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Steuerung des Anfahrvorganges insbesondere von Kraftfahrzeugen mit
durch Saugluft, Druckluft oder Öldruck betätigten Kupplungen Die Erfindung betrifft
eine Verbesserung der Steuerung des Anfahrvorganges an Kraftfahrzeugkupplungen,
die vorwiegend zur Erzielung einer vollautomatischen Betätigung der Kupplung durch
Fremdkraft, also z. B. durch den Unterdruck des Motors, durch Druckluft oder auch
durch Öldruck betätigt werden kann. Solche vollautomatische Kupplungsbetätigungen
werden zum Teil durch eine Kombination von drehzahlabhängigen Kupplungen mit Fremdkraftbetätigung
der Kupplung erreicht, wobei der Anfahrvorgang von der drehzahlabhängigen Kupplung
ausgeführt wird und das Schalten bei höheren Drehzahlen durch Betätigen der Kupplung
mit Fremdkraft. Derartige Einrichtungen arbeiten insbesondere hinsichtlich der Weichheit
des Anfahrvorganges voll befriedigend, jedoch ist der Aufwand für solche Anlagen
erheblich. Es sind auch automatische Kupplungsbetätigungen bekannt, bei welchen
sowohl der Anfahrvorgang als auch das Betätigen der Kupplung während des Schaltvorganges
durch Fremdkraft, also z. B. über einen Servomotor, erfolgt. Diese Anlagen sind
erheblich billiger als die vorgenannte Kombination, jedoch ist der Anfahrvorgang
meist unbefriedigend. Als Regelgröße für das Anfahren wird meist entweder die Stellung
des Gaspedals bzw. des Gasgestänges sowie zum Teil auch der Saugrohrunterdruck des
Motors benutzt oder auch beide Regelgrößen gemeinsam. Es sind auch Steuerungen bekannt,
bei denen das Druckmittel-zur Steuerung des Aus- und Einkuppelvorganges
mit
Hilfe von zwei miteinander in Wechselwirkung stehenden, von einem von der Motordrehzahl
abhängigen Fliehkraftregler gesteuerten Ventilen der Kupplung direkt oder dem die
Kupplung betätigenden Servomotor zugeführt wird. Mit diesen Mitteln gelingt es jedoch
nicht, eine wirklich befriedigende und den Eigenschaften einer drehzahlabhängigen
Kupplung ähnliche Anfahrweiehheit der Kupplung zu erzielen.
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Die Steuerung des Anfahrvorganges gemäß der Erfindung wird durch eine
motordrehzahlabhängige stufenlose Regulierung des die Kupplung betätigenden Druckmittels
erreicht. Die stufenlose Regulierung ist bei einer vollautomatischen Kupplungsbetätigung
sehr wichtig, weil bei zu schnellem Fassen der Kupplung der Motor in der Drehzahl
stark abfällt, so daß dadurch ein Lösen der Kupplung entstehen kann. Hieraus können
sich gefährliche Pendelschwingungen ergeben. Die Regelung ist so vorgesehen, daß
innerhalb des für den Anfahrvorgang in Frage kommenden Drehzahlbereiches des Motors
jeder Drehzahl auch ein ganz bestimmter Druck des Druckmittels für die Kupplung
entspricht und im Falle der Motor beim Anfahren in seiner Drehzahl wieder absinkt,
auch ohne Verzug dieser Drehzahlabfall eine Veränderung des Druckes des Druckmittels
im Sinne des Lösens der Kupplung bewirkt. Die erfindungsgemäße Steuerung läßt sich
sowohlanwenden für Kupplungen, die wie üblich normalerweise eingerückt sind, meist
durch Federdruck und dann durch ein Druckmittel über einen Servomotor ausgekuppelt
werden. Sie läßt sich aber auch vorteilhaft anwenden für Kupplungen, die normalerweise
in ausgekuppeltem Zustand gehalten und durch ein Druckmedium eingekuppelt werden.
Hierbei ist es gleichgültig, ob die Beeinflussung der Kupplung durch das Medium
über einen Servomotor, der dann die Kraft über ein Gestänge und Hebel auf die Kupplung
ausübt, erfolgt, oder ob das Medium, z. B. Druckluft, direkt der Kupplung zugeführt
wird und den Druck unmittelbar auf die Druckscheiben der Kupplung ausübt.
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Fig. I zeigt die schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Anlage
an einem Kraftfahrzeugmotor; Fig. 2 und 3 zeigen das Schema eines Ventils in ausgekuppelter
und eingekuppelter Stellung, das geeignet ist, eine mit Federkraft normalerweise
eingerückte Kupplung mit Unterdruck auszurücken. Das Ventil ist aber auch geeignet,
durch Umwechslung der Anschlüsse eine normalerweise ausgerückte Kupplung mit Überdruck
einzukuppeln; Fig. 4 und 5 zeigen das Schema eines Steuerventils, das geeignet ist,
eine durch Federdruck normalerweise eingerückte Kupplung durch Überdruck auszurücken
oder eine normalerweise ausgekuppelte Kupplung mit dem Saugdruck des Motors einzurü
ken.
