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Kupplung für ein Kraftfahrzeug mit Brennkraftmotor
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derVentilstellung (offen) bei schnellem Gasgeben und dadurch schnellerem Greifen der Kupplung. Die Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt eine Ausbildung der erfindungsgemässen Anordnung mit einer Kugel als Regel- m. use, Fig. 6 zeigt im Schnitt eine ähnliche Ausbildung an einer elektromagnetischen Kupplung, Fig. 7 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäss gestaltetes Ventil für Druckluftbetätigung mit einem Pendel als Regelasse, die Fig. 8 und 9 stellen im Schnitt ein ähnliches Ausführungsbeispiel in zwei Arbeitsstellungen dar und die Fig. 10 veranschaulicht eine Ausgestaltung ähnlicher Art für Druckluft-oder-ölbetätigung im Schnitt.
In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinder des Servo-Motors bezeichnet, der über eine Stange 2 mit dem die Kupplung betätigenden Hebel 3 verbunden ist. Mit einer Rohrleitung 4 ist der Servo-Motor 1 mit dem Steuerventil 5 verbunden, das durch je eine Rohrleitung 7 und 8 mit dem Ansaugrohr 6 des Motors in Verbindung steht.
Die Einzelheiten des Steuerventils 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 gespeist wird und dadurch den Kupplungsvorgang auslöst. Der Magnetanker 10 ist mit dem Ventilteller 11 verbunden, der durch eine Feder 12 die mit dem Ansaugrohr in Verbindung stehende Bohrung 13 verschliesst. Durch Erregung des Magneten 9 wird der Ventilteller 11 unter Überwindung der Feder 12 an den gegenüberliegenden Ventilsitz 14 gedrückt, wodurch der Kanal 13 mit der zum Servo-Motor führenden Leitung 4 verbunden und damit die Kupplung ausgekuppelt wird.
Sobald 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 zur Atmosphäre verbunden wird und dadurch der Wiedereinkuppelvorgang eingeleitet wird.
Um ein langsames Einkuppeln zu erreichen, ist zwischen dieser Einströmöffnung 15 und dem Servomotor'ein Drosselventil 16, das von einer einstellbaren Feder 17 auf den Sitz im Gehäuse gedrückt wird, vorgesehen. Dieses Drosselventil bewirkt einen schnellen Abbau des Unterdruckes beim Wiedereinkuppelvorgang, u. zw. so weit, dass die Kupplung zunächst leicht zu greifen beginnt, während der weitere Einkuppelvorgang dann über eine Düse 18 langsam bis zum vollständigen Fassen der Kupplung erfolgt. Um bei einem schnellen Gasgeben nach dem Schalten von einem niedrigen auf einen höheren Gang ein übermässiges Durchgehen des Motors zu verhindern, wird das Drosselventil 16 durch eine Membran 19, die über die Leitung 8 mit dem Saugrohr 6 in Verbindung steht, zusätzlich beeinflusst. Diese Stellung ist in Fig. 3 dargestellt.
An der Membran 19 ist ein Bolzen 20 befestigt, der durch die Feder 22 gegen das Reduzierventil 16 gedrückt wird und dieses öffnet oder zumindest den Schliessdruck der Feder 17 verringert.
Solange Gas nicht gegeben wird (Fig. 2), herrscht in dem Raum hinter der Membran 19 hoher Unterdruck, der bewirkt, dass die Feder 22 zusammengedrückt wird und der Bolzen 20 das Reduzierventil 16 nicht berührt. Wenn plötzlich Gas gegeben wird, tritt eine rasche starke Verringerung des Unterdruckes im Saugrohr und damit auch hinter der Membran 19 ein, was bewirkt, dass die Feder 22 über den Bolzen 20 das Ventil 16 öffnet oder den Schliessdruck auf dieses Ventil wenigstens verringert, was ein schnelles Greifen der Kupplung zur Folge hat (Fig. 3).
Gemäss der Erfindung (Fig. 4 und 5) wird nun bei bestimmten Fahrbedingungen verhindert, dass der Wiedefeinkuppelvorgang durch das Sinken des Unterdruckes im Saugrohr beeinflusst wird, u. zw. dadurch, dass zwischen der Leitung 21 und 8 als Regelasse eine Kugel 23 in einer etwa zylindrischen Bohrung 24, deren Durchmesser nur um ein 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 Verbindung zwischen dem hinter der Membran 19 befindlichen Raum und dem Motorsaugrohr unterbrochen und die beim Gasgeben eintretende Unterdruckverminderung 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 Einkuppelungsvorganges wenigstens verringert. Die Bohrung 24 wird am besten horizontal lnfahrtrichtung angeordnet oder unter Umständen etwas geneigt, u. zw. zweckmässig dann so, dass die Kugel durch ihre Schwerkraft sich bereits leicht an die Wand 25 anlegt und der Kanal 21 normalerweise geschlossen ist, sobald das Fahrzeug beschleunigt wird, gibt die Kugel dann den Kanal 21 frei.
