DE69504697T2

DE69504697T2 - Hydraulische betätigungsvorrichtung und schaltgetriebe mit einer solchen betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69504697T2
Application number: DE69504697T
Authority: DE
Inventors: Laurentius Andreas Gerardus Nl-7483 Ac Haaksbergen Mentink
Original assignee: Applied Power Inc
Current assignee: Enerpac Tool Group Corp
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2015-10-13
Also published as: DE69504697D1; NL9401692A; US5857381A; AU3755595A; WO1996012108A1; EP0786052A1; EP0786052B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung insbesondere für die Betätigung einer Schaltgabel eines Schaltgetriebes, die einen doppeltwirkenden Zylinder, eine Pumpe und einen Tank für Hydraulikfluid aufweist.
Eine hydraulische Betätigungseinrichtung für die Betätigung einer Schaltgabel eines Getriebes ist bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine einfachwirkende, elektrisch angetriebene Pumpe auf, deren Sauganschluß mit dem Tank verbunden ist und deren Druckanschluß nach Wahl über ein elektrisch betätigtes Ventil mit einer der zwei Arbeitskammern des doppeltwirkenden Zylinders verbunden ist. Die Arbeitskammer, die nicht mit der Pumpe verbunden ist, ist dann mit dem Tank verbunden. Das Ventil hat eine Nicht-Betätigungsposition, in der beide Arbeitskammern des doppeltwirkenden Zylinders mit dem Tank verbunden sind.
Zum Bewirken einer schnellen Bewegung der Schaltgabel wird die Pumpe, die eine hohe Ausgangsleistung hat, für einen kurzen Zeitraum eingeschaltet, während im gleichen Moment das Ventil betätigt wird und dieses den Druckanschluß der Pumpe mit der gewünschten Betätigungskammer verbindet. Sobald die Pumpe ausgeschaltet ist, wird die Betätigung des Ventils unterbrochen, so daß dieses Ventil erneut seine Nicht-Betätigungsposition einnimmt. Es ist wichtig, daß diese Einrichtung absichert, daß der doppeltwirkende Zylinder nun "drucklos" ist, d. h., daß kein Restdruck, der im Zylinder verbleibt und der mit dem Belasten der Schaltgabel fortfahren würde, vorliegt. Dieses würde in der Praxis zu einer übermäßigen Belastung und einem Verschleiß der Synchronisierringe, die normalerweise in einem Getriebe vorliegen, führen.
Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Verwendung des elektrischen Ventils zu unerwünscht hohen Kosten führt.
Aus der EP-A-0 032 300 ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung bekannt, die die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 offenbart.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung von dem im Oberbegriff genannten Typ, insbesondere für die Betätigung einer Schaltgabel eines Getriebes, vorzusehen, bei der kein elektrisch betätigtes Ventil vorliegt, während eine übermäßige Belastung und ein Verschleiß der Synchronisierringe des Getriebes verhindert sind.
Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
Patentanspruch 3 bezieht sich auf ein Getriebe, das mit einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung versehen ist.
Die Erfindung wird im folgenden auf der Grundlage eines in der Zeichnung gezeigten exemplarischen Ausführungsbeispiels der hydraulischen Betätigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung erläutert. In den Zeichnungen:
- zeigt Fig. 1 eine graphische Darstellung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung und
- zeigt Fig. 2 eine Seitenansicht (die linke Hälfte im Querschnitt) eines Stromventils aus der graphischen Darstellung von Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für die Betätigung einer Schaltgabel eines Getriebes ge zeigt. Die Vorrichtung weist einen doppeltwirkenden Zylinder 1, der mit einer Schaltgabel 40 eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, auf. Die Vorrichtung weist ebenfalls eines elektrisch getriebene Pumpe 2 mit umschaltbarer Pumprichtung und einen Tank 3 für Hydrauliköl auf.
Die Pumpe 2 hat, wie es bei diesem Pumpentyp normal ist, zwei Anschlüsse 4 und 5, die in Abhängigkeit von der Pumprichtung als ein Sauganschluß oder Druckanschluß dienen. Jeder der Anschlüsse 4 und 5 ist einerseits über eine Tankleitung 6 bzw. 7, in der ein Rückschlagventil 8, das in Richtung des Tankes schließt, montiert ist, mit dem Tank 3 verbunden. Ferner ist jeder der Anschlüsse 4 und 5 über eine Zuführleitung 9 bzw. 10 mit einer der Arbeitskammern 11, 12 des doppeltwirkenden Zylinders 1 verbunden. Die Arbeitskammern 11 und 12 haben einen identischen Querschnitt, d. h., daß während der Bewegung des Kolbens im Zylinder 1 die Volumenerhöhung der einen Arbeitskammer gleich der Volumenverringerung der anderen Arbeitskammer ist.
