DE2752711C2

DE2752711C2 - Regler zum Einstellen der Drehmomentübertragungsfähigkeit einer Hauptkupplung

Info

Publication number: DE2752711C2
Application number: DE2752711A
Authority: DE
Inventors: Robert Ralston Lincoln Mass. Smyth; William Blackburn Pepper Pike Ohio Smyth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-11-25
Publication date: 1982-11-18
Also published as: SE431628B; NL187796B; IT1091655B; DE2752711A1; SE7713223L; ES464927A1; FR2375490B1; NL187796C; NL7713199A; FR2375490A1; GB1589527A; JPS53104928A; CA1106039A; JPS5820812B2; US4081065A

Description

F=N-A+K

dN dt ^:

wobei mit A die Stellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr, mit Λ' die Drehzahl der Antriebsmaschine, mit die Beschleunigung der An-

dt

triebsmaschine und mit K ein einstellbarer Gewichtungsfaktor und mit Fein Fehler, der, wenn er positiv ist, das Stellglied zum Einrücke der Kupplung, wenn er negativ ist, zum Ausrücken der Kupplung veranlaßt, bezeichnet sind.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Drehzahlfühler (17) für die Antriebsmaschine(10), einem Impulsformer (18) und einer Differenziervorrichtung (19) zum Erzeugen je eines Ausgangssignals proportional zur Drehzahl und proportional zur Beschleunigung der Antriebsmaschine sowie mit einer Einrichtung (15) zum Erzeugen eines Ausgangssignals proportional zur Einstellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr (13) der Antriebsmaschine, ferner mit einem Logikverstärker (20) und einem auf den Verstellhebel (8) der Kupplung einwirkenden Linearstellglied (12) ausgestattet ist, wobei die genannten Ausgangssignale dem Logigverstärker zugeführt werden und dessen Ausgangssignal über einen Leistungsverstärker (21) das Linearstellglied (12) beeinflußt.

3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Fahrzeugführer betätigter Steuerschalter (22) vorhanden ist, der eine erste Stellung zum Ausrücken der Kupplung und eine zweite Stellung zum Einrücken der Kupplung aufweist und der unmittelbar auf den Logikverstärker (20) einwirkt.

4. Regler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Linearstellglied von einem Elektromotor, vorzugsweise Gleichstrommotor, angetrieben ist.

5. Regler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugführer über einen weiteren Schalter (61) den Eingriffszustand der Kupplung von der Übergangsstellung entweder in den Einrück- oder in den Ausrückzustand ändern kann.

6. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler eine Einrichtung zum Umschalten der Kupplung aus der Über-

25 gangsstellung in die Einrückstellung aufweist, die dann anspricht, wenn die durch den Energieverlust innerhalb der Kupplung anfallende Wärme einen vorgegebenen Wert überschreitet.

7. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der Umschalteinrichtung nach einer vorgegebenen Dauer der Übergangsstellung, die dem vorgegebenen Wert der Wärme im wesentlichen entspricht, erfolgt.

8. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen der Umschaltvorrichtung dann erfolgt, wenn das Integral einer Funktion/, in die sowohl die BetäUgungsorgansteilung als auch die Drehzahl der Antriebsmaschine eingeht, einen vorgegebenen Wert überschreitet, der dem vorgegebenen Wert der Wärme im wesentlichen entspricht.

9. Regler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Anzeigesignal an den Fahrzeugführer abgibt, wenn die innerhalb der Kupplung anfallende Wärme den vorgegebenen Wert überschreitet.

10. Regler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Anzeigesignal an den Fahrzeugführer abgibt, wenn nach dem Ansprechen der Umschalteinrichtung sich die Wärme der Kupplung durch Abkühlung wieder unter den vorgegebenen Wert verringert hat.

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Die Erfindung betrifft einen Regler zum Einsteilen der

Drehmomentübertragungsfähigkeit einer Hauptkupplung zum Kuppeln einer Antriebsmaschine mit verstellbarem Betätigungsorgan für die Brennstoffzufuhr an ein Getriebe, wobei der Regler eine Ausrückstellung zur Unterbrechung der Drehmomentübertragungsfähigkeit, eine Einrückstellung zur schlupffreien Drehmomentübertragungsfähigkeit und eine Übergangsstellung, in der durch teilweise Einrückung die Drehmomenlübertragungsfahigkeit steuerbar ist, aufweist und wobei in der Übergangsstellung die teilweise Einrückung in Abhän gigkeit von der Drehzahl sowie der Beschleunigung der Antriebsmaschine in einem vorbestimmten Ausmaß erfolgt (DE-OS 2307702).

