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Schaltvorrichtung für eine Reibkupplung, insbesondere bei Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für eine durch Drucköl ausgerückte
und durch Federkraft eingerückte Reibkupplung, bei der der erste Teil des Einrückhubes
rasch und der zweite Teil verzögert zurückgelegt wird. Die Schaltvorrichtung ist
besonders für Kraftanlagen in Kraftfahrzeugen bestimmt, und zwar für eine Hauptkupplung
oder für Schaltkupplungen.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein die Druckmittelzufuhr zu
der Schaltvorrichtung steuerndes Glied sowie durch eine Steuereinrichtung zur Erhöhung
des Druckes, ferner dadurch, daß beim Einrücken der Kupplung zunächst durch die
Steuereinrichtung die Herabsetzung des Druckmitteldruckes in der Schaltvorrichtung
auf einen niedrigeren Wert und danach beim Rückstellen des Steuergliedes das weitere
Anlegen der Kupplung unter dem Einfluß einer an dem Steuerglied der Schaltvorrichtung
angreifenden Verzögerungseinrichtung erfolgt.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt diese Verstellung
der Steuereinrichtung für den erhöhten Druck durch einen von dem Schaltvorgang im
Wechselgetriebe abhängigen Druckmitteldruck.
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Bei teilweise oder voll selbsttätigen Schalteinrichtungen in Getrieben
von Kraftfahrzeugen ist unbedingt sofortige volle Bereitschaft bei einem Kommandoimpuls
für eine Schaltung erforderlich: Ebenso muß auch das Wiedereinrücken der Kupplung
dem
Schaltvorgang und den Fahrverhältnissen des Fahrzeuges angepaßt sein. Da es vorkommen
kann, daß mehrere Schaltkommandos in kürzester Zeit aufeinanderfolgen und jeweils
in Bruchteilen von Sekunden ablaufen müssen, wäre diese Forderung bei den bekannten
Druckluftanlagen nur zu erfüllen, wenn diese sehr reichlich überbemessen sind. Dieses
Übermaß betrifft nicht nur die Größe der Anlage, sondern es muß sich auch auf die
Höhe des verwendeten Druckes beziehen, der wesentlich über derjenigen Höhe liegen
muß, die zur Durchführung des Schaltvorganges genügen würde, damit nicht durch den
Druckabfall bei mehreren unmittelbar hintereinander erfolgenden Schaltvorgängen
dessen untere, für das einwandfreie Arbeiten notwendige Grenze unterschritten wird.
Im Gegensatz zu den bekannten Bauarten ist durch den Gegenstand der Erfindung rascheste
Wirkung auch in diesen Fällen gesichert, da die Erhöhung des Druckes in einer ohnedies
umlaufenden Flüssigkeit durch die hierfür vorgesehene Steuereinrichtung in einfachster
Weise erzeugt wird.
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Bei den in Frage kommenden Kupplungen über 1000 PS und mehr ist nicht
nur der größeren Abmessungen wegen die Anwendung der bekannten Bauarten nicht möglich,
nämlich die Verzögerungseinrichtung unmittelbar mit der Betätigungseinrichtung der
Kupplung zu verbinden. Die Wirkung wäre auch vielmehr wegen der größeren Massen
in diesem Fall weniger genau, als wenn die Verzögerungseinrichtung erfindungsgemäß
an dem Steuerglied der Schaltvorrichtung angreift. Hierdurch werden verhältnismäßig
kleinbauende Schalteinrichtungen mit genauer Wirkung erzielt, wie sie bisher in
gleicher Weise für die geforderten großen Leistungen nicht bekannt sind.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung nimmt der Bedienungshebel
der Kupplung das Steuerglied nur in der Ausrückrichtung mit. Dadurch ist es einerseits
möglich, die Kupplung durch den Fußhebel bis zu einem gewissen Grad durch Muskelkraft
auszurücken und das weitere Ausrücken durch den Öldruck zu erleichtern bzw. die
Kupplung durch den Öldruck in ausgerücktem Zustand zu halten. Wenn die Kupplung
durch den Fahrzeugführer ausgerückt wird, ohne daß gleichzeitig eine Schaltung ablaufen
soll, wird das Wiedereinrücken durch den Kupplungshebel und die Verzögerungseinrichtung
bestimmt.
