DE69110714T2

DE69110714T2 - Vorrichtung für eine semiautomatische Kupplung für Fahrzeuge.

Info

Publication number: DE69110714T2
Application number: DE69110714T
Authority: DE
Inventors: John Lennart Axelsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Trima Bergsjoe Se AB
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-08
Also published as: NO179226B; NO179226C; EP0447383B1; SE9000863L; DK0447383T3; FI911197A; FI911197A0; NO910938L; US5213187A; EP0447383A1; DE69110714D1; ATE124509T1; NO910938D0; SE469608B; SE9000863D0

Description

Technischer Bereich

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum halbautomatischen Kuppeln und Auskuppeln von einer Antriebskupplung eines motorbetriebenen Fahrzeuges, wobei die Vorrichtung einen hydraulischen Zylinder mit einem Antriebskolben, der in dem Zylinder bewegbar ist und betriebsfähig mit einem Kupplungspedal über eine Kolbenstange zum Kuppeln und Auskuppeln der Kupplung verbunden ist, eine Hydraulikdruckquelle und eine Hydraulikleitungen zwischen der Druckquelle und dem Antriebszylinder aufweist, um den Antriebskolben und entsprechend die Kupplung zu bewegen.

Hintergrund der Erfindung

Es ist eine bekannte Tatsache, dass Fahrer von Traktoren und ähnlichen ziemlich schweren Fahrzeugen oft an Verletzungen wegen Überbelastung leiden, die durch schwer betätigbare Kupplungspedale verursacht werden, obwohl es auf dem Markt Servoeinrichtungen gibt, die mit dem Kupplungspedal verbunden werden können und die ein Bewegen des Kupplungspedals, wenn der Antrieb ein- und ausgekuppelt wird, erleichtern. Die in Frage kommenden Vorrichtungen sind geeignet, um mit dem Fuss des Fahrers bewegt werden, das bedeutet, dass ein zusätzliches Kupplungspedal in dem Führerhaus so angeordnet werden muss, dass der Fahrer das entsprechende Pedal mit seinem Fuss ohne Schwierigkeiten erreichen kann. Jedoch ist es oftmals schwierig, solch eine Vorrichtung so einzubauen, dass das Pedal von einem ergonomischen Gesichtspunkt aus richtig angeordnet ist, unter Berücksichtigung, dass der verfügbare Raum in dem Führerhaus in dem Bereich der Füsse des Fahrers oft ziemlich begrenzt ist.
Fahrer, die an von einer Überbelastung herrührenden Schäden leiden, können in Verbindung mit der Betätigung eines servounterstützten Kupplungspedals Schwierigkeiten und risiken speziell in jenen Fällen ausgesetzt sein, wenn das Pedal der Servoeinrichtung wegen Mangel an Platz an einer ergonomisch ungünstigen Stelle angeordnet ist.
