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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des selbsttätigen
Ein- und Ausrückens einer hydraulisch betätigten Kupplung für Kraftfahrzeuge mit
einem mit dem Gestänge der Kupplung verbundenen, hydraulisch beaufschlagbaren Stellmotor,
wobei in den Leitungen von der Druckmittelquelle und vom Vorratsbehälter zum Stellmotor
ein Steuerventil eingeschaltet ist, dessen Ventilschieber den Zu- bzw. Ablauf zum
bzw. vom Stellmotor so steuert, daß nach einer raschen ersten Einrückphase eine
zweite langsam ablaufende Einrückphase folgt und auf den Ventilschieber eine von
der Stellung der Drosselklappe abhängige Kraft einwirkt, wodurch die Geschwindigkeit
des Einrückens der Fahrgeschwindigkeit angeglichen wird.
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Aus der französischen Patentschrift 1235 291 ist eine hydraulische
Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der zwischen einem Betätigungszylinder
der Kupplung und einem Betätigungsschieber, der selbsttätig verschiebbar ist, ein
Regler mit einem Regelschieber angeordnet ist. Der Regler wird synchron mit der
Welle der Drosselklappe betätigt, um die Geschwindigkeit des Wiedereinrückens der
Kupplung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges anzupassen. Er besitzt sowohl eine Zu-
als auch eine Ableitung für die Druckflüssigkeit.
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Bei dieser Konstruktion ist in dem Steuerschieber für die Speisung
des Betätigungszylinders ein Auslaß vorgesehen, welcher unmittelbar durch das Gaspedal
beeinflußt wird, welches auf den Schieber wirkt. Damit ist bei dieser Konstruktion
die Drehzahl der Antriebsmaschine, während des ausgerückten Zustandes der Kupplung,
in das Belieben des Kraftfahrers gestellt. Auch erfolgt das Wiedereinkuppeln je
nach der Betätigungsweise des Fahrers oder der Funktion einer entsprechenden selbsttätigen
Schaltvorrichtung. Die Regeleinrichtung leistet hier also nicht ein von dem Verhalten
des Fahrers unabhängiges weiches Wiedereinkuppeln, auch entspricht die Antriebsmaschinendrehzahl
nicht dem jeweiligen Zustand der Kupplung während des Ein- und Ausrückvorgangs.
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Bei einer anderen aus der französischen Patentschrift 1089
303 bekannten Regeleinrichtung für eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung erfolgt
die Betätigung der Regeleinrichtung ebenfalls in Abhängigkeit von der Betätigung
der Drosselklappe. Dabei wirkt die Drosselklappe bzw. das Gaspedal unabhängig auf
einen Steuerschieber, so daß einem teilweisen Einkuppeln ein vollständiges progressives
Einkuppeln folgt. Auch bei dieser Konstruktion ist eine Begrenzung der Öffnungslage
der Drosselklappe nicht vorgesehen. Auch die deutsche Patentschrift 949 867 und
die französische Patentschrift 1 105 818 beschreiben Regeleinrichtungen für das
Ein- und Ausrücken von Kraftfahrzeugkupplungen. Bei diesen dient eine in Abhängigkeit
vom Gaspedal drehbare Steuerscheibe zum Verstellen der Verschiebelage eines Kolbens,
die wiederum die Ein- und Ausströmgeschwindigkeit des die Kupplung ein- und ausrückenden
Druckmediums becinflußt. Bei dieser Einrichtung wird beim Einkuppeln ein rascher
Druckabfall im Betätigungszylinder bewirkt. Danach bleibt der Druck jedoch auf einem
Wert, der durch die Lage der Drosselklappe bestimmt wird. Wird das Gaspedal und
damit die Drosselklappe langsam betätigt, so besteht die Gefahr, daß die Kupplung
übermäßig verschleißt. Wird andererseits das Pedal rasch durchgetreten, so fällt
die Progressivität beim Einkuppeln weg, und der Kupplungsvorgang erfolgt ruckartig.
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Die deutsche Patentschrift 939 857 beschreibt eine Steuereinrichtung
für das Aus- und Einrücken von Kraftfahrzeugantrieben, welche mit Hilfe von Elektromagneten
und pneumatischem Unterdruck betätigbar ist. Der pneumatische Unterdruck wird in
zwei Servomotoren ausgenutzt. Solange das Fahrzeug mit eingeschaltetem Gang in Bewegung
ist, sind beide Servomotoren mit der Außenluft verbunden und befinden sich in Ruhestellung.
