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Kupplung skraftver stärker
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupplungsverstärker, insbesoniere
für schwere Straßenfahrzeuge entsprechend der im Oberbegriff des Hauptanspruches
angegebenen Gattung.
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Bei Kupplungskraftverstärkern der eingangs genannten Art, treten meist
in Abhängigkeit von den zu betätigenden Fahrzeug Kupplungsausführungen im Fahrbetrieb
mehr oder starke Schwingungen in den Drucknittelmedien auf, welche ein unangenermies
nicht zu überhörendes Brummen verursachen. Hervorgerufen werden diese Schwingungen
durch Rückwirkungen des in Vibration geratenen Kupplungshebels auf den Kolben des
Nehmerzylinders, dessen Schwingungen sich wiederum über die Druclcnittelleitung
auf den hydraulischen Geberzylinder des Kupplung skraftverstärkers übertragen. Da
sich Druck schwingungen vom hydraulischen Geber zylinder auf den pneumatischen Verstärkerkolben
unmittelbar mechanisch übertragen,greifen die das Brummen verursacheniezckwingungen
auch bis in dessen Beaufschlagungsraum vor.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Kupplungskraftverstärkern
der eingangs genannten Art,durch einfache bauliche Maßnahmen die Rückwirkungen des
in Vibration geratenen Kupplungshebels auf den hydraulischen Geberzylinder und den
damit verbundenen Verstärkerkolben auf ein Minimum herabzusetzen. Wie die an späterer
Stelle genannte Lösung dieser
Aufgabe zeigte, trat durch die erfindungsgemäßen
baulichen Maßnahmen, die zwar das Brummen verhinderten, ein unerwünschtes betriebliches
Verhalten des Kupplungskrafverstärkers ein.
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Dieses durch die erfinderischen Maßnahmen bewirkte Verhalten äußerte
sich in einem Aufpumpeffekt im Arbeitskreis des hydrauli schen Ausgangsdruckes.
Dieser Aufpumpeffekt des Eydraulikkreises hatte zum einen seine Ursache in einer
Art Rtickkopplungsvorgang im Kupplungskraftverstärker selbst und zum anderen in
der Bedienungsweise des Kupplungspedales seitens des Fahrzeugführers.
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Der vom Kupplungskraftverstärker selbst verursachte Aufpumpeffekt
hängt mit der Wirkungsweise dem Arbeitskolben in dessen Wirkrichtung vorgeschalteten
Kugelventil zusammen, welches für die vom Geberzylinder kommenden Druckwellen wie
ein Rückschlagventil wirkt, so daß der hydraulische Steuerkreis in ihrer Größe zunehmenden
Druckwellen ausgesetzt ist. Die den Steuerkolben erreichenden Druckstöße übertragen
sich auf den Ventilkörper des Ein- Auslaßventiles.und führen somit zu einer Zunahme
des pneumatischen Druckes im Beaufschlagungsraum des Verstärkerkolbens, wobei der
Druck annähernd die Höhe des Vorratsbehälterdrucke 5 erreichen kann.
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Auch eine mehrfach hintereinander erfolgende Betätigung des Kupplungskraftverstärkers
durch entsprechend häufiges Niedertreten des Kupplungspedales, führt zu einem Aufpumpen
des r,ydraulischen Hochdruckkreises. Handelt es sich beim Nehmerzylinder um eine
Ausführung mit Kolbenhubbegrenzung ergibt
der Aufpumpeffekt unter
anderem eine Wegverkürzung am Kupplungspedal. Dieser unerwünschte Vorgang kann letztlich
in Abhängigkeit von der Betätigungsgeschwindigkeit des Supplungspedales unter Umständen
bis zur Festsetzung des Pedales in seiner Ausgangsstellung führen. Die Wegverkürzung
bzw.
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die Festsetzung des Kupplungspedals in der Ausgangsstellungist Folmein
hydraulischenDnckerhöhung im Geber- und Nehmerkreis.
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Zur weiteren Aufgabe der Erfindung gehört es daher Mittel zu schaffen,
welche den unerwünschten Aufpumpeffekt im Eupplungskraftverstärker ausschließen,
wobei nach einer Ausführungsform zu suchen ist, welche eine kompakte Bauweise sowie
eine einfache Einbaumöglichkeit, des alle zur einwandfreien Funktion erforderlichen
Bauteile unmittelbar in seinem Gehäuse aufweisenden Kupplungskraftverstärker gewährleisten
soll.
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Die Aufgabe wird entsprechend den im Hauptanspruch enthaltenen Merkmalen
gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen
ersichtlich.
