DE4439448C1 - Notkuppeleinrichtung - Google Patents
NotkuppeleinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Notkuppeleinrichtung für
Nutzfahrzeuge, bei denen zum Wechsel von Schaltstuten
eines mehrstufigen Wechselgetriebes erforderliche Aus-
und Einkuppelvorgänge, die durch eine Kupplungssteuer
einheit elektronisch steuerbar sind, mittels einer hy
dropneumatischen Kupplungs-Betätigungseinrichtung
selbsttätig durchführbar sind und im Falle einer Fehl
funktion der automatischen Schaltbetriebssteuerung zu
nächst eine Schutzventilanordnung wirksam wird, wodurch
die Kupplung vermittels der Kupplungs-Betätigungsein
richtung bei "langsamer" Fahrt (ϑ < ϑS) ausgerückt und
bei "schneller" Fahrt (ϑ < ϑS) eingerückt oder einge
rückt gehalten wird, wonach der Fahrer die in einem
Notfahrbetrieb für einen Wechsel der Schaltstufen er
forderlichen Aus- und Einrückbetätigungen der Kupplung
mittels der Notkuppeleinrichtung steuern kann und mit
den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge
nannten, gattungsbestimmenden Merkmalen
Eine derartige Notkuppeleinrichtung ist durch
Bader, Christian: Elektronische Antriebssteuerung für Nutz
fahrzeuge; in: VDI-Zeitschrift, Band 134 (1992), Heft:
Special I März ′92 (Antriebstechnik), Seiten: 52-53, 56,
59-60, 63-64, 67-68 be
kannt und in Verbindung mit einer Kupplungseinrichtung
für Nutzfahrzeuge mit elektronischer Antriebssteuerung
im Detail erläutert.
Im normalen, d. h. automatisch gesteuerten Schaltbetrieb
wird bei der bekannten Kupplungseinrichtung das Ein-
und Ausrücken der Kupplung mittels eines elektromoto
risch angetriebenen hydraulischen Geberzylinders ge
steuert, der über ein zur Umschaltung von Normal- auf
Notbetrieb vorgesehenes Umschaltventil einen hydrauli
schen Nehmerzylinder eines Kraftverstärkers ansteuert,
der die Kupplung betätigt und mit einem pneumatischen
Verstärkerzylinder gekoppelt ist, dessen Druckbeauf
schlagung mittels eines Proportionalventils gesteuert
wird, das hydraulisch angesteuert ist. Für den Notfahr
betrieb ist ein zweiter, über das Notbetrieb-Umschalt
ventil mit dem Nehmerzylinder des Kraftverstärkers kop
pelbarer Geberzylinder vorgesehen, der mittels eines
pneumatischen Antriebszylinders antreibbar ist, der
seinerseits über eine Schutzventilanordnung ansteuerbar
ist und im Falle einer Fehlfunktion der Schalteinrich
tung, je nach Funktionsstellung eines bistabilen Schutz
art-Vorwahlventils, entweder im Sinne einer Ausrückbe
tätigung der Kupplung angesteuert wird, was für den
Fall vorgesehen ist, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit
niedriger ist als ein Schwellenwert vS, oder nicht an
gesteuert bleibt, mit der Folge, daß die Kupplung ein
gerückt bleibt, was für die höheren Fahrzeuggeschwin
digkeiten als Sicherheitsfunktion vorgesehen ist.
Der pneumatische Antriebszylinder des Notgeberzylinders
ist im Notbetrieb über ein pneumatisches Notfahrventil
ansteuerbar, das der Fahrer von Hand betätigt.
Nachteilig hierbei ist die relativ schlechte Dosierbar
keit des Steuerdruckes und damit der Kupplungsstellung
mittels des Notfahrventils. Zum einen sollte der Druck
extrem feinfühlig geregelt werden können, da geringe
Änderungen die Kupplungsstellung wegen der nicht linea
ren Kennlinie der Kupplungsausrückfedern stark beein
flussen; infolgedessen muß ein aufwendig konstruiertes
und entsprechend teures Notfahrventil eingesetzt wer
den. Zum anderen kann bei einer schnellen Betätigung
des Ventils die komprimierte Luft nicht rasch genug in
den pneumatischen Antriebszylinder ein- bzw. aus diesem
abströmen. Die Folge hiervon ist, daß die Stellung der
Kupplung gegenüber derjenigen des Notfahrventils mit
einem mehr oder weniger erheblichen Nachlauffehler be
haftet ist, der insbesondere im Rangierbetrieb den Not
betrieb sehr erschwert und diesen für den Fahrer an
strengend werden läßt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Notkuppelein
richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver
bessern, daß die auf die Kupplung wirkenden Betätigungs
kräfte gut dosierbar sind, so daß die Kupplung im we
sentlichen zeitgleich mit Notbetätigungsbewegungen des
Fahrers ihre Aus- und Einrückbewegungen ausführt und,
falls erforderlich, auch in einem definierten Schlupf
bereich gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich
nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Hierdurch erzielbare, günstige Betriebseigenschaften
der erfindungsgemäßen Notkuppeleinrichtung sind zumin
dest die folgenden:
Durch die unmittelbar am Kolben des Geberzylinders der
Notkuppeleinrichtung abgestützte Anordnung des Pedals
ist im Notbetrieb eine volumetrisch geführte, wegge
steuerte Betätigung der Kupplung möglich, die kaum ge
wöhnungsbedürftig ist, da der Notbetrieb lediglich ei
nem - schon als gewohnt voraussetzbaren - Normalbetrieb
eines weniger komfortabel ausgestatteten Nutzfahrzeuges
entspricht, auch wenn die vom Fahrer aufzubringenden
Betätigungskräfte geringfügig größer sein mögen.
Durch die gemäß Anspruch 2 vorgesehene Art der Umschal
tung des Schutzart-Vorwahlventils und damit des "end
gültigen" Übergangs auf den Notfahrbetrieb wird sicher
gestellt, daß die Kupplung beim Übergang von Normal
auf Notfahrbetrieb nicht überdrückt und dadurch beschä
digt werden kann.
Durch die gemäß Anspruch 3 vorgesehene Anordnung des
Notpedals ist die Schalteinrichtung des Wechselgetrie
bes auf einfache Weise wirksam gegen eine Fehlbetäti
gung geschützt.
Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird ein störungs
freier Betrieb der Notkuppeleinrichtung sichergestellt.
Alternativ zu der gemäß Anspruch 5 vorgesehenen, schal
tungstechnisch besonders einfache realisierbaren Art
der Ansteuerung des Schutzart-Vorwahlventils bietet die
gemäß Anspruch 6 vorgesehene Art der Ansteuerung den
Vorteil, daß das Schutzart-Vorwahlventil, unabhängig
davon, wie der Fahrer das Notpedal betätigt, stets mit
Impulsen definierter Dauer und definierten Pegels
ansteuerbar ist.
Die sich gemäß Anspruch 7 ergebende hydraulische Rei
henschaltung des Schutzart-Vorwahlventils und des Not
betrieb-Steuerventils der Schutzventilanordnung, wobei
das Notbetrieb-Umschaltventil zwischen das Schutzart-
Vorwahlventil und den Kraftverstärker der Kupplungs-Be
tätigungseinrichtung geschaltet ist, ist mit einfach
gestalteten 3/2-Wege-Ventilen realisierbar.
Die gemäß Anspruch 8 vorgesehene Drossel ergibt bei der
Aktivierung des Notbetriebes ein signifikant sanftes
Nachgeben des Notpedals, anhand dessen der Fahrer den
Aktivierungsvorgang und dessen Beendigung zuverlässig
erkennen kann.
In der gemäß Anspruch 9 vorgesehenen, besonders zweck
mäßigen Anordnung der Drossel ist diese nur im Aktivie
rungsbetrieb der Notkuppeleinrichtung wirksam und be
hindert Ausgleichsströmungen zwischen dem Ausgleichsbe
hälter und an diesen angeschlossene Ausgleichsräume der
Geberzylinder nicht.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Notkuppel
einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnung, die ein schematisch vereinfachtes Block
schaltbild einer Kupplungseinrichtung zeigt, die mit
der Notkuppeleinrichtung ausgerüstet ist.
Die in der Zeichnung auf deren Einzelheiten ausdrück
lich verwiesen sei, insgesamt mit 10 bezeichnete Kupp
lungseinrichtung ist für ein schweres Nutzfahrzeug kon
zipiert, das ein mehrstufiges, z. B. 16stufiges, ledig
lich schematisch angedeutetes Wechselgetriebe 11 hat,
dessen Antriebswelle 12 mit der Abtriebswelle 13 des im
übrigen nicht dargestellten Fahrzeugmotors über eine
zum Zweck der Erläuterung als Membranfederkupplung mit
gezogener Ausrückung vorausgesetzte Kupplung 14 kuppel
bar und zur Durchführung von Schaltvorgängen von dieser
entkuppelbar ist. Für das Fahrzeug ist weiter vorausge
setzt, daß es eine elektropneumatische Schaltung hat,
bei der der Fahrer die Wahl ihm als gänzlich erschei
nender Schaltstufen des Wechselgetriebes 11 durch Betä
tigung eines Gebergeräts 16 trifft, mittels dessen Be
fehlssignale zum Hochschalten, zum Zurückschalten sowie
für Rückwärtsfahrt in eine elektronische Steuereinheit
17 eingebbar sind, die hierauf das selbsttätige Aus
rücken der Kupplung 14 und Ändern der Schaltstufen in
dem vom Fahrer angegebenen Sinne sowie das Wiederein
rücken der Kupplung selbsttätig steuert, damit der Fah
rer ohne nennenswerte körperliche Anstrengung die Viel
zahl von Schaltvorgängen bewältigen kann, die einen
wirtschaftlich optimalen Betrieb des Fahrzeuges ermög
lichen.
Eine zum Wechseln der Schaltstufen im Wechselgetriebe
11 erforderliche, für sich bekannte elektrisch ansteu
erbare Schalteinrichtung 18 ist lediglich schematisch
angedeutet.
Zur Steuerung der das Ausrücken und das Einrücken der
Kupplung vermittelnden Stellbewegungen des als zweiar
miger Hebel ausgebildeten Kupplungs-Betätigungsgliedes
19 ist eine insgesamt mit 21 bezeichnete, in der Fig. 1
gestrichelt umrandete Kupplungs-Betätigungseinrichtung
vorgesehen, die als Steuerelement einen hydraulischen
Geberzylinder 22 und als Stellantrieb einen auf das
Kupplungs-Betätigungsglied 19 wirkenden hydropneumati
schen Kraftverstärker 23 umfaßt, dessen Stellkraft über
einen Betätigungsstößel 24 auf den Kraftarm 19′ des
Kupplungs-Betätigungsgliedes 19 übertragen wird.
Der den Ausgangsdruckraum 26 des Geberzylinders 22
druckdicht beweglich begrenzende Kolben 27 ist mittels
eines Elektromotors 28 mit umkehrbarer Drehrichtung
über einen - nicht dargestellten - Spindeltrieb im Sin
ne von Druckaufbau- und Druckabbaubewegungen antreib
bar, zu deren Steuerung ein lediglich schematisch dar
gestellter, für sich bekannter Lageregler 29 vorgesehen
ist, der aus einem Vergleich von Positions-Sollwert-
Ausgangssignalen der elektronischen Steuereinheit 17
mit für die Position des Kolbens 27 bzw. seiner Kolben
stange 31 charakteristischen Ausgangssignalen eines
Wegsensors 30, die für die bedarfsgerechte Ansteuerung
des Elektromotors 28 erforderlichen Ansteuersignale er
zeugt.
Der hydropneumatische Kraftverstärker 23 umfaßt einen
mit dem Geberzylinder 22 koppelbaren hydraulischen Neh
merzylinder 32 und einen mit dem Nehmerzylinder 32 zu
einer Baueinheit zusammengefaßten pneumatischen An
triebszylinder 33 als Verstärkerelement sowie ein mit
dem im Antriebsdruckraum 34 des Nehmerzylinders 32
herrschenden Druck angesteuertes Proportionalventil 36
als Steuerelement, mittels dessen in den den Nehmerzy
linder 32 koaxial umgebenden ringzylindrischen Antriebs
druckraum 37 des pneumatischen Antriebszylinders ein
mittels des Proportionalventils 36 von dem hohen Aus
gangsdruck einer pneumatischen Hilfsdruckquelle 38 ab
geleiteter, zu dem im Antriebsdruckraum 34 des Nehmer
zylinders 32 herrschenden Druck proportionaler Druck
einkoppelbar ist.
Der den Antriebsdruckraum 34 axial beweglich begrenzen
de - zylindrische - Kolben 39 des Nehmerzylinders 32
und der ringzylindrisch-topfförmig ausgebildete Kolben
41 des pneumatischen Antriebszylinders 33 sind fest
miteinander verbunden und greifen daher gemeinsam an
dem mit ihrer zentralen Längsachse etwa koaxial verlau
fenden Betätigungsstößel 24 der Kupplungs-Betätigungs
einrichtung 21 an.
Das Proportionalventil 36, das als Funktionselement des
Kraftverstärkers 23 der Kupplungs-Betätigungseinrich
tung 21 dargestellt ist, vermittelt die Funktion eines
3/2-Wege-Ventils, das durch eine Ventilfeder 42 sowie
durch den im Antriebsdruckraum 37 des pneumatischen An
triebszylinders 33 herrschenden Druck, wie durch eine
pneumatische Steuerleitung 43 angedeutet, in eine Funk
tionsstellung I gedrängt wird, in welcher der Antriebs
druckraum 37 des pneumatischen Antriebszylinders 33 des
Kraftverstärkers 23 über einen Durchflußpfad 44, dessen
wirksamer Querschnitt variieren kann, mit einem Entlüf
tungsausgang 46 des Kraftverstärkers 23 verbunden und
gegen den pneumatischen Druckanschluß 47, an dem der
Ausgangsdruck der pneumatischen Hilfsdruckquelle 38 an
steht, abgesperrt ist, und durch den im Antriebsdruck
raum 34 des hydraulischen Nehmerzylinders 32 herrschen
den Druck, wie durch eine hydraulische Steuerleitung 48
angedeutet, in eine Funktionsstellung II gedrängt wird,
in der - mit variablem Strömungsquerschnitt - ein Durch
flußpfad 49 des Proportionalventils 36 freigegeben ist,
der den pneumatischen Druckanschluß 47 des Proportio
nalventils 36 mit dem Antriebsdruckraum 37 des pneuma
tischen Antriebszylinders 33 des Kraftverstärkers 23
verbindet, dieser Antriebsdruckraum 37 jedoch gegen den
Entlüftungsanschluß 46 abgesperrt ist. Im statischen
Gleichgewichtszustand des Proportionalventils 36, der
sich einstellt, wenn sich z. B. der Druck im Antriebs
druckraum 34 des Nehmerzylinders 32 des Kraftverstär
kers 23 nicht ändert, was aufgrund einer Fehlfunktion
der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21 der Fall sein
kann, nimmt das Proportionalventil 36 eine nicht darge
stellte Sperrstellung ein, in welcher sowohl der pneu
matische Druckanschluß 47 des Kraftverstärkers 23 gegen
den Antriebsdruckraum 37 des pneumatischen Antriebszy
linders 33 des Kraftverstärkers 23 als auch dessen hy
draulischer Druckanschluß 51, über den der Ausgangs
druck des motorgesteuerten Geberzylinders 22 in den An
triebsdruckraum 34 des Nehmerzylinders 32 einkoppelbar
ist, gegen diesen abgesperrt sind. In dynamischen
Gleichgewichtsstellungen des Proportionalventils, die
den Funktionsstellungen I oder II entsprechen, die dem
Einrückbetrieb der Kupplung 14 und deren Ausrückbetrieb
zugeordnet sind, sind die freigegebenen Querschnitte
der jeweils wirksamen Durchflußpfade 44 und 49 um so
größer, je größer die Differenz der Drücke ist, die in
der pneumatischen Steuerleitung 43 und der hydrauli
schen Steuerleitung 48 herrschen.
Zwischen den hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraft
verstärkers 23 und den Druckausgang 52 des motorgesteu
erten Geberzylinders 22 sowie einen Ausgleichsanschluß
53 desselben, einerseits, und einen hydraulischen Druck
ausgang 54 einer insgesamt mit 56 bezeichneten, nach
folgend noch näher zu erläuternden Notbetrieb-Steue
rungseinrichtung 56, andererseits, ist eine insgesamt
mit 57 bezeichnete Schutzventilanordnung geschaltet,
die in einem fehlfunktionsfreien Zustand der Kupplungs
einrichtung 10 den Druckausgang 52 des motorgesteuerten
Geberzylinders 22 mit dem hydraulischen Druckanschluß
51 des Kraftverstärkers 23 verbindet und im Falle einer
Fehlfunktion der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21
statt dessen den hydraulischen Druckanschluß 51 des
Kraftverstärkers 23 mit dem hydraulischen Druckausgang
54 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 verbindet,
so daß durch eine vom Fahrer gesteuerte Betätigung des
weiteren Geberzylinders 58 der Kraftverstärker 23 durch
Ansteuerung des Nehmerzylinders 32 zu Aus- und Einrück
betätigungen der Kupplung 14 ansteuerbar ist.
Die Schutzventilanordnung 57, die sowohl Funktionsele
ment der Kupplungsbetätigungseinrichtung 21 als auch
Funktionselement der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56
ist, besteht aus einem (Notbetrieb-)Umschaltventil
59, das im Normalbetrieb, in dem der Schaltstufenwech
sel automatisch erfolgt, den Druckausgang 52 des motor
gesteuerten Geberzylinders 22 mit dem hydraulischen
Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 verbindet, so
wie einem Schutzart-Vorwahlventil 61, das im normalen
Schaltbetrieb in seine Funktionsstellung I geschaltet
ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit vF niedriger ist
als ein Schwellenwert vS von z. B. 10 km/h und in seine
Funktionsstellung 11 umgeschaltet wird, wenn die Fahr
zeuggeschwindigkeit vF größer als der genannte Schwel
lenwert vS ist.
Das Notbetrieb-Umschaltventil 59 ist beim dargestellten
Ausführungsbeispiels als 3/2-Wege-Magnetventil ausge
bildet, das eine federzentrierte Grundstellung 0 hat,
in der der Druckausgang 52 des motorgesteuerten Geber
zylinders 22 gegen den hydraulischen Druckanschluß 51
des Kraftverstärkers 23 abgesperrt und dieser über ei
nen in der Grundstellung 0 des Notbetrieb-Umschaltven
tils 59 freigegebenen Durchflußpfad 62 mit einem Steu
eranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden
ist, und eine bei Erregung seines Schaltmagneten 64 er
regte Stellung I, in welcher der Druckausgang 52 des
motorgesteuerten Geberzylinders 22 über einen in dieser
Funktionsstellung I freigegebenen Durchflußpfad 66 mit
dem hydraulischen Druckeingang 51 des Kraftverstärkers
23 verbunden und dieser gegen den Steueranschluß 63 des
Schutzart-Vorwahlventils 61 abgesperrt ist. Der Schalt
magnet 64 des Notbetrieb-Umschaltventils 59 ist während
des normalen Schaltbetriebes permanent bestromt und
dadurch das Umschaltventil 59 in seiner erregten Stel
lung I gehalten.
Das Notbetrieb-Umschaltventil könnte auch als hydrau
lisch oder pneumatisch betätigbares, mittels eines 2/2-
Wegemagnetventils elektrisch vorsteuerbares Ventil aus
gebildet sein.
Das Schutzart-Vorwahlventil 61 ist als bistabiles, durch
kurzdauernde elektrische Ausgangsimpulse der elektroni
schen Steuereinheit 17 ansteuerbares 3/2-Wegemagnetven
til mit zwei Steuerwicklungen 67 und 68 ausgebildet,
das bei alleiniger Erregung der einen Steuerwicklung 67
in seine Funktionsstellung I gelangt, in der sein Steu
erausgang 63 gegen den hydraulischen Druckausgang 54
des weiteren Geberzylinders 58 abgesperrt und dieser
über einen in der Funktionsstellung I freigegebenen
Durchflußpfad 69 an den Entlastungsanschluß 71 des
Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden ist, und das bei
alleiniger Erregung seiner anderen Steuerwicklung 68 in
seine Funktionsstellung II gelangt, in welcher der Steu
eranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 über ei
nen in dieser Funktionsstellung II freigegebenen Durch
flußpfad 72 mit dem Druckausgang 54 des weiteren Geber
zylinders 58 verbunden und dieser gegen den Entlastungs
anschluß 71 des Schutzart-Vorwahlventils 61 abgesperrt
ist.
Der Entlastungsanschluß 71 ist über eine mit einer
Drossel 73 versehene Ausgleichsleitung 74 permanent mit
dem Ausgleichsanschluß 53 des motorgesteuerten Geberzy
linders 26 verbunden und dadurch auch in permanent-kom
munizierender Verbindung mit einem Ausgleichsbehälter
76 gehalten, der auch in permanent-kommunizierender
Verbindung mit dem - stangenseitig angeordneten - Aus
gleichsraum 77 des motorgesteuerten Geberzylinders 22
steht.
Das Schutzart-Vorwahlventil 61 hat die Eigenschaft, daß
es nach einer zeitweisen, jeweils nur kurzzeitigen Er
regung einer seiner beiden Steuerwicklungen 67 oder 68
die hiermit verknüpfte Funktionsstellung I bzw. II je
weils so lange beibehält, bis eine Erregung der anderen
Steuerwicklung 68 bzw. 67 erfolgt.
Zur Betätigung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-
Steuerungseinrichtung 56 ist ein Notpedal 78 vorgese
hen, das im normalen automatisch gesteuerten Schaltbe
trieb nicht betätigbar ist, so daß der Fahrer den auto
matischen Schaltbetrieb nicht unterbrechen kann, zumin
dest nicht unbeabsichtigt. Zu diesem Zweck ist das Not
pedal 78 beispielsweise, wie gestrichelt angedeutet,
während des normalen Schaltbetriebs in einer hochge
klappten Stellung gehalten, in der es z. B. in einer Ni
sche des Fahrerhauses angeordnet und für eine Fußbetä
tigung nicht zugänglich ist. In seine für die Betäti
gung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungs
einrichtung 56 geeignete Position, in der es an der
Kolbenstange 79 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-
Steuerungseinrichtung 56 angreifen kann, gelangt es
erst durch automatisches oder vom Fahrer manuell durch
zuführendes Lösen einer nicht dargestellten Sperre, wo
nach erst die Geberzylinderbetätigung mittels des Not
pedals 78 möglich ist.
Die diesbezüglich zweckmäßigste Anordnung des Geberzy
linders 58 und des Notpedals 78 sind unter ergonomi
schen Gesichtspunkten und entsprechend den im Fahrer
haus gegebenen räumlichen Verhältnissen zu treffen. We
sentlich ist lediglich, daß das Notpedal 78 nur im Not
betrieb der Kupplungseinrichtung 10 betätigbar sein
sollte.
Entsprechend der Dimensionierung des motorgesteuerten
Geberzylinders 22 und des Nehmerzylinders 32 der Kupp
lungs-Betätigungseinrichtung 21 ist auch der Geberzy
linder 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 so
ausgelegt, daß die durch eine Verschiebung seines Kol
bens 81 aus der maximalem Volumen seines Ausgangsdruck
raums 82 und minimalem Volumen seines von der Kolben
stange 79 axial durchsetzten, mit dem Ausgleichsbehäl
ter 76 in permanent-kommunizierender Verbindung stehen
den Ausgleichsraums 83 entsprechenden Grundstellung bis
in die minimalem Volumen seines Ausgangsdruckraums 82
entsprechende Endstellung verdrängbare Hydraulikölmenge
mindestens und etwa demjenigen Ölvolumen entspricht,
das der Nehmerzylinder 32 bei einem Ausrücken der Kupp
lung 14 maximal aufnimmt. In den maximalem Volumen der
Ausgangsdruckräume 26 und 82 der Geberzylinder 22 bzw.
58 entsprechenden Grundstellungen ihrer Kolben 27 bzw.
81 sind die Ausgangsdruckräume 26 und 82 über je einen
Ausgleichsströmungspfad 84 bzw. 86 mit dem drucklosen
Ausgleichsbehälter 76 verbunden. Diese Ausgleichsströ
mungspfade 84 und 86 werden gegen die jeweilige Aus
gangsdruckkammer 26 bzw. 82 abgesperrt, sobald der die
se jeweils beweglich begrenzende Kolben 27 bzw. 81 ei
nen kleinen Anfangsabschnitt seines Druckaufbauhubes
ausgeführt hat und gelangen bei weiterer Kolbenverschie
bung in kommunizierende Verbindung mit dem jeweiligen
Ausgleichsraum 77 bzw. 83.
Als weitere Funktionselemente umfaßt die Notbetrieb-
Steuerungseinrichtung 56 einen ersten Positionsgeber
87, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn sich das Notpe
dal 78 in seiner für die Betätigung des Geberzylinders
58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 geeigneten
Position oder zumindest in unmittelbarer Nähe derselben
befindet und einen zweiten Positionsgeber 88, der ein
elektrisches Ausgangssignal abgibt, wenn der Kolben 81
des Geberzylinders 58 eine Position einnimmt, die mini
malem Volumen des Ausgangsdruckraumes 82 des Geberzy
linders 58 entspricht oder auch schon dann, wenn der
Kolben 81 sich in unmittelbarer Nähe dieser Position
befindet. Durch das Ausgangssignal des ersten Positions
gebers 87 wird die elektronische Steuereinheit 17 zu
mindest insoweit entaktiviert - "abgeschaltet" -, daß
von dieser keinerlei Ansteuersignale mehr für die An
steuerung der Schutzventilanordnung 57 und des Antriebs
motors 28 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 abge
geben werden, die Auswahl der Schaltstufen mittels des
Gebergeräts 16 und deren Einlegung mittels der Schalt
einrichtung 18 gleichwohl noch möglich ist, eine stö
rende Wechselwirkung zwischen der Notbetrieb-Steuerungs
einrichtung 56 und der elektronischen Steuereinheit 17
jedoch ausgeschlossen ist.
Mit dem Ausgangssignal des zweiten Positionsgebers 88
ist die Umschaltung des Schutzart-Vorwahlventils 61 in
dessen den Druckausgang 54 des Geberzylinders 58 mit
dem Notbetrieb-Umschaltventil 59 verbindende Funktions
stellung 11 auslösbar, wobei die zu diesem Zweck erfor
derliche Erregung der Steuerwicklung 68 des Schutzart-
Vorwahlventils 61 entweder "direkt" durch das Ausgangs
signal des Positionsgebers 88 erfolgen kann oder indi
rekt durch ein Ausgangssignal definierter Impulsdauer
und Stromstärke einer gestrichelt eingezeichneten Trei
berstufe 89, die durch das Ausgangssignal des zweiten
Positionsgebers 88 triggerbar ist.
Zur Erläuterung der Funktion der insoweit ihrem Aufbau
nach erläuterten Kupplungseinrichtung 10 mit Notbetrieb-
Steuerungseinrichtung 56 sei zunächst davon ausgegan
gen, daß die Fehlfunktion während eines automatisch ge
steuerten Ein- oder Ausrückens der Kupplung 14 erfolgt
und die Fahrzeuggeschwindigkeit vF niedriger ist als
der Schwellenwert vS, so daß sich das Schutzart-Vorwahl
ventil 61 in der den Druckausgang 54 des Geberzylinders
58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 mit dem Aus
gleichsbehälter 76 verbindenden Funktionsstellung I be
findet.
