Druckaufnahmeflächen des Ventilkörpers 85 zurückzuführenden Kraft berechnet wird.
Während der Ventilkörper 85 auf diese Weise rückgestellt wird, wird von der Pumpe gelieferter Hydraulikdruck über den Hydraulikdurchlaß 84, die Hydraulikkammer 87, die Öffnung 90 und die Hydraulikkammer 88 als Hydraulikdruck für die betreffende Kupplung übertragen, was zu der Erzeugung des in Fig. 5(d) dargestellten Stoßdrucks führt.
Die Federkonstante k&sub2; der Feder 92 ist auf einen Druckwert Th eingestellt, der größer ist als der Anfangsdruck Pa, jedoch kleiner als der genannte Stoßdruck (s. Fig. 5(d)).
Während des Zeitraums der Rückstellbewegung des Ventilkörpers 85 wird dieser nach rechts in die neutrale Position gemäß Fig. 4 verschoben und wird unter Einwirkung des Stoßdrucks anschließend weiter nach rechts entgegen der Kraft k&sub2; x der Feder 92 verschoben, wodurch die rechte Endfläche des Ventilkörpers 85 in Kontakt mit dem Detektorstift 94 gelangt. In diesem Fall wird der Ventilkörper 85 unter Einwirkung einer Kraft nach rechts verschoben, die durch Einsetzen einer Bedingung P&sub1; = P&sub2; in die Formel (2) erhalten wird.
Da der Detektorstift 94 über den Ventilkörper 85 elektrisch leitend mit dem an Massen angeschlossenen Ventilgehäuse 93 verbunden ist, sinkt das Potential am Punkt c auf den Pegel Null, wie in der Fig. 5(e) dargestellt, und somit tritt am Punkt c keine Spannung auf (Zeitpunkt t&sub2;)
Das Potential am Punkt wird als Erkennungssignal S in die Steuerung 5 eingegeben, so daß die Steuerung 5 den Abschluß des Füllens durch einen Anfangs anstieg des Potentials am Punkt erkennt. Wird der Abschluß des Füllens erkannt, erhöht die Steuerung 5 allmählich den elektrischen Ausgangsbefehlsstrom 1 für die betreffende Kupplung von dem elektrischen Anfangsdruckstrom I&sub0; ohne Verzögerung (s. Fig. 5(a)). Stellt die Steuerung 5 den Abschluß des Füllens fest, verringert sie den elektrischen Befehlsstrom für die in der vorhergehenden Stufe befindliche Kupplung auf Null, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 5(a) dargestellt.
Als Ergebnis wird der Kupplungsdruck für die betreffende Kupplung von dem vorgenannten Wert des Stoßdrucks auf den Anfangsdruck Pa abgesenkt und danach allmählich angehoben, wie in Fig. 5(d) dargestellt. Dementsprechend wird der Ventilkörper 85 aus dem Betriebszustand, in dem er an dem Detektorstift 94 anliegt, nach links zur neutralen Position hin verschoben. Da der Kupplungsdruck P&sub2; allmählich erhöht wird, überschreitet dieser den eingestellten Druck Th der Feder 92 zu einem bestimmten Zeitpunkt t&sub3;. Dementsprechend wird der Ventilkörper 85 entgegen der Kraft k&sub2; x der Feder 92 erneut nach rechts verschoben, bis seine rechte Endfläche in Anlage mit dem Detektorstift 94 gelangt.
Das Potential am Punkt wird somit zum Zeitpunkt t&sub3; erneut auf Null abgesenkt und anschließend auf Null gehalten.
