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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der
Betätigungskraft
an einem Kupplungshebel eines Motorrades beim Halten der Kupplung
im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand nach dem Oberbegriff
der Ansprüche 1
und 3. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach den Ansprüchen
4 und 8.
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Die
bei Motorrädern
eingesetzte Kupplung im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und
dem Schaltgetriebe dient dazu, beim Schaltvorgang die Momentenübertragung
zwischen der Kurbelwelle des Motors und der Getriebeeingangswelle des
Getriebes zu unterbrechen und wieder herzustellen und das Anfahren
bzw. Fahren mit schlupfender Kupplung zu ermöglichen.
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Zu
diesem Zweck befindet sich bei Motorrädern üblicherweise an der Lenkstange
am linksseitigen Ende ein Betätigungshebel
oder Kupplungshebel angeordnet, den der Fahrer zum Öffnen der Kupplung
in Richtung zur Lenkstange hin zieht, so dass die Kupplung geöffnet wird.
Dieses Öffnen
kann dabei vollständig
geschehen, bis also die Kupplung tatsächlich vollständig trennt,
oder auch zu einem nur teilweisen Öffnen innerhalb des möglichen
Ausrückwegs
der Kupplung führen,
so dass sich ein Schlupfzustand zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite
der Kupplung einstellt.
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Um
bei vollständig
geöffneter
Kupplung den Kraftschluss zwischen dem Verbrennungsmotor und dem
Getriebe wieder herzustellen, wird der Kupplungshebel vom Fahrer
soweit wieder geöffnet
oder losgelassen, bis die Kupplung zu greifen beginnt und sich der
Schlupfzustand einstellt. Der Fahrer kann den Kupplungshebel beim Öffnen der
Kupplung auch innerhalb des Ausrückwegs
der Kupplung anhalten und bei beispielsweise halb geöffneter
Kupplung den Schaltvorgang durchführen und anschließend den Kupplungshebel
zum vollständigen
Schließen
der Kupplung wieder los lassen. Der Schlupfzustand stellt sich daher
während
des gesamten möglichen Ausrückwegs der
Kupplung ein.
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Die
Kraftübertragung
vom Kupplungshebel hin zur Kupplung erfolgt dabei üblicherweise
mittels unterschiedlicher Kraftübertragungselemente,
wie beispielsweise einen Kupplungszug oder auch hydraulisch. Bei
längeren
Langsamfahrstrecken oder auch im Stop-and-go-Verkehr wird daher
vom Fahrer das Aufbringen einer Handkraft oder Haltekraft verlangt,
um die Kupplung im ausgekuppelten oder im schlupfenden Zustand zu
halten. Wenn daher in den beispielshalber genannten Situationen
der Fahrer die Kupplung über
einen längeren
Zeitraum im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand halten muss,
kann dies aufgrund der lang anhaltenden Kraftanstrengung zu Schmerzen
im Handgelenk des Fahrers führen.
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Die
DE 43 40 379 A1 beschreibt
eine Betätigungseinrichtung
für eine
Bremse oder eine Kupplung eines Zweirades, die mit einem Hydraulikkreis arbeitet.
Mit der bekannten Betätigungseinrichtung soll
bei geringer Haltekraft ein feinfühliges Dosieren bei schneller Überwindung
der Leerwege möglich sein.
Zu diesem Zweck ist am Kolben eines Geberzylinders ein als Raumkurve
ausgebildetes Übertragungselement
vorgesehen, welches dazu führen
soll, dass sich der Verlauf des Wegstreckenverhältnisses zwischen dem Betätigungshebel
und dem Kolben ändert.
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Anhand
der
DE 299 03 916
U1 ist eine mechanische Kupplungsbetätigung für Krafträder bekannt geworden, mit der
eine Verringerung der Handkraft bei eng aufeinander folgenden Einkuppelvorgängen erreicht
werden soll. Zu diesem Zweck erfolgt die Betätigung einer Kupplungsdruckstange über einen
Kniehebel-Mechanismus, der mit einer einstellbaren Endanschlag-Schraube
versehen ist, sodass der Anlenkpunkt des Kniehebels in seiner Stellung und
Entfernung von seinem Drehpunkt variabel justierbar ist.
