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Regelvorrichtung für das Ein-bzw. Auskuppeln von durch Unterdruck
betätigten Kraftfahrzeugkupplungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung
für das Ein- bzw. Auskuppeln von durch Unterdruck betätigten Kraftfahrzeugkupplungen,
bei der ein die Kupplung betätigender Servomotor vorgesehen ist, dessen Unterdruckkammer
durch ein in Abhängigkeit vom Gangschalthebel betätigbares Schaltventil und durch
ein in Abhängigkeit von einem brennkraftmaschinendrehzahlabhängig arbeitenden Fliehkraftregler
betätigbares Regelventil, die beide in der zum Servomotor führenden Unterdruckleitung
angeordnet sind, zum Einkuppeln mit dem Atmosphärendruck und zum Auskuppeln mit
dem Saugrohrunterdruck verbindbar ist und eine das Schaltventil umgehende Zweigleitung
vorgesehen ist, die durch das Regelventil in der Leerlaufstellung an die Unterdruckleitung
zum Servomotor angeschlossen ist.
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Eine solche bekannte Regelvorrichtung hat den Nachteil, däß die Kupplung
nicht nur während der einzelnen Kupplungsvorgänge, sondern auch während der Leerlaufeinstellung
des Getriebes ausgekuppelt wird. Dies wirkt sich insbesondere im Stadtverkehr nachteilig
aus, wo häufig an Kreuzungen od. dgl. Wartezeiten entstehen, bei denen die Kupplung
stets ausgerückt bleiben muß, wenn der Motor nicht ganz abgestellt wird. Eine solche
häufige Auskupplung, die in der Regel gegen entsprechend kräftig bemessene Federn
erfolgen muß, bedeutet eine große Beanspruchung des Ausrücklagers, weshalb diese
Teile kräftiger als bei sonst üblichen Kupplungen bemessen werden müssen. Überdies
ist das Ein- und Ausrücken der Kupplung insbesondere beim Anfahren und Einlegen
der ersten Gangstufe meist nicht genügend weich möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel zu vermeiden
und die eingangs genannte Regelvorrichtung so zu vervollkommnen, daß unter Beibehaltung
der heute üblichen Kupplungskonstruktionen auch ohne besonderes Kupplungspedal ein
Einrücken der Kupplung im Leerlauf und ein elastisches weiches Anfahren und Betätigen
der Kupplung ermöglicht wird.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der
Zweigleitung ein in Abhängigkeit eines von der Getriebeschalrtwelle bei eingelegtem
Gang betätigten Schalters betätigbares Blockierventil vorgesehen ist, das in der
Leergangstellung den zum Regelventil führenden Teil der Zweigleitung an die Atmosphäre
anschließt und ferner zwischen dem Regelventil und der Unterdruckkammer in der Unterdruckleitung
ein in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit vom Beschleunigerpedal betätigbares
Drosselventil vorgesehen ist. Eine solche Kombination des durch den Fliehkraftregler
betätigbaren Regelventils mit einem kupplungsseitig anschließenden Drosselventil
und einem in der das Schaltventil umgehenden Zweigleitung vorgesehenen zusätzlichen
Blockierventil ergibt die angestrebte Einkupplung im Leerlaufgang auf sehr einfache
und zuverlässige Weise und läßt zudem gerade beim Anfahren, wo es besonders auf
ein weiches, ruckfreies Einkuppeln ankommt, ein weiches, in seiner Wirkung steuerbares
Betätigen der Kupplung zu.
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Es ist bei einer mit einem Druckmittel arbeitenden Regelvorrichtung
für das Ein- und Auskuppeln von Kraftfahrzeugkupplungen schon bekannt, in der zum
pneumatischen Kupplungsantrieb führenden Leitung ein Regelventil vorzusehen, welches
vom Gaspedal des zugehörigen Motors her betätigbar ist. Abgesehen davon, daß diese
bekannte Regelvorrichtung kein Einkuppeln im Leerlaufgang zuläßt, fehlt bei ihr
auch die für die vorliegende Erfindung wesentliche Zusammenwirkung des genannten
Drosselventils mit einem vom Fliehkraftregler her betätigbaren Regelventil; weshalb
mit diesem bekannten Drosselventil die erfindungsgemäßen Vorteile nicht zu erzielen
sind.
