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Steuereinrichtung flirr eine durch Federkraft im Eingriff gehaltene
Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung
für eine durch Federkraft im Eingriff gehaltene Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge
mit einem zum Ausrücken der Reibungskupplung dienenden druckmittelbeaufschiagbaren
Servomotor, in dem eine den Servomotor in zwei Kammern teilende Membran oder ein
Kolben angeordnet ist, die oder der entsprechend den ,Änderungen des Druckunterschiedes
zwischen den zu beiden Seiten der Membran oder des Kolbens auftretenden Drücken
bewegbar ist, wobei in der Druckmittelleitung vom Druckmittelbehälter nach der einen
Kammer des Servomotors ein in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsmaschine,
vorzugsweise durch einen von der Antriebsmaschine angetriebenen Fliehkraftregler,
betätigtes Ventil zum Steuern des Druckes in dieser Kammer eingeschaltet ist und
im Ventil eine durch den Fliehkraftregler verschiebbare, mit einer Membran zusammenwirkende
Ventilstange vorgesehen ist, die einen eine Trennwand zwischen zwei im Ventil gebildeten
Kammern öffnenden und schließenden Ventilkörper betätigt.
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Eine Steuereinrichtung dieser Art ist bekannt. Jedoch arbeitet bei
dieser das durch den Fliehkraftregler betätigte Ventil bezüglich seiner Ansprechempfindlichkeit
noch nicht ganz zufriedenstellend, denn die die Kammern im Ventil trennende Wand
ist starr, so daß der verschiebbare Ventilkörper mit einer von den Druckverhältnissen
im Ventil unabhängigen Wand zusammenwirkt. Zwar ist die den Ventilkörper betätigende
Ventilstange mit einer Membran verbunden, zu deren beiden Seiten der Außendruck
und der in der einen Kammer des Ventils herrschende Druck, der dem Druck im Servomotor
entspricht, herrschen. Der auf die eine Seite der Membran wirkende Druck in der
einen Kammer des Ventils arbeitet aber über eine drosselnde Düse, wodurch ein sofortiges
Ansprechen nicht gewährleistet ist.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Steuereinrichtung für
eine durch Federkraft in Eingriff' gehaltene Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge,
die gegenüber einer Einrichtung der vorstehend genannten Gattung ansprechempfindlicher
und im Aufbau einfacher ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die mit der Ventilstange
zusammenwirkende Membran gleichzeitig als Trennwand zwischen den im Ventil gebildeten
Kammern ausgebildet wird.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Steuereinrichtung
nach der Erfindung wiedergegeben, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert
werden, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Anordnung einer zwisehen einer
Brennkraftmaschine und einem Wechselgetriebe angeordneten Kupplung mit einer Ausführungsform
der Steuereinrichxung nach der Erfindung, F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie F i
g. 1, jedoch mit einer anderen Ausführungsform der Steuereinrichtung nach der Erfindung,
F i g. 3 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1, jedoch mit einer abgänderten Ausführungsform
der Steuereinrichtung nach der Erfindung, F i g. 4 eine schematische Anordnung einer
abgeänderten Ausffihrungsforrn, die auf die in F i g. 1 bis 3 dargestellten Steuereinrichtungen
anwendbar ist, während F i g. 5 eine Schnittansicht eines durch einen Fliehkraftregler
angetriebenen Ventils wiedergibt, das schematisch in F i g. 1 und 4 dargestellt
ist.
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Wie aus F i g. 1 hervorgeht, sind dort eine Brennkraftmaschine
10 sowie ein Kupplungsgehäuse 11
und ein Wechselgetriebe
12 dargestellt. Diese Baueinheiten sind in ein Fahrzeug eingebaut, und die
Abtriebswelle des Wechselgetriebes ist mit den Rädern des Fahrzeuges verbunden.
