Vorrichtung zur Steuerung des Eingriffes automatischer Kupplungen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Steuerung des Einkupplungsvorganges von automa tisch betätigten Kupplungen von Kraftfahrzeugen und lässt sich bei allen Arten von automatischen Kupp lungen anwenden, bei welchen Steuermittel vorhan den sind, die ein weiches und langsames Wiederein- kuppeln nach dem Schalten des Getriebes bewirken, solange kein Gas gegeben wird, während sie ein schnelleres Einkuppeln hervorrufen, wenn unmittel bar nach der Schaltung Gas gegeben wird.
Derartige Steuerungen haben sich in der Praxis als notwendig erwiesen, weil sonst entweder beim Zurückschalten von einem grösseren in einen kleineren Gang sich die Verzögerung des Fahrzeuges zu unangenehm be merkbar macht oder bei genügend weicher Einstel lung des Kupplungseingriffes ein übermässiges Durch rutschen bei unmittelbarem Gasgeben nach dem Um schalten auf einen höheren Getriebegang eintritt. Nun hat sich aber gezeigt, dass sich die Beschleunigung des Wiedereinkuppelvorganges nach der Schaltung recht unangenehm bemerkbar macht, sobald nach dem Zurückschalten von einem grösseren auf einen kleineren Gang unmittelbar und plötzlich Gas ge geben wird.
Das durch dieses plötzliche Gasgeben verursachte schnelle Greifen der Kupplung verursacht zunächst eine recht spürbare Verzögerung des Fahr zeuges und unmittelbar darauf, sobald die Motordreh zahl die Drehzahl der Antriebswelle überschritten hat, eine Beschleunigung. Dieser unmittelbare Wechsel von Verzögerung auf Beschleunigung ist für die Fahr zeuginsassen unangenehm.
Die Erfindung zeigt eine Möglichkeit auf, diese unangenehme Erscheinung zu beseitigen oder wenig stens so weitgehend zu mindern, dass sie sich für die Fahrzeuginsassen nicht mehr bemerkbar macht. Ge mäss der Erfindung steuert eine durch die Verzöge rung und Beschleunigung des Fahrzeuges beeinflusste Regelmasse die Arbeitsweise der Kupplung so, dass eine Beschleunigung des Einkuppelvorganges nicht oder nur verlangsamt erfolgt, solange das Fahrzeug verzögert wird. Diese Regelmasse kann in verschie dener Weise ausgebildet und angeordnet sein, z. B. als Pendel, am einfachsten aber wohl als eine in einer etwa zylindrischen Bohrung in Fahrtrichtung beweg lich angeordnete Kugel, die jeweils eine oder mehrere öffnungen schliesst oder öffnet. Auch eine unmittel bare mechanische Einwirkung, z.
B. des Pendels, auf ein Steuerorgan der Kupplung, z. B. eine Membrane, wäre denkbar.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes gezeigt.
Fig. 1 stellt eine schematische Anordnung der für eine automatische Betätigung der Kupplung durch den Motorunterdruck erforderlichen Elemente an einem Automobilmotor dar.
Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Schnitt durch eine Steuervorrichtung für eine durch Unterdruck betätigte Kupplung, und zwar die Fig. 2 bei Stellung (geschlos sen) eines Ventils bei normaler Betätigung, Fig. 3 bei Stellung (offen) dieses Ventils bei schnellem Gasgeben und dadurch schnellerem Greifen der Kupplung. Diese Steuervorrichtung ist als Ausgangsmittel der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig.4 und 5 zu betrachten.
In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinder des Servomotors bezeichnet, der über eine Stange 2 mit dem die Kupp lung betätigenden Hebel 3 verbunden ist. Durch eine Rohrleitung 4 ist der Servomotor 1 mit der Steuer vorrichtung 5 verbunden, die durch zwei Rohrleitun gen 7 und 8 mit dem Ansaugrohr 6 des Motors in Verbindung steht. Die Einzelheiten der Steuervor richtung 5 sind in Fig. 2 und 3 gezeigt. Hier stellt 9 einen Elektromagnet dar, der über einen mit dem Getriebeschalthebel oder -gestänge verbundenen Schalter während des Schaltvorganges mit Strom ge speist wird und dadurch den Kupplungsvorgang aus löst. Der Magnetanker 10 ist mit dem Ventilteller 11 verbunden, der durch eine Feder 12 die mit dem Ansaugrohr in Verbindung stehende Bohrung 13 ver schliesst.