Der Betrieb, bzv.. die Handhabung üblicher Hauptkupplungen von Schwerlast-Kraftfahrzeugen erfordert eine sehr hohe Geschicklichkeit des Fahrzeugführers, um sanftes Anfahren und Schalten zu erreichen, insbesondere wenn das Fahrzeug schwer beladen ist. Diese Sachkenntnis ist für den Fahrzeugführer erforderlich, um die Stellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr zu der Antriebsmaschine und die Geschwindigkeit, mit der die Kupplung von ihrer Ausrückstellung in ihre Einrückstellung übergeht, in geeignete gegenseitige Abhängigkeit zu bringen. Wenn die Antriebsmaschinendrehzahl zu hoch ist und die Kupplung plötzlich eingreift, kann der Lastwagen sich aufbäumen, bevor das gesamte Fahrzeug die richtige Vorwärtsbewegung erreicht. Wenn andererseits die Maschinendrehzahl zu gering ist, um genügend Leistung zur Bewegung des Fahrzeugs zu erreichen, kann die Maschine absterben, bzw. infolge des Kupplungseingriffs abgewürgt werden. Dann kann ein Fehler beim Beenden des Eingriffs der Kupplung in bezug auf die Maschinendrehzahl und das Ausmaß der Maschinenbeschleunigung zu große Belastungswerte auf

die versehtectenen Elemente in der Antriebskette hervorrufen, die eine kurze Lebensdauer dieser Elemente bedingt.

Andere nachteilige Wirkungen können sich daraus ergeben, daß die Kupplung zu langsam eingreift und schleift, derart, daß zu viel Wärme in der Kupplung erzeugt wird, was Wärmeschäden an den Kupplungselementen hervorrufen kann.

Um die erwähnten hohen Anforderungen an den Fahrzeugführer zu vermeiden und um eine lange Lebensdauer der Antriebsmaschine und der Kupplungselemente zu erreichen, wurden schon mehrere Versuche unternommen, automatisch gesteuerte Kupplungen zu schaffen. Bei automatisch gesteuerten bzw. geregelten Kupplungen können nicht nur die vorgenannten Probleme überwunden werden, sondern es werden auch die körperlichen Anforderungen an den Fahrzeugführer geringer und der gesamte Schaltablauf kann sich dem einer automatischen Kraftübertragung in einem Personenkraftwagen sehr gut annähern.

Die vorliegende Erfindung geht von einem derartigen automatischen Steuermechanismus der eingangs genannten Art aus. Bei dem bekannten Regler erfolgt die teilweise Einrückung in der Übergangsstellung nicht auch in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr, weil hier die durch den Fahrer gewählte Stellung des Betätigungsorgans nicht unmittelbar in ein entsprechendes Signal umgewandelt wird, das den Regler beeinflußt, sondern die Stellung des Betätigungsorgans wirkt sich nur mittelbar über die Änderung der Drehzahl sowie der Beschleunigung der Antriebsmaschine auf den Regelvorgang aus. Somit kann der Fahrzeugführer nicht das Schließen bzw. vollständige Einrücken der Kupplung über das Betätigungsorgan steuern.

Ferner ist bei dem bekannten Regler nicht vorgesehen, die Regelung durch Minimierung eines Fehlers vorzunehmen, der, wenn er positiv ist, ein Einrücken der Kupplung und wenn er negativ ist, ein Ausrücken der Kupplung veranlaßt, also den vollständigen Eingriff der Kupplung bei irgendeiner von mehreren Maschinenparametern vorzunehmen. Vielmehr arbeitet der bekannte Regler derart, daß der Eingriff bei einer bestimmten Maschinendrehzahl /V₁ erfolgt, wobei die Kupplung in allmählichen Eingriff von einer anfanglichen Schwellwert-Maschinendrehzah! N₀ aus auf diese Drehzahl gebracht wird.

Bekannt ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden von Beschleunigungsstößen nach dem Gangwechsel bei einem Kraftfahrzeug mit selbsttätiger Kupplungseinrichtung (DE-OS 1 505453). In diesem bekannten FhII wird nach Beendigung des Schaltvorgangs das Kupplungsmoment während einer vorbestimmten Zeit auf einem von der Stellung eines Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr abhängigen Bruchteil seines vollen Wertes gehalten und nach Ablauf dieser Zeit auf seinen vollen Wert angehoben. Bei diesem bekannten Vorgehen geht somit zwar die Stellung des Betätigungsorgans, nicht jedoch die Drehzahl und die Beschleunigung der Antriebsmaschine in die Regelung ein. Außerdem ist eine Minimierung gemäß dem EFfindungsvorschlag hier nicht vorgesehen.