In Fig. 6 ist die erfindungsgemässe Steuereinrichtung an der Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung schematisch gezeigt. Hier sind mehrere Widerstände 26,27, 28,29 angedeutet, die über eine Stange 30 zu- und abgeschaltet werden können. Diese Stange 30 ist mit einem Kolben 31, der in einem Zylinder 32 beweglich angeordnet ist, in Verbindung, der wieder über einen Kanal 33 und die Leitung 34 mit dem Motorsaugrohr in Verbindung steht. Durch eine Feder 35 wird der Kolben nach rechts in die
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äusserste Lage gedrückt, In welcher nur ein geringer Widerstand im Stromkreis der Kupplung eingeschal- tet ist, so dass also die Kupplung voll greift.
Wenn Gas nicht gegeben wird, herrscht dnrch die Verbindung 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 - 26 erfolgen und damit die Kupplung schnell zum Eingriff kommen. Durch Einschaltung der Kugel 36, die, wie im vorangehenden Beispiel den Kanal 33 solange 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 Druckluftbetätigung gezeigt. Hier ist ein Magnet 37 vorhanden, der die Druckluftleitung 38 mit der zum Servo-Motor führenden Leitung 39 in Verbindung bringt, sobald der Ventilteller 40 unter Überwindung der Feder 41 an den Sitz 42 im Gehäuse gedrückt wird. Sobald der Stromkreis für den Steuermagnet 37 unterbrochen wird, drückt die Feder 41 den Ventilteller 40 wieder in die gezeichnete Lage und die Druckluft kann nunmehr aus dem Servo-Motor über eine mit einem Nadelventil 43 einstellbare Diisenöffnung 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.
Nach der Erfindung wird nun diese zusätzliche Öffnung 46, die eine Beschleunigung des Einkuppelvorganges bewirkt, durch eine Regelasse in Form eines Pendels 47 - 49 verschlossen, solange das Fahrzeug verzögert wird. Dieses Pendel besitzt einen Winkelhebel, der um eine Achse 48 drehbar ist und an seinem längeren und nach unten gerichteten Hebelarm eine Verdickung 47 aufweist, während der kurze, etwa horizontal liegende Hebel 49 als Platte ausgebildet ist, die die Öffnung der Bohrung 46 am Gehäuse verschliessen
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Hebel 49 verschliesstzeug nicht beschleunigt wird. Sobald jedoch eine Beschleunigung eintritt, wird die Verdickung 47 durch ihr Beharrungsvermögen entgegen der Fahrtrichtung bewegt und gibt nunmehr den Kanal 46 frei.
In Fig. 8 und 9 Ist die Anordnung ähnlich, wie bei Fig. 4 und 5. Am unteren Teil des Ventilgehäuses ist jedoch ein Pendel 47 angeordnet, das um eine Achse 48 schwenkbar ist. Das Pendel besitzt einen kürzeren Hebelarm 49, der über ein Druckstück 50 mit dem Drosselventil 16 in Verbindung steht. Das Steuerventil ist Im Fahrzeug so angeordnet, dass die Schwingimgsebene des Pendels 47 etwa in Fahrtrichtung zu liegen kommt, u. zw. so, dass es bei einer Beschleunigung des Fahrzeuges nach rechts ausschwingt und über das Druckstück 49 einen Druck auf das Ventil 16 ausübt, der bei maximaler Beschleunigung so gross werden kann, dass dieFederspannung 17 überwunden und das Ventil 16 geöffnet wird ; die Wirkung ist ähnlich wie nach Fig. 4 und 5.
Diese Art der Verbindung eines Pendels mit einem Drosselventil lässt sich sinngemäss auch für automatische Kupplungen anwenden, bei denen die Betätigung des Servo-Motors durch Druckluft oder Öldruck erfolgt. Es ist hiefür lediglich eine Veränderung in der Anordnung des Drosselventiles bzw. der Lage der Verbindungskanäle erforderlich.
In Fig. 10 ist als Beispiel ein Ventil für eine druckluft- oder öldruckbetätigte Kupplung gezeigt. Hier ist ein Magnet 9 vorhanden, der die Druckluftleitung 51 mit der zum Servo-Motor führenden Leitung 4 in Verbindung bringt, sobald der Ventilteller 11 unter Überwindung der Feder 12 an den Sitz 52 gedrückt wird. Sobald der Stromkreis für den Steuermagnet 9 unterbrochen wird, drückt die Feder 12 den Ventilteller 11 wieder auf den Sitz 14, also in die gezeichnete Lage, und die Druckluft kann nunmehr aus dem Servo-Motor über eine mit demNadelventil 53 einstellbare Düsenöffnung 54 abblasen. Der Kupplungsein- griff erfolgt also über dieses Nadelventil sehr langsam, so dass die Kupplung weich zum Eingriff kommt.