Durch Erregung des Magnetes 9 wird der Ventilteller 11 unter Überwindung der Kraft der Feder 12 an den gegenüberliegenden Ventilsitz 14 ge drückt, wobei der Kanal 13 mit der zum Servomotor führenden Leitung 4 verbunden wird und damit die Kupplung ausgekuppelt wird. Sobald (nach dem Schalten des Getriebes) der Elektromagnet 9 wieder stromfrei wird, wird der Ventilteller 11 wieder an den die Bohrung 13 verschliessenden Ventilsitz gedrückt, wodurch die Leitung 4 mit der Einströmöffnung 15 für die Atmosphäre verbunden wird und dadurch der Wiedereinkuppelvorgang eingeleitet wird.
Um ein relativ langsames Einkuppeln zu erreichen, ist zwi schen dieser Einströmung 15 und dem Servomotor ein Reduzierventil 16, das von einer einstellbaren Feder 17 auf den Sitz im Gehäuse gedrückt wird, vorgesehen. Dieses Reduzierventil bewirkt zunächst einen relativ schnellen Abbau des Unterdruckes beim Wiedereinkuppelvorgang, und zwar so weit, dass die Kupplung zunächst ganz leicht zu greifen beginnt, während der weitere Einkuppelvorgang dann über eine Düse 18 ganz langsam bis zum vollständigen Fassen der Kupplung erfolgt.
Um bei einem schnel len Gasgeben nach dem Schalten von einem niedrige ren auf einen höheren Gang ein übermässiges Durch gehen des Motors zu verhindern, wird das Reduzier- ventil 16 durch eine Membrane 19, die über die Leitung 8 mit dem .Saugrohr 6 in Verbindung steht, zusätzlich beeinflusst. Diese Stellung ist in Fig. 3 dar gestellt. An der Membran 19 ist ein Bolzen 20 be festigt, der durch die Feder 22 gegen das Reduzier ventil 16 gedrückt wird und dieses öffnet oder zu mindest den Schliessdruck der Feder 17 verringert.
Solange kein Gas gegeben wird (Fig. 2), herrscht in dem Raum hinter der Membran 19 hoher Unter druck, der bewirkt, dass die Feder 22 zusammen gedrückt wird und der Bolzen 20 das Reduzierventil 16 nicht berührt. Wenn plötzlich Gas gegeben wird, tritt eine plötzliche starke Verringerung des Unter druckes im Saugrohr und damit auch hinter der Mem brane 19 ein, was bewirkt, dass die Feder 22 über den Bolzen 20 das Ventil 16 öffnet oder den Schliess druck auf dieses Ventil wenigstens verringert, was ein schnelles Greifen der Kupplung zur Folge hat (Fig. 3).
Gemäss Fig. 4 und 5 sind nun an einer Steuer vorrichtung der erläuterten Art Massnahmen getrof fen, die bei bestimmten Fahrbedingungen verhindern, dass der Wiedereinkuppelvorgang durch das Sinken des Unterdruckes im Saugrohr beeinflusst wird, und zwar wird dies dadurch erreicht, dass zwischen den Leitungen 21 und 8 eine als Kugel ausgebildete Masse 23 in einer etwa zylindrischen Bohrung 24, deren Durchmesser nur um Geringes grösser ist als der Kugeldurchmesser, so angeordnet ist, dass, solange das Fahrzeug verzögert wird, die Kugel 23 gegen die Wand 25 des Gehäuses gedrückt wird und damit den Kanal 21 verschliesst (Fig. 5).
