DE1425398B1 - Device for torque-dependent control of the contact force between the clutch halves of a hydraulically operated friction clutch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drehmomentabhängigen Steuern der Anpreßkraft zwischen den Kupplungshälften einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, die mit einem Zahnradgetriebe kombiniert ist und ein Drosselventil aufweist, das den Druck der die Reibungskupplung betätigenden Flüssigkeit beeinflußt.The invention relates to a device for torque-dependent control the contact pressure between the coupling halves of a hydraulically operated friction clutch, which is combined with a gear transmission and has a throttle valve that affects the pressure of the friction clutch actuating fluid.

Bei einer bekannten Reibungskupplung dieser Art, die für Kraftfahrzeuge bestimmt ist, wird durch die überdruckventile der Druck des Mediums in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals gesteuert. Die Größe des Drucks, die die Anpreßkraftbei den Kupplungen bzw. Bremsen dieser bekannten Einrichtung bestimmt, ist hier also durch eine ganz bestimmte Lage eines Pedals gegeben, so daß der Druck wegabhängig gesteuert wird. Es besteht natürlich@ein gewisser Zusammenhang zwischen dem von der Antriebsmaschine abgegebenen Drehmoment und der Gashebelstellung, jedoch ist dieser Zusammenhang nicht eindeutig, da eine weitere Abhängigkeit von den Fahrwiderständen hinzukommt. Je nach Widerstand kann die Antriebsmaschine bei einer bestimmten Gashebelstellung mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen und demzufolge unterschiedliche Drehmomente abgeben. Bei der bekannten Einrichtung wird also keine drehmomentabhängige Steuerung des Drucks des Mediums vorgenommen, sondern eine wegabhängige Steuerung. Es kann dabei ohne weiteres vorkommen, daß beim plötzlichen vollen Durchtreten des Gaspedals die Anpreßkraft in der Kupplung sehr viel größer ist als für das augenblicklich zu übertragende Drehmoment erforderlich, weil die durch .die Pedalstellung angestrebte Drehzahlsteigerung der `Antriebsmaschine ürid damit die Erhöhung .des - abgegebenen Drehmoments- bei entsprechenden Fahrwiderständen relativ langsam erfolgt.In a known friction clutch of this type for motor vehicles is determined, the pressure of the medium is dependent on the pressure relief valve controlled by the position of the accelerator pedal. The amount of pressure that the contact pressure at the clutches and brakes of this known device is determined here given by a very specific position of a pedal, so that the pressure depends on the path is controlled. There is of course @ a certain connection between that of torque delivered by the prime mover and the throttle position, however this relationship is not clear, as it is further dependent on the driving resistances come in addition. Depending on the resistance, the drive machine can with a certain throttle position run at different speeds and consequently different torques hand over. In the known device, there is no torque-dependent control of the pressure of the medium, but a path-dependent control. It can It can easily happen that when you suddenly step fully down the accelerator pedal the contact pressure in the clutch is much greater than for the moment Torque to be transmitted is required because the pedal position aimed at The increase in the speed of the drive machine means the increase in the output Torque takes place relatively slowly with corresponding driving resistances.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, bei der die Anpreßkraft der Kupplungshälften jeweils direkt proportional dem jeweils von der Kupplung zu übertragenden Drehmoment die einwandfreie übertragung sicherzustellen und insbesondere üheiniäßige.Änpreßdrücke bei -geringen Drehmomenten zu verhindern, die zu Stößen in der Kraftübertragung führen können.The object of the invention is a device of the type mentioned at the beginning Type in which the contact pressure of the coupling halves is directly proportional to the the torque to be transmitted by the coupling ensures proper transmission to ensure and in particular overpressure pressures at low torques to prevent that can lead to impacts in the power transmission.