In jeder der Zuführleitungen 9, 10 ist ein Ventil 14 bzw. 15 montiert, das durch einen Fluidstrom betätigt werden kann. Die Ventile 14 und 15 sind identisch; ihr Aufbau wird nun in Verbindung mit Fig. 2, in der das Ventil 14 detaillierter gezeigt ist, weiter erläutert.
Wie es Fig. 2 entnommen werden kann, weist das Ventil 14 einen Metallkörper 21, in dem eine Zylinderbohrung 22 ausgebildet ist, auf. In der Bohrung 22 befindet sich ein Kolben 23, der in die Bohrung 22 mit Gleitpassung eingepaßt ist. Die Bohrung 22 ist durch den Kolben 23 in zwei Kammern 24 und 25 unterteilt. Diese zwei Kammern 24 und 25 sind über einen Durchgangskanal 26, der im Kolben 23 ausgebildet ist, miteinander verbunden. Der Durchgangskanal 26 hat an der Seite der Kammer 24 einen Abschnitt 27 mit einem kleineren Durchlaß als der Abschnitt, der damit verbunden ist, wodurch der Abschnitt 27 als Strömungsblende wirkt.
Das Ventil 14 weist ferner einen im Ventilkörper 21 ausgebildeten Einlaßkanal 28, der die Kammer 24 mit dem Anschluß 4 der Pumpe 2 verbindet und der in jeder Position des Kolbens 23 über den Durchgangskanal 26 mit einem im Ventilkörper 21 ausgebildeten ersten Auslaßkanal 29, der die andere Kammer 25 der Bohrung 22 mit der Arbeitskammer 11 des doppeltwirkenden Zylinders 1 verbindet, verbunden ist. Im Ventilkörper 21 sind in gleichen Abständen am Umfang des Ventilkörpers 21 vier Radiallöcher 30 ausgebildet, die einen Teil eines zweiten Auslaßkanales 31 bildet. Zwischen dem Ventilkörper 21 und dem Kolben 23 befindet sich eine Druckfeder 32, die als eine Rückführfeder für den Kolben 23 dient und die den Kolben 23 gegen den Ring 33 drückt.
Fig. 1 kann entnommen werden, daß die zweiten Auslaßkanäle 31 der zwei Ventile 14 und 15 direkt miteinander verbunden sind.
Die Funktionsweise der hydraulischen Betätigungsvorrichtung wird auf der Grundlage des folgenden Beispiels erläutert.
Um einen Auswahlbewegung der Schaltgabel 40 in Fig. 1 nach links zu bewirken, wird die Pumpe 2 eingeschaltet, so daß Öl in die Arbeitskammer 11 gepumpt wird. Das bedeutet, daß Öl vom Anschluß 4 zum Zuführkanal 28 des Ventils 14 gedrückt wird und daß somit eine Fluidströmung von der Seite des Einlaßkanals 28 über den Durchgangskanal 26 zur Seite des ersten Auslaßkanals 29 erzeugt wird. Als Ergebnis bewegt die Kraft, die durch die Strömungsblende 27 erzeugt wird, den Kolben 23 gegen den Widerstand der Rückführfeder 32 von der in Fig. 2 gezeigten Position in Richtung des ersten Auslaßkanals 29 und sperrt somit die Radiallöcher 30 des zweiten Auslaßkanals 31 ab.
Durch die Bewegung des Kolbens im Zylinder 1 wird Öl gleichzeitig aus der Arbeitskammer 12 herausgedrückt und als Ergebnis direkt dem Anschluß 5 zugeführt, der dann als Sauganschluß dient. Durch die Position des Ventils 14 liegt zwischen den zwei Ventilen 15 und 14 keine Ölströmung vor.
Sobald die Auswahlbewegung abgeschlossen ist, wird die Pumpe 2 gestoppt. Das bedeutet, daß die Fluidströmung vom Einlaßkanal 28 zum ersten Auslaßkanal 29 plötzlich stoppt. Als Ergebnis führt die Rückführfeder 32 den Kolben 23 in seine in Fig. 2 gezeigte Position; der Kolben 23 bewegt sich somit deutlich von den Löchern 30 des zweiten Auslaßkanals 31. Das bedeutet, daß nun beide Arbeitskammern 11 und 12 über Ventile 14 und 15 miteinander verbunden sind, wobei als Ergebnis davon ein Druckausgleich sofort auftritt. Der Kolben im Zylinder 1 und zusammen damit die Schaltgabel 40 werden dann entlastet, was einen Verschleiß des Getriebes verhindert.
Aus der Zeichnung geht hervor, daß Radiallöcher 30 des zweiten Auslaßkanals mit der gleichen Kammer 25 wie der erste Auslaßkanal 29 in Verbindung stehen. Das hat den Vorteil, daß jede mögliche Fluidströmung zwischen den zwei Auslaßkanälen 29 und 31 nicht durch die Blende im Kolben 23 behindert ist.
Um die Fluidströmung vom Einlaßkanal 28 zum ersten Auslaßkanal 29 nicht in unnötiger Weise zu behindern, ist es beim Dimensionieren des Ventils 14 vorteilhaft, bestrebt zu sein, den Abschnitt 27 des Durchgangskanals 26 groß zu gestalten. Obwohl dadurch eine begrenzte Blendenwirkung erreicht wird, bewegt sich, da gleichzeitig die Feder 32 schwach, d. h. einfach zusammendrückbar, gestaltet wird, der Kolben 23 immer noch schnell in die Position, in der die Löcher 30 vom Kolben 23 überdeckt werden und der zweite Auslaßkanal 31 abgesperrt ist.
Der Kolben 23 hat in der Tat zwei Positionen: Die in Fig. 2 gezeigte Position, wenn keine Strömung vom Zuführkanal 28 zum ersten Auslaßkanal 29 vorliegt, und die Position, in der der Kolben 23 die Löcher 30 überdeckt, wenn eine Strömung vom Einlaßkanal 28 zum ersten Auslaßkanal 29 vorliegt.