Dadurch ist die Ver bindung zwischen dem hinter der Membran 19 be findlichen Raum und dem Motorsaugrohr unterbro chen und die beim Gasgeben eintretende Unterdruck verminderung wird in dem Raum hinter der Membran 19 nicht wirksam. Der Kupplungsvorgang wird damit also nicht beschleunigt oder - im Falle die Kugel die Öffnung des Kanals 21 nicht völlig, sondern nur teilweise verschliesst - die Beschleunigung des Ein kuppelvorganges wenigstens verlangsamt. Die Boh rung 24 wird am besten horizontal in Fahrtrichtung angeordnet oder unter Umständen etwas geneigt, und zwar zweckmässig dann so, dass die Kugel durch ihre Schwerkraft sich bereits leicht an die Wand 25 an legt und der Kanal 21 normalerweise geschlossen ist. Sobald das Fahrzeug beschleunigt wird, gibt die Kugel dann den Kanal 21 frei.
In Fig.6 ist eine erfindungsgemässe Steuerein richtung einer elektromagnetischen Kupplung sche matisch gezeigt. Hier sind mehrere Widerstände 26, 27, 28, 29 angedeutet, die über eine Stange 30 w und abgeschaltet werden können. Diese Stange 30 ist mit einem Kolben 31, der in einem Zylinder 32 be weglich angeordnet ist, in Verbindung, der wieder über einen Kanal 33 und die Leitung 34 mit dem Motorsaugrohr in Verbindung steht. Durch eine Fe der 35 wird der Kolben nach rechts in die äusserste Lage gedrückt, in welcher nur ein geringer Wider stand im Stromkreis der Kupplung eingeschaltet ist, so dass also die Kupplung voll greift.
Wenn kein Gas gegeben wird, herrscht durch dieVerbindung mit dem Saugrohr in dem Zylinder 32 hoher Unterdruck und der Kolben 31 wird so weit nach links bewegt, dass die Widerstände 27, 28 und 29 in den Stromkreis der Kupplung zugeschaltet werden und damit die Kupplung nur ein geringes Drehmoment überträgt. Bei plötzlichem Gasgeben würde bei einer direkten Verbindung des Saugrohres mit dem Zylinder 32 ein schnelles Abschalten der Widerstände 29 bis 26 er folgen und damit die Kupplung schnell zum Eingriff kommen. Durch Einschaltung der Kugel 36, die, wie im vorangehenden Beispiel den Kanal 33 so lange verschliesst als das Fahrzeug verzögert wird, wird das schnelle Abschalten der Widerstände und damit das schnelle Greifen der Kupplung verhindert bzw. verlangsamt.
In Fig. 7 ist als Beispiel ein Ventil für eine Druck luftbetätigung der Kupplung gezeigt. Hier ist ein Magnet 37 vorhanden, der die Druckluftleitung 38 mit der zum Servomotor führenden Leitung 39 in Verbindung bringt, sobald der Ventilteller 40 unter Überwindung der Kraft der Feder 41 an den Sitz 42 im Gehäuse gedrückt wird. Sobald der Stromkreis für den Steuermagneten 37 unterbrochen wird, drückt die Feder 41 den Ventilteller 40 wieder in die ge zeichnete Lage und die Druckluft kann nunmehr aus dem Servomotor über eine mit einem Nadelventil 43 einstellbare Düsenöffnung 44 abblasen.
Bei einem plötzlichen Gasgeben nach der Schaltung wird die Stange 45, die eine Bohrung 46 verschliesst und mit dem Vergasergestänge verbunden ist, so verschoben, dass die Bohrung 46 freigegeben wird und die Luft auch durch diese abblasen kann. Diese zusätzliche Öffnung 46, die eine Beschleunigung des Einkuppel vorganges bewirkt, wird durch eine Regelmasse ver schlossen, solange das Fahrzeug verzögert wird. Diese Regelmasse ist als Winkelhebel ausgebildet, der um eine Achse 48 drehbar ist und an seinem längeren und nach unten gerichteten Hebelarm die Masse 47 aufweist, während der kurze, etwa horizontal liegende Hebel 49 als Platte ausgebildet ist, die die Öffnung der Bohrung 46 am Gehäuse verschliessen kann.