'-, Mechanisch arbeitende Vorrichtungen, mit. denen die Anpreßkraft direkt proportional den zu übertragenden Drehmoment gesteuert werden, sind -an sich bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist die Antriebswelle. mit dem zugehörigen Kupplungsteil über ein Schräübengewinde verbunden, das eine Steigung hat, die über der Selbsthemmung liegt. Derartige Kupplungen bedürfen, um wirksam werden zu können, einer ständigen leichten Reibung zwischen den Kupplungsflächen, die durch eine von außen angelegte leichte Bremskraft erzeugt wird. Eine solche ständige Reibung ist bei Kupplungen, die mit trocknen Reibflächen arbeiten, nicht brauchbar, da sie zu einem vorzeitigen Verschleiß führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei den bekannten Kupplungen zusätzliche Getriebeelemente verwendet werden müssen.'-, Mechanically Working Devices, with. which the contact pressure are controlled directly proportionally to the torque to be transmitted, are -in known. In these known devices, the drive shaft. with the associated Coupling part connected via a helical thread that has a pitch that extends over the self-locking lies. Such couplings require, in order to be effective, constant slight friction between the coupling surfaces caused by one of light braking force applied externally is generated. Such constant friction is not usable for clutches that work with dry friction surfaces because they too premature wear. Another disadvantage is that at the known clutches additional transmission elements must be used.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Getriebe eine Zahnradpaarung aufweist, die so ausgebildet ist, daß eines der Zahnräder einen Axialschub erzeugt, wobei dieses Zahnrad gegen die Kraft einer Druckfeder auf seiner Welle axial verschiebbar gelagert ist und das Drosselventil durch diese Axialverschiebung betätigt. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Betätigung des Drosselventils -ausschließlich durch ohnehin in der Kupplung vorhandene Getriebeelemente erreicht wird und daß im Gegensatz zu den bekannten mechanisch wirkenden Vorrichtungen ein vollständiges Lösen der Kupplungshälften voneinander erreicht wird.The object on which the invention is based is achieved in that the transmission has a gear pair which is designed so that one of the Gears generate an axial thrust, this gear against the force of a compression spring is axially displaceable on its shaft and the throttle valve through this Axial shift actuated. A particular advantage of the invention is that the actuation of the throttle valve -exclusively by anyway in the clutch existing transmission elements is achieved and that in contrast to the known Mechanically acting devices complete loosening of the coupling halves is achieved from each other.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen dargestellt und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.The invention is shown in the drawing in two embodiments and described in detail below with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Kupplungsgetriebes mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Kupplungsgetriebes mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.F i g. 1 shows an axial section through a first embodiment a clutch transmission with a device according to the invention; F i g. 2 shows with an axial section through a second embodiment of a clutch transmission a device according to the invention.

In der Ausführungsform nach F i g. 1 treibt eine angetriebene Welle 10 über Zahnräder 13 und 14 eine Eingangswelle 11 einer Reibungskupplung, die allgemein mit 12 bezeichnet ist. Die Kupplung 12 hat eine Abtriebswelle 15, die-mit einem Flansch 16 aus einem Stück besteht. Der Flansch 16 hat eine kegelstumpfförmige Kupplungsfläche 17 zum Eingriff mit einem Kupplungsbelag 18 eines axial beweglichen Kupplungsteils 19. Die Kupplung 12 ist so angeordnet, daß sie das Drehmoment von der Eingangswelle 11 auf die Abtriebswelle 15 überträgt, `wenn Druckmittel von einer Pumpe 20 durch ein- Steuerventil 21 gefördert wird, um einen ringförmigen. Kolben 22 zu betätigen, der über ein Drucklager 23 auf das axial bewegliche Kupplungsteil 19 drückt. Die Kupplung wird durch Betätigen des Steuerventils 21 ausgerückt, wobei der Zylinder 24 des Kolbens 22 mit einem Austrittskanal 25 verbunden wird, so daß Schrauben-Druckfedern 26 das axial bewegliche Kupplungstei119 von dem Flansch 16 wegdrücken und die Reibverbindung zwischen Kupplungsbelag 18 und Kupplungsfläche 17 unterbrechen. '= . .In the embodiment according to FIG. 1 drives a driven shaft 10 via gears 13 and 14 to an input shaft 11 of a friction clutch, which is generally designated 12. The coupling 12 has an output shaft 15 which, with a flange 16, consists of one piece. The flange 16 has a frustoconical coupling surface 17 for engagement with a coupling facing 18 of an axially movable coupling part 19. The coupling 12 is arranged in such a way that it transmits the torque from the input shaft 11 to the output shaft 15 when pressure medium from a pump 20 passes through - Control valve 21 is promoted to an annular. To actuate piston 22, which presses on the axially movable coupling part 19 via a thrust bearing 23. The clutch is disengaged by actuating the control valve 21, the cylinder 24 of the piston 22 being connected to an outlet channel 25, so that helical compression springs 26 push the axially movable clutch part away from the flange 16 and interrupt the frictional connection between the clutch lining 18 and the clutch surface 17. '=. .