Bekannt ist ferner eine Vorrichtung zur Regelung oder Steuerung der Betätigungskraft von Schaltgliedern, die bei automatisch geschalteten Stufengctrieben auf Reibelemente wirken, die ein Bauelement eines solchen Stufengetriebes abhängig von Betriebsparametern wahlweise abbremsen, festhalten und freigeben, wobei der Parameter die vorgegebene Änderung der Motordrehzahl abhängig von der Zeit ist, also die Beschleunigung der Antriebsmaschine ergibt (DE-OS 2124024),

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nicht vorgesehen, auch die Stellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine als Betriebsparameter heranzuziehen. Damit entfallt auch hier die Möglichkeit, die Abhängigkeiten der Parameter so zu wählen, daß die Funktion gemäß dem Erfindungsvorschlag minimiert wird,

Bekannt ist schließlich ein hydraulisches Steuersystem für automatische Schaltgetriebe mit einer Druckmediumquelle, einer den Schaltgängen entsprechenden Anzahl von hydraulisch betätigten Kupplungselementen und einer Anzahl von Schaltventilen, die in ihren jeweiligen Positionen eine Verbindung zwischen der Druckmediumquelle und den Kupplungselementen herstellen, und mit einem Einstellventil, das eine zum Motordrehmoment und/oder zur Fahrzeuggeschwindigkeit analoge Einstellgräße als Signal erzeugt (DE-OS 2018746).

Bei diesem Bekannten geht somit ί\Λ Stellung des Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr nicht unmittelbar in der Regelung ein. Demgemäß ist auch bei diesem bekannten System eine Minimierung gemäß der Erfindung nicht verwirklicht.

Es iff Aufgabe der Erfindung, eine gesteuerte bzw. geregelte Leistungskupplung anzugeben, die für Schwerlast-Fahrzeuge geeigneter ist als die eingangs genannte nach der DE-OS 2307702, da sie dem Fahrzeugführer bei Aufrechterhaltung einer sanften Einrückcharakteristik ermöglicht, das Schließen bzw. vollständige Einrücken der Kupplung über das Betätigungsorgan für die Brennstoffzufuhr zu beeinflussen und ihm damit gestattet, den vollständigen Eingriff bei irgendeiner von mehreren Maschinendrehzahlen vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Aufgrund dieser Maßnahmen findet, wenn ein gesteuerter oder geregelter Eingriff durchgelührt werden soll, wie beim Starten oder Anfahren des Fahrzeugs aus dem Ruhezustand, der folgende Betriebsablauf statt: Ein Aiisrücksignal wird entfernt oder gelöscht und der Wert A wird auf den Sollwert gestellt durch Einwirken des Fahrzeugführers auf das Betätigungsorgan für die Brennstoffzufuhr. Hierdurch steigt die Drehzahl jVder unbelasteten Antriebsmaschine, im folgenden kurz Maschine genannt. An einem Punkt wird der Fehler F positiv, wodurch das Stellglied beginnt, die Kupplung einzurücken. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Last der Maschine dem Drehmoment entspricht, das bei einer bestimmten Stellung des Betätigungsorgans von der Maschine erhältlich ist.

Das von der Kupplung auf die Hinterräder übertragene Drehmoment ruft eine Beschleunigung des Fahrzeugs hervor. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nimmt die Drehzahl der angetriebenen Kuppiungsplatte zu. Wenn die Drehzahl der angetriebenen Platte der Maschinendrehzahl entspricht, unterdrückt zunehmender Kupplungseingriff nicht mehr die Maschinendrehzahl. Üblicherweise würde die Maschinendrehzahl weiter unter Erhöhen des Fehlers Fansteigen, wodurch die Kupp» lung zu schnell in vollem Eingriff bewept würde, was jedoch durch den Minimierungsvorgang des Reglers verhindert wird.
Da die Drehzahl/.nrehmoment-Kennlinie der Maschine von der Drosselklappenöffnung abhängt, kann der Fahrzeugführer die Anfahrkennlinie steuern. Üblicherweise wird durch stärkeres Betätigen des Betätigungsorgans durch den Fahrzeugführer ein größeres Maschinen-

drehmoment ereicht. Die Kupplung greift ein, um dieses größere Drehmoment den Fahrzeugachsen bzw. Fahrzeugrädern zuzuführen. Durch Einstellen des Betätigungsorgans kann der Fahrzeuglenker das Maschinendrehmoment so ausgleichen, daß es der gewünschten Fahrzeugzugkraft entspricht bei irgendeiner Fahrzeuggeschwindigkeit, die kleiner ist als die, welche vollständig Eingriff hervorrufen würde. Dadurch kann das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit kriechen oder auch eine stationäre Lage an einer Steigung einhalten.

GemäL· bevorzugten Ausfuhrungsformen des Erfindungsgegenstandes nach dem Anspruch I ist der Regler so ausgebildet, wie er in den Ansprüchen 2 bis S gekennzeichnet ist.