Beim Schalten muß der Getriebeschalthebel zunächst die Leerlaufstellung durchlaufen,
wobei er mittels eines elektrischen Schalters einen Elektromagneten erregt, welcher
über den einen der beiden Servomotoren die Kupplung ausrückt und das Gasventil oder
die Drosselklappe schließt. Der zweite Servomotor bleibt währenddessen in Ruhestellung.
Wird der Schalthebel dann in die neue Schaltstellung eingelegt, so wird der den
ersten Servomotor in Betrieb haltende Magnet abgeschaltet. Läuft nun der Antriebsteil
der Kupplung schneller um als der Abtriebsteil, so bleiben beide Servomotoren ausgeschaltet,
und die Kupplung kommt wieder in Eingriff. Läuft jedoch der Antriebsteil der Kupplung
langsamer als der Abtriebsteil, so bleibt elektrisch gesteuert der erstgenannte
Servomotor in Betrieb, und der zweite Servomotor bewirkt ein öffnen des Gasventils.
Dadurch wird die Antriebsmaschine beschleunigt, bis der Antriebsteil der Kupplung
dem Abtriebsteil voreilt, worauf beide Servomotoren ausgeschaltet werden, wodurch
die Kupplung wieder in Eingriff kommt. Ein wesentlicher Mangel dieser Konstruktion
liegt darin, daß beim Einrücken der Kupplung der Leerlauf, bis die Kupplungsscheiben
anfangen aufeinanderzuschleifen und der eigentliche Einrückvorgang, bei welchem
der Druck, mit dem die Kupplungsscheiben aufeinanderschleifen, stetig erhöht wird,
nicht abgestuft in dem Sinne erfolgen, daß der zweite Teil des Einrückens langsam
in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment erfolgt.
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Schließlich ist Gegenstand eines nicht zum Stand der Technik gehörenden
älteren Rechts eine Vorrichtung zum Steuern des selbsttätigen Ein- und Ausrückens
einer Hilfskraft betätigten Kupplung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für solche,
die mit einem selbsttätig schaltenden Wechselgetriebe versehen sind, bei der zum
Betätigen der Kupplung und der Gasdrosselklappe je ein Stellmotor vorgesehen ist,
von denen der Stellmotor der Gasdrosselklappe eine beliebig eingestellte Stellung
derselben übersteuert und die beiden Stellmotoren über eine gemeinsame, ein Steuerventil
aufweisende Leitung von einem Druckmittel beaufschlagt werden, wobei beim Einrücken
der federbelasteten Kupplung das in den Stellmotoren befindliche Druckmittel eine
in der Leitung angeordnete Drossel durchströmt, und wobei ferner beim Einrücken
der Kupplung, bei der die beiden Stellmotoren allein durch die Drossel entlastet
werden, der Stellmotor der Kupplung bis zum Schleifen derselben eine größere Kraft
auf das Druckmedium ausübt als der Stellmotor der Gasdrosselklappe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Vorrichtungen
dahingehend weiterzubilden, daß einerseits ein weicher Einkuppelvorgang rasch durchgeführt
wird und andererseits während dieses Einkuppelvorgangs die Brennstoffzufuhrvorrichtung
so
weit zurückgestellt wird, daß ein Aufheulen der Antriebsmaschine verhindert wird.
Gleichzeitig soll jedoch während des Einrückens der Kupplung der Größe des zu übertragenden
Drehmomentes dahingehend Rechnung getragen werden, daß bei größerem zu übertragendem
Drehmoment auch die Brennstoffzufuhr entsprechend größer bleibt. Zu diesem Zweck
macht die Erfindung von dem Prinzip der Rückkopplung Gebrauch, in dem sie einerseits
ein Verstell- bzw. Anschlagglied für die Lage der Brennstoffzufuhreinrichtung mit
dem Druck der die Kupplung ein- und ausrückenden Flüssigkeit beaufschlagt und andererseits
die so bewirkte Lage bzw. Lageänderung der Brennstoffzufuhreinrichtung auf die Abströmgeschwindigkeit
der Druckflüssigkeit aus dem Stellmotor für die Kupplung einwirken läßt, so daß,
wenn bei noch verhältnismäßig großem Druck der Druckflüssigkeit im Stellmotor bereits
ein relativ starkes Drehmoment übertragen wird, also die Brennstoffzufuhreinrichtung
bereits eine beachtliche Brennstoffmenge liefert, die Abströmgeschwindigkeit der
Druckflüssigkeit aus dem Stellmotor stärker ist als bei geringem übertragenem Drehmoment,
also bei gedrosselterer Brennstoffzufuhr.
