DE4013667C2 - Automatisch gesteuerte Kupplung für das Schaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug - Google Patents
Automatisch gesteuerte Kupplung für das Schaltgetriebe in einem KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine automatisch gesteuerte Kupplung
für das Schaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug, wobei die Kupplungssteuerung
lernfähig ausgebildet ist und als Betätigungs
einrichtung für die Kupplung ein pneumatisch betriebener, federvorgespannter
Kolbenzylinder mit einer Kupplungshub-Sensoreinrichtung vorgesehen ist.
Herkömmliche Kupplungssysteme mit elektronisch gesteuerter elektro-hydro
mechanischer oder elektromechanischer Betätigung sind bekannt. Sie sind wegen
des großen Bauaufwandes sehr sperrig, teuer und zudem im Ansprechverhalten
träge. Außerdem werden bei den hydromechanischen Ausführungen als Arbeits
medium Bremsflüssigkeiten verwendet, die in der biologischen Verträglichkeit
sehr kritisch erscheinen.
Es ist auch eine automatische Kupplung für das Schaltgetriebe in einem
Kraftfahrzeug nach der DE 34 43 064 A1 bekannt, bei der zur Betätigung der
Kupplung ein Kolbenzylinder mit Federvorspannung vorgesehen ist, der einen
Sensor für die Messung der Kolbenverschiebung aufweist, dessen Signale, auf die
Steuerelektronik des Fahrzeuges geschaltet, die Parameter Kolbenstellung des
Kolbens, Kupplungsverschleiß, Lastzustand und Kupplungsausrückung erfassen.
Eine Selbstnachstellung mittels eines pneumatischen Zylinders ist aus der
DE 37 19 399 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung mit optimierten An
sprechverhalten und minimiertem Verschleiß zu schaffen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kupplungshub-Sensorein
richtung aus einer mit dem Kolben des Druckluftzylinders verbundenen, in einem
Teilbereich sägezahnartig oder dergleichen ausgebildeten Sensorstange und ei
nem mit dem gezahnten Bereich der Sensorstange zusammenwirkenden indukti
ven Geber besteht und die Sensorstange durch einen mit ihr verbundenen, sich an
einen Anschlag des Zylindergehäuses abstützenden Justierstift einstellbar ist.
Die vom Geber gezählten Zähne geben der Steuerelektronik den Ausrückweg
und das Maß des Belagverschleißes der Kupplung an, mit den Grenzbedingun
gen, daß einmal die Belagstärke der Kupplung voll ausgenützt wird und das an
dere Mal der Belag der Kupplung bis auf die Nieten verschlissen ist.
Durch die Justierung der Sensorstange mit dem Justierstift wird die in der Länge
genau definierte Sensorstange in die Lage gebracht, daß nach Belagverschleiß
keine Sensorzähne vorhanden sind und über die Steuerelektronik eine Belagver
schleißanzeige aktiviert wird. Durch den Anschlag im Gehäuse kann die Sensor
stange immer richtig justiert werden, so daß der Belagverschleiß weder zu früh
noch zu spät angezeigt ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist die Sensorstange mit dem Kolben über
selbsthemmende Klemmelemente verbunden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für die Ansteuerung des Kolbens
zur Ausrückung der Kupplung ein elektronisch gesteuertes Proportional-
Druckregelventil oder ein getaktetes 3/2-Wege-Ventil vorgesehen, wobei das
Ventil in beiden Fällen von einem Druckluftvorrat gespeist und von einer Steuer
elektronik angesteuert ist, die vom Geber mit Signalen versorgt ist. Solcherart
sind auch die Regelelemente mit Druckluft beaufschlagt, und die Anwendung ei
nes einzigen umweltfreundlichen Mediums ist durchgängig.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kupplung eine Notfahreinrich
tung zugeordnet, die ein von der Steuerelektronik ansteuerbares Rückschlagven
til und ein vorzugsweise fußbetätigtes Pneumatikventil aufweist, das von einem
Druckluftvorrat gespeist ist und den Kolben beaufschlagt. Die integrierte Not
fahreinrichtung kann aus Sicherheitsgründen vom Fahrerplatz aus bedient wer
den. Die Notfahreinrichtung ist systemkonform, da sie ebenfalls rein pneumatisch
gesteuert ist.
Als Betätigungselement für die Kupplung ist ein rein pneumatisch betriebener
Druckluftzylinder mit Federvorspannung vorgesehen, der einen Sensor, z. B. ei
nen induktiven Geber oder dergleichen für die Messung der Kolbenverschiebung
aufweist, dessen Signale, auf die Steuerelektronik des Fahrzeuges geschaltet, die
Anzeigen - beispielsweise Kolbenstellung des Kolbens des Druckluftzylinders,
Kupplungsverschleiß, Lastzustand und Kupplungsausrückung - auslösen und über
eine Feder eine Selbstnachstellung des Druckluftkolbens und damit der Kupplung
bewirken.
Die geringe Masse des Arbeitsmediums Luft erlaubt eine schnelle Ansteuerung
des Druckluftzylinders. Die Ansteuerung ist feinfühlig und auch bei niederen
Temperaturen gut dosierbar. Durch die Kupplungshub-Sensoreinrichtung ist es
möglich, unter Einbeziehung der Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl die
Steuerelektronik dahingehend lernfähig zu machen, daß diese die vollkommene
Trennung der Kupplung erkennt und unnötig große Ausrückwege vermieden
werden. Die Kupplungshub-Sensoreinrichtung ist mechanisch an die Kupplung
gekoppelt und mit keinerlei Verzerrungen wie Schlauchdehnung und Leckagen,
wie es hydraulische Systeme mit sich bringen, behaftet. Durch Entfall der hydrau
lischen Ansteuerung entfällt auch das problematische Entlüften des Systems und
eine ungenaue Sensierung durch Lufteinschlüsse bzw. Leckagen wird vermieden.
Es kann auf umweltproblematische Medien verzichtet werden, da für die Steue
rung nur Luft zum Einsatz kommt. Bei jedem erneuten Start des Motors kann der
erforderliche Ausrückweg neu erlernt werden, und es werden einprogrammiert:
Belagdicke, Griffigkeit, Isttemperatur und Feuchtigkeitsgrad. Durch das rasche
Ansprechen der Ausrückung kann im Leerlauf des Motors die Kupplung entspre
chend der Ungleichförmigkeit der Motordrehzahl kurz getaktet ausgerückt wer
den, wodurch dann auch die Dämpfer entfallen können. Die feine Dosierbarkeit
erlaubt ein sensibles Ansteuern der Kupplung und kann Elastizitäten im Trieb
strang unter Einbeziehung des Lastzustandes berücksichtigen.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine automatische Kupplung mit Betätigungselement im Schnitt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kupplungsbetätigung.
Der schematischen Darstellung nach Fig. 2 ist zu entnehmen, daß ein Motor und
ein Schaltgetriebe mittels automatischer Kupplung 1 miteinander verbunden
sind. Die Kupplung 1 wird über einen rein druckluftbeaufschlagten Druckluft
zylinder 6 betätigt, wobei die Druckluft von einem Druckluftvorrat 20 aus über
ein Proportional-Druckregelventil 19 oder ein getaktetes 3/2-Wege-Ventil 19 in
den Druckluftzylinder 6 eingespeist wird. Die jeweilige Stellung des Kolbens 7
wird über eine mit ihm verbundene Sensorstange 4, die auf einen induktiven Ge
ber 8 wirkt, als aktuelles Signal-Kolbenstellung 14 in die Steuerelektronik 15 ein
gespeist. Die Steuerelektronik 15 wertet das Signal-Kolbenstellung 14 für weitere
Signale 16, 17, 18 aus: Kupplungsverschleiß 16, Lastzustand 17 und Signal-Kupp
lungsausrückung 18. Bei Betätigung des Pneumatikventils 23, das vorzugsweise
fußbetätigt ist, wird ein Nebenkreis geschaltet, nämlich die Notfahreinrichtung
22, die über das Zwei-Wege-Ventil 21 ausgelöst wird.
Die Fig. 1 zeigt die automatische Kupplung 1, die durch den Ein- und Ausrückhe
bel 2 betätigt wird. Der Ein- und Ausrückhebel 2 wird von dem rein pneumatisch
betätigten Druckluftzylinder 6 beaufschlagt, dessen Kolben 7 über Feder 12 der
jeweiligen Verschleißsituation angepaßt wird. In dem Druckluftzylinder 6 wird
Druckluft 20 vom Proportional-Druckregelventil 19 bzw. vom getakteten 3/2-
Wege-Ventil 19 oder vom fußbetätigten Pneumatikventil 23 eingeleitet. Mit dem
Kolben 7 des Druckluftzylinders 6 ist über selbsthemmende Klemmelemente 13
die Sensorstange 4 verbunden, die in einem Teilbereich mit Zähnen 5 ausgebildet
ist. Diese Zähne 5 geben Impulse auf den induktiven Geber 8, der diese, in der An
zahl abzählt, zur Registrierung in die Steuerelektronik 15 zur dortigen Auswer
tung weiterleitet. Es ist weiterhin ein Justierstift 11 vorgesehen, der, auf der Sen
sorstange 4 anliegend, auf einen Anschlag 10 am Zylindergehäuse 9 des Druck
luftzylinders 6 eingestellt werden kann. Durch die so einstellbare Sensorstange 4
können sämtliche Toleranzen an der Kupplung 1 ausgeschaltet werden, und es ist
somit gewährleistet, daß auch der Steuerelektronik 15 die jeweilige Belagstärke
richtig angezeigt wird. Nach Anbau des Druckluftzylinders 6 wird die Sensorstan
ge 4 mit dem Justierstift 11 einmalig in die Grundstellung "maximale Kupplungs
belagstärke" gedrückt, wobei der Druckluftanschluß für die Betätigung erst nach
der Justierung montiert werden kann und somit die Neueinstellung nicht verges
sen werden kann. Durch die Justierung wird die in der Länge genau definierte
Sensorstange 4 in die Lage gebracht, daß nach Belagverschleiß keine Sensorzäh
ne 5 mehr vorhanden sind und über die Steuerelektronik 15 eine Belagverschleiß
anzeige aktiviert wird.
Durch die Kupplungshub-Sensoreinrichtung 3 ist es möglich, unter Einbeziehung
der Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl, die Steuerelektronik 15 dahingehend
lernfähig zu machen, daß diese die vollkommene Trennung der Kupplung 1 er
kennt und unnötig große Ausrückwege vermieden werden können. Die
Kupplungshub-Sensoreinrichtung 3 ist mechanisch an die Kupplung 1 gekoppelt
und mit keinerlei Verzerrungen wie Schlauchdehnungen und Leckagen behaftet.
Ebenso sind durch die rein mechanische Kupplung Elastizitäten der Steuermedien
ausgeschaltet und somit Aufschaukeleffekte ausgeschlossen. Die Einfachheit des
Systems gewährleistet, daß Störquellen absolut minimiert werden.
Bezugszeichenliste
1 automatische Kupplung
2 Ein- und Ausrückventil
3 Kupplungshub-Sensoreinrichtung
4 Sensorstange
5 gezahnter Bereich von 4, Zähne
6 Druckluftzylinder
7 Kolben von 6
8 induktiver Geber
9 Zylindergehäuse
10 Anschlag an 9
11 Justierstift
12 Feder
13 selbsthemmende Klemmelemente
14 Signal von 8, Signal-Kolbenstellung
15 Steuerelektronik
16 Signal von 15, Signal-Kupplungsverschleiß
17 Signal von 15, Signal-Lastzustand
18 Signal von 15, Signal-Kupplungsausrückung
19 Proportional-Druckregelventil, getaktetes 3/2-Wege-Ventil
20 Druckluftvorrat
21 Zwei-Wege-Ventil
22 Notfahreinrichtung
23 Pneumatikventil
2 Ein- und Ausrückventil
3 Kupplungshub-Sensoreinrichtung
4 Sensorstange
5 gezahnter Bereich von 4, Zähne
6 Druckluftzylinder
7 Kolben von 6
8 induktiver Geber
9 Zylindergehäuse
10 Anschlag an 9
11 Justierstift
12 Feder
13 selbsthemmende Klemmelemente
14 Signal von 8, Signal-Kolbenstellung
15 Steuerelektronik
16 Signal von 15, Signal-Kupplungsverschleiß
17 Signal von 15, Signal-Lastzustand
18 Signal von 15, Signal-Kupplungsausrückung
19 Proportional-Druckregelventil, getaktetes 3/2-Wege-Ventil
20 Druckluftvorrat
21 Zwei-Wege-Ventil
22 Notfahreinrichtung
23 Pneumatikventil
Claims (4)
1. Automatisch gesteuerte Kupplung für das Schaltgetriebe in einem
Kraftfahrzeug, wobei die Kupplungssteuerung lernfähig ausgebildet ist und
als Betätigungseinrichtung für die Kupplung ein pneumatisch betriebener,
federvorgespannter Kolbenzylinder mit einer Kupplungshub-Sensorein
richtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshub-
Sensoreinrichtung (3) aus einer mit dem Kolben (7) des Druckluftzylin
ders (6) verbundenen, in einem Teilbereich sägezahnartig (5) oder der
gleichen ausgebildeten Sensorstange (4) und einem mit dem gezahnten
Bereich (5) der Sensorstange (4) zusammenwirkenden induktiven Geber (8)
besteht und die Sensorstange (4) durch einen mit ihr verbundenen, sich an
einen Anschlag (10) des Zylindergehäuses (9) abstützenden Justierstift (11)
einstellbar ist.
2. Automatisch gesteuerte Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Sensorstange (4) mit dem Kolben (7) über selbsthemmende
Klemmelemente (13) verbunden ist.
3. Automatisch gesteuerte Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß für die Ansteuerung des Kolbens (7) zur Ausrückung der Kupp
lung (1) ein elektronisch gesteuertes Proportional-Druckregelventil (19)
oder ein getaktetes 3/2-Wege-Ventil (19) vorgesehen ist, wobei das Ventil
(19) von einem Druckluftvorrat (20) gespeist und von einer Steuerelektronik
(15) angesteuert ist, die vom Geber (8) mit Signalen (14) versorgt ist.
4. Automatisch gesteuerte Kupplung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kupplung (1) eine Notfahreinrichtung (22) zugeordnet ist,
die ein von der Steuerelektronik (15) ansteuerbares Zwei-Wege-Ventil (21)
und ein, vorzugsweise fußbetätigtes Pneumatikventil (23) aufweist, das von
dem Druckluftvorrat (20) gespeist ist und den Kolben (7) des Druckluftzylin
ders (6) beaufschlagt.
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