Die Masse verschliesst in der dargestellten Lage dauernd die Bohrung 46, und zwar solange das Fahrzeug nicht beschleunigt wird. Sobald jedoch eine Beschleunigung eintritt, wird die Masse durch ihr Beharrungsvermö gen entgegen der Fahrtrichtung bewegt und gibt nun mehr den Kanal 46 frei.
Wie die Beispiele zeigen, lässt sich der Erfindungs gedanke an allen möglichen Arten von automatischen Kupplungen anwenden, welche Steuermittel besitzen, die ein schnelles Greifen der Kupplung bei unmittel barem Gasgeben nach der Getriebeschaltung bewir ken. Die von der Verzögerung und Beschleunigung des Fahrzeuges beeinflusste Regelmasse wird aber auch durch die Lage des Fahrzeuges beeinflusst, je doch in durchaus günstigem Sinne.
Bei Bergauffah ren übt die Masse eine geringe Wirkung auf die Steuereinrichtung aus, was bedeutet, dass der Kupp lungseingriff bei unmittelbarem Gasgeben weniger abgebremst wird als bei horizontaler Lage des Fahr zeuges oder beim Bergabfahren. Das ist insofern durchaus erwünscht, weil sich beim Bergauffahren beim Zurückschalten ohnedies ein Bremsstoss weniger bemerkbar macht und die Motorkraft nach der Schal tung schnellstens gebraucht wird, um die beim Schalt vorgang eingetretene Kraftunterbrechung möglichst schnell wieder herzustellen. Beim Bergabfahren hin gegen wird der Motor meist in stärkerem Masse als Bremse benutzt, so dass die zusätzliche Verzögerung des Kupplungseingriffes durch die Regelmasse keine unerwünschten Folgen mit sich bringt.
Die Grösse der Regelmasse kann gering sein, besonders bei den in Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispielen. Durch den Druckunterschied vor und hinter der Kugel ent steht eine zusätzliche Kraft, die die Kugel an die Wand 25 bzw. an diejenige bei Kanal 33 andrückt. Um diesen Einfluss weitgehend auszuschalten, muss das Verhältnis zwischen Kugeldurchmesser und dem Durchmesser des verschliessenden Kanals ziemlich gross gewählt werden. Wie praktische Versuche zeig ten, soll dieses Verhältnis möglichst 15 : 1 oder grö sser sein. Es wird meist genügen, den Kanal 21 bzw. 33 mit einem Durchmesser von etwa 0,8-1 mm aus zuführen und eine Kugel von etwa 15-20 mm Durchmesser zu wählen.
Device for controlling the engagement of automatic clutches of motor vehicles The invention relates to an improvement in the control of the coupling process of automatically actuated clutches of motor vehicles and can be used in all types of automatic clutches in which control means are available that have a soft and slow re-entry - effect the clutch after shifting the gearbox as long as no accelerator is applied, while they cause a faster engagement when accelerating immediately after the shift.
Such controls have proven to be necessary in practice, because otherwise either when shifting down from a larger to a smaller gear, the deceleration of the vehicle makes itself too uncomfortable be noticeable or, if the setting of the clutch engagement is sufficiently soft, excessive slip through immediately after accelerating To switch to a higher gear occurs. It has now been shown, however, that the acceleration of the re-engagement process after the shift becomes quite uncomfortable as soon as the accelerator is applied immediately and suddenly after shifting down from a higher to a lower gear.
The rapid gripping of the clutch caused by this sudden acceleration initially causes a quite noticeable deceleration of the vehicle and immediately afterwards, as soon as the engine speed has exceeded the speed of the drive shaft, acceleration. This immediate change from deceleration to acceleration is uncomfortable for the vehicle occupants.