Das größte Drehmoment, das die Kupplung übertragen kann, ist abhängig von der Kraft, die durch den Kolben 22 zum Einrücken der Kupplung ausgeübt wird-. Diese Kraft hängt von dem Druck des Strömungsmittels ab, das durch die Pumpe 20 geliefert wird.The greatest torque that the clutch can transmit depends on the force exerted by the piston 22 to engage the clutch. This force depends on the pressure of the fluid being delivered by the pump 20.

Nach F i g. 1 wird der Druck des auf den Kolben 22_ wirkenden Strömungsmittels durch ein verstellbares Drosselventil 27 bestimmt, welches in einer später zu beschreibenden Art so betätigt wird, daß der Strömungsmitteldruck direkt proportional dem Drehmoment ist; das die Kupplung jeweils übertragen muß. In dieser Weise wird die Kraft, die durch den Kolben 22 ausgeübt wird, um die Kupplung eingerückt zu halten, so gesteuert, daß sie zur übertragung des angelegten Drehmoments gerade ausreichend ist.According to FIG. 1 the pressure of the fluid acting on the piston 22_ is determined by an adjustable throttle valve 27 , which is operated in a manner to be described later so that the fluid pressure is directly proportional to the torque; that the clutch must transmit in each case. In this way, the force exerted by the piston 22 to keep the clutch engaged is controlled so that it is just sufficient to transmit the applied torque.

Das Zahnrad 13 wird durch die Welle 10 über eine Keilverzahnung 28 angetrieben und ist durch eine vorgespannte Schrauben- Druckfeder 29 in Anlage an einem Sprengring 40 gehalten. Die Feder stützt sich gegen einen Sprengring 30 ab. Die Zahnräder 13 und 14 haben Schraubenverzahnung, so daß, beim übertragen eines Drehmoments, der durch die Schraubenverzahnung hervorgerufene Axialdruck das Zahnrad 13 gegen die Wirkung der Feder 29 bewegt, bis Gleichgewicht erzielt ist. Die axiale Lage des Zahnrades 13 steht also in einem Abhängigkeitsverhältnis zu dem durch die Zahnräder in dieser Richtung übertragenen Drehmoment. Ein mit einer ringförmigen Nut 32 versehener Ring 31 ist zwischen der Feder 29 und dem Zahnrad 13 verschiebbar gelagert. Der Ring 31 führt die gleichen Axialbewegungen wie das Zahnrad 13 aus. Ein Hebel 33 ist bei 34 an einem nicht beweglichen Teil 35 drehbar gelagert. Er besitzt ein gabelförmiges Ende 36; von dem ein Teil weggebrochen ist, und diametral angeordnete Bolzen 37; die in die Nut 32 des Teils 31 eingreifen. Eine Axialbewegung des Zahnrades 13 schwenkt somit den Hebel 33 um seinen Drehzapfen 34. Der Hebel 33 liegt über eine Vorspannfeder 38 gegen den Kolben des Drosselventils 27 an. Das Drosselventil 27 drosselt daher um so stärker, je mehr das Zahnrad 13 gegen den Druck der Feder 29 verschoben wird. Damit steigt der Druck vor dem Kolben 22 an und erhöht damit die Anpreßkraft der Kupplung.The gear wheel 13 is driven by the shaft 10 via a spline 28 and is held in contact with a snap ring 40 by a pretensioned helical compression spring 29. The spring is supported against a snap ring 30. The gears 13 and 14 have helical teeth so that when a torque is transmitted, the axial pressure caused by the helical teeth moves the gear 13 against the action of the spring 29 until equilibrium is achieved. The axial position of the gear wheel 13 is therefore dependent on the torque transmitted by the gear wheels in this direction. A ring 31 provided with an annular groove 32 is slidably mounted between the spring 29 and the gear wheel 13. The ring 31 performs the same axial movements as the gear 13. A lever 33 is rotatably mounted at 34 on a non-movable part 35. It has a forked end 36; part of which is broken away and diametrically located bolts 37; which engage in the groove 32 of the part 31. An axial movement of the gear 13 thus pivots the lever 33 about its pivot pin 34. The lever 33 rests against the piston of the throttle valve 27 via a pretensioning spring 38. The throttle valve 27 therefore throttles the more the gear 13 is moved against the pressure of the spring 29. This increases the pressure in front of the piston 22 and thus increases the contact pressure of the clutch.