In den Ausführungsformen nach den Ansprüchen 6 bis 10 ist dem Umstand Rechnung getragen, daß bei Betrieb durch die Schlupf- oder Schleifbedingungen in der Kupplung eine erhebliche Reibungswärme gebildet wird, die VVäiiVrcSciiaucii an den Kupplungselementen hervorrufen kann. Die genannten Ausführungsformen befassen sich daher mit direkten oder indirekten Messungen der Kupplungstemperatur oder der Bestimmung der Verlustleistung in der Kupplung, um den Wert A weiter zu ändern oder zu modifizieren. Mit dieser zusätzlichen Steuerung kann eine Beschädigung der Kupplung infolge zu großer Wärmeeinwirkung vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung mit einem Blockschaltbild einer gesteuerten oder geregelten Kupplung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 teilweise als Blockschaltbild schematisch eine Regel- und Logikschaltung zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen geregelten Kupplung,

Fig. 3 schematisch eine Leistungsstufe und einen Schalterkreis zur Verwendung bei der Schaltung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 im Schnitt die mechanischen Bauteile einer Kupplung, die bei einer erfindungsgemäßen geregelten Leistungskupplung verwendbar ist,

Fig. 5a, 5b im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine zur Anwendung der Erfindung geeignete Antriebsstufe.

Gemäß Fig. 1 besitzt ein Schwerlastfahrzeug eine Hauptkupplung 16 zum Koppeln oder Verbinden der Kurbelwelle einer Maschine 10 mit der Antriebswelle im Getriebe 11. Die Maschine IO wird mittels eines einstellbaren Betätigungsorgans für die Brennstoffzufuhr 13 gesteuert. Ein Potentiometer 15 gibt ein Ausgangssignal ab. das die Stellung des Betätigungsorgans 13 wiedergibt. Die Stellung der Kupplung 16 wird mittels eines Kupplungshebels 8 bestimmt, wobei die Stellung des Kupplungshebels 8 mittels eines Gleichstrommotor-Linearsteliglieds 12 gesteuert wird. Die Stellung des Gleichstrommotors und des Stellglieds 12 wird durch den Ausgangsstrom eines Leistungsverstärkers 21 gesteuert, der seinerseits mit Signalen von einem Logiksignalverstärker 20 versorgt wird. Die Eingangssignale für den Logiksignalverstärker 20 bestehen aus einem Signalpaar, das von einem magnetischen Drehzahlaufnehmer 17 stammt, der die Drehzahl der Antriebswelle der Maschine 10 erfaßt und ein dieser Drehzahl entsprechendes Signal an einen Impulsformer 18 abgibt, wobei das Ausgangssigna! des Impulsformers 18 sowohl direkt als auch über eine Differenzierschaltung 19 als Eingangssignal dem Logiksignalverstärker 20 zugeführt wird. Das mittels der Differen zierschaltung 19 verarbeitete Signal gibt die Beschleunigung der Kurbelwelle der Maschine 10 wieder. Das vom Potentiometer 15 erhaltene Signal, das die einstellbare Stellung des Betätigungsorgans 13 wiedergibt, wird ebenfalls als Eingangssignal dem Logiksignalverstärker 20 zugeführt. Der Betrieb des Logiksignalverstärkers 20 wird mittels eines Steuerschalters 22 überwacht oder gesteuert, der vorzugsweise ein fußbetätigter Zweistellungsschalter ist. Seiner normalen, unter Federvorspannung stehenden Stellung entspricht die Einrückstellung, während seiner niedergedrückten Stellung die Ausrückstellung der Kupplung entspricht.

Zusätzliche Eingangssignale können dem Logiksignalverstärker 20 zugeführt werden. Beispielsweise kann ein

is Signal, das der Hitzeentwicklung in der Kupplung über einen zulässigen Grenzwert entspricht, diesem Logiksignalverstärker 20 zugeführt werden.

Während des Betriebs bringt der Fahrzeugführer, wenn er ein Ausrücken der Kupplung wünscht, den Steuerschalter 22 in die Ausrücklage. Unter diesen Umständen werden die mechanischen Teile der Kupplung vollständig ausgerückt, da das lineare Stellglied 20 schnell in die Ausrücklage geschoben oder bewegt wird, d.h. in einer Richtung, die das Ausrücken der mechani sehen Bauteile der Kupplung bewirkt. Das lineare Stell glied !2 enthält Grenzschalter, die Grenz-Ausgangssignale ;ibeeben, wenn das Stellglied 12 in seiner äußersten Innen- oder seiner äußersten Außen-Stellung ist. Die Grenz-Ausgangssignale werden dem Logiksignalverstär ker 20 zugeführt, und wenn das Stellglied vollständig nach außen gesfahren ist, trennt dieses Signal das Leistungs- oder Steuersignal vom Stellglied 12 ab. Um die Kupplung wieder einzurücken, läßt der Fahrzeugführer den Steuerschalter 22 los, wodurch er in seine normale, unter Federvorspannung stehende Stellung zurückkehrt. Gleichzeitig betätigt der Fahrzeugführer das Betätigungsorgan 13, um eine Fahrzeugbewegung auszulösen. Unter diesen Umständen erzeugt der Logiksignalverstärker 20 vollen Strom zum Leistungsverstärker 21 und damit zum Stellglied 12 zum Antrieb des Stellglieds 12, um ein Wiedereinrücken der mechanischen Kupplungsbauelemente zu beginnen. Wenn die Anlage dieser Bauelemente beginnt, gibt der Logiksignalverstärker 20 ein Ausgangssignal Fan den Leistungsverstärker 21 ab, das proportio- nal dem folgenden Ausdruck ist:

F=N-A+K

dN ~dT

mit N = Maschinendrehzahl,

A= eingestelltes Drosselklappenstellungs- bzw. Gashebelstellungs-Signal, um eine gewünschte Eingriffskennlinie zu erreichen, z.B. kann bei Vollgas dieses Signal dem Drehzahlsignal N bei der Spitzendrehmoment-Drehzahl der Maschine entsprechen und bei geschlossener Drosselklappe dem Leerlaufdrehzahlwert der Maschinendrehzahl W entsprechen, K=eine Konstante, die einen geeigneten Gewichtungsfaktor wiedergibt bezüglich der Trägheits

wirkung eines Wechsels der Maschinendrehzahl auf das Ausgangsdrehmoment der Maschine,

dNjdt=Maschinenbeschleunigung. Wenn der Fehlsr F positiv wird, wirkt das Stellglied zum Einrücken der Kupplung, und wenn der Fehler F negativ wird, wirkt das Stellglied zum Ausrücken der Kupplung.

Auf diese Weise bringt der Fahrzeugführer in einer Anfangsstufe das Betätigungsorgan in eine Stellung, die davon abhängt, ob er langsames Anfahren oder schnelleres Anfahren möchte und, wenn die Kupplung einzurücken beginnt, kann die Maschine auf eine Drehzahl beschleunigt werden, die über dem entsprechenden Wert der Betätigungsorganeinstellung liegt, wodurch der Wert für N .·■ A positiv wird. Da die Maschine beschleunigt, ist der Gesamtwert F der Beziehung N-A+K(dN/dt) positiv und das Stellglied 12 empfangt ein Signal, auf das hin die Kupplung fortfahrt einzugreifen. Wenn die Drehmomentbelastung der eingerückten Kupplung die Maschine zu verlangsamen beginnt auf einen Punkt, bei der diese Beziehung zu Null wird, besteht kein weiterer Eingriff der Kupplungsbauelemente, da das Signal F zum Leistungsverstärker 21 im wesentlichen zu Null geworden ist. Wenn das Fahrzeug einmal auf eine Geschwindigkeit beschleunigt ist, die der Betätigungsorganeinstelschenscheibe 100 zwischen die Druckplatte 104 und das Maschinen-Schwungrad 101. Die Größe des Kupplungsdrehmoments ist proportional zu diesem Druck.
Die durch die Feder 99 auf die Druckplatte 104 ausge-

s übte Kraft kann durch die axiale Stellung eines beweglichen Kupplungslagers oder eines Ausrücklagers 98 besteuert werden. Das Ausrücklager 98 kann in axialer Richtung bewegt werden durch einen Querstab und Steuerhebel 8. Der Querstab ist im (nicht dargestellten)

ίο Kupplungsgehäuse so befestigt, daß eine Bewegung des Kupplungs-Steuerhebels 8 eine Axialbewegung des Ausrücklagers 98 erreicht. Auf diese Weise kann eine Bewegung des Steuerhebels 8 die Kraft auf die Druckplatte 104 verändern und damit das erreichbare Kupplungsdrehmoment.

Der magnetische Drehzahlaufnehmer 17, der am (nicht dargestellten) Kupplungsgehäuse befestigt ist, erfaßt Durchtritte von Zähnen von am Außenradius des

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fuiiga-wcaniwiiiuighcii ciii3[jiinu. langi uic melamine eine Drehzahlerhöhung an, die über der eingestellten Betätigungsorgan-Geschwindigkeit liegt, und die Beziehung N-A + K (dN/dt) wird wieder positiv, wodurch ein Signal vom Leistungsverstärker 21 zum Stellglied 12 geführt wird, wodurch das Stellglied 12 in Richtung auf stärkeren Eingriff der Kupplungsbauelemente geführt wird. Da jedoch das Fahrzeug sich nun entsprechend der Maschinengeschwindigkeit bewegt, erzeugt ein weiteres Einrücken der Kupplung keine zusätzliche Drehmomentbelastung mehr, weshalb das Stellglied 12 weiter die Kupplungselemente einrückt, bis sie in vollständigem Eingr.iT sind.