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Die
JP 08258777 A beschreibt
eine Zusatzvorrichtung für
einen Betätigungshebel,
die so ausgebildet ist, dass eine Hilfskraft zur Bedienung des Betätigungshebels
erzeugt wird.
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Anhand
der
DE 693 10 847
T2 ist eine Kupplungsbetätigungs-Hilfseinrichtung für eine Seilzug-betätigte Kupplung
bekannt geworden, die einen Elektromotor aufweist, der über einen
vom Kupplungsbetätigungshebel
ausgelösten
Mikroschalter aktiviert wird, um eine einer vom Kupplungshebel ausgeübten Zugkraft überlagerte
Zugkraft zum Öffnen
der Kupplung zu erzeugen. Sobald der Kupplungshebel vollständig durchgezogen
ist, wird der Elektromotor vom Mikroschalter in die Aus-Stellung geschaltet
und kann daher keine Zugkraft mehr erzeugen, die der Zugkraft aufgrund
der Betätigung
des Kupplungshebels überlagert
werden kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem die Betätigungskraft am
Kupplungshebel des Motorrads beim Halten der Kupplung im ausgekuppelten
Zustand oder im Schlupfzustand verringert werden kann.
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Die
Erfindung weist zur Lösung
dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 1 und 3
angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Verfahrensausgestaltungen
sind in den weiteren Ansprüchen
beschrieben. Darüber
hinaus weist die Erfindung zur Lösung
dieser Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung die im Anspruch 4 und
8 angegebenen Merkmale auf, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der
Vorrichtung in den weiteren Ansprüchen beschrieben sind.
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Die
Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass es von Vorteil ist, wenn
die vom Fahrer aufzubringende Betätigungskraft am Kupplungshebel
beim Öffnen
der Kupplung, wenn also der Kupplungshebel zur Lenkstange hin gezogen
wird, höher
ist als die für das
Halten der Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand
der Kupplung erforderliche Haltekraft. Dadurch wird erreicht, dass
der Fahrer des Motorrads beim Öffnen
der Kupplung einen angenehmen und definierten Druckpunkt erfährt, während er
für das
Halten der Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder auch im Schlupfzustand
eine deutlich geringere Kraft benötigt als für das Öffnen der Kupplung. Dieser
definierte Druckpunkt beim Lüften oder Öffnen der
Kupplung bringt den Vorteil mit sich, dass der Fahrer ein reproduzierbares
Gefühl
dafür entwickelt,
wann die Kupplung öffnet
und damit die Kraft- oder Momentenübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor
und dem Schaltgetriebe unterbricht.
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Die
Erfindung sieht nunmehr ein Verfahren zur Verringerung der Betätigungskraft
an einem Kupplungshebel eines Motorrads beim Halten der Kupplung
im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand der Kupplung vor,
wobei mittels einer Kraftausgleichseinrichtung beim Schließen oder
Halten der Kupplung die am Kupplungshebel erforderliche Betätigungskraft
reduziert wird. Die Kraftausgleichseinrichtung sorgt dabei beispielsweise
dafür, dass
eine vom Fahrer beim Öffnen
der Kupplung, also dem Ziehen des Kupplungshebels, aufgebrachte
Betätigungskraft
zu einer Kraft führt,
die einem ungehinderten Schließen
der Kupplung entgegenwirkt derart, dass ein Teil der vom Fahrer
ansonsten aufzubringenden Haltekraft von der Kraftausgleichseinrichtung übernommen
wird.
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Die
Kraftausgleichseinrichtung kann dabei nach der Erfindung hydraulisch
arbeiten derart, dass die Betätigungskraft
mittels einer Beaufschlagung einer Kolbenfläche der Kraftausgleichseinrichtung
mit Druckfluid verringert wird. Die Kolbenfläche kann dabei über ein
Rückströmventil
gesteuert im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand der Kupplung mit
einem Druckfluid beaufschlagt werden, so dass sich an der Kolbenfläche über das
Druckfluid eine Haltekraft einstellt, die den Fahrer beim Halten
der Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand unterstützt, indem
sie die vom Fahrer aufzubringende Haltekraft verglichen mit einer
nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
arbeitenden Kupplungsbetätigungseinrichtung
verringert.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
die Betätigungskraft
auch mittels einer mechanisch arbeitenden Kraftausgleichseinrichtung
verringert werden, die eine Reibkraft erzeugt, die über einen
Seilzug auf einen Kupplungsausrückmechanismus
zum Halten der Kupplung im ausgekuppelten Zustand wirkt.