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Es ist schließlich auch bereits bekanntgeworden, eine mit einer elektromagnetisch
betätigbaren Kupplung versehene Regelvorrichtung für das Ein- bzw. Auskuppeln von
Kraftfahrzeugkupplungen so zu gestatten,
daß die Kupplung im Leerlaufgang
zwangläufig eingekuppelt wird. Abgesehen davon, daß es sich hier um eine ganz spezielle
Getriebe- und Kupplungsbedienung in Verbindung mit einer drezahlabhängig gesteuerten
Magneterregung handelt, bleibt es auch völlig offen, auf welche Weise diese selbsttätige
Einkupplung erreichbar ist. Deshalb konnte die nunmehrige, auf eine ganz anders
wirkende Regelvorrichtung bezogene und eine ganz bestimmte Zuordnung mit dem genannten
Regelventil betreffende Erfindung durch diesen bekannten Vorschlag nicht nahegelegt
werden.
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In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel
der Regelvorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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In der Darstellung der dem Ausführungsbeispiel entsprechenden Regelvorrichtung
wurde auf eine Wiedergabe aller derjenigen üblichen Teile der Gangschaltvorrichtung
und des von dieser ausschaltbaren Wechselgetriebes verzichtet, die auch im vorliegenden
Fall wie üblich ausgeführt sein können und deren Darstellung deshalb für das Verständnis
der Regelvorrichtung,nach der Erfindung entbehrlich ist.
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Von der Gangschaltvorrichtung selbst ist in der Zeichnung lediglich
ein Gangschalthebel 1 und eine Getriebeschaltwelle 2 dargestellt, während
zur beschriebenen Regelvorrichtung als weitere wesentliche Teile außerdem noch ein
Servomotor 3 zum Betätigen der Kupplung, eine von der (nicht dargestellten)
Ansaugleitung der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges bis zum Servomotor
3 führende Unterdruckleitung 4,
5, 6, 7 und 8, zwei elektrisch steuerbare
und in nachstehend noch näher erläuterter Weise in die Unterdruckleitung eingeschaltete
Dreiwegeventile 9 und 10,
ein weiteres, in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl
betätigbares Dreiwegeventil 11, ein vom Beschleunigerpeda112 aus betätigbares
Drosselventil 13
und ein nachstehend noch näher beschriebener elektrischer
Stromkreis gehören, der einerseits von einem am Gangschalthebel 1 gelagerten Druckknopfschalter
14 und anderseits von einem von der Getriebeschaltwelle 2 her betätigbaren
Schalter 15 aus steuerbar ist. Der elektrische Stromkreis ist dabei an eine
übliche Fahrzeugbatterie 16 angeschlossen.
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Der von der Ansaugleitung der Brennkraftniaschine ausgehende Teil
4 der Unterdruckleitung führt zunächst zu einem Unterdruckbehälter 17 und
ist an diesen mit einem nach dem Behälter hin schließenden Rückschlagventil18 angeschlossen.
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Der auf den Unterdruckbehälter 17 folgende Teil 5 der Unterdruckleitung
führt zu dem elektrisch steuerbaren Dreiwegeventil9; nachstehend »Schaltventil«
genannt, dessen Schieber 19 den darauffolgenden Teil 6 der Unterdruckleitung bei
nicht betätigtem Schaltventil - und dementsprechender Absperrung des Teiles 5 der
Leitung - mit der Atmosphäre verbindet, während bei der anderen Stellung des Schaltventils
lediglich die beiden Teile 5 und 6 der Unterdruckleitung miteinander verbunden werden.
Die Steuerung des Schaltventils erfolgt von einem Elektromagneten 20 aus,
der im genannten Stromkreis liegt und bei seiner Erregung den Schieber 19 entgegen
der Kraft einer Feder 21 in die Spule des Elektromagneten hineinzieht.
