DE3151416A1

DE3151416A1 - "vorrichtung zum sperren des einrueckens einer kupplung eines kraftfahrzeuges"

Info

Publication number: DE3151416A1
Application number: DE19813151416
Authority: DE
Inventors: Alfred Konrad; Adalbert 7000 Stuttgart Litterst; Wolfgang von 7057 Leutenbach Schwerin
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-07-14
Also published as: GB2112100A; DE3151416C2; GB2112100B; IT8224861A0; IT1155025B; IT8224861A1; FR2518939B1; FR2518939A1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft [:ύ:π 1'f 17~/'^:

Stuttgart EF Γ krt-pfa

21. 12ο 198l

"Vorrichtung zum Sperren des Einrückens

einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges" 10

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (DE-OS 23 56 7^5) ist dazu verwendet, das Einrücken der Kupplung bei Gangschaltungen nur dann zuzulassen, wenn die Eingangswelle des Gangwechselgetriebes und der Motor gleiche Drehzahl aufweisen» Um bei dieser Anordnung aus dem Stand anfahren zvi können, muß das Sperrstellglied jeweils in denjenigen Getriebegängen unwirksam gemacht werden, in welchen im allgemeinen angefahren wird. Infolgedessen ist es mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich, Motorschäden infolge Uberdrehzahlen zu verhindern, die bei Fehlschaltungen in einen niedrigeren Gang auftreten, weil gerade dann das Sperrstellglied unwirksam ist. und beim Einrücken der Kupplung der Motor durch die hohe kinetische Energie des Fahrzeuges in einen unzulässigen Drehzahlbereich beschleunigt wird.

Bei einer bekannten gattungsfremden Sicherheitsschaltvorrichtung (DE-AS l8 09 021) für ein abhängig von der Fahrgeschwindigkeit durch einen Drehzahlaufnehmer elektrisch gesteuertes Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen ist zur

Da im l't I₁- ₍/'\

Vermeidung der vorstehend erläuterten Motorschäden die Anordnung so getroffen, daß die Drehzahl des Antriebsmotors und/oder der Wechselge triebeeingangsvrelle über Drehzahlaufnehmer gemessen wird, die mit einem Notschaltglied zusammenarbeiten, das bei Überschreiten einer etwas über der normalen Höchstdrehzahl liegenden Drehzahl der Antriebsmotorwelle bzw. der Wechselgetriebeeingangswelle die Umschaltung des Wechselgetriebes auf den höchsten Gang mit an sich bekannten Mittel bewirkt.

Dieser Maßnahme liegt die Auffassung zugrunde, daß bei einer Auftrennung der kraft- bzw. formschlüssgen Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Fahrzeug das Fahrzeug in keinen sicheren Antriebszustand geschaltet werde, sondern das Fahrzeug sei dann völlig antriebslos und sich selbst überlassen. Dies könne an Berg- wie auch an Gefällestrecken andere gefährliche Fahrzustande für das gesamte Fahrzeug selbst wie auch für die übrigen Verkehrsteilnehmer ergeben.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Motorschäden infolge bei Fehlschaltungen in einen niedrigeren Gang auftretenden Überdrehzahlen mit Sicherheit zu vermeiden.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die geschilderten Motorschäden mit Sicherheit nur dann vermieden sind, wenn der Motor vom Gangwechselgetriebe getrennt ist. So sind bei schweren Nutζfahrzeugen oftmals Vielganggetriebe im Einsatz, die sechzehn Gänge aufweisen können. Beim

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D.it:-i l'l 177

Verschalten in einen niedrigeren Gang - beispielsweise den erstell oder zweiten Gang - würde der Motor infolge der hohen kinetischen Energie des schweren Fahrzeuges in Sekundenschnelle in den kritischen Drehzahlbereich beschleunigt werden. Dies kann auch nicht bei einem automatischen Gangwechselgetriebe durch Schalten in den direkten Gang bei Überdrehzahl vermieden werden, weil die hohe kinetische Energie des Fahrzeugs auch unter diesen Umstanden auf den Motor einwirkt_o

Auch dem Oberbegriff von Patentanspruch 10 liegt die bekannte Vorrichtung zum Sperren des Einrückens einer Kupplung der DE-OS 23 56 7^5 zugrunde=