Da das Potential am Punkt c derart ist, daß es Null wird, wenn die Kupplung mit einem Druck, der größer als der eingestellte Druck Th ist, aktiviert wird, und es einen vorbestimmten Spannungswert annimmt, wenn der Kupplungsdruck geringer als der voreingestellte Druck Th ist, ist es möglich, das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein von Kupplungsdruck, das heißt den eingerückten Zustand der Kupplung, zu erkennen, indem das Potential am Punkt überwacht wird. Da das Potential am Punkt in diesem Fall zudem aufgrund des Stoßdrucks beim Abschluß des Füllens einmal auf null gesenkt wird, kann das Abschließen des Füllens durch Erkennen des ersten Absenkens ermittelt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das elektronische Hydraulikdrucksteuerventil 60 mit dem daran vorgesehenen zuvor erwähnten Sensorabschnitt 63 für die jeweiligen Kupplungen derart vorgesehen, daß die Ausgänge der mehreren Sensorabschnitte 63 in die Steuerung 5 eingegeben werden, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Steuerung 5 überwacht die Ausgänge der mehreren Sensorabschnitte 63, um den Abschluß des Füllens und das Vorhandensein und das Nichtvorhandensein von Zweifachkupplungszuständen auf der Basis von as der Überwachung abgeleiteten Ergebnissen festzustellen. Die Steuerung 5 gibt einen Auslösebefehl I&sub0; an eine einzurückende Kupplung aus und ermittelt anschließend den Zeitpunkt, zu dem das Füllen abgeschlossen ist, indem das erste Absenken des von dem Sensorabschnitt 63 der Kupplung in sie eingegebenen Erkennungssignals S erkannt wird. Darüber hinaus stellt die Steuerung 5 fest, welche Kupplung im eingerückten Zustand gehalten ist, indem sie die Ausgänge der mehreren Sensorabschnitte 63 überwacht und, falls Kupplungsdruckerkennungssignale von zwei Sensorabschnitten 63 gleichzeitig ausgegeben werden, dies als Zweifachkuppelzustand identifiziert. Erkennt die Steuerung 5 den Zweifachkuppelzustand, gibt diese sofort einen Befehl zum Senken des Hydraulikdrucks einer der beiden Kupplungen aus oder ergreift eine Gegenmaßnahme derart, daß alle Kupplungen unmittelbar abgeschaltet werden, um Beschädigungen zugehöriger Teile oder Instrumente durch das Zweifachkuppeln zu verhindern.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel auf der gegenüberliegenden Seite der Rückstellfeder 91 die Feder 92 angeordnet ist und die Verschiebung des Ventilkörpers 85 aus der neutralen Position zur Feder 92 hin durch die Kontaktschalteranordnung aus dem Detektorstift 94 und den Widerständen R&sub1; und R&sub2; erkannt wird, ist es möglich, den Abschluß des Füllens und den eingekuppelten Zustand der Kupplung durch die einzelne Sensoranordnung mit einem Ventilkörper zu erkennen.
Da für die jeweiligen Druckaufnahmeflächen S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; des Ventilkörpers 85 das Verhältnis S&sub1; + S&sub3; > S&sub2; und S&sub2; > S&sub3; vorgesehen ist, wird auf den Ventilkörper 85 eine Kraft, die durch den Unterschied in den Druckaufnahmeflächen erzeugt wird, plus der Rückstellkraft der Rückstellfeder 91 aufgebracht, wenn dieser nach dem Abschluß des Füllens nach rechts verschoben wird, wodurch der Ventilkörper 85 mit hoher Geschwindigkeit in die neutrale Stellung rückführbar ist. Wird das Rückstellen des Ventilkörpers 85 nur durch die Federkraft der Feder 91 bewirkt, weist der Ventilkörper 85 eine verringerte Rückstellgeschwindigkeit auf, mit dem Ergebnis, daß ein Überdruck, wie in Fig. 5(d) durch gestrichelte Linien dargestellt, beim Abschluß des Füllens erzeugt wird, und dies verursacht einen Ruck aufgrund der Drehzahländerung. In diesem Fall ist der Überdruck verringerbar, indem die Rückkehrgeschwindigkeit des Ventilkörpers durch den zuvor genannten Unterschied in der Druckaufnahmefläche verringerbar.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht als auf die Ausführungsbeispiele beschränkt anzusehen ist, sondern daß zahlreiche Modifikationen oder Veränderungen in geeigneter Weise erfolgen können. Zum Beispiel kann die strukturelle Anordnung zum Erkennen der Füllzeit beliebig auf jede andere Weise realisiert werden, vorausgesetzt, der Abschluß des Füllens ist durch die Bewegung des Ventilkörpers 75 erkennbar.