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Das Schaltventil 9 ist von einer Zweigleitung`22, 23 überbrückt, in
der sich das andere elektrisch steuerbare Dreiwegeventi110, nachstehend »Blockierventil«
genannt, befindet. Auch dessen Schieber 24 kann von einem Elektromagneten 25 her
entgegen der Kraft einer Feder 26 betätigt werden, wobei der Teil 23 der
Zweigleitung bei nicht betätigtem Blockierventil 10 -und dementsprechend
abgeschlossenem Teil 22 der Zweigleitung - mit der Atmosphäre verbunden wird, während
bei der anderen Stellung des Blockierventils lediglich die beiden Teile
22 und 23 der Zweigleitung miteinander verbunden sind.
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Das in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine steuerbare
Dreiwegeventi111, nachstehend »Regelventil 11« genannt, ist an der nach dem
Servomotor 3 zu gelegenen Verzweigungsstelle der Zweigleitung 22, 23 angeordnet,
wobei dessen Schieber 27 den nach dem Servomotor 3 zu anschließenden Teil
7 der Unterdruckleitung bei der dargestellten Leerlaufstellung allein mit dem Teil
22 der Zweigleitung 22, 23 verbindet. Die Steuerung des Schiebers 27 erfolgt
über einen Fliehkraftregler 28, dessen Fliehgewichte 29 mit zunehmender Maschinendrehzahl
eine Bewegung des Schiebers 27 in eine Stellung bewirken, bei der der Teil 7 der
Unterdruckleitung schließlich - und zwar bei Drehzahlen oberhalb 800 U/min - nur
noch mit dem Teil 6 der Unterdruckleitung verbunden wird. Der Kraft der Fliehgewichte
29 entgegen wirkt eine übliche, am anderen Ende des Schiebers'27 angreifende
Rückstellfeder 30.
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Zwischen den Teilen 7 und 8 der Unterdruckleitung ist das Drosselventil
13 angeordnet, dessen verdrehbarer Drosselschieber 31 über einen Betätigungshebel
32 und eine Betätigungsstange 33 an das Beschleunigerpedal12 angeschlossen
ist. Beim Betätigen des Beschleunigerpedals 12 kann der Drosselschieber 31 zwischen
zwei Anschlägen 34 seines Betätigungshebels 32 aus einer Stellung,
wo er die Verbindung zwischen den beiden Teilen 7 und 8 der Unterdruckleitung auf
einen bestimmten, verhältnismäßig kleinen Querschnitt drosselt, bis in eine andere
Endstellung verdreht werden, bei der er die Verbindung zwischen den beiden Teilen
7 und 8 urigedrosselt herstellt.
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Der Servomotor 3 besteht im einzelnen aus einer einerseits durch eine
Membran 35 abgeschlossenen Unterdruckkammer 36, in die die Unterdruckleitung mit
dem Leitungsteil 8 einmündet, und aus einer von der Membran 35 aus gesteuerten Zugstange
37, die beispielsweise unmittelbar auf einen üblichen Kupplungshebel 38 einwirken
kann.
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Der am Gangschalthebel 1 angeordnete Druckknopfschalter
14 befindet sich am freien Ende des Gangschalthebels 1 und bildet
zugleich einen Betätigungsknauf zum Bedienen des Gangschalthebels 1.
Innerhalb
des - vorzugsweise aus einem Isolierstoff bestehenden - Betätigungsknaufes ist quer
zur Längsachse des Gangschalthebels 1 eine Kupferplatte 39 angeordnet, an
der eine den Betätigungsknauf normalerweise in eine äußere Endstellung bewegende
Druckfeder 40 anliegt, die anderseits an einer Stirnwand einer in den Gangschalthebe11
eingebauten Isolierbuchse 41 abgestützt ist: Die Kupferplatte 39 ist
über ein Kabet 42 mit dem einen Ende 43 der Spule des Elektromagneten
20 verbunden, während das andere Ende 44 der Spule über ein Kabel
45 an den einen Pol 46 der Fahrzeugbatterie 16 angeschlossen ist, deren anderer
Pol47 in üblicher Weise mit der Masse 48 des Fahrzeuges verbunden ist. Wird
der Druckknopfschalter 14 axial gegen den Gangschalthebel 1 bewegt, so gelangt
die Kupferplatte 39 in Kontakt mit den metallischen Teilen des Gangschalthebels
1, der seinerseits einen Teil der metallischen
Masse des Fahrzeuges
bildet, so daß dadurch der Elektromagnet 20 des Schaltventils 9 eingeschaltet
wird.