Die US-A-4 561 460 arbeitet im allgemeinen mit einer doppelten Öffnungssteuerung, aber offenbart keine Lösung der Probleme, die den halbautomatischen Betrieb einer Antriebswelle eines Fahrzeuges betreffen.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung eine verbesserte Vorrichtung der Art zu schaffen, die in der Einleitung angedeutet ist. Die Verbesserung, die in diesem Zusammenhang primär angestrebt wird, ist, die Nachteile der Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere ist es ein Ziel eine Vorrichtung zu schaffen, die mit der Hand betätigt werden kann. Das Ziel wird durch die oben erwähnten Einrichtungen erreicht, und ferner eine Steuereinrichtung für eine Hydraulikflüssigkeit, die in die Leitung zwischen der Hydraulikdruckquelle und dem Antriebszylinder eingeschaltet ist, und ein Schaltventil aufweist, das in die Leitung zwischen einerseits der Hydraulikdruckquelle und einem Ölbehälter und andererseits der Steuereinrichtung für die Hydraulikflüssigkeit eingeschaltet ist, wobei das Schaltventil mit Schaltelementen ausgestattet ist, um wahlweise die Steuereinrichtung für die Hydraulikflüssigkeit mit der Druckquelle bzw. mit dem Ölbehälter zu verbinden bzw. zu trennen, wobei die Steuereinrichtung Steuerelemente aufweist, die einen Steuerkolben in einem Hydrauliksteuerzylinder umfassen, wobei der Steuerkolben aus einer ersten Position, die mit einer eingekuppelten Kupplungsposition übereinstimmt in eine zweite Position in Verbindung mit dem Auskuppeln der Antriebskupplung in Folge der Verbindung der Steuereinrichtung mit der Druckquelle durch das Schaltventil und in Verbindung mit dem Einkuppeln der Antriebskupplung in Folge der Verbindung der Steuereinrichtung mit dem Ölbehälter und ihrem Trennen von der Druckquelle durch das Schaltventil bewegbar ist, welches schnell in die erste Position zurückbewegt wird, die mit dem Beginn des Einkuppelns der Kupplung übereinstimmt, wonach der Rückfluss von dem Antriebszylinders so geschieht, dass die Zurückbewegung des Antriebskolbens des Antriebszylinders mit einer geringeren Geschwindigkeit aus der Position in der das Einkuppeln der Antriebskupplung beginnt, in eine Position, die einem vollständigen Einkuppeln der Kupplung entspricht, gesteuert wird.
Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Hydraulikspeichereinheit (die Steuereinrichtung 1, welche die Richtung des Flusses speichert) mit zwei verschiedenen Positionen, welche durch die Bewegungsrichtung des Antriebszylinders (Kuppeln oder Auskuppeln) oder durch die Richtung des Flusses bestimmt werden. In einer der Positionen wird der Fluss zu dem Antriebszylinder direkt von der Druckquelle zu dem Antriebszylinder geleitet. In der anderen Position wird der Fluss durch eine Drosselung zu dem Behälter für die Hydraulikflüssigkeit geführt. Die Speichereinheit weist nur einen bewegbaren Teil auf, nämlich den Kolben (Steuerelement 2). Eine der Positionen von diesem Kolben kann festgelegt und sehr exakt in einer sehr einfachen Weise durch eine Anschlagsschraube vorherbestimmt werden.
Diese gesteuerte Speichereinheit für die Strömungsrichtung ermöglicht es, ein Kupplungspedal mit einer starken Rückholfeder sanft und ohne irgend eine Anstrengung überraschend leicht zu betätigen. Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung weist eine einfache und starke Steuereinrichtung, ein Betätigungsventil und ein Steuerventil auf. Diese Bauteile können zusammengebaut sein, um eine integrierte Einheit zu bilden, aber sie können auch an verschiedenen kleinen Orten eines Fahrzeuges mit nur einem geringen verfügbaren Raum für eine ergänzende Ausrüstung angeordnet sein. Die Bauteile, die in der Einrichtung enthalten sind, weisen beschränkte äussere Masse auf. Somit wird eine hohe Flexibilität im Zusammenhang mit dem Einbau in ein vorhandenes Fahrzeug erlangt. Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann völlig hydraulisch betrieben sein, wobei in diesem Fall keine Zufuhr von Elektrizität oder Druckluft erforderlich ist. Die Vorrichtung kann somit praktisch in alle motorbetriebenen Fahrzeuge mit einer herkömmlichen Kupplung eingebaut werden. Die Vorrichtung schafft das gleiche sanfte Einkuppeln der Kupplung (mit einer schnellen Bewegung am Anfang des Einkuppelns und einer langsamen, sanften Bewegung ab Beginn des Einkuppelns bis zum vollständigen Einkuppeln) wie es bei komplizierteren Vorrichtungen entsprechend dem Stand der Technik erreicht wird.