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Häufig betätigt der Fahrzeugführer gewohnheitsmäßig, wie bei anderen
Fahrzeugen, den Kupplungsfußhebel beim Einleiten einer Schaltung, obwohl dies nicht
notwendig ist. In diesem Fall wird das Einrücken der Kupplung durch den Ablauf des
Schaltvorgangs bestimmt, und zwar unabhängig davon, ob der Fahrzeugführer den Kupplungsfußhebel
schon vorher zurückgenommen hat oder ausgetreten hält. Die Verzögerungseinrichtung
kann erst wirken, wenn der Schaltvorgang abgelaufen ist. Diese Wirkung tritt jedoch
am Ende des Schaltvorganges sofort wieder ein, auch wenn der Fahrzeugführer den
Kupplungsfußhebel noch ausgetreten hält, da der Kolben der Betätigungsvorrichtung
für die Kupplung zurückgeht und die Kupplungsfedern die Kupplung einrücken.
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Es ist daher ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Bauarten,
daß solche Eingriffe des Fahrzeugführers ohne Einfluß auf einen etwa laufenden Schaltvorgang
sind. Erfindungsgemäß wird nämlich der Impuls zum Wiedereinrücken der Kupplung durch
den von dem Ablauf des Schaltvorganges abhängigen Druck gegeben, dessen Verschwinden
die Rückführung des Steuergliedes in seine Endstellung und damit das Herabsetzen
des hohen Druckes auf den normalen Wert sofort beim Einrücken der zu schaltenden
Getriebekupplung bewirkt. Deswegen kann der Fahrzeugführer einen Schaltvorgang auch
einleiten, ohne den Kupplungsfußhebel zu betätigen.
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Durch die Erfindung sind demgemäß Schaltsteuerglied, Schaltablauf
und Kupplungsbetätigung in vollständig sinngemäße Abhängigkeit voneinander gebracht,
die allen Anforderungen gerecht wird, wie dies bei keiner bekannten Bauart der Fall
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung
nach der Erfindung schematisch, größtenteils im Schnitt, dargestellt.
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Es bedeutet l eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, welche durch
den Hebel 2 entgegen Federwirkung ausgerückt werden kann. Mit dem Hebel 2 sind zwei
Hebel 3 und 4 verbunden, von denen der erstere sich gegen das Ende einer Stange
5 eines Kolbens 6 legt, der in einem Gehäuse 7 verschiebbar ist. An dem Hebel 4
ist ein Zapfen 8 angebracht, der in einer Schleife 9 einer Stange 10 sich bewegen
kann. Die Stange 10 ist an einem Hebel 11 angelenkt, der unter der Einwirkung einer
Zugfeder 12 steht und mit dem Kupplungsfußhebel 13 sowie einem Exzenter 14 verbunden
ist. 15 ist ein Hebel, dessen Ende sich gegen den Exzenter 14 legt und der mit einem
zweiten Hebel 16 verbunden ist, der an einer Stange 17 eines kleinen Kolbens 18
einer Ölbremse angelenkt ist, der in einem Gehäuse 2o verschiebbar ist. An dem Kolben
18 sind Bohrungen 21 angeordnet, welche durch ein Ventil 22 unter der Einwirkung
einer Feder 23 verschlossen sind. 24 ist ein mit den Hebeln 15 und 16 verbundener
weiterer Hebel. 27 und 28 sind zwei Zahnradpumpen, 29 und 30 zwei von diesen ausgehende
Leitungen, welche zu dem Schiebergehäuse 32 führen. An die Leitung 30 ist auch der
Zylinder 7 angeschlossen.
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In dem Gehäuse 32 ist eine Büchse 33 fest angeordnet, in der sich
ein Schieber 34 bewegen kann, auf den die Feder 35 drückt. Der Schieber 34 besitzt
eine Stange 36, an deren Ende sich eine Muffe 37 befindet, in welche das Ende des
Hebels 24 eingreift. 38 ist eine Eindrehung des Schiebers 34; 39 und 4o sind zwei
Bunde an diesem Schieber. 41, 42, 43 und 44 sind Eindrehungen im Gehäuse 32 an der
Bohrung für die Büchse 33. An die Eindrehung 41 schließt die Leitung 29, an die
Eindrehung 42 die Leitung 3o an. Die Eindrehung 43 steht mit außerhalb in Verbindung.
