DE69214720T2

DE69214720T2 - Kupplungen

Info

Publication number: DE69214720T2
Application number: DE69214720T
Authority: DE
Inventors: Jean Jacques Lasoen
Original assignee: Massey Ferguson SA
Current assignee: AGCO SA
Priority date: 1991-05-25
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: GB2256250A; EP0516309A3; US5217097A; GB9111387D0; GB9210533D0; EP0516309A2; GB2256250B; BR9202036A; EP0516309B1; DE69214720D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Kupplungen, und insbesonders auf Systeme für die Steuerung von druckmittelbetriebenen Fahrzeugantriebskupplungen.
Mit sich erhöhendem Bedarf an Kupplungssteuersystemen, die automatische Steuerung der Kupplungseinrückung in Reaktion auf Fahrzeugbetriebskriterien besteht auch ein Bedarf, um sicherzustellen, daß die Fahrzeugbedienungsperson eine zulässige Höhe der Gesamtsteuerung der Kupplung behält.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kupplungssteuersystem zu liefern, das den obigen Bedarf erfüllt.
EP-A-399399 beschreibt ein Kupplungssteuersystem, das eine hydraulische Steuerventileinheit umfasst, die auf die Kraft reagiert, die auf ein Kupplungspedal angewandt wird, und auf elektronische Steuerung. Die einleitenden Merkmale von Anspruch 1 werden in diesem Dokument beschrieben.
WO-A-8601864 beschreibt ein Kupplungssteuersystem, in dem Flüssigkeitsdruck zu einem Kupplungsbetätigungsmittel durch Pulsbreitenmodulation eines Solenoidventils gesteuert wird.
Dieses ist eine Technik, die in einer bevorzugten Ausführunngsform der Erfindung benutzt wird.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem zur Steuerung einer druckmittelbetriebenen Kupplung geliefert, das folgendes umfasst:
(a) ein druckmittelbetriebenes Kupplungsbetätigungsmittel;
(b) eine Quelle von Druckflüssigkeit;
(c) ein Flüssigkeitsströmungssteuerventilmittel, um die Strömung von Druckflüssigkeit zu und den Ablaß von Flüssigkeit von dem Betätigungsmittel zu steuern,
(d) ein manuell betriebenes Kupplungssteuerglied (z.B. ein Pedal), das über ein Gestängemittel an das Ventilmittel angeschlossen ist, um Einrückung/Ausrückung der Kupplung durch Betrieb des Steuerglieds zu gestatten, und
(e) ein elektrisches Betätigungsmittel, um das Ventilmittel zu betreiben;
wobei das Steuermittel dadurch gekennzeichnet ist, das es auch folgendes einschließt:
(i) ein Erfassungsmittel, um die Stellung des Kupplungssteuerglieds zu erfassen, und
(ii) ein elektrisches Steuermittel zur Steuerung des Ventilmittels über das elektrische Betätigungsmittel, wobei das elektrische Steuermittel die Einrückung/Ausrückung der Kupplung in Reaktion auf vorbestimmte Fahrzeugbetriebsparameter steuert, wobei das elektrische Steuermittel vollständige Ausrückung der Kupplung befehlen kann, ungeachtet der Stellung des Kupplungssteuerglieds, aber nur eine Höhe der Kupplungseinrückung bis zu derjenigen, die von der Kupplungssteuergliedstellung eingestellt ist, befehlen kann.
Ein Kupplungssteuersystem in Ubereinstmmung mit der vorliegenden Erfindung liefert daher eine Anordnung, in der die Fahrzeugbedienungsperson auch gesamte Steuerung der Höhe der Kupplungseinrückung über das manuell betreibbare Kupplungssteuerglied hat, das normalerweise in Gestalt eines konventionellen Pedals ist. Daher kann die Fahrzeugbedienungsperson sich zum Beispiel immer über die Höhe der Kupplungseinrückung, die von dem elektrischen Steuermittel eingestellt ist, hinwegsetzen, wie in einem Notfall (z.B. wenn man hart bremst), oder wenn sie das Fahrzeug langsam (d.h. das Fahrzeug eine kleine Entfernung bei tiefer Geschwindigkeit) während eines Ankupplungsmanövers bewegen muß.
Sollte der elektrische Betrieb des Steuerventilmittels außerdem aus irgendeinem Grunde versagen, dann kann die Bedienungsperson die Kupplung weiterhin manuell unter Benutzung des Pedals steuern.