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Zum Lösen dieser Aufgabe ist die eingangs geschilderte Vorrichtung
gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Abständen voneinander gehaltene
Ventilschieber in einer Bohrung des Steuerventils vorgesehen sind, von denen der
eine eine Verbindung zum Stellmotor steuernde Ventilschieber ; spielfrei und dichtend
geführt ist und der andere, eine zur ersten Verbindung parallelliegende Verbindung
zum Stellmotor steuernde Ventilschieber mit Spiel und einen gedrosselten Durchfluß
erlaubend geführt ist, und auf die beiden Ventilschieber einerseits der Druck der
Druckflüssigkeit im Stellmotor und dazu entgegengesetzt gerichtet andererseits der
Druck eines durch eine Feder belasteten Hebels wirkt, wobei die Spannung der Feder
abhängig von der Drosselklappenstellung veränderbar ist, so daß die von dem dichtend
geführten Ventilschieber gesteuerte Verbindung nach einem vorbestimmten Druckabfall
im Betätigungszylinder geschlossen wird und nur die einen gedrosselten Durchfluß
erlaubende Verbindung aufrechterhalten ist, sowie im Steuerventil eine an die Verbindung
zum Stellmotor angeschlossene Kammer vorgesehen ist, in der ein gegen Federkraft
durch den Druck des Druckmittels verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der mit einem
Gestänge zusammenwirkt und während des Ein- und Ausrückens der Kupplung die Öffnung
der Drosselklappe auf einen vorbestimmten Wert begrenzt oder verringert.
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Auf diese Weise werden die Vorteile der vorbekannten Vorrichtungen
vereinigt, ohne daß ihre Nachteile in Kauf genommen würden. Die Vorrichtung ist
dabei verhältnismäßig einfach im Aufbau.
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In den Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen schematischen Schnitt einer Vorrichtung zum Steuern des
Ein- und Ausrückens einer Kupplung nach der Erfindung, wobei die Kupplung in eingerückter
Stellung gezeigt ist, F i g. 2 den gleichen Schnitt, wobei die Kupplung in ausgerückter
Stellung dargestellt ist, F i g. 3 den gleichen Schnitt während des Einrückens der
Kupplung und F i g. 4 die Ansicht einer Einzelheit des Ausführungsbeispieles.
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Nach F i g. 1 ist in der Vorrichtung zum Steuern des Ein- und Ausrückens
der Kupplung ein Steuerventil vorgesehen und mit der Bezugszahl 1 versehen.
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Über eine Leitung 2 steht das Steuerventil mit einem Getriebe-Vorwählschieber
3 in Verbindung, der entweder durch den Fahrer des Fahrzeuges oder durch eine selbsttätig
schaltende Regeleinrichtung betätigt wird und der die Leitung 2 entweder mit einer
Druckleitung 4 oder über eine Leitung 5 mit einem Vorratsbehälter verbindet.
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Das Steuerventil steuert den Flüssigkeitsstrom zwischen dem Getriebe-Vorwählschieber
3 und einem Stellmotor 8 vermittels zweier Ventile 6 und 7. Der Stellmotor 8 betätigt
über ein Gestänge 9 eine Kupplung 10 der herkömmlichen Form, in der eine bewegliche,
durch Federn belastete Druckplatte 11 eine Scheibe 12 gegen das an der Kurbelwelle
der Antriebsmaschine angebrachte Schwungrad drückt.
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Das Steuerventil selbst besteht aus einem Gehäuse 13, das durch einen
Deckel 14 abgeschlossen ist. In dem Gehäuse 13 ist eine Kammer 15, in der sich ein
Kolben 16 bewegt, der in seiner Ruhestellung durch eine Feder 17 gegen einen Verschlußstopfen
18 gedrückt wird. Zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens unter dem Druck der Flüssigkeit
ist eine Abstandsbuchse 19 vorgesehen. Die Flüssigkeit gelangt durch eine Leitung
20 in die Kammer 15. Senkrecht zum Kolben 16 durchläuft den Deckel
14 eine Welle 21, deren Drehung gleichförmig mit der Welle der Drosselklappe
oder einer anderen Einrichtung zur Regelung der Kraftstoffzufuhr zur Antriebsmaschine
erfolgt. Diese Welle 21 trägt einen mit einem Anschlag 23 versehenen Nocken 22.