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Die
nach der Erfindung vorgesehene Vorrichtung kann eine Kraftausgleichseinrichtung
in einem Hydraulikkreis aufweisen, der einen über den Kupplungshebel betätigten ersten
Druckzylinder mit einem mit der Kupplung gekoppelten zweiten Druckzylinder über Fluidleitungen
verbindet, wobei die Kraftausgleichseinrichtung einen Vorlaufzweig
sowie einen Rücklaufzweig
besitzen kann. Über
den Vorlaufzweig kann somit Druckfluid in der Form von beispielsweise
Hydrauliköl
vom ersten Druckzylinder, der über
den Kupplungshebel vom Fahrer betätigt wird, in Richtung zum
zweiten Druckzylinder strömen,
der kupplungsseitig angeordnet ist und bei einer Druckbeaufschlagung
die Kupplung öffnet,
wobei ein ungehindertes Rückströmen des
Hydraulikfluids über
den Rücklaufzweig
der Kraftausgleichseinrichtung vom zweiten Druckzylinder zum ersten
Druckzylinder hin behindert wird und somit der über den ersten Druckzylinder
im Hydraulikkreis herbeigeführte Druck
im Hydraulikkreis zu einem Rückstaudruck führt, der
den zweiten Druckzylinder beaufschlägt und somit die vom Fahrer
zum Halten der Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand erforderliche
Betätigungskraft
verringert.
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Zu
diesem Zweck ist es nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen,
dass im Vorlaufzweig ein Rückschlagventil
angeordnet ist, welches bei einem Druckaufbau im ersten Druckzylinder über den
Kupplungshebel zur Fluidströmung
zum zweiten Druckzylinder geöffnet
wird und bei einem Rückstaudruck
geschlossen wird, so dass der Rückstaudruck einen
im Rücklaufzweig
in einer Kolbenbohrung angeordneten, insbesondere federbelasteten
Differentialsteuerkolben eines Differentialdruckventils beaufschlägt.
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Dieser
Differentialsteuerkolben verschließt dabei bei einem Druckaufbau
im ersten Druckzylinder einen Fluiddurchlass in der Kolbenbohrung
zum ersten Druckzylinder hin und öffnet den Fluiddurchlass bei
einer Verringerung der Betätigungskraft
am Kupplungshebel unter einen vorbestimmten Schwellenwert zur Fluidströmung vom
zweiten Druckzylinder zum ersten Druckzylinder hin wieder.
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Es
ist dabei vorgesehen, dass der Differentialsteuerkolben, wenn er
sich in einem vom ersten Druckzylinder unbelasteten Zustand befindet,
den Fluiddurchlass in der Kolbenbohrung federbelastet offen hält oder
verschlossen hält.
Wenn der Differentialsteuerkolben den Fluiddurchlass in dem Zustand, wenn
er vom ersten Druckzylinder nicht beaufschlagt wird, über eine
Druckfeder belastet offen hält,
dann führt
dies dazu, dass der oben genannte Hydraulikkreis keinen Restdruck
besitzt, wenn der Fahrer den ersten Druckzylinder über den
Kupplungshebel nicht betätigt.
Wenn die den Differentialsteuerkolben belastende Feder so ausgebildet
ist, dass der Fluiddurchlass im vom ersten Druckzylinder unbelasteten Zustand
des Differentialsteuerkolbens verschlossen gehalten wird, dann führt dies
dazu, dass im Hydraulikkreis ein geringer Restdruck als Rückstaudruck auch
dann vorhanden ist, wenn der erste Druckzylinder vom Fahrer nicht
betätigt
wird, was vorteilhafterweise dazu führt, dass durch den Restdruck
im Hydraulikkreis die Gefahr des Auftretens von Schwingungen im
Hydraulikkreis verringert wird, so dass ein Pulsieren in Hydraulikkreis
verhindert wird. Auch ist eine Ausgestaltung des Differentialsteuerkolbens ohne
eine ihn belastende Feder im Rahmen der Erfindung vorgesehen.