Die kennzeichnenden. Merkmale von Patentanspruch 10 beinhalten eine weitere Lösung der auch der Erfindung nach Patentanspruch 1 zugrunde liegenden Aufgabe, Motorschäden infolge bei Fehlschaltungen in einen niedrigeren Gang auftretenden überdrehzahlen mit Sicherheit zu vermeiden»

Die Patentansprüche 2 bis 9 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtungen der Patentansprüche 1 und 10.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen· In der Zeichnung bedeuten

Fig» 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung nach Patentanspruch 1 mit den

Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 7i

315H16

Dai-η ΐΛ 177/'i

. Fig. la eine Variante der Vorrichtung von

Fig. 1 mit den Merkmalen des Patentanspruches 8,

Fig. Ib ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung nach Patentanspruch

10, und

Fig. 2 ein Schaubild für den Verlauf der Motorleistung über der Drehzahl mit dem bei den Vorrichtungen der Fig. 1, la

und Ib verwendeten Grenzwert für die Getriebedrehzahl.

Die Vorrichtungen derFig. 1, la und Ib stimmen unter Bezugnahme auf Fig. Ib in folgenden Merkmalen überein:

Die Kurbewelle 26 einer Brennkraftmaschine 3 ist durch eine Kupplung 5 mit der Getriebeeingangswelle 27 eines Gangwechselgetriebes 4 verbunden, dessen Getriebeausgangs— welle 28 in bekannter Weise mit den angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges gekoppelt ist. Als Kupplungsstellglied 8 zum Ein- und Ausrücken der Kupplung 5 ist in üblicher Weise eine Ausrücknaiffe verwendet, die durch einen Kupplungsausruckhebel 29 zwischen der gezeichneten Einrückstellung 7 - in der die Kupplung 5 eingerückt ist und einer Ausrückstellung 6 - in der die Kupplung 5 ausgerückt ist - betätigbar ist. Der Kupplungsausruckhebel· ist über ein hydraulisches Gestänge 31 mit einem Kupplungspedal 32 verbunden. In das hydraulische Gestänge 31 ist ein Sperrventil 30 eingeschaltet, das durch ein elektromagnetisches Sperrstellglied 9 aus der gezeichneten Ruhestellung 10 - in der das hydraulische Gestänge 31 frei-

- 10 -

Da im t'l· 177/'*

gegeben ist - in eine Sperrsteilung 33 betätigbar ist, in welcher das hydraulische Gestänge 31 und somit auch der Kupplungsausrückhebel 29 blockiert sind.

Das Sperrstellglied 9 ist über eine Verbindung l8 mit einem Steuerorgan 13 verbunden, für das bekannte elektronische Schaltungen - bei der Vorrichtung von Figo Ib ein UND-Glied 25 - verwendet sind» Das Steuerorgan 13 ist über einen Eingang mit einer Sperrschaltung 1? verbunden, für die ein bekanntes elektronisches Schwellwertschaltglied 2k verwendet ist»

Ein Fühler 12 liefert ein zur Drehzahl n„ der Getriebeein

gangswelle 27 analoges Signal 35? das - gegebenenfalls über einen elektronischen Wandler 37 - dem Eingang des Schwellwertschaltgliedes 2k zugeleitet wird.

Das Schwellwertschaltglied 2k gibt ein Eingangssignal 20 für das Steuerorgan 13 ab, wenn die Drehzahl η der Getriebeeingangswelle 27 einen Grenzwert 15 übersteigt» Wie die Fig„ 2 zeigt, liegt der Grenzwert 15 etwa bei dem kritischen Drehzahlwert 22, bei dessen überschreiten Überdrehschäden an der Brennkraftmaschine auftreten

Bei der Vorrichtung der Figo Ib gibt das UND-Glied 25 ein das Sperrstellglied 9 in die Sperrstellung 33 bringendes Ausgangssignal 39 ab, wenn das Eingangssignal 20 und ein weiteres Eingangssignal 19 gemeinsam auftreten» Das Eingangssignal 19 wird von einem Schaltkontakt 11 her ggf. über ein elektronisches Schaltglied 36 ausgelöst, wenn das Kupplungsstellglied 8in seine Ausrückstellung 6 gebracht isto