Der Anschlag 23 wirkt auf den Kolben 16, der seinerseits eine Sperre zur Begrenzung
der Drehung des Nockens darstellt.
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Die Form des Nockens wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften der
Antriebsmaschine und des Vergasers sowie von der Progressivität der Kupplung bestimmt.
Allgemein bildet sie eine Kurve von abnehmendem Radius entsprechend der Drehmomentkurve
der Antriebsmaschine. Auf dieser Kurve läuft eine Rolle 24 eines Hebels 25, der
durch eine Achse 26 am Deckel 14 angelenkt ist. An diesem Hebel ist eine Feder 27
eingehängt, deren anderes Ende durch einen Hebel 28 gehalten ist, welcher
an seinem Mittelteil auf einer Achse 29 gelenkig angebracht ist.
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Die Spannung der Feder 27 ist durch eine Gegenfeder 30 und eine Stellschraube
31 einstellbar.
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Das Gehäuse 13 des Steuerventils weist eine Bohrung 32 auf, die eine
Buchse 33 enthält, die mit einem Verschlußstopfen 34 zusammen eine Kammer 35 begrenzt.
In einer Bohrung 48 der Buchse 33 bewegen sich die zwei zylindrischen Ventilschieber
6 und 7, die durch einen Stab 36 in Abstand voneinander gehalten werden.
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Eine Feder 37 liegt auf der einen Seite an dem Verschlußstopfen 34
an und auf der anderen Seite vermittels einer Buchse 38 und einem Sprengring 39
am Ventilschieber 7, welcher damit gegen den Ventilschieber 6 gehalten wird. Dieser
stützt sich über einen Stößel 40 an dem Hebel 28 ab.
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Die Leitung 2 mündet in die Bohrung 48 der Buchse 33 und in dieser
in einen Hohlraum 41, der durch die Stirnseiten 42 und 47 der Ventilschieber 6 und
7 gebildet wird.
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In dieser Bohrung münden weiterhin zwei radiale
Leitungen
43 und 44, die durch eine axiale Leitung 45 mit der Kammer
35 verbunden sind. Der Abstand A zwischen den einander benachbarten Wandungen
der Leitungen 43 und 44 ist etwas größer (z. B. 0,3 mm) als der Abstand
zwischen den einander gegenüberstehenden Stirnseiten 42 und 47 der
Ventilschieber 6 und 7. Weiterhin ist ersichtlich, daß eine Leitung
46 die Kammer 35 mit dem Stellmotor 8 verbindet.
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Schließlich ist die Führung des Kolbens 16 in dem Gehäuse
13 und des Ventilschiebers 6 in der Buchse 33 so ausgeführt,
daß eine vollständige Abdichtung erzielt wird (2 #t), während der Ventilschieber
7 mit einem gewissen Spiel (13 bis 15 tt) in der Bohrung 48
gleitet,
wodurch etwas Flüssigkeit entweichen kann.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: In bezug auf
F i g. 1, worin die Vorrichtung in der der eingekuppelten Lage der Kupplung entsprechenden
Stellung gezeigt ist, ist der Getriebe-Vorwählschieber 3 in einer Stellung,
in der die Leitungen 2 und 46 nicht unter Druck stehen und die Leitung
2 mit der zum Vorratsbehälter führenden Leitung 5 verbunden ist. Das Steuerventil
ist in Ruhestellung, und der Kolben des Stellmotors 8 ist durch die Federn
der Kupplung in den Stellmotor geschoben.
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Wenn nun der Schieber 3 zum Zwecke einer Getriebeschaltung
betätigt wird, wird die Leitung 2 mit der Druckleitung 4 in Verbindung
gebracht. Die Druckflüssigkeit gelangt durch die Leitungen 43 und
44 in die Kammer 35, wobei sie die Ventilschieber 6
und
7 nach außen drückt und durch das Drehen des Hebels 28 um die Achse
29 die Feder 27 spannt.
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Die Druckflüssigkeit dringt ebenfalls in die Kammer 15. wo
sie den Kolben 16 nach außen schiebt. Wenn dabei der Vergaser in voll geöffneter
Stellung gehalten worden ist, befindet sich der Nocken 22 bei 22 c im Wege des Kolbens
16, und dieser stößt ihn in eine mittlere Stellung 22 b zurück, (gestrichelt
dargestellt), in welcher die Öffnung der Drosselklappe des Vergasers und damit die
Drehzahl der Antriebsmaschine auf einen bestimmten Wert, z. B. 4000 UpM, begrenzt
wird (die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage des Nockens entspricht de: Leerlaufstellung).