The invention shows a possibility of eliminating this unpleasant phenomenon or at least at least reducing it to such an extent that it is no longer noticeable to the vehicle occupants. According to the invention, a control mass influenced by the deceleration and acceleration of the vehicle controls the mode of operation of the clutch in such a way that the coupling process is not accelerated or only slowed down as long as the vehicle is decelerated. This rule mass can be designed and arranged in various dener ways, for. B. as a pendulum, but most easily as a ball arranged in an approximately cylindrical bore in the direction of travel movable Lich, each of which closes or opens one or more openings. Immediate mechanical action, such.
B. the pendulum, on a control member of the clutch, z. B. a membrane would be conceivable.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawings.
1 shows a schematic arrangement of the elements required for automatic actuation of the clutch by the engine negative pressure on an automobile engine.
2 and 3 show a section through a control device for a clutch operated by negative pressure, namely FIG. 2 in the position (closed sen) of a valve during normal actuation, FIG. 3 in the position (open) of this valve when accelerating rapidly and thereby faster gripping of the clutch. This control device is to be regarded as the output means of the device according to the invention according to FIGS. 4 and 5.
In Fig. 1, 1 denotes the cylinder of the servo motor, which is connected via a rod 2 to the lever 3 actuating the hitch be. Through a pipe 4, the servomotor 1 is connected to the control device 5, which is connected to the intake pipe 6 of the motor by two Rohrleitun conditions 7 and 8. The details of the Steuervor direction 5 are shown in Figs. Here, 9 represents an electromagnet which is fed with electricity via a switch connected to the gear shift lever or linkage during the shifting process and thereby triggers the clutch process. The magnet armature 10 is connected to the valve disk 11, which closes the bore 13 connected to the intake pipe by a spring 12.
By energizing the magnet 9, the valve disk 11 is pressed against the opposite valve seat 14 by overcoming the force of the spring 12, the channel 13 being connected to the line 4 leading to the servomotor and thus the clutch is disengaged. As soon as the electromagnet 9 is de-energized again (after switching the gearbox), the valve disk 11 is again pressed against the valve seat closing the bore 13, whereby the line 4 is connected to the inlet opening 15 for the atmosphere and the reconnection process is initiated.
In order to achieve a relatively slow engagement, a reducing valve 16, which is pressed by an adjustable spring 17 onto the seat in the housing, is provided between this flow 15 and the servomotor. This reducing valve initially causes a relatively rapid reduction in the negative pressure during the reconnection process, to the extent that the clutch initially begins to grip easily, while the further engagement process then takes place very slowly via a nozzle 18 until the clutch is completely gripped.
In order to prevent the engine from running excessively when accelerating rapidly after shifting from a lower gear to a higher gear, the reducing valve 16 is provided with a membrane 19 which is connected to the suction pipe 6 via the line 8 , additionally influenced. This position is shown in Fig. 3 represents. On the membrane 19, a bolt 20 is fastened, which is pressed by the spring 22 against the reducing valve 16 and this opens or at least reduces the closing pressure of the spring 17.
As long as no gas is given (FIG. 2), there is high negative pressure in the space behind the membrane 19, which causes the spring 22 to be compressed and the bolt 20 to not touch the reducing valve 16. If gas is suddenly given, there is a sudden sharp reduction in the negative pressure in the intake manifold and thus behind the mem brane 19, which causes the spring 22 to open the valve 16 via the bolt 20 or at least reduce the closing pressure on this valve , which results in a quick grip of the clutch (Fig. 3).
According to FIGS. 4 and 5, measures are now taken on a control device of the type explained which, under certain driving conditions, prevent the recoupling process from being influenced by the decrease in the negative pressure in the intake manifold, and this is achieved by inserting between the lines 21 and 8 a mass 23 designed as a ball in an approximately cylindrical bore 24, the diameter of which is only slightly larger than the ball diameter, is arranged so that as long as the vehicle is decelerated, the ball 23 is pressed against the wall 25 of the housing and so that the channel 21 closes (Fig. 5).
As a result, the connection between the space behind the membrane 19 and the engine suction pipe is interrupted and the negative pressure reduction occurring when the gas is applied is not effective in the space behind the membrane 19. The coupling process is thus not accelerated or - in the case of the ball, the opening of the channel 21 not completely, but only partially closes - the acceleration of the coupling process is at least slowed down. The Boh tion 24 is best arranged horizontally in the direction of travel or, under certain circumstances, inclined slightly, and then expediently so that the gravity of the ball is already slightly on the wall 25 and the channel 21 is normally closed. As soon as the vehicle is accelerated, the ball then releases the channel 21.