Von der Ein- i drehung 44 zweigen zwei Kanäle 45 und 46 ab.
47,
48, 49 sind Steuerquerschnitte an der Büchse 33 gegenüber den Eindrehungen41, 42
und 43. 50 sind Querbohrungen in dem rechten Teil der Büchse 33, welche in die Eindrehung
44 münden. 51 ist ein kleiner Kolben, dessen Kopf 52 sich gegen die linke Endfläche
eines Schiebers 53 legt, der eine Eindrehung 54 besitzt und gegen dessen rechtes
Ende eine Feder 55 drückt. 56 ist ein nach außen führender Kanal, 57 ein von der
Leitung 30 abzweigender Verbindungskanal, 58 ein anderer Kanal, an den die Leitung
59 anschließt, die zu dem Gehäuse 6o führt.
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61 ist ein weiterer Schieber mit der Eindrehung 62, 63 ein kleiner
Kolben, 64 ein Stift, der mit dem Kolben 63 verbunden ist. An das rechte Ende des
Stifts 64 legt sich die Endfläche eines Hebels 66, dessen anderer Arm 67 mit der
Stange 68 verbunden ist. 69 ist ein von der Eindrehung 41 abzweigender Kanal, 70
ein Verbindungskanal, 71 eine Zuleitung, welche in Abhängigkeit von der Stellung
der verschiebbaren Hälften der zu schaltenden Kupplungen des Wechselgetriebes gesteuert
wird. Die Einrichtung hierfür kann bekannter Art sein und ist deshalb in der Abbildung
nicht im einzelnen gezeigt. 72, 73, 74 sind nach außen führende Kanäle, 75 ist eine
Feder. 80 ist ein an den Kanal 45 anschließender Kanal, der zu einem Ventilgehäuse
81 führt, in dem ein Ventil 82 auf einem Sitz 83 vorgesehen ist. Der Raum unterhalb
des Ventils 82 steht mit der Leitung 84 in Verbindung, deren anderes Ende an der
Eindrehung 41 anschließt. 85 ist eine oberhalb des Ventils 82 anschließende Leitung,
86 eine das Ventil 82 belastende Feder, 87 eine an dem Schaft des Ventils 82 angeordnete
Scheibe, oberhalb welcher die Leitung 80 mündet. 88 ist eine Verbindungsöffnung
mit außerhalb.
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91 ist ein Lenkrad, in welchem ein Handschalthebel 92 zur Einstellung
der verschiedenen Gänge des Wechselgetriebes schwenkbar und drehbar angeordnet ist.
Der Hebel 92 steht durch die Stange 93 mit der Stange 68 in Verbindung. Das Lagerstück
94, an welchem der Hebel 90 angelenkt ist, besitzt Nocken 95, gegen welche sich
das Ende des Hebels 96 legt, dessen anderer Arm 97 über die Stange 98 mit dem Hebel
99, der in dem Gehäuse 60 angeordneten Steuerglieder l00 der Wählvorrichtung in
Verbindung steht, durch welche entsprechende Verbindungen der Leitungen 101, 102
und anderer hergestellt werden, die zu nicht besonders dargestellten Schaltzylindern
eines Wechselgetriebes führen.
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In der in der Abbildung gezeigten Stellung befinden sich die einzelnen
Teile bei normaler Fahrt in irgendeinem Gang des Wechselgetriebes. Die Vorrichtung
kann durch ein beliebiges Druckmittel, z. B. Drucköl oder Unterdruck, betrieben
werden.
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Die Kupplung 1 wird durch Federdruck eingerückt gehalten. Die Pumpe
27 fördert durch die Leitung 29, die Eindrehung 41, die Leitung 84 und das entsprechend
dem erzeugten Öldruck und der Kraft der Feder 86 etwas geöffnete Ventil 82 in die
Verbrauchsleitung 85, an welcher insbesondere Schmierstellen angeschlossen sind.
Die Pumpe 28 gibt das von ihr geförderte Öl ohne wesentlichen Druck in die Leitung
30, von der es über 42, 48, 38, 49, 43 nach außen abfließt.