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Die Bewegung des Kolbens 16 wird, wie bereits angedeutet, durch
die Abstandsbuchse 19 begrenzt. Weiterhin gelangt die Druckflüssigkeit durch
die Kammer 35 und die Leitung 46 in den Stellmotor 8,
wo sie
auf den Kolben wirkt und damit das Auskuppeln bewirkt.
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Es ist zu bemerken, daß in dieser Stellung der Ventilschieber
6 einen großen Teil der Leitung 43
freigibt (s. F i g. 2).
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Bei der in F i g. 3 dargestellten Stellung der Vorrichtung ist der
Getriebe-Vorwählschieber 3 in eine Stellung zurückgekehrt, in welcher die
Leitung 2 wieder mit der Leitung 5 zum Vorratsbehälter in Verbindung
steht.
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Dadurch, daß ein großer Teil der Leitung 43 freigegeben ist,
geschieht das Entweichen der Flüssigkeit sehr plötzlich, was eine schnelle Entleerung
des Stellmotors bis zu einem bestimmten Druck der die Kupplung in Einrückrichtung
beladenden Federn bewirkt. Dieser Druck wird bestimmt durch die Spannung der Feder
27, die in Abhängigkeit von der Stellung dei Drosselklappe durch den Nocken
22 eingestellt wird. Daraus wird ersichtlich, daß, je weiter die Drosselklappe
geöffnet ist und damit der Nocken in Richtung des Pfeiles F (s. F i g. 1) gedreht
ist, der Nocken die Feder 27 um so weniger spannt, so daß bei der durch den
Kolben 16 bestimmten größten Öffnung ein vollständiger Abschluß der Leitung
43 durch den Ventilschieber 6 erst bei einem sehr geringen Restdruck
im Stellmotor stattfindet, was einem verstärkten Druck der Kupplungsdruckplatte
auf die Scheibe entspricht. Wenn andererseits die Drosselklappe des Vergasers nicht
geöffnet ist, spannt der Nocken 22
die Feder 27 stärker an, und die
Rückkehr des Ventilschiebers 6 in die Stellung zum Abschluß der Leitung
43 erfolgt daher schon bei einem höheren Restdruck als vorher, also bei einem
geringeren Druck der Kupplungsdruckplatte auf die Kupplungsscheibe.
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Von dem Zeitpunkt an, wo die Leitung 43 vollständig verschlossen
ist und wo dementsprechend die Übertragung des Drehmomentes und damit der Antrieb
der Räder des Fahrzeugs beginnt, wird das schnelle Entweichen der Flüssigkeit unterbrochen,
und die Entleerung des Stellmotors erfolgt über die Undichtigkeit des Ventilschiebers
7, wobei die Flüssigkeit zuletzt auch durch die Leitung 44 nach der
Leitung 2 entweicht. Während dieses Zeitraumes nimmt die Verschiebelage des
Ventilschiebers 7 nach links über die Mündung der Leitung 44 ständig
ab, also gleichzeitig mit der Druckabnahme, wodurch die Gleichmäßigkeit des Einkupplungsvorganges
bewirkt wird.
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In der Leitung 20, die die Kammer 35 und 15 miteinander
verbindet, kann vorteilhafterweise eine Drosselstelle vorgesehen werden, die das
Ansteigen des Druckes verlangsamt und die durch den Kolben 16 betätigte Verstellung
der Drosselklappe der Antriebsmaschine gleichförmiger im Sinne einer Gaswegnahme
gestaltet.
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Entsprechend dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese
Einrichtung als eine Erweiterung 20 a der Leitung 20 ausgeführt, in
welcher eine Kugel 50 durch eine Feder 51 gegen den schmaleren, einen
Sitz bildenden Teil 20 b der Leitung gepreßt wird.
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Damit ist die Leitung jedoch nicht vollständig geschlossen, da der
Sitz verschiedene radiale Rillen 52
besitzt, die einen bestimmten Durchfluß
zulassen.
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Beim Auskuppeln gelangt die Flüssigkeit verhältnismäßig langsam durch
diese Rillen von der Kammer 35 in die Kammer 15; damit wird die durch
den Kolben 16 bewirkte Drosselung der Antriebsmaschine weniger plötzlich.
Beim Wiedereinkuppeln entleert sich die Kammer 15 in der üblichen Weise,
indem die Kugel von ihrem Sitz abgehoben wird.