Der Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine ist mit dem Bezugszeichen 13
versehen
und der Vergaser mit dem Bezugszeichen 14. Die übliche Keilriemenscheibe 15 - beispielsweise
für den Lüfterantrieb - ist am vorderen Ende der Kurbelwelle angebracht. Das Schwungrad
16 der Brennkraftmaschine trägt eine Kupplungsabdeckplatte 17, und eine Druckplatte
18 wird durch Federn 19 angedrückt, deren Reaktionskräfte durch die Kupplungsabdeckplatte
17 aufgenommen werden, um eine angetriebene Reibscheibe 21 zwischen der Druckplatte
18 und dem Schwungrad 16 festzuklemmen. Lösehebel 22, die um die Achse 23 an der
Kupplungsabdeckplatte drehbar gelagert sind, können betätigt werden, um die Reibungskupplung
mit Hilfe eines Löselagers 24 außer Eingriff zu bringen, das durch einen Ausrückhebel25
betätigt wird, der um die Achse 26 drehbar in dem Kupplungsgehäuse gelagert ist.
Der Ausrückhebel 25 ist durch einen Arm 27 mit einem anderen Hebel 28 verbunden,
der drehbar um die Achse 29 gelagert und im Anschlußpunkt 31 mit einer Zugstange
32 verbunden ist, die an einer Membran 33 befestigt ist, die den beweglichen Teil
eines Servomotors 34 bildet. Das Gehäuse 35 des Servomotors ist mit dem Fahrzeug
fest verbunden und wird durch die Membran 33 in eine Kammer 36, die ständig mit
der Atmosphäre in Verbindung steht, und eine Kammer 37 geteilt, die, wie später
noch beschrieben werden wird, entweder mit der Atmosphäre oder mit einer Druckmittelleitung
verbunden werden kann.
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Der Unterdruck zum Betätigen des Servomotors wird von dem Ansaugkrümmer
13 hergeleitet, der durch eine Leitung 38 mit einem Druckmittelbehälter 39 verbunden
ist.' Ein Rückschlagventil41 ist außerdem vorgesehen, um den Verlust von Unterdruck
zu verhindern, wenn die Brennkraftmaschine stillsteht. Eine Leitung 42 führt von
dem Druckmittelbehälter 39 zu einem Regulierventil 43, und eine weitere Leitung
44 verbindet das Regulierventil 43 mit einem durch einen von der Brennkraftmaschine
angetriebenen Fliehkraftregler betätigten Ventil 45. Das Ventil 45 ist durch eine
Leitung 46 mit der Kammer 37 des Servomotors verbunden.
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Das Ventil 45 weist ein Gehäuse 49 auf, das durch eine biegsame Membran
51 in zwei Kammern 52 und 53 unterteilt wird, wobei die Kammer 52 durch die Leitung
44 mit dem Regulierventil 43 in Verbindung steht, während die Kammer 53 durch die
Leitung 46 an die Kammer 37 des Servomotors 34 angeschlossen ist. Eine Öffnung 54
in der Membran 51 ist koaxial zu einer Öffnung 55 in der Wandung der Kammer 53 angeordnet,
und zur Steuerung der beiden Öffnungen 54 und 55 dient ein Ventilkörper 56, der
durch Verschiebung der Membran 51 bewegt wird. Das Ventil 45 wird nachstehend näher
an Hand von F i g. 5 beschrieben.
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Ein Fliehkraftregler 57, der von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
durch einen Keilriemen 58 angetrieben wird, der um die Keilriemenscheibe 15 und
eine weitere Keilriemenscheibe 59 läuft, übt auf die Membran einen Druck aus, der
mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine schwankt und das Bestreben hat, die Membran
zur Kammer 53 hinzudrücken. Dcr Fliehkraftregler 57 weist Gewichte 61 auf, die drehbar
an der Welle der Keilriemenscheibe 59 angebracht sind, die gegen axiale Verschiebung
gesichert ist, wobei die Gewichte 61 durch Verbindungsglieder 62 mit einem Querstück
63 verbunden sind, das in einer axialen Nut der Welle gleiten kann. An dem Querstück
63 befindet sich eine Ventilstange 64, die in einer koaxialen Bohrung der Welle
der Keilriemenscheibe verschiebbar und durch ein gekröpftes Armkreuz 65 an der Membran
51 befestigt ist.