Um die Verlustwärme in der Maschine zu begrenzen, wird ein Signal, das proportional dem Integral von sowohl der Betätigungsorgan-Stellung als auch der Antriebswelle-Drehzahl ist, während einer Zeitdauer erzeugt, die mit dem Zeitpunkt beginnt, an dem die Kupplung einzurücken beginnt. Wenn dieses Integral einen vorgegebenen Wert überschritten hat, kann ein automatisches Ausrücken der Kupplung ausgelöst werden, um eine zu große Verlustwärme zu verhindern. Ein derartiger Zustand kann dann auftreten, wenn der Anlauf der Maschine so ist, daß die Kupplung während zu langer Zeit schleifend gehalten ist. Dem Fahrzeugführer kann eine diese Bedingung anzeigende Ausgangssignal-Anzeige gegeben werden, wobei eine vorgesehene Steuerung es ihm ermöglicht, die Steuerschaltung zu umgehen und die Kupplung von Hand entweder vollständig einzurücken oder vollständig auszurücken.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung zum Steuern der mechanischen Kupplungsbauelemente einer Kupplungsanordnung gemäß Fig. 4 wiedergegeben. Diese Kupplungsanordnung gehört zwar nicht zu dem Gegenstand der Erfindung, ist jedoch hinsichtlich des Drehzahlaufnehmers 17 und des Kupplungshebels 8 für das Verständnis des Erfindungsgegenstandes von Bedeutung.

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine übliche mechanische Zweischeibenkupplung, die an einem Maschinen-Schwungrad 101 befestigt ist. Ansätze 101a am Innenradius des Schwungrads 101 greifen in entsprechende Schlitze in der Kupplungs-Druckplatte 104 und der Zwischenplatte 100 ein, wodurch diese Elemente sich mit der Maschinendrehzahl drehen. Sie sind jedoch in axialer Richtung frei bewegbar. Angetriebene Kupplungsscheiben 102 sind mit der Getriebe-Eingangswelle 103 verkeilt. Ein Kupplungsdrehmoment wird erzeugt durch Anlegen von Federn 99, die über Hebel 97 wirken, um einen Druck auf die Druckplatte 104 auszuüben. Dieser Druck klemmt die angetriebenen Kupplungsscheiben 112 und die Zwi-

IUI dllgCUIUMCldl

Die Frequenz des vom Drehzahlaufnehmer 17 erzeugten Signals ist dadurch proportional der Maschinendrehzahl.

Das Signal vom Diehzahlaufnehmer 17 wird einem Impulsformer 23 zugeführt, der eine Folge von Rechteckimpulsen aus den Nullpunktdurchgängen des Fühleroder Aufnehmerausgangssignals erzeugt und diese geformten Impulse einem Impulsgenerator 24 zuführt, der eine Folge von Impulsen konstanter Breite und konstanter Höhe erzeugt für jeden vom Impulsformer 23 erzeugten Impuls. Diese Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 24 werden einem Filter 25 zugeführt, das lediglich die Gleichstromkomponente hindurchläßt, wodurch am Eingang eines Verstärkers 26 ein Signal auftritt, dessen Spannungspegel proportional der Drehzahl der Maschine ist. Das Ausgangssignal vom Verstärker 26 ist dann proportional zu — N, und dieses Ausgangssignal wird über den Widerstand 32 als ein Eingangssignal einem summierenden Eingangsanschluß eines Verstärkers 31 zugeführt. Ein zweites Eingangssignal zu diesem summierenden Anschluß des Verstärkers 31 wird über einen Widerstand 33 vom Potentiometer 27 zugeführt, das in Reihe mit Festwiderständen 29,30 zwischen einer positiven Spannungsquelle + V und Erde liegt. Die Stellung des Arms 27a des Potentiometers 27 ist mechanisch mit der Betätigungsorganeinstellung so verbunden, daß das elektrische Signal vom Arm 27a mit Änderungen der Einstellung der Drosselklappe sich ändert. Auf diese Weise summiert der Verstärker 31 ein Signal — N und ein Signal +A, weshalb das Ausgangssignal des Verstärkers 31 proportional zu (N- A) ist.

Das Signal — N vom Verstärker 26 wird auch über ein Potentiometer 49 und einen einstellbarem Arm 49a von diesem Potentiometer 49 direkt der Basis des Transistors 48 zugeführt, der kollektorseitig mit einer positiven Spannungsquelle + V und emitterseitig mit Erde über einen Widerstand 52 verbunden ist. Der Transistor 48 ist als Emitterfolger geschaltet und sein Emitter ist über einen Kondensator C mit dem Eingangsanschluß eines Verstärkers 45 verbunden. Der Verstärker 45 besitzt einen Rückkopplungswiderstand R, und bei dieser Schaltung wirkt der Verstärker als Differenzierglied derart, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 45 K{dN/dt) ist, wobei AT ein Gewichtungsfaktor ist, der durch Einstellen des Arms 49a am Potentiometer 49 eingestellt werden kann. Dieses Ausgangssignal K (dN/dt) vom Verstärker 45 wird über einen Widerstand 40 dem Summieranschluß eines Verstärkers 41 zugeführt, wobei auch das Ausgangssignal [N- A) vom Verstärker 31 über einen Wider-

stand 38 diesem Summieranschluß zugeführt wird. Auf diese Weise ist das Ausgangssignal vom Verstärker 41 proportional zu -(N-A+K{dN/dt)), und dieses Signal wird als Stellsignal der Leistungsstufe 42 zugeführt, die ihrerseits das lineare Stellglied 12 steuert.