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Beim Einleiten eines Schaltvorgangs im Wechselgetriebe stellt der
Fahrzeugführer den Hebel 92 auf die Nummer der betreffenden Gangstufe, z. B. im
Fall des dritten Ganges auf die Bezeichnung 3 an einer an dem Lagerstück 94 angebrachten
Skala und drückt den Hebel 92 nach unten. Dadurch werden einerseits im Gehäuse 60
der Steuervorrichtung die Steuerglieder 100 für den betreffenden Gang eingestellt.
Andererseits wird durch den Hebel 66 der Stift 64 und mit ihm der Kolben 63 und
der Schieber 61 so weit nach links verschoben, daß der Kanal 72 abgeschlossen
und statt dessen die Mündung des Kanals 69 freigelegt ist. Es kann also Drucköl
von der Leitung 29 über die Eindrehung 41 und den Kanal 69 durch die Eindrehung
62 des Schiebers 61 in den Kanal 46 und weiter über die Eindrehung44 rund die Öffnungen
50 in den Raum rechts von dem Schieber 34 gelangen.
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Der Schieber 34 wird dadurch in seine linke Endstellung verschoben,
wobei über die Hebel 24 und 16 sowie die Stange 17 der Kolben 18 der Ölbremse 20
mitgenommen wird. Diese Bewegung erfolgt rasch, da das unterhalb des Kolbens 18
befindliche Öl durch die Öffnungen 21 und das Ventil 22 nach oben entweichen kann.
In der linken Endstellung des Schiebers 34 ist die Verbindung zwischen der Eindrehung
41 und der Eindrehung 42 durch die Steuerquerschnitte 47 und 48 über die Eindrehung
38 hergestellt, während die Öffnungen 49 durch den Bund 40 des Schiebers 34 abgeschlossen
sind. Während vorher die Pumpe 28 durch die Leitung 30 lediglich leer nach außen
förderte, sind die Druckräume der Pumpen 27 und 28 miteinander verbunden, und die
gesamte Fördermenge gelangt in die Leitung 84 sowie den Kanal 69. Der Kolben
6 beginnt daher die Kupplung i auszurücken. Aus der Eindrehung 44 gelangt auch Drucköl
in den Kanal 45 und von dort durch die Leitung 8o über die Scheibe, 87, so @daß
das Ventil 82 stärker belastet wird. Dadurch erhöht sich auch der Druck unterhalb
des Ventils 82 in der Leitung 84, so daß rückwirkend die Ölförderung der beiden
Pumpen 27 und 28 unter erhöhten Druck gesetzt wird. Infolgedessen wird der auf die
Kupplung i wirkende Kolben 6 mit erhöhtem Druck die Kupplung ausrücken bzw. ausgerückt
halten.
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Der durch die Öffnungen 50 in den Raum rechts von dem Schieber
34 zugeleitete Öldruck ist auch auf den Kolben 51 zur Wirkung gekommen, der infolgedessen
nach rechts gedrückt wird und den Schieber 53 ebenfalls in seine rechte Endstellung
verschiebt. In dieser ist der Kanal 56 abgeschlossen und der Kanal 58 und die Leitung
59 durch die Eindrehung 54, des Schiebers 53 mit dem Kanal 57 in Verbindung
gebracht. Den Steuergliedern loo der Wählvorrichtung wird daher von der Leitung
3o her Druck izugeführt, so daß die Schaltung ablaufen kann.
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Nachdem die vorher im Eingriff gewesene Schaltkupplung bzw. Schaltkupplungen
im Wechsel-
Betriebe ausgerückt sind, werden in bekannter Weise
im Zustand der einander vor dem Eingriff gegenüberstehenden Klauenkupplungshälften,
z. B. bei Überholklauenkupplungen während des Abweisens der beiden Kupplungshälften,
durch die Leitung 71 und den Kanal 70 Druck in den Zwischenraum zwischen dem Schieber
61 und dem Kolben 63 sowie in den Raum rechts von dem Schieber 53 zugeführt. Dadurch
wird der Schieber 53 wieder in seine linke Endstellung verschoben und die Leitung
57 wieder abgeschlossen. Dies hat keine weitere Wirkung, da die erforderlichen Umstellungen
der Schaltsteuerglieder inzwischen schon vorgenommen sind und die Druckzuführung
zu den Schaltzylindern in bestimmter Weise entsprechend aufrechterhalten bleibt.