Weitere Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche deutlicher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die bei liegenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen
Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch das Steuerventil und die übrig bleibenden Bauteile, die zu der Vorrichtung gehören, in Form von einem Schaltdiagramm zeigt,
Figur 2 eine vollständig hydraulische Ausführung des Steuerventils in symbolischer Darstellung zeigt, und
Figur 3 ein elektrohydraulisches Ventil in symbolischer Darstellung in Ruhelage des Ventils zeigt.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein Steuerventil insgesamt mit der Bezugszahl 1' bezeichnet. Das Steuerventil 1' ist über einen Hydraulikkanal mit einem Antriebszylinder 12 verbunden, der einen Kolben 11 und eine teleskopartig angeordnete Kolbenstange 13 aufweist, die mit dem Kupplungspedal 15 des Fahrzeuges über eine gelenkige Verbindung verbunden ist. Das Kupplungspedal 15 wird in seiner obersten Lage durch eine Feder 14 gehalten.
Das Steuerventil 1' ist ferner mit einem Zweiwegeventil 16 mit zwei Schaltstellungen und drei Anschlüssen über eine Hydraulikleitung 17 verbunden. Das Betätigen des Ventils 16 kann entweder hydraulisch oder elektrohydraulisch geschehen. In den Figuren 1 und 2 ist die hydraulische Ausführung dargestellt, die für eine Handbetätigung vorgesehen und mit einer Rückholfeder versehen ist. Die elektrohydraulische Ausführung ist in Figur 3 dargestellt. Die elektrohydraulische Ausführung wird durch einen elektrischen Schalter betätigt, der ebenfalls mit einer Rückholfeder versehen ist. Es ist nicht möglich, die Vorrichtung zu verlassen, wenn das Kupplungspedal in niedergedrückter Lage belassen ist (Totmanngriff). Die Hydraulikleitung 17 ist mit einem der drei Anschlüsse des
Ventils 16 verbunden. Einer der vorhandenen Anschlüsse wird mit einer Druckquelle P und der andere mit einem Ölbehälter T verbunden.
Das Steuerventil 1' ist über eine Hydraulikleitung 6 mit einem Drosselventil 9 verbunden. Das Drosselventil 9 ist einstellbar. Es erlaubt somit die Einstellung der Drosselung. Zwischen dem Drosselventil 9 und der Hydraulikleitung 7 ist ein Rückschlagventil 8 eingebaut, um das Fliessen des Öls von der Leitung 7 in Richtung zu dem Drosselventil 9 zu verhindern. Figur 1 zeigt ferner, dass das Rückschlagventil 8 nur ein Fliessen des Öls von der Leitung 6 in Richtung der Hydraulikleitung 7 ermöglicht. Das Rückschlagventil 8 verhindert ein Fliessen in die entgegengesetzte Richtung.
Das Steuerventil 1' beinhaltet ferner einen Steuerkolben 2. Die Bewegung des Steuerkolbens 2 in die linke Richtung wird gemäss Figur 1 durch eine einstellbare Anschlagsschraube 3 begrenzt, die in einen entfernbaren Abschlussdeckel des Steuerventils 1' eingeschraubt ist. Die Anschlagsschraube kann in unterschiedlichen Positionen durch die Kontermutter 4 festgelegt werden. Die äusserste Lage des Steuerkolbens 2 nahe dem Abschlussdeckel 18 kann durch die Anschlagsschraube 3 eingestellt werden, die in unterschiedliche Positionen gebracht werden kann. In dem Zylindergehäuse 1 des Steuerventils 1' gibt es ferner eine Nachlaufleitung 5, die mit einem Ende in den inneren Zylinderteil des Steuerventils 1 und mit dem anderen Ende in die Hydraulikleitung 10 zwischen dem Steuerventil 1' und dem Antriebszylinder 12 mündet. Die Hydraulikleitung 6 ist einends mit dem Drosselsventil 9 und anderenends mit der Nachlaufleitung 5 verbunden.