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Anhand der schematischen Zeichnung, welche den Kupplungskraftverstärker
sowie dessen Zusammenschaltung mit den übrigen Bauteilen einer Kupplungseinrichtung
zeigt, wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
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Der in einem Gehäuse 1 untergebrachte Kupplungskraftverstärker
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weist in einer Gehäusebohrung 3 einenSteuerkolben 4 auf, dessen eine Seite über
einen Gehäuseanschluß 5 und eine Leitung 6 mit einem Hydraulikzylinder 7 eines Kupplungspedals
verbunden ist. Auf der dem Anschluß 5 abgelegenen Seite trägt der Steuerkolben 4
an einem kurzen Stößelteil 8 ein Ventilrohr 9, dessen freies Ende einen zentralen
Ventilsitz 10 aufweist. Das Ventilrohr 9 wird von einem in einer Durchbrechung des
Gehäuses eingelegten Dichtring 11 umschlossen, so daß eine Ventilkammer 12,in welcher
die Mündung des Ventilsitzes 10 liegt, von einer Auströmkammer 13, in welcher eine
seitliche Öffnung 14 des Ventilrohres 9 mündet, getrennt wird. Die Ausströmkammer
13 ist über eine Düse 15 mit der Atmosphäre verbunden.
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Die Ventilkammer 12 wird durch eine Einschnürung, welche einen Ventilsitz
17 trägt, in zwei Räume aufgeteilt. Ein erster Raum 19 steht über einen Anschluß
20 und eine Druckluftzufuhrverbindung 21 mit einem Druckluftvorratsbehälter 22 in
Verbindung. Gegen eine Begrenzungswand des ersten Raumes 19 ist eine Ventilfeder
23 abgestützt, welche den einen Ventilverschlußteil 24 eines Doppelventilkörpers
25 an den gehäusefesten Ventilsitz 17, ein Einlaßventil bildet, andrückt.
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Ein zweiter Ventilverschlußteil 26 des Doppelventilkörpers 25 liegt
in dem dem Ventilrohr 9 zugewandten Raum der Ventilkammer 12 und bildet mit dem
Ventilsitz 10 ein Auslaßventil, welches in der dargestcllten Labe des oteuerkolbens
4 geöffnet ist.
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Der otcuerkolben 4, der stößel 3 nit dem Vcntilrohr 9 und dem Ventilsitz
10, die Feder , der Doppelverlfiilkörper 25, der Ventilsitz 17 und die latder} 19
19, sind um eine gemeinsame
Längsachse angeordnet und deren Richtung
verschiebbar.
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Um eine zweite Längsachse angeordnet sind in zwei Räumen des Ventilgehäuses,
durch eine Dichtung 32 voneinander getrennt ein Verstärkerkolben 25' und ein Geberzylinderkolben
26' untergebracht. Über einen Gehäusekanal 27 ist ein Beaufschlagungsraum 28 des
Verstärkerkolbens 25' mit der Ventilkammer 12 verbunden. Auf der dem Beaufschlagungsraum
28 abgewandten Seite des Verstärkerkolbens 25' liegt das eine Ende einer Feder 29
an deren anderes Ende an einer Trennwand 30 abgestützt ist.
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Die Feder 29 und die Trennwand 30 werden von einer Kolbenstange 31
durchgriffen.
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Der Kolben 26 weist eine axiale Durchgangsbohrung 33 auf, deren der
Kolbenstange 31 zugewandtes Ende einen Ventilsitz 34 trägt. Eine am freien Ende
der Kolbenstange 31 gelagerte Kugel 35 bildet mit dem Ventilsitz 34 ein Absperrventil.
Ein das Kugelventil 34, 35 umgebener Raum 36 steht über einen Kanal 37 mit dem Gehäuseanschluß
5 in Verbindung. Der auf den dem Kugelventil abgwnndten Seite des Kolbens 26' vorgelagerte
Raum stellt einen Hydraulikzylinder 38 dar, dessen Ausgangsanschluß 39 über Leitung
40 mit einem Nehmerzylinder 41 der Kupplungseinrichng 42 in Verbindung steht. Zwischen
dem Zylinderraum 38 und dem Ausgangsanschluß 39 ist in dem Gehäuse des Kupplungskraftverstärkers
eine Düse 43 eingesetzt, welche einem ebenfalls in Teile des Gehäuses ausgebildeten
Druckbegrenzers 44 vorgelagert ist. Der Druckbegrenzer 44 steht über eine Leitung
45 mit einem den hydraulischen Eingangskreis speisenden Vorratsbehälter 46 in Verbindung.
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Ein Kolben 47 des hydraulischen Geberzylinders 7 ist über eine Kolbenstange
48 mit der Pedaleinrichtung 49 des Fahrzeugs gekoppelt.
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In den Eing;angsanschluß 20 für die Druckluftzufuhrverbindung 21 ist
in das Gehäuse ein Druckbegrenzungsventil 50 baulich integriert.
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Die bauliche Integrierung des Druckbegrenzungsventiles 50 sowie des
Druckbegrenzers 44 in das Gehäuse 1 des Kupplungskraftverstärkers 2 ist derart vorgenommen
worden, daß eine leichte Einstellbarkeit der Druckbegrenzer bei eingebautem Eupplungskraftverstärker
möglich ist.
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Zur Wirkungsweise des Kupplungskraftverstärkers ist folgendes zu sagen.