Statt eines Zahnradpaares mit Schrägverzahnung kann bei der Ausführungsform nach F i g. 1 auch ein Zahnradpaar mit Geradverzahnung verwendet werden. In diesem Fall müßte die Keilverzahnung, mit der das Zahnrad 13 auf der Welle 10 axial verschieblieh ist; schraubenförmig ausgebildet sein.Instead of a pair of gears with helical teeth, in the embodiment according to FIG. 1 a pair of gears with straight teeth can also be used. In this Case would have to be the spline with which the gear 13 is axially displaceable on the shaft 10 is; be designed helically.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 ist ein Planetenwechselgetriebe mit einer Eingangswelle 46, die durch ein Lager 47 an einem Gehäuseteil 48 und durch ein Nadel-Rollenlager 49 an einer fluchtenden Abtriebswelle 50 gelagert ist. Diese ist ihrerseits durch ein Lager 52 an einem Gehäuseteil 51 gelagert. Ein Tragteil 53 für ein Planetenrad 54 ist drehfest mit der Eingangswelle 46 durch eine Keilverzahnung 55 verbunden. Das Planetenrad 54 greift in ein innenverzahnten Zahnrad 56, das mit der Ausgangswelle 50 ein Teil bildet, und in ein Sonnenrad 57, das durch ein Zapfengleitlager 58 frei auf der Eingangswelle 46 gelagert ist. Das Sonnenrad 57 hat eine Keilverzahnungsverbindung 59 mit einem ringförmigen Kupplungsteil 60, das konvergente, innere und äußere kegelstumpfförmige Kupplungsbeläge 61 bzw. 62 trägt. Das Kupplungsteil 60 kann auf der Keilverzahnung 59 zum Einkuppeln des inneren Kupplungsbelages 61 mit einer ergänzenden Kupplungsfläche 63 des mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnrades 56 axial verschoben werden, wodurch das Übersetzungsverhältnis 1 geschaffen wird.The embodiment according to FIG. 2 is a planetary change gear with an input shaft 46 which is supported by a bearing 47 on a housing part 48 and by a needle roller bearing 49 on an aligned output shaft 50. This in turn is supported by a bearing 52 on a housing part 51 . A support part 53 for a planet gear 54 is connected in a rotationally fixed manner to the input shaft 46 by means of a spline 55. The planet gear 54 engages in an internally toothed gear 56 which forms a part with the output shaft 50 , and in a sun gear 57 which is freely supported on the input shaft 46 by a journal bearing 58. The sun gear 57 has a spline connection 59 with an annular clutch portion 60 which carries convergent inner and outer frustoconical clutch facings 61 and 62, respectively. The coupling part 60 can be axially displaced on the spline 59 for coupling the inner clutch facing 61 with a supplementary coupling surface 63 of the gear 56 provided with an internal toothing, whereby the transmission ratio 1 is created.