Wenn der federbelastete Druckknopf, der zu dem Ventil 16 gehört, nicht gedrückt wird, ist die Verbindung über die Leitung 17 des Ventils 16 mit der zum Ölbehälter führenden Verbindung hergestellt. Wenn der Druckknopf des Ventils 16 gedrückt ist, ist die Leitung 17 mit einer Öldruckquelle P verbunden, was bedeutet, dass ein Druck auf der Seite des Steuerkolbens 2 aufgebaut wird, die sich nahe dem Abschlussdeckel 18 befindet. Der Kolben 2 wird so in die Richtung bewegt, die den Abstand zu dem Abschlussdeckel 18 vergrössert. Diese Bewegung des Kolbens 2 wird beendet, wenn der Kolben das gegenüberliegende Ende des Zylinders des Steuerventils 1' erreicht.
Wenn der Kolben 2 eine Endlage bei seiner grössten Entfernung von dem Abschlussdeckel 18 und von der Anschlagsschraube 3 erreicht hat, wird die Verbindung zwischen der Nachlaufleitung 5 und dem Innenraum des Steuerventils 1' geöffnet. Das Öl kann nun durch die Nachlaufleitung 5 zu der Hydraulikverbindung 10 und von dort zu dem Antriebszylinder 12 fliessen. Der Öldruck wirkt auf den Kolben 11 in einer Richtung, die das Kupplungspedal 15 über die Kolbenstange 13 niederdrückt und die Feder 14 spannt. Die Öldruckquelle P, die Hydraulikleitungen 17, 10 und die Nachlaufleitung 5 sind so ausgelegt, dass das Kupplungspedal schnell in seine Bodenlage niederdrückt wird. Wenn die Vorrichtung an einem Traktor eingebaut wird, so wird ein schnelles Auskuppeln des Antriebs erreicht.
Solange der Druckknopf des Ventils 16 in seiner gedrückten Position gehalten wird, bleibt das Kupplungspedal in seiner durchgedrückten Lage. Wenn der Druckknopf des Ventils 16 losgelassen wird, wird die Verbindung zwischen der Hydraulikleitung 17 und der Druckquelle unterbrochen und gleichzeitig eine Verbindung zwischen der Leitung 17 und dem Ölbehälter freigegeben. Der Druck auf der dem Abschlussdeckel 18 zugewandten Seite des Steuerkolbens 2 wird auf ein Niveau verringert, welches wesentlich niedriger als der Druck auf der gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens 2 ist. Der Steuerkolben 2 wird somit in Richtung auf den Abschlussdeckel 18 hinbewegt, und der Kolben 11, der mit dem Kupplungspedal 15 über die Kolbenstange 13 verbunden ist, folgt der Bewegung des Kolbens 2 des Steuerventils 1'. Die Kupplung wird somit schnell angehoben, bis der Steuerkolben 2 die anschlagsschraube 3 erreicht. Hydrauliköl strömt dann durch die Leitung 6 und durch das Drosselventil 9, was bedeutet, dass die Bewegung des Betätigungskolbens 11 bedeutend verzögert wird. Das Hydrauliköl kann nicht durch die Nachlaufleitung 5 fliessen, auf Grund der Tatsache, dass ihre Verbindung zu dem Steuerventil durch den Steuerkolben 2 blockiert ist. Von dem Drosselventil 9 fliesst das Hydrauliköl durch eine Leitung 7 und durch jenen Teil des Steuerventils 1', der zwischen dem Kolben 2 und dem Abschlussdeckel 18 gebildet ist, und ferner durch die Leitung 17 und das Ventil 16 zu dem Behälter.
Aufgabe des Rückschlagventils 8 ist es, eine Verbindung zwischen beiden Seiten des Steuerkolbens 2 zu verhindern, wenn das Kupplungspedal niedergedrückt ist. Wenn eine solche Verbindung hergestellt werden würde, würde der Steuerkolben 2 nicht in seine Endlage zurückgeschoben werden können. Ohne das Rückschlagventil 8 würde die Endlage des Steuerkolbens 2 wechseln und wäre nicht stabil.