Bei einer Fehlschaltung in einen zu niedrigeren Gang über-

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Diiim l'l 177A

schreitet die Drehzahl n„ der Getriebeeingangswelle 27 .den kritischen \vert 15, so daß das Eingangssignal 20 auftritt. Da in dieser Situation auch die Kupplung 5 ausgerückt ist, steht auch das Eingangssignal 19 an, wodurch das Einrücken der Kupplung 5 blockiert ist, weil das Sperrventil 30 das hydraulische Gestänge Jl blockiert. Jedoch ist aus dieser Situation heraus eine Hochschaltung ohne weiteres möglich, weil bei eingelegtem höheren Gang die Drehzahl n_r der Getriebeeingangswelle 27 unter den kritischen Wert abgefallen und dadurch das Sperrventil 30 in seine Ruhestellung 10 gebracht ist.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind zur Ansteuerung des Sperrventile3 30 lediglich das von der Drehzahl η der Getriebeeingangswelle 27 abgeleitete Eingangssignal 20 und im hydraulischen Gestänge Jl ein als Freilaufvorrichtung 4l für das jederzeit ungehinderte Ausrücken der Kupplung 5 arbeitendes, parallel zum Sperrventil 30 geschaltetes Einwegventil 42 verwendet. Aus dem Blockschaltbild der Fig. 1 ergeben sich drei mögliche Steuerungen für das Sperrstellglied 9 zur Betätigung des Sperrventiles 30.

Im ersten Fall kann der Schwellwertschalter 24 das Sperrstellglied 9 unmittelbar ansteuern, also selbst als Ste\ierorgan verwendet sein.

Bei einer Fehlschaltung in einen zu niedrigen. Gang wird der kritische Drehzahlwert 15 überschritten, wodurch das Schwellwertschaltglied 24 anspricht und das Sperrventil in die Sperrstellung 33 betätigt, so daß das Einrücken der Kupplung 5 verhindert ist. Diese Arbeitsweise ergibt sich auch bei den beiden anderen Steuerungsmöglichkeiten, bei denen ein elektronisches Steuerogan 13 verwendet ist,

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Da Lm l't \77^/'·

das entweder aus einer Verzögerungsschaltung 48 oder aus einer Verzögerungsschaltung 49 besteht» Beide Schaltungen 48 und 49 geben bei ihrer jeweiligen Verwendung bei Auftreten des Eingangssignales 20 das das Sperrventil 30 in

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die Sperrstellung 33 bringende Ausgangssignal 39 ab« Beide Schaltungen 48 und 49 haben die Aufgabe, ein schlagartiges Einrücken der Kupplung 5 nach Freigabe des Kupplungsstellgliedes 8 durch das Sperrventil 30 zu verhindern und zu diesem Zweck beim Umschalten des Sperrventiles 30 in die Ruhestellung im hydraulischen Gestänge 31 eine Drosselung am Ventildurchgang zu steuern« Bei der Verzögerungsschaltung 48 wird diese Drosselung dadurch erreicht, daß der Abfall des Ausgangssignales 39 entsprechend dem Kurvenverlauf 43 über der Zeit t verzögert wird, wodurch der hydraulische Leitungsquerschnitt im Ventildurchgang des Sperrventiles JO lediglich sukzessive geöffnet wird» Bei der Verzögerungsschaltung 49 wird über eine begrenzte Zeitspanne 44 das Signal 39 so getaktet, daß das Sperrventil 30 in. kurzzeitigen Abständen zwischen Ruhe- und Sperrstellung 10 und 33 umgeschaltet wird, so daß das Einrücken der Kupplung 5 gedämpft erfolgt.

Bei der Vorrichtung nach Fig_o la - die im übrigen mit der Vorrichtung nach Fig» 1 identisch ist - sind ebenfalls Vorkehrungen getroffen, um das Einrücken der Kupplung 5 nach Aufhebung der Einrücksperre nicht schlagartig erfolgen zu lassen. Zu diesem Zweck ist zunächst ein elektronisches Steuerorgan I3 verwendet, das ein Zeitglied enthält, welches den Abfall des Ausgangssignales 39 für das Sperrstellglied 9 um eine Zeitspanne 45 verzögert. Das Steuerorgan 13 enthält ein weiteres Zeitschaltglied, welches bei Abfall des Eingangssignales 20 während einer kürzeren Zeitspanne 50 ein Ausgangssignal 51 für ein elektro-

- "13 -

M"

iS— Daitn l'i I₁₁/.

magnetisches Kupplungseinruckbremsventxl 52 ergibt. Das Ventil 52 arbeitet in einem das Sperrventil 30 umgehenden · Byp aß 47 des hydraulischen Gestänges 31 zwischen einer den Bypaß 47 sperrenden Ruhestellung 53 ^und einer den Bypaß 47 öffnenden Bremsstellung 54. In Reihe zum Kupp- ^O lungseinrückbremsventil 52 liegt im Bypaß 47 eine Bremsdrossel 46.