Die vorliegende Erfindung ist in vorteilhafter Weise mit ein Getriebe einer Baumaschine, zum Beispiel eines Lastkraftwagens, eines Radladers oder dergleichen sowie eines Personenwagens anwendbar.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Drucks, die für eine Kupplung (1) verwendbar ist, mit - einem ersten Ventil (62), das einen Ventilkörper (85) aufweist, der eine an einem zur Kupplung (1) führenden Ausgangsport (71) ausgebildete Öffnung (90) aufweist, wobei das erste Ventil (62) unter Einwirkung eines an der Öffnung (90) auftretenden Differenzdrucks geöffnet und unter Einwirkung einer Rückstellkraft einer ersten, an einem Ende des Ventilkörpers (85) angeordneten Feder (91) geschlossen wird, - einem zweiten Ventil (61) in Form eines Drucksteuerventils, das in Reaktion auf ein elektrisches Signal aktivierbar ist, wobei das zweite Ventil (61) zum öffnen des ersten Ventils (62) wirkt, indem es diesem Hydrauliköl, das von einer Pumpe (6) geliefert wird, während einer Periode der Drehzahländerung zuführt, und zum allmählichen Erhöhen des hydraulischen Drucks für die Kupplung (1) nach Abschluß des Füllens wirkt, - einer auf der anderen Endseite des Ventilkörpers (85) des ersten Ventils (62) angeordneten zweiten Feder (92), und - einer Füll- und Kupplungsdruckermittlungseinrichtung zum Ermitteln des Abschlusses des Füllens und des Kupplungsdrucks auf der Basis der Verschiebung des Ventilkörpers (85) des ersten Ventils (62) gegen die Federkraft der zweiten Feder (92).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Federkonstante der zweiten Feder (92) größer gewählt ist als diejenige der ersten Feder (91).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Federkonstante der zweiten Federeinrichtung (92) größer als der Anfangsdruck der Kupplung (1) beim Abschluß des Füllens und kleiner als derjenige Druck eingestellt ist, der erzeugt wird, wenn der Ventilkörper (85) des Ventils (62) in Reaktion auf den Abschluß des Füllens geschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, bei der die Füll- und Kupplungsdruckermittlungseinrichtung in der Lage ist, den Abschluß des Füllens während einer Periode der ersten Verschiebung entgegen der Federkraft der zweiten Feder (92) des Ventilkörpers (85) nach dem Erzeugen eines Drehzahländerungsbefehls zu erkennen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die Füll- und Kupplungsdruckermittlungseinrichtung ein an dem Gehäuse der Vorrichtung angeordnetes Teil und eine Kontakt-/Nicht-Kontakt-Erkennungseinrichtung (63) zum Erkennen des Kontakts des Ventilkörpers (85) des ersten Ventils (62) mit dem Teil und des Lösens des ersteren von dem letzteren aufweist.

6 Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Teil einen elektrisch leitenden Erkennungsstift (94) aufweist, der am Gehäuse der Vorrichtung unter Verwendung elektrisch isolierenden Materials (96) angeordnet ist, und die Kontakt-/Nicht-Kontakt-Erkennungseinrichtung (63) derart ausgebildet ist, daß der Kontakt zwischen dem Ventilkörper (85) des ersten Ventils (62) mit dem Erkennungsstift (94) und das Lösen der ersteren von dem letzteren als ein elektrisches EIN- oder AUS-Signal dargestellt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Kontakt-/ Nicht-Kontakt-Erkennungseinrichtung (63) eine Spannungszuführeinrichtung, die dem Erkennungsstift (94) eine vorbestimmte Spannungshöhe zuführt, und eine Spannungserkennungseinrichtung aufweist, die eine an dem Erkennungsstift (94) anliegende Spannung erkennt, wenn der Ventilkörper (85) des ersten Ventils (62) in Kontakt mit dem Erkennungsstift (94) gelangt und die erstere von dem letzteren gelöst ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, bei der der Ventilkörper (85) des ersten Ventils (62) derart ausgebildet ist, daß eine Druckaufnahmefläche (S&sub1;, S&sub3;) des Ventilkörpers (85), die auf der Seite angeordnet ist, auf der das erste Ventil (62) in Schließrichtung wirkt, größer gewählt ist als diejenige (S&sub2;) des Ventilkörpers (85), die auf der Seite angeordnet ist, auf der das erste Ventil (62) in Öffnungsrichtung wirkt.