Das Steuerventilmittel kann ein einziges Ventil umfassen, das sowohl manuell als auch elektrisch betätigt werden kann, oder es kann getrennte Ventile umfassen, die parallel geschaltet sind, wobei einer manuell betätigt wird, und der andere elektrisch, wobei das manuell betriebene Ventil Vorrang hat.
Wenn ein einziges Steuerventil benutzt wird, dann kann das elektrische Betätigungsmittel eine Solenoidspule umfassen, die benutzt wird, um ein Ventilglied mittels Pulsbreitenmodulationtechniken zu schwingen, um die Höhe eines Anlaßdrucks einzustellen, der auf ein den Druck steuerndes, federbelastetes Steuerkolbenglied angewandt wird, das die Strömung der Flüssigkeit zu und von dem Kupplungsbetätigungsmittel steuert, um einen Kupplungsbetätigungsmitteldruck beizubehalten, der proportional zu dem Ein/Aus-Verhältnis der Pulsbreitenmodulation ist, wobei das manuell betreibbare Gestängemittel auch an das Steuerkolbenglied angeschlossen ist.
Das Steuersystem kann weitere Erfassungsmittel einschließen, die an das elektrische Steuermittel zur Messung von Fahrzeugbetriebsparametern angeschlossen sind, die bei der Steuerung der Einrückung/Ausrückung der Kupplung benutzt werden. Die weiteren Erfassungsmittel können theoretische und tatsächliche Geschwindigkeitserfassungsmittel einschließen, deren Daten verarbeitet werden können, um einen Radschlupfbetriebsparameter zu bestimmen. Sie können auch tatsächliche Motorgeschwindigkeits- und Kupplungsausgangsgeschwindigkeitserfassungsmittel einschließen, die ermöglichen, daß ein Radschlupfbetriebsparameter bestimmt werden kann. Lasterfassungsmittel und Kraftstoffdurchflußmittel können auch eingeschlossen werden. Daher kann das elektrische Steuermittel auf einen oder mehr als einen einer weiten Anzahl von Betriebsparametern reagieren.
Das Kupplungssteuersystem kann in ein automatisches Getriebesystem eines Fahrzeugs eingebaut sein, um den Kupplungsbetrieb zu automatisieren, was automatische Getriebeverhältnisänderungen gestattet, ohne daß die Fahrzeugbedienungsperson das Kupplungspedal betreiben muß.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, angewandt auf einen landwirtschaftlichen Traktor, wird nur beispielsweise mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine zeichnerische Darstellung eines Kupplungssteuersystems in Ubereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 2 ein zeichnerischer Längsschnitt durch ein manuell und elektrisch gesteuertes Flüssigkeitsströmungssteuerventil ist, das die Erfindung ausführt, das zur Benutzung in dem Steuersystem von Figur 1 geeignet ist, und
Figur 3 zeichnerisch ein Pulsbreitenmodulationssignal zeigt, das zur elektrischen Steuerung des Ventils von Figur 2 benutzt wird.
Figur 1 zeigt eine Traktorantriebsleitung, in der ein Motor 10 eine Achsenantriebskegelrad- und Ritzelanordnung über eine Kupplung 12 und einen Getriebekasten 13 antreibt. Die Kupplung ist eine in Öl eingetauchte Mehrscheibenart, in der ein Kupplungsbetätigungsmittel in Gestalt eines hydraulischen Kolbens 14 die Kupplung einrückt, und ein Federmittel (nicht gezeigt) die Kupplung ausrückt, wenn der Kolben 14 nicht unter Druck steht.
Ein Quelle von Drucköl wird von einer Pumpe 15 geliefert und von einem druckregelnden Ventil 16 und Akkumulator 16' bei einem vorbestimmten Druck (typischerweise 16 Bar) gehalten. Überlauf von dem druckregelnden Ventil wird über eine Leitung 17 geführt, um die Kupplung 12 abzukühlen.
Die Lieferung von Druckflüssigkeit zu und der Ablaß von Flüssigkeit von dem Betätigungsmittel 14 sind unter Steuerung eines Flüssigkeitssteuerventilmittels 18, das unten genauer beschrieben wird, und das auch zeichnerisch in Figur 2 gezeigt wird.