In Fig. 3 sind die Ausgangsstufe und zugeordnete Schalterkreise »um Betlieb des linearen Stellglieds 12 dargestellt, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 41 Eingangssignal zu dieser Stufe ist. Der Fahrzeugführer betätigt den Schalter 61, um ein Kupplungseinrücken oder ein Kupplungsausrücken zu erreichen. Zum Ausrücken ist der Arm 65 des Schalters 61 über den normalerweise offenen Schaltkontakt 62 und einen Widerstand 64 an eine positive Spannungsversorgung + V angelegt. Zum Einrücken ist der Schalter 61 in der normalerweise geschlossenen Stellung, wobei der Arm 65 des Schalters 61 mit dem Ausgang des Verstärkers 41 über einen Schalterkontakt 63 verbunden ist.

Der Eingangsanschluß 85 eines Leistungsverstärkers 76 ist mit dem Arm 65 des Schalters 61 über einen Widerstand 83 verbunden.

Ebenfalls mit dem Eingangsanschluß 85 sind die Kathode bzw. die Anode einer Diode 66 bzw. 68 verbunden. Die Anode der Diode 66 ist über den Schalter 69 an Masse gelegt.

In ähnlicher Weise ist die Kathode der Diode 68 über einen Schalter 70 mit Masse verbunden. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 76 ist mit einem Anschluß eines Stellmotors 88 verbunden. Der andere Anschluß des Stellmotors 88 ist mit Masse verbunden. Die positive und die negative Spannung zum Verstärker 76 wird über Batterien 80 und 81 angelegt.

Die Schalter 69 und 70 sind Grenzschalter, wobei der Schalter 69 geschlossen ist, wenn das Stellglied 12 die mechanischen Kupplungsbauelemente ausgerückt hat, und; wobei der Schalter 70 geschlossen ist, wenn die gleichen Kupplungsbauelemente vollständig eingerückt sind.

Wenn der Fahrzeugführerden Schalter61 betätigt zum Ausrücken der Kupplung, wird eine positive Spannung dem Verbindungspunkt oder Arm 65 über den Widerstand 64 zugeführt. Wenn die Kupplung nicht vollständig ausgerückt ist, ist der Schalter 69 offen, wodurch der Verbindungspunkt 85 positiv wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 76 wird positiv zum Betreiben des Motors 88, um den Motor in Richtung auf ein Ausrücken zu betreiben. Wenn die vollständige Ausrückstellung erreicht ist, schließt der Schalter 69 zum Kurzschließen des Verbindungspunkts 85 über die Diode 66 an Masse, wodurch die Antriebsspannung vom Stellmotor 88 entfernt wird.

V/enn die Kupplung einzurücken ist, läßt der Fahrzeugführer den Schalter 61 in seine normalerweise geschlossene Stellung zurückkehren, wodurch der Ausgang des Verstärkers 41 mit dem Arm 65 bzw. dem Verbindungspunkt 85 verbunden wird. Die Kupplung kann nun in Richtung Eingriff gesteuert werden, abhängig vom Signal vom Verstärker 41. Bei vollständigem Eingriff schließt der Schalter 70 zur Unterbindung eines weiteren Betriebs des Motors in Einrück-Richtung.

Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 5a und 5b sowie einer Steuerung gemäß Fig. 6 dargestellt. Das Maschinen-Schwungrad 101 ist mit der Übcrsetzungs-Eingangswelle 103 mittels getriebener Kupplungsscheiben 182 verbunden. Das Eingriffsdrehmoment ist durch die Axialkraft, die durch die Druckplatte 104 ausgeübt wird, mittels eines Fluid-Stellglieds 105 gesteuert. Gemäß Fig. 5a wird die Fluid-Stellkraft über Lager 106 si/gefordert, daß das Fluid-Stellglied 105 sich nicht mit den Kupplungsbauelementen dreht. In Fig. 5b wird dh Fluid-Stellkraft der Druckplatte 104 ohne Lager so zugeführt, daß sich das Fluid-Stellglied

s 105 mit den Kupplungsbauelementen dreht, wobei das Arbeitsfluid dem Fluid-Stellglied mittels sich drehender Abdichtungen zugeführt wird. Ansonsten sind die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5a und 5b in ihrer Wirkungsweise ähnlich. Die Steuerung des Arbeitsfluids im Fluid-Stellglied 105 erfolgt durch eine Steuerung 108. Da das Arbeitsfluid dem Fluid-Stellglied mittels der Steuerung 108 zugeführt wird, werden die angetriebenen Kupplungsscheiben 102 mit dem Schwungrad 101 in Eingriff gebracht. Daraus folgt, daß die Kombination aus dem Fluid-Stellglied 105 und der Steuerung 108 in ähnlicher Weise wirkt wie das Stellglied gemäß Fig. 1. Das Arbeitsfluid in den Fig. 5a und 5 b kann eine Hydraulikflüssigkeit sein, die mit einer geeigneten Hydraulikpumpe verbunden ist. Andererseits kann das Arbeitsfluid Druckluft sein, die vom Druckluftkreis des Fahrzeugs zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 108 ein elektrohydraulisches Servoventil üblicher Bauart sein.