Bei Abfall des von der Getriebeeingangsdrehzahl abgeleiteten Eingangs signale s 20 - d.h. , -wenn die Blockierung

I^ der ausgerückten Kupplung 5 aufgehoben werden soll verharrt das Sperrventil 30 zunächst in seiner Sperrstellung 33» während das Kupplungseinrückbremsventil 52 ohne Verzögerung in seine Bremsstellung 54 gebracht ist, in welcher das beim Einrückvorgang verdrängte hydraul!- sehe Mittel die Bremsdrossel 46 durchströmt. Nach Ablauf der Zeitspanne 50 fällt das Ausgangssignal 51 und nach Ablauf der Zeitspanne 45 fällt auch das Ausgangssignal 39 ab. Damit sind der Bypaß 47 blockiert und das hydraulische Gestänge 31 über das Sperrventil 30 freigegeben.

Die Verzögerungsschaltungen 48 und 49 nach Fig. 1 ebenso wie die Bremssteuerung für das Einrücken der Kupplung nach Fig. la können in der gleichen Weise auch bei der Vorrichtung nach Fig. Ib angewendet werden.

Das elektromagnetische Stellglied des Kupplungseinrückbremsventiles 52 könnte auch auf das Einwegventil 42 so arbeiten, daß das Einwegventil 42 bei Auftreten des Ausgangssignales 51 in eine einen gedrosselten Ventildurchgang für das beim Einrücken der Kupplung verdrängte hydraulische Mittel des Gestänges 31 freigebende Bremsstellung

- 14 -

43 ·'

Da im l't 177/';

gebracht -wird«. Dadurch könnten der Bypaß k7 nebst Ventil 52 und Drossel 46 entfallen.

Bei der Vorrichtung nach Figo Ib kann der Schaltkontakt 11 auch an einer anderen zwischen Kupplungsstellglied 8 und Kupplungspedal 32 liegenden Stelle der Kupplungsbetätigung angeordnet sein»

Mit den Vorrichtungen nach der Erfindung ist also erreicht, daß einerseits die Brennkraftmaschine 2 sowohl im gesamten Vollastbereich 21 (Figo 2) als auch etwas über den Nulllas tbereich 38 hinaus betrieben werden kann, ohne daß die Kupplungseinrücksperre wirksam wird -* andererseits aber bei Auftreten der kritischen Drehzahlgrößen 15 während einer Fehlschaltung die Brennkraftmaschine 3 vom Gangwechselgetriebe k getrennt bleibt* Ein weiterer Vorteil, der Erfindung besteht darin, daß bei einem Versagen der Bremsen im Gefälle und damit verbundenem Hochtouren der Brennkraftmaschine 3 die Kupplung 5 zum Hochschalten stets ausgerückt werden kann, weil bei den Vorrichtungen der Figo 1 und la die kinematische Verbindung zwischen dem Sperrventil 30 und dem hydraulischen Gestänge 31 durch die Freilaufvorrichtung kl für den Ausrückvorgang aufgehoben ist und bei der Vorrichtung nach Fig. Ib das für die Einrückblockierung erforderliche zweite Eingangssignal 19 erst bei ausgerückter Kupplung auftritt.

Claims

Daimler-Benz Aktieagesells chaf t Ρα im 1') 177/ ^;