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Wenn
anstelle der vorstehend beschriebenen hydraulischen Betätigung der
Kupplung eine mechanische Betätigung
der Kupplung gewünscht
sein sollte, dann kann nach der Erfindung im mechanischen Kraftübertragungsweg
zwischen dem Kupplungshebel und dem Kupplungsausrückmechanismus
eine Kraftausgleichseinrichtung vorgesehen sein, die eine Reibkraft
erzeugt, die über
einen Seilzug auf den Kupplungsausrückmechanismus zum Halten der
Kupplung im ausgekuppelten Zustand wirkt.
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Zu
diesem Zweck kann die Kraftausgleichseinrichtung einen Freilauf
und eine einseitig wirkende Seilzugbremse aufweisen, wobei der Freilauf
beim Ziehen des Kupplungshebels zum Öffnen der Kupplung eine weitgehend
reibungsfreie Bewegung des Seilzugs zulässt und beim Halten der Kupplung
im ausgekuppelten Zustand oder im Schlupfzustand den Seilzug mit
einer Reibzugkraft beaufschlägt.
Diese Reibzugkraft wirkt auf den Kupplungsausrückmechanismus und kann in ihrer
Höhe durch
den Reibkoeffizienten zwischen der Reibpaarung Seilzug und Seilzugbremse
und durch den Umschlingungswinkel zwischen der Seilzugbremse und
dem Seilzug eingestellt werden. Die Kraftausgleichseinrichtung kann schmutzgeschützt beispielsweise
im Motorgehäuse des
damit ausgestatteten Motorrads angeordnet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese
zeigt in:
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1 ein
Diagramm der Handkraft aufgetragen über dem Ausrückweg bei
einer bekannten mechanisch betätigten
Kupplung;
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2 ein
Diagramm ähnlich
zu demjenigen nach 1, bei einer hydraulisch betätigten Kupplung;
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3 eine
schematische Darstellung einer Kraftausgleichseinrichtung in einem
Hydraulikkreis nach der Erfindung;
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4 ein
Diagramm der Handkraft aufgetragen über dem Ausrückweg bei
einer nach der Erfindung betätigten
Kupplung; und
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5 eine
schematische Darstellung einer mechanisch arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 der
Zeichnung zeigt ein Diagramm der Handkraft aufgetragen über dem
Ausrückweg
bei einer bekannten mechanisch betätigten Motorradkupplung. Wenn
der Fahrer des Motorrads die Kupplung öffnen will, dann muss er eine
Handkraft ausüben, die
gemäß der Ordinate
in 1 ansteigt. Beim Ziehen des Kupplungshebels zum Öffnen der
Kupplung steigt die Handkraft daher von dem mit 1 bezeichneten
Punkt auf der Ordinate zu dem mit A bezeichneten Punkt an. In dem
Punkt A liegt an der Druckplatte dann eine Kraft an, die die Druckplatte
gegen die Vorspannung der Kupplungsdruckfedern lüftet. Bei der Darstellung nach
der Zeichnung wird davon ausgegangen, dass die Kupplungsdruckfedern
einen linearen Kennlinienverlauf aufweisen, so dass zwischen den
Punkten A und B der Verlauf der Vorspannkraft der Kupplungsdruckfedern
grafisch dargestellt ist.
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Bei
einer mechanisch betätigten
Kupplung wird über
einen Seilzug, der in einer Seilzugtülle läuft, ein Kupplungsausrückmechanismus
betätigt.
Um letztlich die Kupplung öffnen
zu können,
muss daher der Fahrer auch noch die Reibung im System zwischen dem
Kupplungshebel und dem Kupplungsausrückmechanismus überwinden,
so dass sich diese zu überwindende
Reibkraft der im Punkt A anliegenden Handkraft additiv überlagert,
so dass vom Fahrer zum Lüften
der Kupplung letztlich eine Handkraft aufzubringen ist, die mit
der Ziffer 2 in der 1 dargestellt
ist. Wenn der Fahrer die Kupplung weiter öffnen will, dann führt ein
Anstieg der Handkraft zu einer Zunahme des Ausrückwegs der Kupplung bis zu
dem mit der Ziffer 3 bezeichneten Punkt in dem Diagramm nach 1.