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Die Gangschaltwelle 2 der Gangschahvorrichtung weist an einer Stelle
eine äußere Ringnut 49 auf, in die bei der Leerlaufstellung der Getriebeschaltwelle
2 ein - an seinem anderen Ende zur Betätigung des elektrischen Schalters 15 dienender-Betätigungsstift
50 eingreift. Die Ringnut 49 ist derart flach und abgerundet ausgebildet, daß der
Betätigungsstift 50 bei einer Längsverschiebung der Getriebeschaltwelle 2 selbsttätig
aus der Ringnut 49 herausgeschoben wird, wobei er den Schalter 15 im Sinne
einer Kontaktgabe betätigt. Da sich die Ringnut 49 ausschließlich bei der Leerlaufstellung
der Gangschaltvorrichtung in der dargestellten Lage befindet, ist also der Schalter
15 bei allen übrigen Stellungen der Getriebeschaltwelle 2 eingeschaltet.
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Der einerseits mit der Masse 48 des Fahrzeuges verbundene elektrische
Schalter 15 steht über ein Kabel 51 mit dem einen Ende 52 der
Spule des Elektromagneten 25 in Verbindung, deren anderes Ende 53 über ein Kabel
54 ebenfalls an die Fahrzeugbatterie 9.6 angeschlossen ist. Schließlich geht vom
Kabel 51.
noch eine Verzweigung 55 aus, die über einen mittels eines
Schalthebels 56 betätigbaren weiteren elektrischen Schalter 57 an die Masse
48 des Fahrzeuges angeschlossen ist. Der Schalthebel 56 ist am Instrumentenbrett
des Fahrzeuges angeordnet und gibt dem Fahrer die Möglichkeit, das Blockierventil
10 gewünschtenfalls auch während der Leerlaufstellung der Gangschaltvorrichtung
zu betätigen.
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Die beschriebene Regelvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Bevor die
Brennkraftmaschine des Fahrzeuges angelassen wird, befinden sich die Teile der Regelvorrichtung
- bei eingeschalteter Leerlaufstellung - in den in der Zeichnung dargestellten Lagen.
Wird die Brennkraftmaschine angelassen, so entsteht dadurch in der Ansaugleitung
der Brennkraftmaschine ein Unterdruck, der zunächst zu einem mehr oder weniger starken
Leersaugen des Unterdruckbehälters 17 und der Teile 4, 5 und
22 der Unterdruckleitung führt. Da das Schaltventil 9 und das Blockierventil
10 sich in ihren abgeschalteten Stellungen befinden, sind die beiden Leitungsteile
5 und 22 an ihren dem Unterdruckbehälter 17 gegenüberliegenden
Enden durch die jeweiligen Schieber 19 bzw. 24 abgeriegelt, während
die Unterdruckkammer 36 des Servomotors 3 über die Teile 8, 7 und 23 sowie das Regelventil
11 und das Blockierventil 10 mit der Atmosphäre verbunden und somit
die (nicht dargestellte) Kupplung über den Kupplungshebel 38 eingerückt ist.