Wenn der Steuerkolben 2 bei seiner Bewegung in Richtung des Abschlussdeckels 18 und beim Einkuppeln des Antriebs die Anschlagsschraube 3 erreicht, wird die Geschwindigkeit des Anhebens des Kupplungspedals 15 auf einen Wert reduziert, der durch die Drosselung des Drosselventils 9 bestimmt ist.
Die Drosselung des Drosselventils 9 ist unterschiedlich einstellbar. Somit kann der Hubweg des Kupplungspedals 15, welcher auf den Zeitpunkt folgt, wenn der Steuerkolben die Anschlagsschraube 3 erreicht hat, auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
Der Übergang von der schnellen Hubbewegung des Kupplungspedals 15 zu einer langsamen Bewegung kann durch die Anschlagsschraube 3 eingestellt werden, die in unterschiedliche Positionen eingestellt werden kann. Die Anschlagsschraube 3 wird leicht in der Weise eingestellt, dass die Verminderung der Hubgeschwindigkeit des Kupplungspedals bis zu dem Augenblick verschoben wird, wo die Platten der Kupplung, die das Drehmoment von dem Antrieb übertragen, ineinandergreifen. Die Anschlagsschraube wird in einer Weise eingestellt, dass der Steuerkolben 2 dann mit der Anschlagsschraube in Berührung kommt, wenn die Position des Kupplungspedals mit dem Beginn des Einkuppelns des Antriebes übereinstimmt.
Die Anschlagsschraube 3 gestattet so ein stufenloses unterschiedliches Einstellen des Übergangs von einem schnellen Anheben des Kupplungspedals 15 zu einem langsamen Anheben des Kupplungspedals. Das Einstellen der Anschlagsschraube 3 gestattet ferner die Verminderung der Geschwindigkeit der Hubewegung des Kupplungspedals 15, welches entsprechend des Belages der Platten der Kupplung eingestellt wird. Durch das Einstellen des Drosselventils 9 ist es ferner möglich, die Geschwindigkeit unterschiedlich einzustellen, mit welcher die Platten der Kupplung nach dem Augenblick zusammengebracht werden, wenn die Beläge einander erstmals beim Einkuppeln des Antriebes berühren.
Die langsame Hubbewegung des Pedals hält an, bis das Kupplungspedal seine oberste Position erreicht hat.
Das Einstellen des Drosselventils 9 kann beispielsweise durch einen Knopf geschehen, der am Amaturenbrett des Traktors angebracht sein kann. Die Geschwindigkeit mit der die Platten der Kupplung beim Einkuppeln des Antriebes zusammen gebracht werden, kann für die Erfordernisse in unterschiedlichen Situationen eingestellt werden.
Das Ventil 16 kann für Fuss- oder Handbetrieb ausgelegt werden und es kann zum Beispiel an dem Boden des Führerhauses oder nahe dem Lenkrad oder dem Schalthebel angebracht sein.
Die Kolbenstange 13 ist teleskopartig angeordnet, um auch das Kupplungspedal mit dem Fuss betätigen zu können, ohne die Vorrichtung entsprechend der Erfindung zu benutzen.
Unter Berücksichtigung, dass vorhandener Raum rar ist, wenn die Vorrichtung beispielsweise an einem Traktor angeordnet ist, weist die Vorrichtung entsprechend dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ein gesondertes Steuerventil und einen Antriebszylinder aüf. Es ist jedoch möglich, das Steuerventil und den Antriebszylinder in der Weise zu bauen, dass sie zusammen eine Einheit, in Form von einem Bauteil bilden, welches das Steuerventil und den Antriebszylinder beinhaltet.