In Figure 6 an inventive Steuerein direction of an electromagnetic clutch is shown cal cally. Several resistors 26, 27, 28, 29 are indicated here, which can be switched off via a rod 30 and. This rod 30 is connected to a piston 31 which is movably arranged in a cylinder 32, which is in communication again via a channel 33 and the line 34 with the engine intake manifold. By means of a spring 35, the piston is pushed to the right into the outermost position, in which only a slight resistance in the circuit of the clutch is switched on, so that the clutch is fully engaged.
If no gas is given, there is a high negative pressure in the cylinder 32 due to the connection with the intake pipe and the piston 31 is moved so far to the left that the resistors 27, 28 and 29 are switched on in the circuit of the clutch and thus the clutch is only engaged transmits low torque. When suddenly accelerating, with a direct connection of the intake manifold to the cylinder 32, a rapid shutdown of the resistors 29 to 26 would follow and the clutch would quickly engage. By switching on the ball 36, which, as in the previous example, closes the channel 33 as long as the vehicle is being decelerated, the rapid switching off of the resistors and thus the rapid engagement of the clutch is prevented or slowed down.
In Fig. 7, a valve for a compressed air actuation of the clutch is shown as an example. A magnet 37 is provided here, which brings the compressed air line 38 into connection with the line 39 leading to the servomotor, as soon as the valve disk 40 is pressed against the seat 42 in the housing, overcoming the force of the spring 41. As soon as the circuit for the control magnet 37 is interrupted, the spring 41 pushes the valve plate 40 back into the ge recorded position and the compressed air can now blow off the servomotor via a nozzle opening 44 adjustable with a needle valve 43.
In the event of a sudden acceleration after the gearshift, the rod 45, which closes a bore 46 and is connected to the carburetor linkage, is displaced so that the bore 46 is released and the air can also blow off through it. This additional opening 46, which causes an acceleration of the coupling process, is closed ver by a control mass as long as the vehicle is decelerated. This control mass is designed as an angle lever which is rotatable about an axis 48 and has the mass 47 on its longer and downwardly directed lever arm, while the short, approximately horizontally lying lever 49 is designed as a plate which opens the bore 46 on the housing can close.
In the position shown, the compound permanently closes the bore 46 as long as the vehicle is not accelerated. However, as soon as an acceleration occurs, the mass is moved against the direction of travel by its inertia gene and is now more the channel 46 free.
As the examples show, the concept of the invention can be applied to all possible types of automatic clutches which have control means which cause the clutch to grip quickly when the accelerator is applied immediately after shifting the gearbox. The control mass, which is influenced by the deceleration and acceleration of the vehicle, is also influenced by the position of the vehicle, but in a very favorable sense.
When driving uphill, the mass has little effect on the control device, which means that the coupling intervention is slowed down less when the accelerator is applied immediately than when the vehicle is in a horizontal position or when driving downhill. This is quite desirable because when driving uphill when downshifting, a brake shock is less noticeable anyway and the engine power is used as quickly as possible after the scarf to restore the power interruption that occurred during the shift as quickly as possible. When driving downhill, on the other hand, the motor is mostly used to a greater extent as a brake, so that the additional delay in clutch engagement caused by the control mass does not have any undesirable consequences.
The size of the standard mass can be small, especially in the embodiments shown in FIGS. 4-6. Due to the pressure difference in front of and behind the ball, there is an additional force that presses the ball against the wall 25 or the one at channel 33. In order to largely eliminate this influence, the ratio between the ball diameter and the diameter of the occluding channel must be selected to be quite large. As practical tests have shown, this ratio should ideally be 15: 1 or greater. It will usually be sufficient to feed the channel 21 or 33 with a diameter of about 0.8-1 mm and choose a ball about 15-20 mm in diameter.