Wenn der Fahrer die Kupplung schließen will, also einkuppeln will,
dann muss er die Handkraft von dem mit Ziffer 3 bezeichneten
Punkt zu dem mit Ziffer 4 bezeichneten Punkt senken, da
jetzt die Reibung wieder der Einkuppelbewegung entgegenwirkt, wobei
der Einkuppelvorgang ohne die systembedingte Reibung durch einen
Verlauf des Ausrückwegs
zwischen dem mit B bezeichneten Punkt und dem mit A bezeichne ten
Punkt hinsichtlich der aufzubringenden Handkraft dargestellt werden
kann. Die Reibung im System sorgt aber dafür, dass beim Schließen der
Kupplung die Handkraft um die Reibungskraft niedriger ist.
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Der
Auskuppelvorgang läuft
daher zwischen den Punkten 1, 2 und 3,
während
bei einer Handkraft zwischen den Punkten 3 und 4 die
Kupplung im ausgekuppelten Zustand gehalten wird und der Einkuppelvorgang
bei vollständig
geöffneter
Kupplung hinsichtlich der Handkraft zwischen den Punkten 4, 5 und 1 verläuft. Über dem
gesamten Ausrückweg
befindet sich die Kupplung im Schlupfzustand, so dass die Kupplung
im Schlupfzustand teilweise geöffnet oder
teilweise geschlossen gehalten werden kann.
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Der
Fahrer muss daher die im Punkt 3 anliegende hohe Handkraft
aufbringen, um die Kupplung zu öffnen,
hat aber dafür
eine deutlich niedrigere Haltekraft bei gezogener Kupplung, d.h.
also im ausgekuppelten Zustand gemäß der Ziffer 4.
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2 der
Zeichnung zeigt einen ähnlichen Verlauf
der Handkraft aufgetragen über
dem Ausrückweg
der Kupplung bei einer hydraulisch betätigten Kupplung. Der Verlauf
der Handkraft aufgetragen über
dem Ausrückweg
entspricht weitgehend dem Verlauf der Handkraft über dem Ausrückweg nach 1,
wobei aufgrund der bei einem hydraulischen System niedrigeren Reibung
die absoluten Differenzen zwischen den Punkten A, 2 und 5 sowie
den Punkten B, 3 und 4 kleiner sind. Es bedeutet
dies mit anderen Worten, dass der Fahrer die hydraulisch betätigte Kupplung
leichter ziehen und damit öffnen kann,
aber zum Halten der Kupplung mehr Handkraft benötigt. Außerdem wird durch die geringere
Kraftdifferenz zwischen dem Ziehen der Kupplung (Punkt 3) und
dem Halten der Kupplung im vollständig geöffneten Zustand (Punkt 4)
das Positionieren der Kupplung auf ein bestimmtes Schleppmoment
im Schlupfzustand erschwert.
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3 der
Zeichnung zeigt nun eine erfindungsgemäße Kraftausgleichseinrichtung 1,
die in einem Hydraulikkreis zur Betätigung der nicht näher dargestellten
Kupplung des Motorrads angeordnet ist. Von einem Kupplungshebel
mit einem ersten Druckzylinder führt
eine Leitung 2 für
Hydraulikfluid zu der Kraftausgleichseinrich tung 1, von
der wiederum eine Leitung 3 zu der nicht dargestellten,
am Motor angeordneten Kupplung führt.
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Wenn
der Fahrer über
die Betätigung
des Kupplungshebels den ersten Druckzylinder betätigt, dann baut dieser einen
Druck in dem Hydraulikfluid auf, der sich über die Leitung 2 in
die Kraftausgleichseinrichtung 1 fortpflanzt.
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Die
Kraftausgleichseinrichtung 1 weist zwei Wege auf, in die
sich der Hydraulikkreis innerhalb der Einrichtung 1 aufspaltet.