Betriebsbedingte, unvermeidliche Schwindungen des Kupplungshebels der Kupplungseinrichtung
42 die vom Nehmeerzylinder 41 aufgenommen und über die Verbindung 40 dem hydrauliscken
Geberzylinder 38 zugeleitet werden, erfahren durch die erfindungsgemäß eingebaute
Düse 43 eine derartige Dämpfung, daß Schwingungen höherer Frequenz,vor allem durch
die Unterbindung der Entstehung von Resonanzvorgängen, verhindert werden. Gewisse,
von der Dämpfung der Düse 43 ungenügend beeinflußte Schwingungs- bzw. Resonanzbereiche
der Hydraulik des Arbeitskreises treffen einerseits unmittelbar auf den Kolben 26
sowie über die Kolbenstange 31 auf den Verstärkerkolben 25, bzw.
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durchdringen über die Durchgangsbohrung 33 den Kolben 26' andererseits
und gelangen somit über den Raum 36, den Kanal 37 an den Stcuerl.olben 4. Sowohl
der Verstärkerkolben 25 wie der
Steuerkolben 4 beeinträchtigen
schwingungsmäßig die Ventilkammer 12 bzw. die Ausströmkammer 13, welche pneumatischen
Druck aufweisen. Durch die Drosselung der Entlüftung der Ausströmkammer 13 durch
die Düse 15 erfolgt eine deutliche Beeinflußung des Schwingungsverhaltens der pneumatischen
druckführenden Bäume verbunden mit einem gleichzeitigen Unterbinden der Entstehung
von Resonanzvorgängen, welche zur Entstehung der unerwünschten Brummtöne des Kupplungskraftverstärkers
beitrugen.
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Der Verlauf der in der Kupplungseinrichtung 42 erzeugten Schwingungen
und Druckwellen ist der Richtung der Hydraulikwirkung des Arbeitskreises (41, 40,
38) entgegengesetzt.
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Gegenüber diesen: trotz der Düse 43 auftretende' Druckverlauf stellt
das Kugelventil 34, 35 im Hydraulikkreis ein Rückschlagventil dar und bietet somit
Druckwellen vom Raum 38 zum Raum 36 keinen Widerstand, verhindert jedoch größtenteil
einen Strömungsverlauf in entgegengesetzte Richtung.
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Die Düse 43 begünstig hierbei noch die Strömungsrichtung vom Geberzylinder
38 zum Raum 36 während des Flatterens des von Schwingungen des Kolbens 26 erfaßten
Kugelventils 34, 35.
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Dieser in wesentlichen den Raum 36 und den Kanal 37 erfassende Aufpumpeffekt,
bewirkt mit seiner ständigen Hydraulikdruck-@uname einen Druckanstieg in der Leitung
6 und im Geberzylinder 7 und fährtr vor allem zu einer Beaufschlagung des Steuerkolbens
4, welche an Öffnen des Einlaßventiles 17, 34 bewirkt.
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andere Verbraucher im Fahrzeug zu versorgen hat, wesentlich über dem
Arbeitsdruck der dem Verstärkerkolben 25' im äußerstem Fall zugeleitet werden soll.
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Durch den in Teilen des Gehäuses 1 naherdem Gehauseanschluß 39 angeordneten
Druckbegrenzer 44, ist es möglich, die im Geberzylinder 38 bzw. in Raun 36 auftretenden
hydraulischen Druckanstiege unter einem bestimmten ert zu halte. Tritt durch Schwingungen
des Kupplungshebels der Kupplungseinrichtung 42 ein unerwünscht hoher Hydraulikdruck
auf, so gibt der Druckbegrenzer 44 die Verbindung von der Leitung 40 über die Rückführleitung
45 zum Vorratsbehälter 46 des hydraulischen Steuerkreises frei.
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Der durch den Aufpumpeffekt in den Räunen 33, 37 und der Leitung 6
den Steuerkolben 4 beaufschlagende zunehmende Hydraulikdruck hat wie bereits vorher
beschrieben eine Zunahme des pneumatischen Druckes in der Ventilkammer 12 zur Folge.
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Um diesen auf den VErstärkerkolben 25' treffenden Druck nicht über
einen bestimmten Wert ansteigen zu lassen, dient das Druckbegrenzungsventil 50,
welches trotz eines höheren Druckes im Vorratsbehälter 22 den Druck am Leitungsanschluß
20 bzw. im ersten Raum 19 einen bestimmten Druckwert nicht übersteigen läßt.
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In Abänderung des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel mit einen gemeinsamen
Vorratsbehälter für den hydraulischen Steueerkreis und den hydraulischen Arbeitskreis,
ist es auch möglich, z.B. in Fällen einer Unte@@ringung des Fahrzeugmotor
an
einer vom Fahrzeugführer entfernten Stelle, jedem Hydraulikkreis einen eignen Vorratsbehälter
zuzuordnen. In diesen Fällen ist der Kanal 37 zu schliessen und für eine Zuleitung
vom Vorratsbehälter für den hydraulischen Arbeitskreis zum Raum 36 zu sorgen, wobei
die Rückführungsleitung 45 zu diesem zweiten Vorratsbehälter führen muß.
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L e e r s e i t e