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Sobald die einzurückenden Hälften der Schaltkupplungen in Eingriff
gegangen sind, verschwindet in bekannter Weise der durch die Leitung 71 zugeführte
Druck. Der Schieber 61 geht infolgedessen in seine rechte Endstellung zurück. Der
Kanal 46 wird durch den Kanal 72 wieder mit außerhalb verbunden. Der Kanal 45, damit
auch der Raum über der Scheibe 87 sowie der Raum rechts von dem Schieber 34 werden
wieder drucklos. Die Belastung des Ventils 82 sinkt auf den ursprünglichen Wert.
In dem Leitungssystem und in dem Zylinder 7 stellt sich also sofort nach dem Ablauf
der Schaltung im Wechselgetriebe dieser niedrige Druck, beispielsweise 4 Atm., ein.
Die während des Schaltvorgangs durch erhöhten Druck ausgerückt gehaltene Kupplung
1 kommt unter den entsprechend dem niedrigeren Druck verminderten Anpreßkräften
ihrer Schließfedern zum Anliegen. Sie rutscht also und überträgt noch nicht das
Höchstdrehmoment. Das von ihr übertragene Drehmoment ist jedoch genügend groß, um
eine gewisse Vortriebsleistung auf das Fahrzeug auszuüben.
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Der Schieber 34 wird unter Verzögerung durch die Wirkung der Ölbremse
in dem Gehäuse 20 in seine rechte Endstellung zurückgeführt. Dabei wird nach einem
Teilhub desselben der Steuerquerschnitt 47 Überschliffen, also die Druckmittelzufuhr
aus der Leitung 29 abgesperrt. Außerdem beginnt nach einem Teil des Hubes des Schiebers
34 der bisher abgesperrte Steuerquerschnitt 49 freigegeben zu werden. Bis zu diesem
Zeitpunkt wird der Druck in dem Zylinder 7 etwa auf gleicher Höhe bleiben, sofern
er nicht infolge von Undichtheiten schon etwas abgesenkt wird. Durch Freigabe des
Steuerquerschnitts 49 wird die Leitung 3o mit außerhalb verbunden, so daß nach Erreichen
der in der Abbildung gezeigten rechten Endstellung des Schiebers 34 die Leitung
30 und damit auch der Zylinder 7 drucklos sind. Die Kupplung ist vollends eingerückt.
Der Vorgang spielt sich im allgemeinen in weniger als einer Sekunde ab. Durch die
Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, das Einrücken der Reibkupplung 1
in selbsttätiger Weise so erfolgen zu lassen, daß es den bei dem jeweiligen Fahrzeug
entsprechenden Bedingungen entspricht, also einerseits die Kupplung vollständig
ruck- und stoßfrei faßt, andererseits die kürzeste Einrückzeit und die größte Weichheit
beim Übergang aus einer Gangstufe in eine andere und beim Anfahren erreicht wird.
Es ergibt sich so ein selbsttätiger und unbedingt sicherer Ablauf des Kupplungsvorgangs.
Für das Einrücken der Kupplung steht ein hoher Druck zur Verfügung, ohne daß während
der normalen Laufzeit, solange nicht umgestellt wird, unnötige Leistung für die
Ölförderung aufgewendet werden muß.
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Eine Betätigung der Hauptkupplung unmittelbar durch den Fahrzeugführer
mit dem Fußhebel 13 ist bei einer Vorrichtung nach der Erfindung beim Umschalten
nicht notwendig. Der Fahrzeugführer benutzt den Fußhebel 13 zum Ausrücken der Hauptkupplung
nur in solchen Fällen, in denen dies notwendig ist, ohne daß eine Schaltung vorgenommen
wird.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die beschriebene Wirkungsweise
mit plötzlicher Abnahme des Ausrückdruckes auf einen niedrigeren Wert und im Anschluß
daran mehr oder weniger allmähliches Einrücken der Kupplung bis auf den vollen Anpreßdruck
bei jedem Einrücken der Kupplung nach einem Schaltvorgang erzielt. Die Ausführung
einer Schaltvorrichtung nach der Erfindung kann jedoch ohne weiteres auch so getroffen
werden, daß auch nach Ausrücken der Reibkupplung durch den Fahrzeugführer und daran
anschließendem Wiedereinrücken der Einrückvorgang in der gleichen Weise abläuft.