Der erste Weg oder Zweig führt
von der Leitung 2 zu einem Vorlaufzweig 4, der mit
der Leitung 3 verbunden ist, während der zweite Weg oder Zweig
zu einem Rücklaufzweig 5 führt, der ebenfalls
mit den Leitungen 2 und 3 in Verbindung steht.
Der über
dem Kupplungshebel aufgebaute Druck führt zu einer Fluidströmung in
der Leitung 2, die über
den Anschluss 6 in eine in dem Gehäuse 7 der Kraftausgleichseinrichtung 1 angeordnete
Bohrung 8 eintritt.
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Die
Bohrung 8 weist an dem, dem Anschluss 6 gegenüberliegenden
Ende eine Verbindung mit einer Querbohrung 9 auf, die über einen
Verschluss 10 nach außen
verschlossen ist. Ein ähnlicher
Verschluss 10 ist auch an der, der Querbohrung 9 weitgehend
gegenüberliegenden
Bohrung vorgesehen.
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Im
Rücklaufzweig 5 befindet
sich ein Differentialsteuerkolben 11 angeordnet, der bei
der dargestellten Ausführungsform
an seiner Unterseite von einer schwachen Druckfeder 12 und
vom Umgebungsdruck beaufschlagt wird. Die Verbindungsstelle zwischen
der Bohrung 8 und der Querbohrung 9 steht offen.
Sobald der Fahrer den Kupplungshebel betätigt und damit den mit dem
Kupplungshebel gekoppelten ersten Druckzylinder betätigt und
somit einen Druck p2 im Hydraulikkreis aufbaut,
wird der Differentialsteuerkolben 11 mit dem Druck p2 beaufschlagt, so dass ab dem Kräftegleichgewicht
zwischen der Druckfeder 12 und dem Produkt aus der oberen
Kolbenfläche 13 minus
der unteren Kolbenfläche
des Differentialsteuerkolbens und dem Druck p2 sich
der Differentialsteuerkolben 11 auf die Umlaufkante 24 absenkt
und somit eine Fluidströmung
aus der Leitung 2 in den Bereich unterhalb der Umlaufkante 24 in
den Rücklaufzweig 5 verhindert.
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Der
Druck p2 führt zu einem Öffnen eines
in dem Vorlaufzweig 4 angeordneten Kugelventils 15, so
dass die Fluidströmung
von der Leitung 2 in den Vorlaufzweig 4 und vom
Vorlaufzweig 4 in die Leitung 3 stattfindet. Statt
des bei dieser Ausführungsform dargestellten
Kugelventils 15 ist es auch möglich, ein anderes, eine in
eine Richtung zulassendes Ventil vorzusehen, beispielsweise ein
Schieberventil mit einem Ventilkolben.
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Der über den
Kupplungshebel aufgebaute Druck p2 pflanzt
sich über
die Leitung 3 zu dem zweiten Druckzylinder fort, der mit
der hydraulisch betätigten
Kupplung gekoppelt ist.
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Die
Handkraft entspricht an dieser Stelle der Ziffer 3 im Diagramm
nach 4.
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Der
Differentialsteuerkolben 11 weist an seiner oberen Kolbenfläche 13 eine
für die
Druckbeaufschlagung wirksame Kolbenfläche A1 auf,
die größer ist
als die der Druckfeder 12 zugeordnete Fläche A2. Sobald sich ein Druckgleichgewicht zwischen
dem kupplungshebelseitigen Druck p2 und
dem kupplungsseitigen Druck p1 eingestellt
hat, wird das Kugelventil 15 aufgrund der Druckfeder 16 geschlossen.
Eine Rückströmung des
Hydraulikfluids über den
Vorlaufzweig 4 wird daher verhindert.
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Wenn
der Fahrer einen Einkuppelvorgang einleiten möchte, also von dem Punkt 3 oder
einem Punkt auf der Strecke 2–3 weg wieder einkuppeln möchte und
hierbei die Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder Schlupfzustand
hält, kann
eine Rückströmung nur
mehr über
den Rücklaufzweig 5 stattfinden.
Am Differentialsteuerkolben stellt sich nunmehr ein Kräftegleichgewicht
gemäß der folgenden Formel
ein: p1·(A1 – A2) + F = p2·A1
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Das
heißt
also, der kupplungsseitige Druck p1 wirkt
nur auf die untere Kreisringfläche
(A1 – A2) des Differentialsteuerkolbens 11.