Eine Anzahl von axial gerichteten Druckfedern 64 ist auf einem Kreis um die gemeinsame Achse der Eingangs- und Abtriebswelle angeordnet. Sie wirken zwischen dem Gehäuseteil 48 und einem ringförmigen Kolben 65, der zum Einkuppeln der direkten übersetzung über Drucklager 66 auf das bewegliche Kupplungsteil 60 drückt.A number of axially directed compression springs 64 are on a circle arranged around the common axis of the input and output shafts. They work between the housing part 48 and an annular piston 65, which is used to couple the direct translation via thrust bearing 66 on the movable coupling part 60 presses.

Ein ringförmiger Kolben 67 ist radial außerhalb des beweglichen Kupplungsteils 60 angeordnet und wird an der Drehung durch axial verlaufenden Zapfen 68 gehindert, die in Bohrungen 69 eines starr zwisehen den Gehäuseteilen 48 und 51 gehaltenen Gehäuseteils 70 angeordnet sind. Wenn die Planeten-Schnellganz- Übersetzung gewählt werden soll, wird ein Steuerventil 71 betätigt, so daß das Druckmittel von einer Pumpe 72 an dem Zylinder 73 des ringförmigen Kolbens 67 gefördert wird. Die durch den Kolben 67 ausgeübte Kraft ist so bemessen; daß sie zum Einkuppeln einer Kupplungsfläche 74 mit- dem äußeren Kupplungsbelag 62 und zur Bewegung des Kupplungsteils 60 gegen die Vorspannung der Feder 64 ausreicht, wodurch der innere Kupplungsbelag 61 von der Kupplungsfläche 63 gelöst wird.An annular piston 67 is arranged radially outside the movable coupling part 60 and is prevented from rotating by axially extending pins 68 which are arranged in bores 69 of a housing part 70 held rigidly between the housing parts 48 and 51. When the planetary high-speed whole gear ratio is to be selected, a control valve 71 is actuated so that the pressure medium is conveyed by a pump 72 on the cylinder 73 of the annular piston 67. The force exerted by the piston 67 is so dimensioned; that it is sufficient to couple a coupling surface 74 with the outer clutch facing 62 and to move the coupling part 60 against the bias of the spring 64, whereby the inner clutch facing 61 is released from the coupling surface 63.

Die Kraft bei der Verbindung entweder des inneren Kupplungsbelages 61 mit der Kupplungsfläche 63 zur Bildung des Übersetzungsverhältnisses 1 oder des äußeren Kupplungsbelages 62 mit der Kupplungsflache 74 zur Bildung des Planeten-Übersetzungsverhähnisses ist gleich der durch den ringförmigen Kolben 65 auf das Kupplungsteil 60 ausgeübten Kraft.The force when connecting either the inner clutch facing 61 to the clutch surface 63 to form the transmission ratio 1 or the outer clutch facing 62 to the coupling surface 74 to form the planetary gear ratio is equal to the force exerted by the annular piston 65 on the coupling part 60.

Die durch den ringförmigen Kolben 65 ausgeübte Kraft wird durch die Versorgung eines Zylinders 75 mit dem Druckmittel aus der Pumpe 72 gesteuert, wodurch eine Kraft entgegen der der Federn 64 ausgeübt wird. Somit kann die Anpreßkraft sowohl für das Übersetzungsverhältnis 1 als auch für das Planeten-Übersetzungsverhältnis durch Steuerung des Strömungsmitteldruckes in der Weise, daß er umgekehrt proportional dem zu übertragenden Drehmoment ist, so eingeregelt werden, daß er gerade ausreichend: zur Übertragung des angelegten Drehmoments ist.The force exerted by the annular piston 65 is determined by the Supply of a cylinder 75 with the pressure medium from the pump 72 is controlled, whereby a force against which the springs 64 is exerted. Thus, the pressing force both for the gear ratio 1 and for the planetary gear ratio by controlling the fluid pressure so that it is inversely proportional the torque to be transmitted must be adjusted so that it is just sufficient: to transmit the applied torque.