Das Flüssigkeitssteuerventilmittel 18 kann manuell durch ein Kupplungspedal 19 über ein mechanisches Gestänge 20 gesteuert werden, und es kann auch elektrisch durch ein elektrisches Steuermittel 21 gesteuert werden, das Signale über die elektrische Leitung 22 an das Ventilmittel 18 abgibt. Das Steuerventilmittel 18 hat grundsätzlich zwei Hauptkomponenten, einen Hauptventilsteuerkolben 23 (siehe Figur 2), der in Figur 1 als ein 2-Stellungsventil 23' dargestellt ist, und ein solenoidbetriebenes Rückschlagventil 24, das auch in Figur 1 zeichnerisch als ein 2-Stellungsventil 24' dargestellt ist.
Wie aus Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, wirkt das mechanische Gestänge 20 auf eine Kappe 25, die ihrerseits über eine Druckfeder 26 auf den Steuerkolben 23 wirkt. Eine zweite Druckfeder 27 wirkt auch auf das linke Ende des Steuerkolbens 23, um den Steuerkolben in eine offene Stellung zu richten, in der der ganze Systemdruck von 16 Bar von der Lieferungsleitung 28 an die Kupplungsleitung 19 angeschlossen ist, daher wird die Kupplung wie in Figuren 1 und 2 gezeigt eingerückt.
Um manuell auszurücken, drückt die Bedienungsperson das Kupplungspedal 19, das das Gestänge 20 bewegt, um die Kappe 25 nach rechts zu verschieben, wie in Figuren 1 und 2 gezeigt, was seinerseits den Steuerkolben 23 über die Feder 26 nach rechts bewegt, während ein Teil des Kupplungseinrückungsdrucks von der Kupplungsleitung 29 über den Ventilsitz 31 zur Rückleitung 30 überläuft. Der Aufbau des Ventils ist so, daß der Grad des Uberlaufs des Kupplungseinrückungsdrucks über den Ventilsitz 31 zur Rückleitung 30 und daher der Kupplungseinrückungsdruck durch Betrieb des Kupplungspedals 19 proportional zu der Axialverschiebung der Kappe 25 ist. Daher ist der Kupplungseinrückungsdruck proportional zu der Kupplungspedal stellung.
Ein Erfassungsmittel 19a ist geliefert, um die Stellung des Kupplungspedals 19 zu erfassen, die als Eingangssignal über Leitung 32 zu dem Steuermittel 21 gebracht wird. Das Steuermittel 21 steuert den Betrieb des Ventilmittels 18 durch Abgabe von elektrischen Signalen an den Solenoid 33 des Rückschlagventils 24 über Leitung 22. Die an den Solenoid 33 abgegebenen Signale sind in Gestalt eines pulsbreitenmodulierten Signals mit einer Wellenform der in Figur 3 gezeigten Art. Diese Signale schwingen das Rückschlagventil von seinem zugeordneten Sitz 34 gegen die Wirkung einer Feder 35 fort, und steuern daher die Höhe des Drucks in Durchgang 36 auf der Stromabseite einer Drossel 37, die in einer Anzapfung 38 von der Lieferungsleitung 28 ist. Die Druckhöhe in dem Durchgang 36 wird über Bohrung 39 mit dem linken Ende des Steuerkolbens 23 verbunden.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist, wenn dem Solenoid 33 kein Strom geliefert wird, das Ein/Aus-Verhältnis des Pulsbreitenmodulationssignals Null und das Rückschlagventil 23 ist geschlossen, so daß der Druckabfall über der Drossel 37 Null ist, und der Druck in Durchgang 36 derselbe wie in der Lieferungsleitung 28 ist. In diesem Zustand stellt die Anwendung von Lieferungsleitungsdruck auf das rechte Ende des Steuerkolbens 23 sicher, daß der Steuerkolben 23 in der in Figur 2 gezeigten ausgeglichenen Stellung bleibt, so daß die Kupplung eingerückt bleibt.
Wenn das Ein/Aus-Verhältnis des Pulsbreitenmodulatioonssignals gleich 1 ist, was der maximal gestattete Wert ist, dann wird der ganze Systemdruck der Lieferungsleitung 28 (typischerweise 16 Bar) über der Drossel 37 herabgesetzt, was die Auferlegung eines sehr geringen Drucks auf das rechte Ende des Steuerkolbens 23 ergibt. Dieses ergibt Verschiebung des Steuerkolbens 23 nach rechts, was die Kupplungsleitung 29 und die Rückleitung 30 aneinander anschließt, daher die Kupplung ganz ausrückt.
Zwischen den beiden obigen extremen Stellungen kann das zu dem Solenoid 33 über Leitung 22 gesendete Signal auf einen solchen Stand eingestellt werden, daß der Druck in Durchgang 36, der an das rechte Ende der Steuerkolben 23 angeschlossen ist, einen weiten Bereich von Höhen haben, die verschiedenen Höhen der Kupplungeinrückung entsprechen.