Claims

1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für die Betätigung einer Schaltgabel eines Schaltgetriebes, die einen doppeltwirkenden Zylinder, eine Pumpe und einen Tank für Hydraulikfluid aufweist,

wobei die Pumpe eine Pumpe (2) mit umschaltbarer Pumprichtung und zwei Anschlüssen (4, 5) ist, die in Abhängigkeit von der Pumprichtung als Sauganschluß oder Druckanschluß dienen, wobei jeder der Anschlüsse (4, 5) einerseits über eine Tankleitung (6, 7), in der ein in Richtung des Tankes (3) schließendes Rückschlagventil (8) montiert ist, mit dem Tank (3) und andererseits über eine Zuführleitung (9, 10) mit einer der Arbeitskammern (11, 12) des doppeltwirkenden Zylinders (1) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein durch Fluidströmung gesteuertes Ventil (14, 15) in jeder Zuführleitung montiert ist, wobei das Ventil aufweist: einen Ventilkörper (21),

eine im Ventilkörper ausgebildete Bohrung (22),

einen Kolben (23), der in die Bohrung eingepaßt ist, in dieser gleiten kann und die Bohrung in zwei Kammern (24, 25) unterteilt,

einen im Kolben ausgebildeten Durchgangskanal (26, 27), der als Strömungsblende, die die zwei Kammern (24, 25) verbindet, gestaltet ist,

einen im Ventilkörper ausgebildeten Einlaßkanal (28), der den Anschluß (4) der Pumpe (2) mit einer (24) der Kammern der Bohrung verbindet und in jeder Position des Kolbens über den Durchgangskanal mit einem im Ventilkörper (21) ausgebildeten ersten Auslaßkanal (29), der die andere Kammer (25) der Bohrung mit der Arbeitskammer (11) des doppeltwirkenden Zylinders (1) verbindet, verbunden ist, einen im Ventilkörper ausgebildeten zweiten Auslaßkanal (30), der die Verbindung zu einer der zwei Kammern der Boh rung herstellt und durch den Kolben bezüglich der Bohrung geschlossen werden kann, und

eine Rückführfeder (32), die sich zwischen dem Ventilkörper und dem Kolben befindet, so daß beim Vorliegen eines Fluidstromes von der Einlaßkanalseite über den Durchgangskanal zur Seite des ersten Auslaßkanals die durch die Strömungsblende erzeugte Kraft den Kolben gegen den Widerstand der Rückführfeder bewegt und der Kolben als Ergebnis den zweiten Auslaßkanal absperrt, und beim Fehlen eines Fluidstromes vom Einlaßkanal zum ersten Auslaßkanal die Rückführfeder den Kolben zurückführt und der Kolben dadurch den zweiten Auslaßkanal öffnet,

wobei die zweiten Auslaßkanäle (31) beider Ventile (14, 15) miteinander verbunden sind.

2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die zweiten Auslaßkanäle mit dem Tank verbunden sind.

3. Getriebe mit einer Schaltgabel und einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Betätigung der Schaltgabel.