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Wenn
der kupplungshebelseitige Druck p2 sinkt,
bleibt der Differentialsteuerkolben 11 solange geschlossen,
d.h. hält
also den Fluiddurchlass 14 solange geschlossen, bis das
Produkt aus dem kupplungshebelseitigen Druck p2 und
der Druckfläche
A1 kleiner wird als die Federkraft F plus
dem Produkt aus der Flächendifferenz
(A1 – A2) und p1. Erst dann lässt der
Differentialsteuerkolben Hydraulikfluid über den Fluiddurchlass 14 von
der Kupplung, d.h. dem zweiten Druckzylinder, zum ersten Druckzylinder
am Kupplungshebel durch und der Druck p1 sinkt.
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Für den Schwellenwert
p2*, bei dem sich der Differentialsteuerkolben 11 gerade
noch nicht öffnet, ergibt
sich folgendes Kräftegleichgewicht: p2*·A1 =
F + (p1·(A1 – A2))
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Es
heißt
dies mit anderen Worten, dass sich folgendes Druckverhältnis des
kupplungshebelseitigen Drucks p2* und des
kupplungsseitigen Drucks p1 einstellt: p2*/p1 =
1 – A2/A1 – F/p1A1
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Durch
eine entsprechende Auswahl der Flächen A1 und
A2 kann daher das Verhältnis des kupplungshebelseitigen
Drucks p2* und des kupplungsseitigen Drucks
p1 eingestellt werden. Wenn beispielsweise
die Fläche
A1 doppelt so groß gewählt wird wie die Fläche A2, also A1 = 2·A2, dann ergibt sich das vorbezeichnete Druckverhältnis zu: p2*/p1 =
0.5 – F/p1A1 woraus sich
ergibt, dass der am Kupplungshebel herrschende Druck p2* maximal
halb so groß ist
wie der kupplungsseitige Druck p1 und somit
an der Seite des Kupplungshebels eine niedrigere Haltekraft erforderlich
ist, wobei das vorstehend bezeichnete Druckverhältnis durch eine Veränderung
der druckwirksamen Flächen
A1 und A2 noch weiter
zugunsten einer Verringerung der Betätigungskraft beim Halten der
Kupplung, also im ausgekuppelten Zustand und beim Einkuppeln der
Kupplung, also im Schlupfzustand verändert werden kann.
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Nach
einer nicht näher
dargestellten alternativen Ausführungsform
der Kraftausgleichseinrichtung ist es möglich, den Differentialsteuerkolben 11 auch
mit einer Federkraft F zuzuhalten, also den Fluiddurchlass 14 geschlossen
zu halten, so dass die in 3 der Zeichnung
dargestellte Druckfeder 12 weggelassen wird und oberhalb
der oberen Kolbenfläche 13 eine
entsprechende Druckfeder in der Bohrung 8 angeordnet wird.
Das am Differentialsteuerkolben wirkende Kräfteverhältnis ändert sich dann zu: p2·A1 +
F = p1·(A1 – A2)was den Vorteil hat, dass ein am Kupplungshebel
ansonsten zum Schließen
des Differentialsteuerkolbens 11 nach 3 der
Zeichnung erforderlicher geringfügiger
Leerweg wegfällt
und im Hydraulikkreis ein kupplungsseitiger Restdruck p1 =
F·A1 verbleibt. Dieser Restdruck hat den Vorteil,
dass der Hydraulikkreis durch die Restdruckbeaufschlagung nicht
zu Schwingungen neigt. Auch ist eine Ausführungsform ohne Federbelastung
des Differentialsteuerkolbens 11 möglich.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Kraftausgleichseinrichtung
nach der Erfindung in die am Lenkerende des Motorrads angeordnete Kupplungsarmatur
integriert, so dass eine platzsparende Konfiguration möglich ist.