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Bei langsamem Lauf der Brennkraftmaschine und wenn die Gewichte des
Fliehkraftreglers sich nach innen bewegen können, wird die Membran 51 zur Kammer
52 hinbewegt, und der Ventilkörper 56 schließt die Öffnung 55, die zur Atmosphäre
führt, und öffnet die Öffnung 54, so daß beide Kammern des Ventils 45 mit dem Druckmittelbehälter
39 in Verbindung stehen. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt, so bewegt
sich die Membran zur Kammer 53 hin, schließt die Öffnung 54 und öffnet die Öffnung
55, so daß die Kammer 53 von dem Druckmittelbehälter getrennt und mit der Atmosphäre
verbunden wird.
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Die Steuereinrichtung ist in F i g.1 mit dem Ventil 45 in der Lage
dargestellt, die es einnimmt, wenn die > Brennkraftmaschine mit so großer Geschwindigkeit
läuft, daß die Kupplung völlig im Eingriff ist. Die Membran 51 des Ventils 45 wird
durch den Fliehkraftregler 57 in einer solchen Stellung gehalten, daß der Ventilkörper
56 die Öffnung 54 schließt und die i Öffnung 55 öffnet, wodurch die Kammer 37 des
Servomotors 34 mit der Atmosphäre verbunden wird.
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Die Drücke, die auf beide Seiten der Membran 33 des Servomotors 34
wirken, sind daher ausgeglichen, und die Kupplung wird durch ihre Federn 19 in Eingriff
gebracht. Wenn die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine sinkt, haben die Gewichte
61 des Fliehkraftreglers das Bestreben, sich nach innen zu bewegen und die Membran
51 in F i g. 1 nach links zu ziehen, so daß bei einer von den Abmessungen des Fliehkraftreglers
abhängenden Geschwindigkeit der Ventilkörper die Öffnung 55 schließt, die Kammer
37 des Servomotors 34 von der Atmosphäre abschließt und die Öffnung 54 öffnet, um
die Kammer 37 mit dem Druckmittelbehälter 39 zu verbinden, so daß in der Kammer
37 Unterdruck herrscht und die Kupplung ausgerückt wird. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine
wieder ansteigt, so wird die Kammer 37 wieder mit der Atmosphäre verbunden, und
die Kupplung rückt ein.
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Die Kammer 52 in dem Ventil 45 ist immer mit dem Druckmittelbehälter
verbunden, während der Druck in der Kammer 52 mit dem in der Kammer 37 des Servomotors
34 schwankt und ansteigt, wenn die Kupplung ausgerückt wird. Währenddem die Kupplung
ausgerückt ist, wirkt daher ein zunehmender Druckunterschied auf die Membran 51,
um dem Druck entgegenzuwirken, der auf sie durch den Fliehkraftregler ausgeübt wird,
wodurch ein progressiver Eingriff der Kupplung während zunehmender Drehzahl der
Brennkraftmaschine über einen kleinen Bereich gewährleistet ist.
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Wie aus Fig.2 der Zeichnungen hervorgeht, sind die Teile, die den
in F i g. 1 dargestellten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ventil 45 ist direkt durch die Leitung 44 mit dem Druckmittelbeh'älter 39 verbunden.
Der Hebel 28 ist nicht mehr an der einen Seite, sondern in der Mitte gelagert, wobei
der eine Arm über den Anschlußpunkt 31 mit der Zugstange 68 des Servomotors 69 verbunden
ist und der andere Arm mit einer Zugfeder 66 gekoppelt ist, die an der Lagerstelle
67 am Fahrzeugrahmen verankert ist und eine so große Zugkraft ausübt, daß die Kupplung
gegen die Kraft der Kupplungsfedem
außer Eingriff gebracht wird.