Auch andere Abänderungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels als jene, die oben erwähnt wurden, sind möglich, ohne von den Grundsätzen der Erfindung und dem Bereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum halbautomatischen Kuppeln und Auskuppeln von einer Antriebskupplung eines motorbetriebenen Fahrzeuges, wobei die Vorrichtung einen hydraulischen Antriebszylinder (12) mit einem Antriebskolben (11), der in dem Zylinder bewegbar und betriebsfähig mit einem Kupplungspedal (15) über eine Kolbenstange (13) zum Kuppeln und Auskuppeln der Kupplung verbunden ist, eine Hydraulikdruckquelle (P) und eine Hydraulikleitung (17, 10) zwischen der Druckquelle und dem Antriebszylinder, um den Antriebskolben und entsprechend die Kupplung zu bewegen, eine Steuereinrichtung (1') für eine Hydraulikflüssigkeit, die in die Leitung zwischen der Hydraulikdruckquelle (P) und dem Antriebszylinder eingeschaltet ist, und ein Schaltventil (16) aufweist, das in die Leitung zwischen einerseits der Hydraulikdruckquelle (P) und einem Ölbehälter (T) und andererseits der Steuereinrichtung (1') für Hydraulikflüssigkeit eingeschaltet ist, wobei das Schaltventil mit Schaltelementen ausgestattet ist, um wahlweise die Steuereinrichtung für die Hydraulikflüssigkeit mit der Druckquelle bzw. mit dem Ölbehälter zu verbinden bzw. zu trennen, wobei die Steuereinrichtung (1') Steuerelemente aufweist, die einen Steuerkolben (2) in einem Hydrauliksteuerzylinder (1) umfassen, wobei der Steuerkolben aus einer ersten Position, die mit einer eingekuppelten Kupplungsposition übereinstimmt, in eine zweite Position in Verbindung mit dem Auskuppeln der Antriebskupplung in Folge der Verbindung der Steuereinrichtung (1') mit der Druckquelle (P) durch das Schaltventil (16) und in Verbindung mit dem Einkuppeln der Antriebskupplung in Folge der Verbindung der Steuere inrichtung (1') mit dem Ölbehälter (T) und ihrem Trennen von der Druckquelle durch das Schaltventil (16) bewegbar ist, welches schnell in die erste Position zurückbewegt wird, die mit dem Beginn des Einkuppelns der Kupplung übereinstimmt, wonach der Rückfluss von dem Antriebszylinders (12) so geschieht, dass die Zurückbewegung des Antriebs-kolbens (11) des Antriebszylinders (12) mit einer geringeren Geschwindigkeit aus der Position, in der das Einkuppeln der Antriebskupplung beginnt, in eine Position, die einem vollständigen Einkuppeln der Kupplung entspricht, gesteuert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung (3) zum stufenlosen Einstellen der ersten Position des Steuerelementes (2)

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei diese ein Drosselventil (9) aufweist, welches unterschiedlich in verschiedenen Drosselstellungen einstellbar und dazu vorgesehen ist, die Geschwindigkeit des Kolbens (11) des Antriebszylinders (12) zu steuern, wenn der Steuerkolben (2) in seiner ersten Position in Verbindung mit dem Einkuppeln der Antriebskupplung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei diese eine Nachlaufleitung (5) aufweist, die direkt oder indirekt den Hydrauliksteuerzylinder (1) mit dem Antriebszylinder (12) unter der Vorraussetzung verbindet, dass der Steuerkolben (2) sich in einer zweiten Lage befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Schaltventil als ein Zwei-Wege-Ventil (16) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Schaltventil (16) durch einen mit einer Rückholfeder versehenen Druckknopf gesteuert ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Position des Steuerkolbens (2) durch eine Anschlagsschraube (3) mit einer Kontermutter (4) eingestellt werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (1') und der Antriebszylinder (12) zu einer Einheit zusammengefasst sind.