Das Sonnenrad 57, das Planetenrad 54- und das innenverzahnte Rad 56 haben eine Schraubenverzahnung. Das Sonnenrad 57 stößt hinter. seiner Keilverzahnungsverbindung 59 mit dem beweglichen Kupplungsteil 60 an einen Ring 31, der mit einer ringförmigen Nut 32 versehen ist, in die die Bolzen 37 der Gabel 36 des hier doppelarmig ausgebildeten Hebels 33 eingreifen, der in dem Gelenk 34 am Gehäuseteil 48 gelagert ist. Der durch das Zusammenwirken der Schrägverzahnung des Sonnenrades 57 mit der des Planetenrades 54 auf das Sonnenrad 57 ausgeübte Axialdruck bewirkt, daß sich das Sonnenrad axial gegen die Druckfeder 29 bewegt, bis ein Kräftegleichgewicht erzielt ist.The sun gear 57, the planet gear 54 and the internally toothed gear 56 have helical teeth. The sun gear 57 pushes behind. its splined connection 59 with the movable coupling part 60 to a ring 31 which is provided with an annular groove 32 into which the bolts 37 of the fork 36 of the double-armed lever 33, which is mounted in the joint 34 on the housing part 48, engage. The axial pressure exerted on the sun gear 57 by the cooperation of the helical teeth of the sun gear 57 with that of the planet gear 54 causes the sun gear to move axially against the compression spring 29 until an equilibrium of forces is achieved.

Die Stellung des Sonnenrades 57 entspricht daher dem von der Eingangswelle 46 auf die Abtriebswelle 50 übertragenen Drehmoment, und der Hebel 33 verändert den Druck des von der Pumpe 72 gelieferten Strömungsmittels so, daß er umgekehrt proportional dem übertragenen Drehmoment ist.The position of the sun gear 57 therefore corresponds to that of the input shaft 46 torque transmitted to the output shaft 50, and the lever 33 changed adjust the pressure of the fluid supplied by pump 72 to be reversed is proportional to the transmitted torque.

Die Erfindung kann auf Schleichgang-Planetenwechselgetriebe angewendet werden. Würde z: B. in dem Getriebe nach F i g. 2 die Welle 50 die Eingangswelle und die Welle 46 die Abtriebswelle bilden, so ergäbe die Planetenübersetzung einen Schleichgang.The invention can be applied to creep speed planetary change gearboxes. If, for example, in the transmission according to FIG. 2 the shaft 50 forms the input shaft and the shaft 46 forms the output shaft, the planetary gear ratio would result in creep speed.

Auch bei der Ausführungsform nach F i g. 2 können das Sonnenrad 57, das Planetenrad 54 und das innenverzahnte Rad 56 mit einer Geradverzahnung an Stelle der Schraubenverzahnung versehen sein, und der Axialdruek; den das Sonnenrad 57 erzeugen muß, kann durch eine schraubenförmige Keilverzahnung 59 erreicht werden.Also in the embodiment according to FIG. 2, the sun gear 57, the planet gear 54 and the internally toothed gear 56 can be provided with straight teeth instead of the helical teeth, and the axial pressure; which the sun gear 57 must generate can be achieved by a helical spline 59.

Claims (1)

Patentanspruch: Vorrichtung zum drehmomentabhängigen Steuern der Anpreßkraft zwischen den Kupplungshälften einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung, die mit einem Zahnradgetriebe kombiniert ist und ein Drosselventil aufweist, das den Druck der die Reibungskupplung betätigenden Flüssigkeit beeinflußt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Getriebe eine Zahnradpaarung (13, 14; 54, 57) aufweist; die so ausgebildet ist; daß eines der Zahnräder (13, 57) einen Axialschub erzeugt; wobei dieses Zahnrad (13; 57) gegen die Kraft einer Druckfeder (29) auf seiner Welle axial verschiebbar gelagert ist und das Drosselventil (27) durch diese. Axialverschiebung betätigt.Claim: Device for torque-dependent control of the contact pressure between the clutch halves of a hydraulically operated friction clutch, the is combined with a gear transmission and has a throttle valve that the Affects the pressure of the fluid actuating the friction clutch, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the transmission has a gear pair (13, 14; 54, 57); which is so designed; that one of the gears (13, 57) has an axial thrust generated; this gear (13; 57) against the force of a compression spring (29) its shaft is axially displaceable and the throttle valve (27) through this. Axial shift actuated.