Die Zugstange 68 ist an einer biegsamen Membran 71 angebracht, die
den von dem Gehäuse 72 des Servomotors umschlossenen Raum in zwei Kammern 73 und
74 unterteilt. Die Kammer 74 ist immer durch eine Leitung 75 mit dem Druckmittelbehälter
39 verbunden, und die Kammer 73, die die Arbeitskammer ist, steht durch die Leitung
46 mit der Kammer 53 des Ventils 45 in Verbindung.
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Wenn infolgedessen die Brennkraftmaschine langsam läuft und die Öffnung
54 in der Membran 51 des Ventils 45 offen ist, so gelangt Unterdruck in beide Kammern
des Servomotors 69 -und die Zugfeder 66 löst die Kupplung. Aber wenn bei
zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine die Öffnung 54 geschlossen wird und
die Öffnung 55 offen ist, so wird atmosphärische Luft in die Kammer 73 des Servomotors
eingelassen und ein Druckunterschied an der Membran 71 erzeugt, um die Kraft
der Zugfeder 66 zu überwinden, damit die Kupplung eingreifen kann. Das Ventil 45
wirkt, wie an Hand von F i g. 1 beschrieben, und der Druckunterschied an der Membran
51 steuert den Kupplungseingriff.
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Bei der in F i g. 3 dargestellten Steuereinrichtung wird der Druckunterschied
in dem Servomotor, der zur Betätigung der Kupplung dient, durch Druckluft anstatt
durch Unterdruck erzeugt. Die Brennkraftmaschine 10, das Kupplungsgehäuse
11, das Wechselgetriebe 12, die Kupplung und der Fliehkraftregler ; sind
in F i g. 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet.
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Ein Servomotor 76 mit einer biegsamen Membran 77 weist eine Druckstange
78 auf, die an der Membran befestigt ist und auf einen Hebel 79 wirkt, der
um eine an das Wechselgetriebe 12 angelenkte Achse drehbar ist und durch eine Koppel
81 mit dem Ausrückhebel 25 verbunden ist. Die Membran 77 unterteilt den von
dem Gehäuse 82 des Servomotors umschlossenen Raum in zwei Kammern 83 und 84, wobei
die Kammer 83 ständig mit der Atmosphäre und die Kammer 84, die die Arbeitskammer
ist, durch eine Leitung 85 mit einem Ventil 86 verbunden ist, das durch den Flichkraftregler
57 gesteuert wird. Das Ventil 86 weist wie das zuvor beschriebene Ventil
45 ein Gehäuse 87 auf, das in zwei Kammern 88 und 89 durch eine Membran 91 unterteilt
wird, wobei die Kammer 88 ständig mit der Kammer 84 des Servomotors
76 durch die Leitung 85 und die Kammer 89 durch eine Leitung 93 mit einem
Druckmittelbehälter 92 verbunden ist. Druckluft wird in dem Druckmittelbehälter
92 durch einen Kompressor 94 erzeugt, der durch die Brennkraftmaschine
10 angetrieben wird, und zwar zweckmäßigerweise, wie es abgebildet ist, durch
einen gemeinsamen Keilriemen 95, der um die Keilriemenscheibe 15 der Kurbelwelle
läuft, wobei die Keilriemenscheibe 59 den Fliehkraftregler antreibt und um eine
Keilriemenscheibe 96 läuft, die den Kompressor antreibt.