Mit Ventilen dieser Art wird das gesteuerte Volumen

oder geregelte Volumen des Fluid-Stellglieds 105 gemäß Fig. 5a, 5b mit der Hochdruckfluidversorgung verbunden sowie mit den Fluidrückführ- oder -abführleitungen über öffnungen. Die wirksame Öffnungsgröße kann durch ein elektrisches Signal zu den Ventil-Steuerwick- Iungen verändert werden. Der Aufbau ist dabei so, daß Steuersignale, die die Zuführöffnung öffnen, simultan die Rückstrom- oder Abführöffnung verengen und umgekehrt. Dadurch kann der Fluidstrom und/oder der Fluiddruck im gesteuerten oder geregelten Volumen kon tinuierlich geändert werden, abhängig vom der Steuer wicklung zugeführten elektrischen Signal.

Das grundsätzliche Steuerungssystem bei diesem Ausführungsbeispiel ist das gleiche, wie es zuvor beschrieben worden ist, außer daß die Leistungssteuerstufe verein facht sein kann. Eine geeignete Steuerstufe ist in Fig. 6 dargestellt. Die Ventil-Steuerwicklung 108a ist mit dem Arm 65 des Schalters 61 verbunden. Ein Kontakt 62 des Schalters 61 ist über den Widerstand 64 mit der positiven Spannungsversorgung + V verbunden. Der andere Kon takt 63 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 41 verbun den. Der Betrieb des Schalters entspricht dem bereits erläuterten Betrieb.

In den F i g. 5 a und 5 b ist weiter ein Druckwandler 109 so dargestellt. Dieser Druckwandler 109 erzeugt eine elektrische Ausgangsspannung einer Größe, die proportional dem Fluiddruck in dem Volumen ist, mit dem der Druckwandler 109 verbunden ist. Bei den in den F i g. 5 a und 5 b dargestellten Kupplungen ist das über die Kupplung übertragene Drehmoment, wenn eine relative Drehung zwischen den antreibenden und den getriebenen Scheiben besteht, annähernd proportional dem Druck auf diese Platten. Bei dem in den Fig. 5a und 5b dargestellten Aufbau ist dieser Druck seinerseits proportional dem Druck im Fluid-Stellglied 105, an dem der Druckwandler 109 angebracht ist. Daher ist das Ausgangssignal des Druckwandlers 109 annähernd proportional dem Drehmoment. Unter Verwendung üblicher elektrischer Schaltungstechnik kann das Ausgangssignal dieses Druckes Wandlers 109 mit einem anderen Signa! multipliziert werden, das der Drehzahldifferenz zwischen den treibenden und den angetriebenen Kupplungsscheiben entspricht zur Erzeugung eines resultierenden Signals.

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Dieses resultierende Signal isl proportional der in den lungs-Bauelemente und kann daher zum Schutz dieser Kupplungs-Bauelementen erzeugten bzw. verlorenge- Bauelemente verwendet werden gegenüber dem Tempe-

henden Leistung. Geeignetes Mitteln dieses Signals er- raturanstieg, der durch zu langen schleifenden Betrieb

zeugt eine Anzeige des Temperaturanstiegs der Kupp- der Kupplungselemente hervorgerufen wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Regler zum Einstellen der Drehmomentübertragungsfahigkeit einer Hauptkupplung zum Kuppeln einer Antriebsmaschine mit verstellbarem Betätigungsorgan für die Brennstoffzufuhr an ein Getriebe, wobei der Regler eine Ausrückstellung zur Unterbrechung der Drehmomentübertragungsfähigkeit, eine Einrückstellung zur schlupffreien Drehmomentübertragungsfähigkeit und eine Übergangsstellung, in der durch teilweise Einrückung die Drehmomentübertragungsfähigkeit steuerbar ist, aufweist und wobei in der Übergangsstellung die teilweise Einrückung in Abhängigkeit von der Drehzahl sowie der Beschleunigung der Antriebsmaschine in einem vorbestimmten Ausmaß erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Einrückung in der Übergangsstellung auch in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsorgäfls für die Brennstoffzufuhr der Antriebs- maschine erfolgt, wobei die Abhängigkeiten so gewählt sind, daß folgende Beziehung Fminimiert wird: