DE68904503T2

DE68904503T2 - Pneumatische steuerungsvorrichtung fuer kupplungen.

Info

Publication number: DE68904503T2
Application number: DE1989604503
Authority: DE
Inventors: Gerard Ellenberger
Original assignee: Renault Vehicules Industriels SA
Current assignee: Renault Trucks SAS
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2009-08-02
Also published as: EP0356285B1; FR2636695A1; EP0356285A1; DE68904503D1; FR2636695B1; ES2037447T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf pneumatische Steuerungsvorrichtungen für Kupplungen von Kraftfahrzeugen und insbesondere von Nutzfahrzeugen.
Das am weitesten verbreitete System für kleine Fahrzeuge ist die nicht servounterstützte Steuerung, bei der die Kupplung mit einem Pedal über ein Gestänge, ein Kabel oder eine hydraulische Verbindung mit Geber und Aufnehmer verbunden ist. Häufig ist bei Schwerlastwagen eine pneumatische Servounterstützung der mechanischen oder häufiger hydraulischen Verbindung vorgesehen: Die Servo-Kupplung.
Diese verschiedenen Systeme weisen zahlreiche Nachteile auf, insbesondere bei der auf das Pedal aufzubringenden Kraft beim Fortschreiten und beim Unterhalt.
Die Pedalkraftbeaufschlagung stellt einen Teil der Steuerkraft der Vorrichtung dar, ist jedoch während des Auskuppelvorgangs zu erhöhen oder während des Einkuppelvorganges zu verringern, im Hinblick auf die Summe aller Reibungen der Einzelteile, welches zu einem erheblichen Auskuppeleffekt führt und einer erheblichen Kräftevariation zwischen dem Auskuppeln und dem Einkuppeln.
Die Kupplung ist während dreier Betriebsphasen einsetzbar: Während der Gangwechsel, während des Anfahrens und wenn sie nicht angesteuert wird.
Während der Gangwechsel wird die Kupplung in die beiden Extremstellungen betätigt, wobei sie vor allem eine vollständige Trennung zwischen Motor und Getriebe sicherstellen soll, um die Synchronisierung nicht zu beschädigen. Der Mechanismus ist dabei derart ausgelegt, daß seine korrekte Ansteuerung eine Scheibentrennung sicherstellt.
Während des Anfahrens wird die Kupplung derart gesteuert, daß eine kontrollierte Drehmomententwicklung stattfindet, d.h. daß bei einer Geschwindigkeitszunahme der Fahrer die Pedalbetätigung dergestalt dosiert, daß die Kupplung zu rutschen beginnt.
Ein zunehmender Rutschweg führt jedoch zu einer zunehmend progressiven Kupplung. Außerhalb der Kuppelphasen oder der Gangwechsel wird die Kupplung nicht angesteuert und ihre Hauptrolle besteht darin, daß Motormoment in Richtung Antrieb (oder umgekehrt) zu übertragen, ohne ungewolltes Rutschen. Im nicht angesteuerten Zustand besitzt also die Kupplung ein nominales Drehmoment vor dem Durchrutschvorgang, das erheblich größer als dasjenige des Motors ist.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Steuerung des Kupplungsmechanismus drei Bereiche aufweist, deren jede eine eigene Funktion besitzt:
- Einen der Drehmomentübertragung entsprechenden Kupplungsweg,
- einen Durchrutschweg, der ein nützlicher Weg ist für das Anfahren,
- und einen Scheibentrennweg, der für das Wechseln der Gänge notwendig ist.
Das Problem der derzeitigen Steuerungen ist paradoxerweise ihre zu große Linearität. Bei einer linearen Steuerung führt das Pedal den gleichen Anteil an Durchrutschweg durch bezüglich des Gesamtweges wie der Mechanismus. Mit den derzeitigen Kupplungen ist dieser Anteil jedoch sehr gering, wodurch eine nicht ideale Progression erhalten wird, zumindest bei der Erhöhung des Gesamtweges und auf Kosten des Komforts.
Schließlich tritt noch bei den bekannten Systemen, wie z.B. den hydraulischen Verbindungssystemen, der Nachteil auf, daß diese ständig gewartet werden müssen und schwierige Reinigungsfragen aufwerfen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine pneumatische Steuerungsvorrichtung für Kupplungen zu schaffen, die nicht linear ist, um so die Progression zu erhöhen, bei gleichzeitiger Anpassung an bestehende Kupplungsmechanismen, ohne diese zu verändern.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die pneumatische Steuerungsvorrichtung für Kupplungen eine Fußsteuerung auf, mittels eines Pedals und mittels einer mit wenigstens einer Scheibe versehenen Kupplung. Sie weist ein pneumatisches einstellbares Expansionsventil vom Typ 3/2 auf, das durch das Kupplungspedal ansteuerbar ist, einen pneumatischen Stellzylinder und einen pneumatischen Kreislauf. Dieser pneumatische Kreislauf weist eine Zufuhrleitung für komprimierte Luft für das pneumatische Expansionsventil auf und eine Zufuhrleitung für den pneumatischen Stellzylinder, welche ihn mit dem pneumatischen Expansionsventil verbindet, das mit einer Lüftungsöffnung zur Atmosphäre versehen ist; auf diese Weise wird in der eingekuppelten Stellung (Pedal in Ruhestellung) die Zufuhrleitung für den pneumatischen Stellzylinder mit der Lüftungsöffnung verbunden, während bei der Betätigung des Kupplungspedals das Expansionsventil wirksam wird, um die Verbindung zwischen der Zufuhrleitung für das Expansionsventil und der Zufuhrleitung für den Stellzylinder herzustellen, so daß eine Anpassung des Zufuhrdrucks des Stellzylinders erfolgt, gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion des Pedalweges, wobei der auf den Stellzylinder wirkende Druck dergestalt bemessen ist, daß eine Betätigung der Kupplungsanordnung erfolgt, gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion dieses Drucks.
Die pneumatische Steuerungsvorrichtung für Kupplungen nach der Erfindung weist also den Vorteil auf, daß sie weicher ist, da sie nur eine geringe Krafthysterese aufweist. Außerdem ist sie nicht linear, wodurch die Progression besser wird, ohne daß eine Wartung erforderlich wird. Schließlich läßt sie sich ohne Schwierigkeiten an alle Kupplungsmechanismen anpassen, ohne daß diese verändert werden müssen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Zusammenhang mit der Zeichnung hervor; dabei zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen pneumatischen Steuerungsvorrichtung für Kupplungen und
Fig. 2 eine grafische Darstellung des Druckes als Funktion der Verschiebung des Kupplungspedals.
Die pneumatische Steuerungsvorrichtung für Kupplungen weist eine Fußsteuerung über ein Pedal 4 auf, ein pneumatisches Expansionsventil 14, einen pneumatischen Stellzylinder 8, einen Kupplungsmechanismus 13 und einen pneumatischen Kreislauf. Der pneumatische Kreislauf weist ein Reservoir auf, das über seinen Anschluß 7 mit einer Druckluftquelle verbunden ist.
Das pneumatische Expansionsventil 14 ist unterhalb des Pedals 4 angeordnet und wird direkt durch das Pedal 4 angesteuert. Das Ventil 14 ist regelbar und vom Typ 3/2. Die pneumatische Betätigungsanordnung, nämlich der Stellzylinder 8 ist am Kupplungsgehäuse angeordnet und wirkt auf das Ausrücklager, d.h. auf die Kupplungsanordnung 13 über eine Innensteuerung.
Der pneumatische Kreislauf weist eine Leitung 19, eine Leitung 20 und eine Öffnung 3 auf. Die Zufuhrleitung 19 für das Expansionsventil 14 ist mit dem Reservoir 6 verbunden und mündet in der Einlaßöffnung 1. Die Zufuhrleitung 20 des Stellzylinders 8 mündet in der Auslaßöffnung 2 und verbindet diese mit dem pneumatischen Expansionsventil 14. Das pneumatische Expansionsventil 14 weist eine Lüftungsöffnung 3 mit der Atmosphäre auf. In der eingekuppelten Stellung, d.h. wenn das Pedal 4 im Ruhezustand ist, steht die Zufuhrleitung 20 für den Stellzylinder 8 mit der Lüftungsöffnung 3 über das Expansionsventil 14 in Verbindung.
Während der Betätigung des Kupplungspedals 4 wird das Expansionsventil 14 dergestalt betätigt, daß eine Verbindung zwischen der Zufuhrleitung 19 des Expansionsventils 14 und der Zufuhrleitung 20 des Stellzylinders 8 dergestalt hergestellt wird, daß eine Anpassung des Versorgungsdrucks P des Stellzylinders 8 erfolgt, gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion des Weges d des Pedals 4.
Dieser Druck P wirkt auf den Stellzylinder 8, welcher derart ausgelegt ist, daß eine Verschiebung des Kupplungsmechanismus 13 erzielt wird, gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion dieses Drucks. Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung also mittels einer Kraft unter Benutzung einer Zwischengröße: Des Drucks P.
Das einstellbare pneumatische Expansionsventil 14 weist ein Teil 15 auf, in welchem die Einlaßöffnung 1, die Auslaßöffnung 2 und die Entlüftungsöffnung 3 münden. Ein Druckteil 16 ist im Teil 15 beweglich angeordnet und seine Verschiebungen entsprechen der Steuerung durch das Kupplungspedal 4. Das Druckteil 16 kann die Öffnungen 1, 2 und 3 verschließen.
Das Druckteil 16 weist ein Steuerventil zum Verschließen und zum Öffnen der Einlaßöffnung 1, der Auslaßöffnung 2 und der Lüftungsöffnung 3 auf. Dieses Ventil unterliegt der Wirkung einer Anordnung, welche den Variationen des Auslaßdrucks P folgt und welche den Druckabfall im Expansionsventil 14 als Folge des zunehmenden Auslaßdrucks P oder die Verbindung der Einlaßöffnungen 1 mit der Auslaßöffnung 2 regelt als Folge eines Abfalls des Auslaßdrucks P. Diese Regelungsanordnung besteht aus einem pneumatisch gesteuerten inneren beweglichen Kolben, der durch eine Federanordnung 5 beaufschlagt wird.
Die Kurve, welche die Entwicklung des Versorgungsdrucks P für den Stellzylinder 8 als Funktion des Pedalweges 4 darstellt weist auf:
- Eine erste Phase mit starkem Anstieg bis zu P1 während einer geringen Verschiebung von d0 bis d1 des Pedals 4 entsprechend der Momentübertragung,
- eine zweite Phase mit geringem Anstieg von P1 bis P2 während einer großen Verschiebung von d1 bis d2 des Pedals 4, entsprechend einem Rutschen,
- eine dritte Phase mit sehr starkem Anstieg von P2 bis P3 während einer äußerst geringen Verschiebung bis der Druck den Versorgungsdruck des Expansionsventils 14 erreicht,
- eine vierte Phase mit Anstieg 0 während einer geringen Verschiebung von d2 bis d3.
Die Federanordnung 5 weist eine Härte auf, die sich in vier Bereiche unterteilen läßt
- Einen ersten Bereich mit großen Werten entsprechend der ersten Phase,
- einen zweiten Bereich mit kleinen Werten entsprechend der zweiten Phase,
- einen dritten Bereich mit sehr starken Werten entsprechend der dritten Phase und
- einen vierten Bereich mit unendlichem Wert entsprechend der vierten Phase.
Die Kurve, welche die Entwicklung der Verschiebung des Kupplungsmechanismus 13 als Funktion des Drucks P, nimmt gleichmäßig zu in einer ersten Phase, entsprechend der Momentübertragung, dem Rutschen und der Scheibentrennung und weist anschließend die Steigung 0 auf, entsprechend der Anschlagstellung des Kolbens des pneumatischen Stellzylinders 8.
Die Verschiebung des Kupplungsmechanismus als Funktion des Drucks P gemäß der oben beschriebenen vorgegebenen Gesetzmäßigkeit wird aufgrund des pneumatischen Stellzylinders 8 erhalten. Dieser weist einen Kolben 11 auf, auf welchen die vom Expansionsventil 4 stammende komprimierte Luft wirkt. Eine Federanordnung 12 wirkt der komprimierten Luft entgegen und ist zwischen dem Kolben 11 und dem Boden 17 des Stellzylinders angeordnet. Die Aufgabe dieser Federanordnung liegt darin als Funktion der dem Kuppeln entgegenwirkenden Kraft die gleichförmig zunehmende Gesetzförmigkeit zu bestimmen, von der oben die Rede war. Ein Anschlag 10 begrenzt den Weg des Kolbens 11 und eine Stange 18, welche das Verbindungssystem darstellt, ermöglicht die Verschiebung des Kupplungsmechanismus 13. Eine automatische Nachstellanordnung 9 für die Kupplungsabnutzung bildet die Verbindung zwischen der Stange 18 und dem Kolben 11. Diese Verbindung ist steif, wenn komprimierte Luft auf den Kolben 11 wirkt und ist gleitend, während der Kolben 8 nicht mit komprimierter Luft beaufschlagt wird, d.h. in eingekuppelter Stellung der Kupplung 13 entsprechend der Ruhestellung des Pedals 4.