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Soll das Fahrzeug angefahren werden, so betätigt der Lenker des Fahrzeuges
den Gangschalthebel 1, wobei er zunächst den Elektromagneten 20 des Schaltventils
9 über den Druckknopfschalter 14 einschaltet und - durch entsprechendes Betätigen
des Gangschalthebels 1 - die Getriebeschaltwelle 2 in eine der ersten
Gangstufe entsprechende Stellung verschiebt. Durch die Verschiebung der Getriebeschaltwelle
2 wird über den Betätigungsstift 50 der Schalter 15 betätigt, wodurch der Elektromagnet25
das Blokkierventil 10 einschaltet und der Schieber 24 dieses Blockierventil
(gemäß der Zeichnung) nach rechts verschoben wird. Nunmehr ist die Unterdruckkammer
36 über die Teile 8, 7, 23 und '22 an den Unterdruckbehälter 17 angeschlossen,
wodurch die Kupp-Jung ausgerückt wird. Da das Regelventil 11 bei der - vorläufig
beibehaltenen - Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine noch in seiner dargestellten
Ausgangsstellung verbleibt, kann sich die Einschaltung des Schaltventils 9 zunächst
noch nicht auswirken. Läßt der Lenker nach dem Einschalten der ersten Gangstufe
den Gangschalthebel 1 wieder los, so wird dadurch lediglich das Schaltventil 9 wieder
abgeschaltet, was sich jedoch aus den vorgenannten Gründen zunächst ebenfalls nicht
weiter auswirken kann, solange die Leerlaufdrehzahl beibehalten bleibt. Das Fahrzeug
bleibt also zunächst bei eingeschalteter erster Gangstufe und ausgekuppelter Kupplung
noch stehen.
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Beschleunigt nunmehr der Lenker die Brennkraftmaschine durch Betätigen
des Beschleunigerpedals 12
bis zu einer Maschinendrehzahl von etwa 800 U/min,
so wird dabei das Regelventil 11 über die Fliehgewichte 29 des Fliehkraftreglers
28 (gemäß der Zeichnung) nach oben verschoben, wodurch nunmehr der seinerseits
mit der Atmosphäre verbundene Teil 6 der Unterdruckleitung - nach Abschluß des Teiles
23 - an den mit der Unterdruckkammer 36 in Verbindung stehenden Teil ? der Unterdruckleitung
angeschlossen wird. Die Folge davon ist, daß nunmehr die Kupplung selbsttätig eingerückt
und das Fahrzeug in Gang gesetzt wird. Da es der Fahrer in der Hand hat, das Beschleunigerpeda112
beliebig langsam zu betätigen, kann er damit auch den Einkuppelvorgang beim Anfahren
beliebig »weich« gestalten und das Fahrzeug ruckfrei und zügig anfahren.
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Sollen die weiteren Gangstufen eingeschaltet werden, so braucht der
Lenker hierzu lediglich den Gangschalthebel 1 gemeinsam mit dem Druckknopfschalter
14 entsprechend zu betätigen, wodurch jeweils zu Beginn jeder Schaltung die
Unterdruckkammer 36 des Servomotors 3 über das Schaltventil 9 an den Unterdruckbehälter
17 angeschlossen und die Kupplung ausgekuppelt und am Ende jeder Schaltung
(mit dem Loslassen des Druckknopfschalters 14) das Schaltventil 9 wieder
abgeschaltet und dadurch die Unterdruckkammer 36 wieder mit der Atmosphäre verbunden
wird, was einem erneuten Einrücken der Kupplung entspricht.
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Dadurch, daß in die Teile 7, 8 der Unterdruckleitung noch das
Drosselventil 13 eingeschaltet ist, dessen Stellung von der Stellung des
Beschleunigerpedals 12
abhängt, kann die Geschwindigkeit der Aus- und Einkupplung
auch bei allen übrigen Gangstufen über das Beschleunigerpedal12 beeinflußt werden.
Je weniger das Beschleunigerpedal12 betätigt wird, um so mehr wird die Unterdruckleitung
an der Stelle des Drosselventils 13 gedrosselt und um so langsamer erfolgen auch
die Ein- und Auskupplungsvorgänge über den Servomotor 3.
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Damit bei laufender Brennkraftmaschine jederzeit ein ausreichender
Unterdruck zur Betätigung des Servomotors 3 zur Verfügung steht, schließt das Rückschlagventil
18 den Unterdruckbehälter 17 von dem zur Ansaugleitung führenden Teil
4 der Unterdruckleitung ab, wenn der Ansaugdruck je - etwa bei zu heftigem Betätigen
des Beschleunigerpedals 12 oder beim Schalten mit Zwischengas - über den
im Unterdruckbehälter 17 gerade befindlichen Druck ansteigen sollte.