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4 der
Zeichnung zeigt ein Diagramm der Handkraft aufgetragen über dem
Ausrückweg
bei einer nach der Erfindung hydraulisch betätigten Kupplung. Wie es ohne
weiteres ersichtlich ist, steigt die Handkraft zum Lüften der
Kupplung bis zu einem Punkt 2 an, der sich auf weitgehend
der gleichen Höhe
befindet, wie bei dem Diagramm nach 2 der Zeichnung.
Zum Öffnen
der Kupplung muss auch die sehr kleine Federkraft der Feder 16 überwunden werden,
die aber vernachlässigbar
klein ist. Der Fahrer des Motorrades erfährt daher einen Druckpunkt beim Öffnen der
Kupplung, wie er es gewöhnt
ist. Wenn er aber die Kupplung im ausgekuppelten Zustand oder im
Schlupfzustand halten möchte,
reduziert sich die von ihm aufzubringende Handkraft um einen deutlich
größeren Betrag,
als dies in 2 der Zeichnung der Fall ist.
Die vom Fahrer aufzubringende Handkraft bei vollständig geöffneter
Kupplung wird durch den Punkt 4 in 4 der Zeichnung dargestellt,
der sich auf einem niedrigeren Niveau befindet als der vergleichbare
Punkt 4 der 2 der Zeichnung. Der Fahrer
wird damit in der Haltekraft entlastet, die er zum Halten der Kupplung
im ausgekuppelten oder im Schlupfzustand aufbringen muss. Dabei
ist zu beachten, dass die für
das Halten der Kupplung im Schlupfzustand erforderliche Handkraft durch
die Strecke 4–5 der 4 repräsentiert
ist, also die Handkraft über
dem gesamten Ausrückweg der
Kupplung (dem Schlupfzustand) kleiner ist als bei einer bekannten
hydraulisch arbeitenden Kupplung nach 2.
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5 der
Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftausgleichseinrichtung 17 in
der Form einer Bremsrolle mit einem einseitig wirkenden Freilauf.
Zum Öffnen
einer schematisch dargestellten Kupplung 18 zieht der Fahrer
des Motorrades einen Kupplungshebel 19 in Richtung zum
Lenkerende 20 und erzeugt somit eine Zugkraft F an einem
Zugseil 21, welches über
eine Bremsrolle 22 mit einseitig wirkendem Freilauf läuft und
auf einen nicht näher
dargestellten Kupplungsausrückmechanismus der
Kupplung 18 wirkt. Zum Öffnen
der Kupplung zieht der Fahrer am Kupplungshebel 19 in Richtung zum
Lenkerende 20, was zu einer Bewegung des Zugseils 21 in
Richtung des Pfeils F nach 5 der Zeichnung
führt,
wobei diese Bewegung des Zugseils 21 aufgrund der Rollbedingung
zwischen der Bremsrolle 22 und dem Zugseil 21 zu
einer aufgrund des Freilaufes freien Drehung der Bremsrolle 22 in Richtung
des Pfeils 23 führt.
Wenn sich das Zugseil 21 bei einem Loslassen des Kupplungshebels 19 vom
Lenkerende 20 weg in die der Drehrichtung 23 entgegengesetzte
Richtung bewegen möchte,
dann blockiert der Freilauf die Bremsrolle 22, so dass
zwischen der Bremsrolle 22 und dem Zugseil 21 ein
Reibungszustand auftritt, der die vom Fahrer aufzubringende Haltekraft
unterstützt
und somit zu einer Entlastung der Handkraft des Fahrers führt. Über eine entsprechende
Materialwahl der Bremsrolle 22 und des Seilzugs 21 sowie
des Umschlingungswinkels α nach 5 der
Zeichnung kann der Betrag der Reibkraft, die zwischen der Bremsrolle 22 und
dem Zugseil 21 entsteht, eingestellt werden.
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Die
Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass der Fahrer beim Halten
der Kupplung im ausgekuppelten Zustand und im Schlupfzustand hinsichtlich
seiner von ihm aufzubringenden Handkraft beim Betätigen des
Kupplungshebels entlastet wird und aber beim Öffnen der Kupplung einen für ihn gewohnten
definierten Druckpunkt erfährt.
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Hinsichtlich
vorstehend im Einzelnen nicht näher
erläuterter
Merkmale der Erfindung wird im Übrigen
ausdrücklich
auf die Ansprüche
verwiesen.