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Bei dem Ventil 86 ist die Membran 91 mit dem Fliehkraftregler 57 durch
eine Ventilstange 97 und ein Armkreuz 98 verbunden, während ein Ventilkörper 99
eine Öffnung 101 öffnet und schließt, die in die Atmosphäre führt und sich in der
Wand der Kammer 88 befindet. Außerdem schließt und öffnet der Ventilkörper eine
Öffnung 102 in der Membran 91. Wenn die Brennkraftmaschine langsam läuft,
so daß die Gewichte 61 des Flichkraftreglers nicht auseinandergehen, so schließt
der Ventilkörper 99
die Öffnung 101 und öffnet die Öffnung
102, so daß Druckluft in die Kammer 84 des Servomotors eingelassen
und die Kupplung ausgerückt wird. Wenn die Drehzahl der Drennkraftmaschine zunimmt,
so bewegt sich dis Membran 91, so daß sich die Öffnung in der Membran schließt und
die Öffnung 101 sich öffnet, was dazu führt, daß die Druckluft aus der Kammer
84 des Servomotors entweicht und der Druckunterschied an der Membran 77 des
Servomotors verschwindet, so daß die Kupplung durch ihre Federn 19 in Eingriff gebracht
werden kann. Während des Wiedereingriffes der Kupplung fällt der Druck in der Kammer
88 des Ventils 86, während der Druck in der Kammer 89 praktisch
auf dem in dem Druckmitrtelbehälter 92 herrschenden Druck konstant bleibt. Der Druckunterschied,
der auf die Membran 91 wirkt, hat daher das Bestreben, anzusteigen, und ergibt einen
zunehmenden Widerstand gegen die Betätigung des Ventils 86 durch den Fliehkraftregler,
so daß der Kupplungseingriff so gesteuert wird, wie es an Hand von F i g. 1 und
2 beschrieben wurde.
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Der Fliehkraftregler 57 kann durch andere auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine
ansprechende Einrichtungen ersetzt werden, beispielsweise kann, wie es F i g. 4
zeigt, ein Elektromagnet 103, der mit der Membran des Ventils 45 gekoppelt
ist, in den Stromkreis eines Generators 104 angeordnet werden, der durch
die Brennkraftmaschine über die Keilriemenscheibe 15 einen Keilriemen 105 und eine
Riemenscheibe 106 angetrieben wird. Der Elektromagnet 103 ist so angeordnet, daß
der auf die Membran 51
wirkende Druck mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine
zunimmt. Ein ähnlicher Elektromagnet kann im Zusammenhang mit dem Ventil 86, das
in F i g. 3 dargestellt ist, verwendet werden.
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F i g. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Fliehkraftreglers
57 und des Ventils 45, die in den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Steuereinrichtungen
verwendet werden. Die Gewichte 61 des Fliehkraftreglers 57 sind um die Achsen
107 zwischen zwei Ansätzen drehbar befestigt, die sich an der Welle 108
befinden,
auf der die Keilriemenscheibe 59 sitzt, und das Querstück 63, mit dem die Gewichte
mittels Verbindungsglieder 62 verbunden sind, durchragt einen Querschlitz
109 in der Welle 108 und ist durch einen Stift 111 an der Venrtilstange
64 befestigt. Die Gewichte 61 des Fliehkraftreglers befinden sich in einer
Kammer 112, von dar eine Wand aus einem Stück mit einem Körper 113 besteht,
der zu einem Flansch 114 ausgebildet ist. Das Gehäuse des Ventils 45 wird
durch den Flansch 114 des Körpers 113
und einen Deckel 115 gebildet,
der an dem Flansch 114 befestigt ist, während die Membran 51 zwischen dem Flansch
114 und dem Rand des Deckels 115 eingeklemmt ist. Den Arnschluß für die Leitung
44
stellt der Stutzen 116 dar, und der Anschluß für die Leitung 46
ist das Rohrstück 117. Die Öffnung 55 befindet sich in der Mitte des Deckels
115, und eine Kappe 118, die die Öffnung umgibt, hat die Öffnung 119 zur
Atmosphäre hin.