Daher ist es möglich, das Ventil unter Benutzung des Solenoids 33 zu steuern, um das Rückschlagventil 24 so zu schwingen, daß der Grad der Öffnung des Ventilsitzes 31, und daher des Kupplungseinrückungsdrucks proportional zur Höhe des Signals ist, das von dem elektrischen Steuermittel 21 über die Leitung 22 gesendet wird.
In dem beschriebenen Beispiel empfängt das elektrische Steuermittel 21 auch eine Anzahl von Fahrzeugbetriebsparametern von den folgenden Erfassungsmitteln. Das Erfassungsmittel 40 liefert eine Anzeige der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit (dieses kann zum Beispiel ein Erfassungsmittel der Motorausgangswelle oder des Schwungrads sein), Erfassungsmittel 41 liefert eine Anzeige der Kupplungsausgangsgeschwindigkeit, Erfassungsmittel 42, das dem Antriebskegelrad und dem Ritzel 11 zugeordnet ist, liefert eine Anzeige der theoretischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Erfassungsmittel 43, das radarartig ist, liefert eine Anzeige der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Erfassgungsmittel 44, das dem Auspuffrohr 45 des Motors zugeordnet ist, liefert eine Anzeige der Auspuffgastemperatur, die ein Anzeiger der Fahrzeuglast ist, und ein Kraftstoffdurchflußgeschwindigkeits erfassungsmittel 48 wird auch geliefert. Das elektrische Steuermittel 21 empfängt auch Signale von dem Getriebekasten 13 über Leitung 13a, die anzeigen, welches Verhältnis in dem Getriebe eingerückt ist, und Signale von einem Erfassungsmittel 46, das einem Getriebekastenverhältnisauswahlmittel 47 zugeordnet ist, die anzeigen, welches Getriebekastenverhältnis von der Fahrzeugbedienungsperson ausgewählt worden ist.
Das elektrische Steuermittel 21 verarbeitet die obigen Daten, um solche anderen Betriebsparameter wie Radschlupf durch Vergleich von Signalen von Erfassungsmitteln 42 und 43 zu bestimmen, und Kupplungsschlupf durch Vergleich des Ausgangs von Erfassungsmitteln 40 und 41. Das Steuermittel 21 verarbeitet alle obigen Eingangsdaten und bestimmt, ob das von der Bedienungsperson ausgewählte Verhältnis unter Benutzung des Auswahlmittels 47 das am besten geeignete Verhältnis ist, wenn man Faktoren wie Fahrzeuglast, Kraftstoffverbrauch, Radschlupf usw. bedenkt. Sollte das System entscheiden, daß ein besser geeignetes Verhältnis ausgewählt werden sollte, dann wird ein Signal über Leitung 50 an die Verhältnisauswahlbetätigungsmittel in dem Getriebe abgegeben, um das Betriebsverhältnis des Getriebes 13 zu ändern. Diese Betätigungsmittel können zum Beispiel druckmittelbetriebene Preßkolben sein, die von solenoidbetriebenen Ventilen gesteuert werden. In Verbindung mit der Abgabe eines Signals, um das Betriebsverhältnis über Leitung 50 zu ändern, wird auch ein Signal über Leitung 22 abgegeben, um die Hauptkupplung 12 durch elektrischen Betrieb des Steuerventilmittels 18 während der automatischen Verhältnisänderung in dem Getriebe automatisch zu ändern.
Da der Getriebesteuerungsgesichtspunkt des oben beschriebenen Systems in der vorliegenden Erfindung keine Rolle spielt, werden keine weiteren Details davon gegeben, und, es sollte tatsächlich klar sein, daß irgendeine geeignete Gestalt einer automatischen Verhältnissteuerung benutzt werden kann, die verschiedene von den oben beschriebenen Fahrzeugparametern erfassen kann.
Es ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die Höhe der Kupplungseinrückung, die von irgendeinem über Leitung 22 zu Solenoid 33 gesendeten Signal befohlen wird, nie die Höhe der Kupplungseinrückung überschreiten kann, die von der Bedienungsperson über das Kupplungspedal 19 befohlen wird. Dieses wird durch den Aufbau des Ventilmittels 18 erreicht, in dem die Geschwindigkeit der Feder 26 so ausgewählt ist, daß die Höhe des Kupplungseinrückungsdrucks in Leitung 29 nie überschritten werden kann, sogar wenn der zum rechten Ende des Steuerkolbens 23 gerichtete Druck durch Schwingung des Rückschlagventils 24 auf die Höhe der Lieferungsleitung 28 erhöht wird.