Tritt in dieser Situation ein Fehler auf, den die elek
tronische Steuereinheit 17, falls sie selbst fehlfunk
tionsbehaftet ist, anhand einer nach Plausibilitätskri
terien erfolgenden Verknüpfung von ihr selbst erzeugter
Signale erkennen kann, oder, falls der Antriebsmotor 28
des Geberzylinders 22 der Kupplungs-Betätigungseinrich
tung 21 defekt ist oder dessen Kolben 27 festsitzt,
z. B. daran erkennen kann, daß das Ausgangssignal des
zur Positionsüberwachung dieses Kolbens 27 vorgesehenen
Wegsensors 30 konstant bleibt und/oder der Motor 28 ei
nen erhöhten Strom zieht, so wird die Erregung des Not
betrieb-Umschaltventils 59 aufgehoben, das hierdurch in
seine Grundstellung 0 zurückgeschaltet wird, in welcher
der Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 mit dem
Steueranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils verbun
den ist, zunächst jedoch noch gegen den Druckausgang 54
des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrich
tung 56 abgesperrt ist. Der Nehmerzylinder 32 ist
gleichsam hydraulisch verriegelt, mit der Folge, daß
die Kupplung die im Zeitpunkt des Auftretens der Fehl
funktion eingenommene - noch gelöste oder schleifende -
Funktionsstellung beibehält.
Die eingetretene Notsituation wird dem Fahrer durch ein
optisches und/oder ein akustisches Signal angezeigt und
gegebenenfalls gleichzeitig eine das Notpedal 78 in
seiner nicht betätigbaren Position haltende Sperre auf
gehoben, so daß der Fahrer das Notpedal 78, sofern es
nicht selbsttätig in die funktionsbereite Position ge
langt, in diese bringen und nunmehr zur Betätigung des
Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung
56 einsetzen kann.
Will der Fahrer in dieser Situation die Notbetrieb-Steu
erungseinrichtung 56 aktivieren, so muß er das Notpedal 78
betätigen, bis in der endstellungsnahen Position des
Kolbens 81 des Geberzylinders 58 der die Kolbenposition
überwachende zweite Positionsgeber 88 anspricht und da
durch das Schutzart-Vorwahlventil 61 in seine Funktions
stellung II umgeschaltet wird, in der nunmehr kommuni
zierende Verbindung zwischen dem Antriebsdruckraum 34
des Nehmerzylinders 32 der Kupplungs-Betätigungseinrich
tung 21 und dem Ausgangsdruckraum 82 des Geberzylinders
58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 besteht.
Um hierbei sicherzustellen, daß Hydrauliköl in den Aus
gangsdruckraum 82 des Geberzylinders 58, während dessen
Kolben 81 sich auf seine Grundstellung zubewegt, auch
dann nachströmen kann, wenn das, je nach Ausgangsstel
lung des Kolbens 39 des Nehmerzylinders 32 aus diesem
verdrängbare Ölvolumen kleiner ist als der von dem Kol
ben 81 des Geberzylinders der Notbetrieb-Steuerungsein
richtung 56 zu durchlaufende Hubraum ist ein Ausgleichs-
Rückschlagventil 91 vorgesehen, das durch relativ höhe
ren Druck im Ausgleichsbehälter 76 der Kupplungsein
richtung 10 als dem Ausgangsdruckraum 82 des Nehmerzy
linders 58 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und sonst
sperrend ist, wobei der durch dieses Rückschlagventil
91 freigebbare Ausgleichs-Strömungspfad im bodenseiti
gen Bereich des Gehäuses des Geberzylinders 58 in den
Ausgangsdruckraum 82 mündet. Anstelle des Ausgleichs
rückschlagventils 91 kann auch ein funktionsentspre
chendes Rückschlagventil im Kolben des Geberzylinders
58 vorgesehen sein.
Nach vollständiger Zurücknahme des Notpedals, d. h. dem
Erreichen der Grundstellung des Kolbens 81 des Geberzy
linders 58 ist die Kupplung 14 eingerückt und kann nun
mehr, je nach Richtung der Pedalbetätigung in jeweils
einem Hub des Geberzylinderkolbens 81 ausgerückt und
wieder eingerückt werden.
Zur weiteren Erläuterung der Notbetriebseigenschaften
der Kupplungseinrichtung 10 sei nunmehr der Fall ange
nommen, daß die Fehlfunktion während eines automati
schen Aus- oder Einrückens der Kupplung auftritt, wäh
ren die Fahrzeuggeschwindigkeit vF größer als der
Schwellenwert vS ist:
Der Kolben 27 des motorgesteuerten Geberzylinders 22
der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21 befindet sich
in einer Stellung zwischen seinen Extremalpositionen
und bewegt sich auf eine derselben hinzu. Die Kupplung
14 ist ausgerückt oder in einem mit erheblichem Kupp
lungsschlupf behafteten Betriebszustand. Das Notbe
trieb-Umschaltventil 59 befindet sich in seiner erreg
ten Funktionsstellung I, in der der Druckausgang 52 des
motorgesteuerten Geberzylinders 22 mit dem hydrauli
schen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 kommuni
zierend verbunden ist. Das Schutzart-Vorwahlventil 61
nimmt seine Funktionsstellung II ein, in der der Druck
ausgang 54 des mittels des Notpedals 78 betätigbaren
Geberzylinders 58 zwar mit dem Steuerausgang 63 des
Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden, dieser jedoch
wegen des sich in seiner Funktionsstellung I befinden
den Notbetrieb-Steuerventils 59 der Schutzventilanord
nung 57 gegen den hydraulischen Druckanschluß 51 des
Kraftverstärkers 23 abgesperrt ist.