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Die Öffnung 54 in dir Membran 51 ist von einem starren
Ring 121 umgeben, der durch Niete an der Membran befestigt ist, die auch
das Armkreuz 65 an der Membran befestigen.. Der Ring 121 und der
Deckel
115 sind mit Rändern versehen, die die Öffnungen 54 und 55 umgeben, so daß
Sitze für nachgiebige Dichtungsscheiben an den beiden Köpfen des Ventilkörpers 56
entstehen. Die Membran 51 ist durch einen weiteren starren Ring 122 in einen inneren
Teil 123 und einen äußeren Teil 124 unterteilt, und eine Feder 125 in der Kammer
53 drückt einen Flansch an dem Ring 122 gegen eine Anschlagfläche 126 an dem Deckel
115. Auf den Ring 121 wirkt eine weitere Feder 127 in der Kammer 52. Die Feder 127;
die schwächer als die Feder 125 ist, drückt den Ring 121 von dem Deckel 115 fort,
kann aber den Ring 122 und den äußeren Teil 124 der Membran infolge der größeren
Kraft der Feder 125 nicht bewegen. Die Feder 127 hält den Rand rings um die Öffnung
54 von dem damit zusammenwirkenden Kopf des Ventilkörpers 56 fern. Ein Druckstück
128, auf das die Ventilstange 64 wirkt, drückt auf das Armkreuz 65, so daß der Fliehkraftregler,
wenn seine Gewichte nach außen schwingen, den Ring 121 und den Mittelteil der Membran
zum Deckel 115 hinzudrücken sucht. Die Bewegung des Ringes 121 in dieser
Richtung wird durch den Anschlag der Gewichte, des Fliehkraftreglers an die Wand
der Kammer 112 begrenzt.
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Die Teile sind in F i g. 5 in der Stellung abgebildet, die sie einnehmen,
wenn die Brennkraftmaschine langsam läuft und die Gewichte am dichtesten zusammenliegen,
wobei die Öffnung 55 geschlossen und die Öffnung 54 offen ist. Der Ring 122 wird
gegen den Deckel 115 durch die Feder 125 gedrückt. Eine Aufwärtsbewegung der Gewichte
61 infolge von erhöhter Drehzahl der Brennkraftmaschine verschiebt den Ring 121
und den inneren Teil der Membran 51, so daß die Öffnung 54 durch einen Kopf des
Ventilkörpers 56 geschlossen und die Öffnung 54 geöffnet wird, wenn sich der Ventilkörper
56 mit der Membran 51 bewegt, nachdem die Öffnung 54 geschlossen worden ist. Auf
diese Weise wird Luft in die Arbeitskammer des Servomotors eingelassen, um den Unterdruck
darin abzubauen, damit die Kupplung einrücken kann. Luftdruck entsteht in der Kammer
52 des Ventils 45, der der fortgesetzten Bewegung der Membran entgegenzuwirken sucht
und nur auf deren inneren Teil wirkt, bis ein Druck erreicht ist, der die Kraft
der Feder 125 überwinden kann. Der Reaktionsdruck der Membran 51 bleibt daher verhältnismäßig
gering, bis der Druck in der Kammer 52 einen Wert erreicht hat, der von der Stärke
der Feder 125 abhängt, und steigt beträchtlich, wenn dieser Wert überschritten wird.
Infolgedessen erfolgt der Eingriff der Kupplung anfangs zien-flich schnell, aber
die Beendigung der Eingriffsbewegung an der angetriebenen Scheibe erfolgt beträchtlich
langsamer. Bei Verwendung eines Ventils derjenigen Art, wie sie an Hand von F i
g. 5 beschrieben wurde, kann ein Ein- und Ausrücken der Kupplung bei Drehzahlen
der Brennkraftmaschine erfolgen, die sich nicht weit voneinander unterscheiden,
wie es auch der Fall ist, wenn eine einfache Membran, deren gesamte Fläche ständig
wirksam ist, in dem Ventil verwendet wird.
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Das in F i g. 5 dargestellte Ventil kann für die Verwendung in der
in F i g. 3 wiedergegebenen Steuereinrichtung abgeändert werden.