Claims

1. Steuersystem zur Steuerung einer druckmittelbetriebenen Kupplung (12), wobei das Steuersystem folgendes einschließt:

(a) ein druckmittelbetriebenes Kupplungsbetätigungsmittel (14);

(b) eine Quelle von Druckflüssigkeit (15);

(c) ein Flüssigkeitsströmungssteuerventilmittel (18), um die Strömung von Druckflüssigkeit zu und den Ablaß von Flüssigkeit von dem Betätigungsmittel zu steuern,

(d) ein manuell betriebenes Kupplungssteuerglied (19), das über ein Gestängemittel (20) an das Ventilmittel angeschlossen ist, um Einrückung/Ausrückung der Kupplung durch Betrieb des Steuerglieds zu gestatten, und

(e) ein elektrisches Betätigungsmittel (33), um das Ventilmittel zu betreiben; wobei das Steuermittel dadurch gekennzeichnet ist, das es auch folgendes einschließt:

(i) ein Erfassungsmittel, um die Stellung des Kupplungssteuerglieds zu erfassen, und

(ii) ein elektrisches Steuermittel (21) zur Steuerung des Ventilmittels über das elektrische Betätigungsmittel, wobei das elektrische Steuermittel die Einrückung/Ausrückung der Kupplung in Reaktion auf einen oder mehrere vorbestimmte Fahrzeugbetriebsparameter steuert, wobei das elektrische Steuermittel vollständige Ausrückung der Kupplung befehlen kann, ungeachtet der Stellung der Kupplungssteuerglieds, aber nur eine Höhe der Kupplungseinrückung bis zu derjenigen, die von der Kupplungssteuergliedstellung eingestellt ist, befehlen kann.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventilmittel (18) ein einziges Ventil umfasst, das manuell und elektrisch betätigt werden kann.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventilmittel ein manuell betätigtes Ventil und ein elektrisch betätigtes Ventil umfasst, die parallel geschaltet sind, wobei das manuell betätigte Ventils Vorrang hat.

4. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Betätigungsmittel eine Solenoidspule (33) umfasst, die benutzt wird, um ein Ventilglied (24) unter Benutzung von Pulsbreitenmodulationstechniken zu schwingen, um die Höhe eines eines Pilotendrucks einzustellen, der auf ein drucksteuerndes federbelastetes Steuerkolbennglied (23) angewandt wird, das die Strömung von Flüssigkeit zu und von dem Kupplungsbetätigungsmittel (14) steuert, um einen Kupplungsbetätigungsmitteldruck beizubehalten, der dem Ein/Aus- Verhältnis der Pulsbreitenmodulation proportional ist, wobei das manuell betreibbare Kupplungsglied (19) auch an das Steuerkolbenglied angeschlossen ist.

5. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Einschluß von weiteren Erfassungsmitteln (40-44, 46, 48), die an das elektrische Steuermittel (21) zur Messung von Fahrzeugbetriebsparametern angeschlossen sind, die bei der Steuerung der Einrückung/Ausrückung der Kupplung benutzt werden.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die weiteren Erfassungsmittel ein Erfassungsmittel (42) für die theoretische Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Erfassungsmittel (43) für die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit einschließen, deren Daten das elektrische Steuermittel (21) verarbeitet, um einen Radschlupfbetriebsparameter zu bestimmen.

7. Steuersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Erfassungsmittel ein Erfassungsmittel (40) für tatsächliche Motorgeschwindigkeit einschließt, und ein Erfassungsmittel (41) für die Kupplungsausgangsgeschwindigkeit, deren Daten von dem elektrischen Steuermittel (21) verarbeitet werden, um einen Kupplungsschlupfbetriebsparameter zu bestimmen.

8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Erfassungsmittel ein Fahrzeuglasterfassungsmittel (44) einschließt.

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Erfassungsmittel ein Kraftstoffdurchflußerfassungsmittel (48) einschließt.

10. Automatisches Fahrzeuggetriebesteuersystem, das Getriebeverhältnisauswahlmittelbetätigungsmittel zur Anderung des Betriebsverhältnisses eines zugeordneten automatischen Getriebes einschließt, wobei das System durch den Einschluß eines Kupplungssteuersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet ist, in dem das elektrische Steuermittel (21) einen Ausgang von einem oder mehreren Fahrzeugbetriebsparametererfassungsmitteln (40-44, 46, 48) empfängt, die es in Verbindung mit Steuerkriterien benutzt, um zu bestimmen, ob das jetzt betriebene Getriebeverhältnis das am besten geeignete ist, und, falls dies nicht der Fall ist, die Kupplung (12) auszurücken, Signale an die Verhältnisauswahlbetätigungsmittel abzugeben, um das Betriebsverhältnis zu ändern und die Kupplung wieder einzurücken.