Claims

1. Pneumatische Steuerungsvorrichtung für Kupplungen, mit einer mittels eines Pedals (4) betätigbaren Fußsteuerung und mit einer mit wenigstens einer Scheibe versehenen Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein pneumatisches einstellbares Expansionsventil (14) vom 3/2- Wege-Typ aufweist, das durch das Kupplungspedal (4) gesteuert wird, einen pneumatischen Stellzylinder (8) aufweist, der auf dem Kupplungsmechanismus (13) wirkt sowie einen pneumatischen Kreislauf aufweist, mit einer Zufuhrleitung (19) für komprimierte Luft für das pneumatische Expansionsventil (14) und mit einer Zufuhrleitung (20) für den pneumatischen Stellzylinder (8), welche ihn mit dem pneumatischen Expansionsventil (14) verbindet, das eine Lüftungsöffnung (3) aufweist, so daß in der eingekuppelten Stellung (Pedal 4 in Ruhestellung) die Zufuhrleitung für den pneumatischen Stellzylinder (8) mit der Lüftungsöffnung (3) verbunden ist und während der Betätigung des Kupplungspedals (4) das Expansionsventil (14) wirksam wird, um die Verbindung zwischen der Zufuhrleitung (19) für das Expansionsventil (14) und der Zufuhrleitung (20) für den Stellzylinder (8) herzustellen, so daß eine Anpassung des Zufuhrdrucks des Stellzylinders (8) erfolgt gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion des Pedalweges; der auf den Stellzylinder (8) wirkende Druck ist so bemessen, daß eine Betätigung des Kupplungsmechanismus (13) erfolgt, gemäß einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit als Funktion dieses Drucks, dergestalt, daß dessen Erhöhung zu einer Betätigung des Kupplungsmechanismus (13) in Richtung deren ausgekuppelter Stellung erfolgt.

2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anpassung des Versorgungsdrucks des Stellzylinders (8) darstellende Gesetzmäßigkeit als Funktion des Pedalweges (4) aufweist:

- eine erste Phase mit starkem Anstieg während einer geringen Verschiebung des Pedals (4) entsprechend der Momentübertragung,

- eine zweite Phase mit geringem Anstieg während einer großen Verschiebung des Pedals (4) entsprechend einem Durchrutschen,

- eine dritte Phase mit sehr starkem Anstieg während einer äußerst geringen Verschiebung bis der Druck den Versorgungsdruck des Expansionsventils erreicht, entsprechend einem Abheben der Kupplungsplatte,

- eine vierte Phase mit Anstieg 0 während einer geringen Verschiebung.

3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Expansionsventil (14) eine Federanordnung aufweist mit einer Härte, die sich über vier Bereiche verteilt:

- einen ersten Bereich mit großen Werten entsprechend der ersten Phase,

- einen zweiten Bereich mit geringen Werten entsprechend der zweiten Phase,

- einen dritten Bereich mit sehr starken Werten entsprechend der dritten Phase und

- einen vierten Bereich mit dem Wert unendlich entsprechend der vierten Phase.

4. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesetzmäßigkeit für die Verschiebung des Kupplungsmechanismus (13) als Funktion des Drucks gleichmäßig ansteigend ist in einer ersten Phase, entsprechend der Momentübertragung, dem Durchrutschen und dem Abheben der Kupplungsplatte und anschließend die Steigung 0 aufweist, entsprechend der Anschlagstellung des Kolbens des pneumatischen Stellzylinders (8).

5. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare pneumatische Expansionsventil (14) ein Teil (15) aufweist, in welchem die Einlaßöffnung (1), die Auslaßöffnung (2) und eine Lüftungsöffnung (3) für die Atmosphäre münden; ein Druckteil (16) ist beweglich im Teil (15) vorgesehen, wobei seine Verschiebungen durch das Kupplungspedal (4) gesteuert werden und es die Öffnungen (1, 2 und 3) verschließen kann, wobei es ein Steuerventil zum Verschließen und zum Öffnen der Einlaßöffnung (1), der Auslaßöffnung (2) und der Lüftungsöffnung (3) aufweist; dieses Ventil unterliegt der Wirkung einer Anordnung, die auf die Variationen des Auslaßdrucks reagiert und das Expansionsventil (14) entlüftet als Folge eines Anwachsens des Auslaßdrucks P oder einer Verbindung der Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung als Folge eines Abfalls des Auslaßdrucks P; diese Anordnung besteht aus einem beweglichen inneren pneumatisch gesteuerten Kolben, der durch eine Federanordnung (5) beaufschlagt wird.

6. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (8) einen Kolben (11) aufweist, auf dem die durch das Expansionsventil (14) gesteuerte komprimierte Luft wirkt, eine Federanordnung (12) aufweist, die dem entgegenwirkt und zwischen dem Kolben (11) und dem Boden (17) des Stellzylinders angeordnet ist, wobei ein Anschlag (10) den Weg des Kolbens (11) begrenzt, während eine Stange (18) (oder Verbindungsanordnung) eine Verschiebung des Kupplungsmechanismus (13) bewirkt; eine automatische Nachstellvorrichtung (9) für die Kupplungsabnutzung bildet eine Verbindung zwischen der Stange (18) und die Kolben (11), wobei diese Verbindung steif ist, wenn komprimierte Luft auf den Kolben (11) wirkt und frei ist (gleitend), wenn der Stellzylinder (8) nicht mehr mit komprimierter Luft beaufschlagt wird, d.h. sich in eingekuppelter Stellung des Kupplungsmechanismus (13) befindet, entsprechend der Ruhestellung des Pedals (4).