Bei einer Beschleunigung des Fahrzeuges wird nun das um den Punkt 48 drehbare Pendel 47 eine zusätzliche Durchströmöffnung 55 freigeben, u. zw. allmählich über eine sich verjüngende Nadel 56, die mit dem kurzen Hebelarm49 des Pendels in Verbindung steht. Es ist also auch hier so, dass, solange das Fahrzeug nicht beschleunigt wird, der Kupplungseingriff lediglich durch dasNadelventil 53 gesteuert wird und mit einer vorausbestimmten Geschwindigkeit erfolgt. In dem Augenblick, in dem die Motordrehzahl die
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entgegen der Fahrtrichtung, also nach rechts bewegt, wodurch die Nadel 56 nach links verschoben wird und die Öffnung 55 allmählich freigibt, was eine Beschleunigung des Kupplungseingriffes bewirkt.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Beschleunigung des Kupplungseingriffes stufenlos, also ganz allmählich erfolgt und dadurch Stösse vermieden werden, und weiterhin in der besonderen Einfachheit der Anlage. Das mit einer solchen Pendelsteuerung ausgestattete Ventil bedarf kei- ner weiteren Verbindung, sei es mechanischer Art, wie z. B. mit dem Gasgestänge, oder mit Hilfe eines
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Schlauches unmittelbar mit dem Motor-Unterdruck oder zusätzliche elektrische Verbindungen zu der Treibachse des Fahrzeuges, um die beim Beschleunigen entstehenden Reaktionskräfte für die Steuerung des Kupplungsvorganges auszunutzen.
Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, lässt sich der Erfindungsgedanke an'allen möglichen Arten von automatischen Kupplungen anwenden, welche Steuermittel besitzen, die ein schnelles Greifen der Kupplung bei unmittelbarem Gasgeben nach der Getriebeschaltung bewirken. Diese von der Verzögerung und Beschleunigung des Fahrzeuges beeinflusste Kugel bzw. Pendel wird wohl durch die Lage des Fahrzeuges beeinflusst, jedoch in günstigem Sinne. Bei Bergauffahren übt die Kugel bzw. das Pendel eine geringe Wirkung auf die Steuereinrichtung aus, was bedeutet, dass der Kupplungseingriff bei unmittelbarem Gasgeben weniger abgebremst wird als bei horizontaler Lage des Fahrzeuges oder beim Bergabfahren.
Das ist insofeme durchaus erwünscht, weil sich beim Bergauffahren beim Zurückschalten ohnedies ein Bremsstoss weniger bemerkbar macht und die Motorkraft nach der Schaltung schnellstens geb : aucht wird, um die beim Schaltvorgang eingetretene Kraftunterbrechung hinsichtlich des Kraftflusses möglichst schnell wieder herzustellen. Beim Bergabfahren hingegen wird der Motor meist in stärkerem Masse als Bremse benutzt, so dass die zusätzliche Verzögerung des Kupplungseingriffes durch die träge Kugel bzw. das träge Pendel keine unerwünschten Folgen mit sich bringt. Die Grösse der Kugel bzw. des Pendels kann gering sein, besonders bei den in Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispielen.
Durch den Druckunterschied vor und hinter der Kugel entsteht 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 prak-
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den Kanal 21 bzw. 33 mit einem Durchmesser von etwa 0, 8 - 1 mm auszuführen und eine Kugel von etwa 15 - 20 mm Durchmesser zu wählen.
PATENTANSPRÜCHE :
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fahrzeuggetriebes von einem Gang auf einen andem Gang mittels eines pneumatisch betriebenen ServoMotors oder mittels eines Elektromagneten selbsttätig aus-bzw. eingekuppelt wird und die mit einer Steuerungsvorrichtung versehen ist, die bei starker Treibstoffzufuhr zum Fahrzeugmotor die Einkupplung nach der Gangumschaltung beschleunigt, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Druckmittel-
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;
34tisch wirkend als Membran (19 in Fig. 4 und 5) oder als Kolben (31 in Fig. 6) oder in mechanischer Verbindung mit der Drosselkappe als Stange (45 in Fig. 7), die eine Öffnung (46 in Fig. 7) freigibt oder verschliesst, ausgebildet ist bzw. die pneumatische Druckmittel-Leitung (4 in Fig. 8, 9, 10) zum Servo-Motor (l in Fig.. l) von einer der Massenträgheit unterliegenden und gegenüber demFahrzeügbeweglichenRegel- masse in Form einer Kugel oder eines Pendels (23, 24 in Fig. 4 und 5 ; 36 in Fig, 6 ; 47 - 49 in Fig. 7, 8, 9 und 10) gesteuert wird, die bei Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Wirkung der Steuerungsvorrichtung (19 in Fig. 4 und 5 ; 31, 32 in Fig. 6 ; 45, 46 in Fig. 7) herabsetzt bzw. nicht auf das Ventil (16 in Fig. 8 und 9 ;
55, 56 in Fig. 10) einwirkt, so dass im Falle der Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeitdie Einkupplung nach der Gangumschaltung nicht beschleunigt wird.