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Zum Anhalten des Fahrzeuges genügt eine entsprechende Betätigung des
Bremspedals, weil die Unterdruckkammer 36 des Servomotors 3 im Augenblick
der Unterschreitung einer Maschinendrehzahl von
etwa 800 U/min selbsttätig
über das Regelventil 11,
die Teile 23 und 22 sowie das (eingeschaltete)
Blokkierventil 10 an den Unterdruckbehälter 17 angeschlossen wird
und die Kupplung ausrückt. Kommt das Fahrzeug sodann-bei nicht betätigtem Beschleunigerpedal
12 - zum Stehen, so läuft die Brennkraftmaschine bei ausgekuppelter Kupplung im
Leerlauf weiter. Die selbsttätige Einkupplung erfolgt erst wieder, nachdem die Brennkraftmaschine
abgestellt wird; wovor man mittels des Gangschalthebels 1 zweckmäßig entweder
die Leerlaufgangstufe oder die erste Gangstufe einschaltet. Notfalls läßt sich diese
Gangstufe aber auch noch bei abgestellter Brennkraftmaschine und eingekuppelter
Kupplung einschalten.
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Schaltet man beim Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine über den
Gangschalthebel 1 die in Verbindung mit der Getriebeschaltwelle'2 dargestellte Leerlaufstellung
ein, so wird dadurch über den Schalter 15
das Blockierventil 10 abgeschaltet,
wodurch nunmehr die Unterdruckkammer 36 auch beim Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine
über das Blockierventil 10
mit der Atmosphäre verbunden und die Kupplung eingerückt
wird. Man kann also die Brennkraftmaschine auch bei eingeschalteter Leerlaufgangstufe
und eingekuppelter Kupplung laufen lassen.
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Will man bei Bergabfahrten die Brennkraftmaschine zum Bremsen ausnutzen,
so braucht man hierzu lediglich das Beschleunigerpedal 12 entsprechend loszulassen.
Die jeweils eingeschaltete Gangstufe bleibt dabei auch weiterhin eingeschaltet,
solange die Maschinendrehzahl nicht unter 800 U/min absinkt: Da die Hauptbremswirkung
ohnehin erst bei höheren Drehzahlen einsetzt, wird also die Wirkung der Motorbremsung
durch die beschriebene Regelvorrichtung praktisch nicht beeinträchtigt.
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Bei schwachem Gefälle der Fahrbahn kann man ohne weiteres auch die
Leerlaufgangstufe einschalten, wobei die Brennkraftmaschine - bei nicht betätigtem
Beschleunigerpedal 12-im Leerlauf weiterläuft. Handelt es sich dabei nur um ein
kurzes Gefälle, so genügt es, während dieser Zeit lediglich den Druckknopfschalter
14 zu betätigen, wodurch die Unterdruckkammer 36 über das Schaltventil 9
während dieser Zeit an den Unterdruckbehälter 17 angeschlossen und die Kupplung
ausgerückt wird. Betätigt man da- , bei den Druckknopfschalter 14 (bei losgelassenem
Beschleunigerpedal12) so lange, bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter 800
U/min gefallen ist, dann wird die Unterdruckkammer 36 von da an über das Regelventil
11, die Teile 23 und 22 der Zweig- ; Leitung sowie das Blockierventil
10 an den Unterdruckbehälter 17 angeschlossen. Man kann daraufhin also den
Druckknopfschalter 14 wieder loslassen, wobei die Brennkraftmaschine trotzdem
weiterhin ausgekuppelt bleibt und im Leerlauf weiterläuft. ; Zum Wiedereinkuppeln
genügt es, erneut das Beschleunigerpeda112 zu betätigen, woraufhin die Unterdruckkammer
36 bei zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine über das Regelventil
11 wieder an den über das abgeschaltete Schaltventil 9 mit der Atmosphäre
verbundenen Teil 6 der Unterdruckleitung angeschlossen und dadurch die Kupplung
wieder eingerückt wird.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße
Regelvorrichtung eine außerordentliche Vereinfachung der Bedienung des Fahrzeuges
mit sich bringt, ohne daß hierfür stufenlos arbeitende Drehmomentwandler, Flüssigkeitsgetriebe
od. dgl. erforderlich wären.