Stuttgart EP Γ krt-ρΓα

2 1. 12. 198 1

Patentansprüche

IJ Vorrichtung zum Sperren des Einrückens einer in die ^-ifrehmomentübertragung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Gangwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingeschalteten Kupplung mit einem zwischen, einer die Kupplung lösenden Ausrückstellung und einer die Kupplung einrückenden Einrückstellung betätigbaren Kupplungsstellglied und einem Sperrstellglied, das aus einer unwirksamen Ruhestellung in eine Sperrstellung umschaltbar ist, in der es kinematisch mit dem Kupplungsstellglied verbunden ist, mit einem die Schalthilfskraft des Sperrstellgliedes steuernden und über einen Fühler von einer Getriebedrehzahl beeinflußten Steuerorgan, das bei Auftreten von kritischen Drehzahlwerten das Sperrstellglied in seine Sperrstellung bringt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (13/ eingangsseitig über eine Sperrschaltung (17) mit dem Fühler (.12) verbunden und die ausgangsseitige Verbindung (l8) des Steuerorgans (13) zum Sperrstellglied (9) unabhängig von den Stellungen des Gangwechselgetriebes (k) gehalten ist und die Sperrschaltung (17) nur oberhalb eines Grenzwertes (15) ein Eingangssignal (20) für das Steuerorgan (13) abgibt und das Steuerorgan (13) ausschließlich von der Getriebedrehzahl beeinflußt und die kinematische Verbindung (kO) beim Ausrücken des Kupplungsstellgliedes (8) durch eine Freilaufvorrichtung (Al) gelöst ist.

Dai κι 1Λ 177/Ί
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebedrehzahl (n„) die Getriebeeingangsdrehzahl ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (15) der Getriebedrehzahl (n„) etwa

Ci

gleich dem kritischen Wert (22) für Überdrehschäden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß in ein zum Kupplungsstellglied (8) führendes hydraulisches Gestänge (31) ein vom Sperrstellglied (9) betätigbares Sperrventil (30) eingeschaltet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sperrventil (30) ein Einwegventil (42) parallel geschaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Schalten des Sperrstellgliedes (9) in die Ruhestellung (10) unter sukzessivem Öffnen (Kurvenverlauf kj) des hydraulischen Leitungsquerschnittes erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch k oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten des Sperrstellgliedes (9) in die Ruhestellung (10) während einer begrenzten Zeitspanne (44) mit einem kurzzeitig aufeinanderfolgendem Rückschalten in Richtung Sperrstellung (33) verbunden ist.

i ! \ 177 ζ'·
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Sperrstellgliedes (9) in die Ruhestellung (10) um eine bestimmte Zeitspanne (45) verzögert erfolgt und in dieser Zeitspanne (4p) ein eine Drossel (46) enthaltender und das Sperrventil (30) umgehender Bypaß (47) in das hydraulische Gestänge (31) einschaltbar ist_o
9» Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegv itil (-12) in der Zeitspanne (45) für das verzögerte Umschalten auf gedrosselten Durchgang für die an sich gesperrte Strömungsrichtung schaltbar ist,
10„ Vorrichtung zum Sperren des Einrückens einer in die Drehmomentübertragung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Gaxigwechselgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingeschalteten Kupplung mit einem zwischen einer die Kupplung lösenden Ausrückstellung und einer die Kupplung ein-

2p rückenden Einrückstellung betätigbaren Kupplungsstellglied und einem Sperrstellglied, das aus einer unwirksamen Ruhestellung in eine Sperrstellung umschaltbar ist, in der es kinematisch mit dem Kupplungsstellglied verbunden ist, mit einem die Schalthilfskraft des Sperr-Stellgliedes steuernden und sowohl über einen Fühler von einer Getriebedrehzahl als auch von einer weiteren für die Drehmomentübertragung bestimmenden Bezugsgröße beeinflußten Steuerogan, das bei Auftreten von kritischen Drehzahlwerten das Sperrstellglied in seine Sperrstellung bringt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (13) eingangsseitig über eine Sperr-

-ο

Da im l-'l IJT/'-.

schaltung (I/O mit dem Fühler (12) verbunden und die ausgangsseitige Verbindung (l8) des Steuerorgans (13) zum Sperrstellglied (9) unabhängig von den Stellungen des Gangwechselgetriebes (k) gehalten ist und die Sperrschaltung (17) nur oberhalb eines Grenzwertes (l4 bzw. Ip) ein Eingangssignal (20) für das Steuerorgan (13) abgibt und als weitere Bezugsgröße die Betätigung des Kupplungsstellgliedes (8) verwendet ist und ein zugehöriges zweites Eingangssignal (19) avisgelöst wird, wenn das Kupplungsstellglied (8) in seine Ausrückstellung (6) gebracht ist, und daß das Steuerorgan (13) bei Auftreten ausschließlich beider Eingangssignale (19 bzw. 20) das Sperrstellglied (9) in. die Sperr stellung (33) bringt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzei ch ne t
durch die Weiterbildung nach einem der Ansprüche 2 bis 9·