Eine in dieser Ausgangssituation auftretende Fehlfunk
tion der Kupplungseinrichtung 10, die dazu führt, daß
das Notbetrieb-Umschaltventil 59 in seine Grundstellung
0 zurückfällt, hat zur Folge, daß der hydraulische
Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 über den in
der Grundstellung 0 des Notbetrieb-Umschaltventils
freigegebenen Durchflußpfad 62 mit dem Steueranschluß
63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 und dieser über den
in der Funktionsstellung II freigegebenen Durchflußpfad
72 dieses Ventils mit dem Ausgangsdruckraum 82 des Ge
berzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56
in kommunizierende Verbindung gelangt und daher, weil
der Kolben 81 dieses Geberzylinders 58 sich in seiner
Grundstellung befindet, auch mit dem Ausgangsbehälter
76 in kommunizierender Verbindung steht. Die Folge
hiervon ist, daß der Antriebsdruckraum 34 des Nehmerzy
linders des Kraftverstärkers 23 drucklos wird, mit der
weiteren Folge, daß das Proportionalventil in seine
Funktionsstellung I gelangt, in der der pneumatische
Antriebszylinder 33 des Kraftverstärkers entlüftet ist.
In dieser Situation wird somit durch die Schutzventil
anordnung 57 - im Zusammenwirken mit der Notbetrieb-
Steuerungseinrichtung 56 -, deren Geberzylinder 58 die
kommunizierende Verbindung seines hydraulischen Druck
ausganges 54 mit dem Ausgleichsbehälter 76 vermittelt,
eine Schutzfunktion dahingehend erzielt, daß der An
triebsstrang des Fahrzeuges geschlossen bleibt, d. h.,
z. B. bei einer Bergabfahrt die Bremswirkungen des No
tors im Schutzbetrieb erhalten bleibt.
Die Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 ist in dieser
Situation schon für den Notbetrieb vorbereitet, da nun
mehr eine Betätigung des Notpedals 78 im Sinne eines
Druckaufbaus im Ausgangsdruckraum 82 des Geberzylinders
der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung zu einer Lösebetä
tigung der Kupplung führt. Falls hierbei die minimalem
Volumen des Ausgangsdruckraums 82 des Geberzylinders 58
der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung entsprechende End
stellung erreicht wird, führt das hiermit verknüpfte
Ausgangssignal des zweiten Positionsgebers 88 nur noch
dazu, daß die diese Art der Betätigung ermöglichende
Funktionsstellung 11 des Schutzart-Vorwahlventils 61
gleichsam "bestätigt" wird.
Claims (10)
1. Notkuppeleinrichtung für Nutzfahrzeuge, bei denen zum
Wechsel von Schaltstufen eines mehrstufigen Wechselge
triebes (11) erforderliche Aus- und Einkuppelvorgänge,
die durch eine Kupplungssteuereinheit (17) elektronisch
steuerbar sind, mittels einer hydropneumatischen Kupp
lungs-Betätigungseinrichtung selbsttätig durchführbar
sind, und im Falle einer Fehlfunktion der automatischen
Schaltbetriebssteuerung (17) zunächst eine Schutzven
tilanordnung (57) wirksam wird, wodurch die Kupplung
(14) vermittels der Kupplungs-Betätigungseinrichtung
bei "langsamer" Fahrt (ϑ < ϑS) ausgerückt und bei
schneller" Fahrt (ϑ < ϑS) eingerückt oder eingerückt
gehalten wird, wonach der Fahrer die in einem Notfahr
betrieb für einen Wechsel der Schaltstufen erforderli
chen Aus-und Einrückbetätigungen der Kupplung (14) mit
tels der Notkuppeleinrichtung (56) steuern kann, wobei
- - die Kupplungs-Betätigungseinrichtung einen mittels eines steuerbaren Elektromotors (28) antreibbaren hy draulischen Geberzylinder (22) umfaßt, dessen Aus gangsdruckraum (26) in der Normalbetriebsstellung (I) eines Notbetrieb-Umschaltventils (59) mit dem An triebsdruckraum (34) eines hydraulischen Nehmerzylin ders (32) verbunden ist, der
- - das Antriebselement eines die Kupplungsbetätigung vermittelnden hydropneumatischen Kraftverstärkers (23) ist, welcher als weiteres Antriebs- und Verstär kungselement einen pneumatischen Antriebszylinder (33) umfaßt, der
- - über ein mit dem im Nehmerzylinder (32) herrschenden Druck gesteuertes Proportionalventil (36) mit einem in Proportionalität zu diesem - hydraulischen - Druck (48) von einer pneumatischen Hilfsdruckquelle (38) abgeleiteten Antriebsdruck beaufschlagbar ist, wobei
- - die Notkuppeleinrichtung (56) ihrerseits einen hy draulischen Geberzylinder (58) umfaßt, welcher in ei ner dem Schutz- und dem Notfahrbetrieb zugeordneten Funktionsstellung (Stellung 0) des Notbetrieb-Um schaltventils (59) anstelle des motorgesteuerten Ge berzylinders (22) an den Nehmerzylinder (32) des Kraft verstärkes (23) angeschlossen ist, wobei der Geberzy linder (58) weiterhin
- - in einer dem Notfahrbetrieb zugeordneten Funktions stellung (Notbetriebsstellung II) eines bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) der Schutzventilanord nung (57) bei einer vom Fahrer ausgelösten Betätigung die Ansteuerung des Kraftverstärkers (23) zur Ausfüh rung von Aus- und Einrückvorgängen der Kupplung (14) steuert und wobei
- - ein auf ein Ausrücken eines Betätigungselements der Notkuppeleinrichtung (56) aus seiner Grundstellung ansprechender, elektronischer oder elektromechani scher Positionssensor (88) vorgesehen ist, der bei einer Betätigung der Notfahreinrichtung ein dafür charakteristisches elektrisches Ausgangssignal er zeugt, durch welches die dem Notfahrbetrieb zugeord neten Funktionsstellung (Notbetriebsstellung II) min destens des bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) mittelbar hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Kolben (81) des hydraulischen Geberzylinders (58) der Notfahreinrichtung mittels eines Kupplungspedals (78) betätigbar ist, welches für den Fahrer nur im Notfahrbetrieb zur Betätigung zugänglich wird oder von diesem zugänglich gemacht wird, daß
- - der eine Position des Geberzylinders (58) erfassende, elektronische oder elektromechanische Positionssensor (88) diejenige Stellung des Kolbens (81) des Geberzy linders (58) der Notfahreinrichtung sensiert, in wel cher der Kolben (81) seinen maximalen Betätigungshub zu einem wesentlichen Teil oder ganz erreicht hat, daß
- - der Ausgangsdruckraum (82) des hydraulischen Geberzy linders (58) für die Notfahreinrichtung in der ersten Stellung (Normalbetriebsstellung I) des bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) mit einem Ausgleichsbe hälter (76) verbunden ist und daß
- - bei einer (erstmaligen) Betätigung des Kolbens (81) des Geberzylinders (58) für die Notfahreinrichtung bis zu seiner sensierten Stellung das bistabile Schutzart-Vorwahlventil (61) in seine zweite Stellung (Notbetriebsstellung II) gebracht wird, in welcher der Ausgangsdruckraum (82) des hydraulischen Geberzy linders (58) für die Notfahreinrichtung über ein Not betrieb-Umschaltventil (59) mit dem Kupplungsnehmer zylinder (32) des Kraftverstärkers (23) verbunden wird.
2. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Positionsgeber (88) das die
Ansteuerung des Schutzart-Vorwahlventils (61) ver
mittelnde Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kolben
(81) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steu
erungseinrichtung (56) in seine mit minimalem Vo
lumen des Ausgangsdruckraumes (82) des Geberzylin
ders (58) verknüpfte Endstellung oder in unmittel
bare Nähe derselben gelangt ist.
3. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notpedal (78)
versenkt in einer Nische des Fahrerhauses angeord
net ist und durch automatisch erfolgendes oder vom
Fahrer vor zunehmendes Entfernen einer Abdeckung
und/oder Einschwenken in eine an einer Kolbenstan
ge (79) des Geberzylinders (58) axial abgestützte
Position in die für die Betätigbarkeit desselben
geeignete Anordnung bringbar ist.
4. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektroni
scher oder elektromechanischer Pedalstellungsgeber
(87) vorgesehen ist, der ein mit der Bereitschafts
stellung des Notpedals (78) verknüpftes elektri
sches Ausgangssignal zur Abschaltung der für die
Steuerung des normalen - automatischen - Schaltbe
triebes vorgesehenen elektronischen Steuereinheit
(17) erzeugt.
5. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart-
Vorwahlventil (61) mit dem Ausgangssignal des die
Position des Kolbens (81) des Geberzylinders (58)
der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung (56) überwa
chenden Positionsgebers (88) direkt angesteuert
ist.
6. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart-
Vorwahlventil (61) mit dem Ausgangssignal einer
impulsformenden Treiberstufe (89) ansteuerbar ist,
die durch das Ausgangssignal des die Position des
Kolbens (81) des Geberzylinders (58) der Notbe
trieb-Steuerungseinrichtung (56) überwachenden
Positionsgebers (88) triggerbar ist.
7. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart-
Vorwahlventil (61) als bistabiles 3/2-Wege-Ventil
ausgebildet ist, das durch alternative zeitweise
Erregung je einer von zwei Steuerwicklungen (67
bzw. 68) in seine alternativen Funktionsstellungen
(I und II) steuerbar ist, wobei es in seiner einen
Funktionsstellung (I), in die es im normalen Schalt betrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit (vF) kleiner ist als ein Schwellenwert (vS) von z. B. 10 km/h ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungsein richtung (56) mit einem drucklosen Ausgleichsbe hälter (76) verbindet und gegen das Notbetrieb- Umschaltventil (59) bzw. den Kraftverstärker (23) abgesperrt hält, und in seiner hierzu alternativen Funktionsstellung (II), in die es im normalen - automatischen - Schaltbetrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) größer als der Schwellenwert (vS) ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungs einrichtung (56) mit dem Notbetrieb-Umschaltven til (59) bzw. dem Kraftverstärker (23) verbindet und gegen den Ausgleichsbehälter (76) abgesperrt hält.
Funktionsstellung (I), in die es im normalen Schalt betrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit (vF) kleiner ist als ein Schwellenwert (vS) von z. B. 10 km/h ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungsein richtung (56) mit einem drucklosen Ausgleichsbe hälter (76) verbindet und gegen das Notbetrieb- Umschaltventil (59) bzw. den Kraftverstärker (23) abgesperrt hält, und in seiner hierzu alternativen Funktionsstellung (II), in die es im normalen - automatischen - Schaltbetrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (vF) größer als der Schwellenwert (vS) ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungs einrichtung (56) mit dem Notbetrieb-Umschaltven til (59) bzw. dem Kraftverstärker (23) verbindet und gegen den Ausgleichsbehälter (76) abgesperrt hält.
8. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der vom Schutzart-Vorwahlventil
(61) zum Ausgleichsbehälter (76) führende Aus
gleichspfad (74) mit einer Drossel (73) versehen
ist.
9. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drossel (73) zwischen den
Entlastungsanschluß (71) des Schutzart-Vorwahlven
tils (61) und einen Ausgleichsanschluß (53) ge
schaltet ist, mit dem der Ausgleichsbehälter (76)
sowie kolbenstangenseitige Ausgleichsräume (77, 83)
des motorgesteuerten Geberzylinders (22) und des
mittels des Notpedals (78) betätigbaren Geberzy
linders (58) verbunden sind.
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DE4439448C1 true DE4439448C1 (de) | 1996-02-29 |
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ID=6532496
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