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In Fig. I bedeutet I den Motorgetriebeblock, 2 den Steuerhebel für
die Kupplung, der über ein Gestänge 3 mit dem Servomotor 4 verbunden ist. Dieser
Servomotor ist über die Rohrleitung 5 und das Steuerventil 6 sowie die Rohrleitung
7 mit dem Ansaugrohr 8 des Motors verbunden. Ein Fliehkraftregler 9, der von dem
Keilriemen Io, mit welchem der Windflügel und meist auch die Lichtmaschine angetrieben
wird, in Drehung versetzt wird, wirkt unmittelbar auf das Steuerventil 6 ein.
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Fig. 2 und 3 zeigen die Einzelheiten des Steuerventils 6. Hier ist
der Fliehkraftregler 9 im Schema zu sehen, der über eine Stange II und einen Balken
I2 unter Zwischenschaltung von Federn I3 und I4 auf die beiden Ventile I5 und I6
einwirkt. Das Ventil I5, das die Verbindung des Servomotors mit dem Ansaugrohr herstellt,
steht unter der Spannung der Feder I7. Dem Ventil I6 ist ein zweites Ventil I8 vorgeschaltet,
das unter der Spannung der Feder I9 steht und für die Verbindung des Servomotors
mit der Atmosphäre bestimmt ist. 2o stellt ein weiteres Ventil dar, das durch die
Feder 2I auf den Sitz 22 im Gehäuse gedrückt wird und durch einen Elektromagnet
23 über den Stößel 24 bei Erregung des Magnets auf den Sitz 25 des Gehäuses gedrückt
wird. Die Leitung 26 verbindet das Ventil mit dem Servomotor, während die Leitung
27 eine Verbindung des Servomotors über das an den Sitz 25 gedrückte Ventil 2o mit
dem Saugrohr des Motors herstellt.
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Die Ventile arbeiten wie folgt: Bei Stillstand oder Langsamlauf des
Motors, also etwa im Leerlauf, werden die Fliehgewichte des Regler 9 durch hier
nicht dargestellte Federn nach innen gezogen und drücken über die Stange II und
den Balken I2 die Federn I3 und I4 zusammen (Fig. 2), so daß diese beiden Federn
in der genannten Lage des Reglers die kürzeste Länge einnehmen. Das Ventil I6 besitzt
daher in dieser Lage den höchsten Schließdruck und läßt eine Verbindung zur Atmosphäre
nicht zu. Das Ventil I5 gegeben, und die Kupplung ist in dieser ringsten Schließdruck,
weil die Feder I3 gegen die Feder I7 wirkt. Damit ist die Verbindung zwischen dem
Saugrohr und dem Servomotor über dieses Ventil I5 gegeben und die Kupplung ist in
dieser Lage ausgekuppelt. Wird nun der Motor beschleunigt, schwingen die Fliehgewichte
nach außen (Fig. 3) und der Balken I2 nähert sich dem Fliehkraftregler, wodurch
eine allmähliche Vergrößerung der Länge der Federn I3 und I4 eintritt. Der Schließdruck
des Ventils I6 wird dadurch in gleichem Maße abgebaut, wie der Schließdruck des
Ventils I5 sich erhöht. Durch diese allmähliche Verringerung der Spannung der Federn
t-3 und t-4 tritt ein ganz allmählicher und stufenloser -Abbau des Unterdruckes
ein, der ein allmähliches Einkuppeln zur Folge hat. In dem Augenblick, wo der Motor
während des Einkuppelvorganges in der Drehzahl wieder abfällt; hat eine solche Drehzahlverringerung
sofort. eine Veränderung der Lage der Fliehgewichte zur Folge und damit-eine Veränderung
der Längen der Federn 13 und t-4, was ohne Verzögerung wieder eine Erhöhung
des Unterdruckes im Servomotor und damit eine Beeinflussung der Kupplung im Sinne
des Lösens zur Folge hat.
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. Das Ventil 2o in Verbindung mit dem Elektromagnet z3 zeigt lediglich
die Anordnung einer an sich bekannten Umschalteinrichtung in Verbindung
mit
der erfindungsgemäßen Steuerung des Anfahrvorganges. Dieser Elektromagnet 23 steht
über einen Schalter mit dem Getriebeschalthebel oder Gestänge derart in Verbindung,
daß bei Betätigung der Getriebeschaltung der Stromkreis zum Magnet 23 geschlossen
wird, was eine Umschaltung des Ventils 2o, das durch den Magnet auf den Sitz 25
gedrückt wird, zur Folge hat. Durch diese Umschaltung tritt eine ummittelbare Verbindung
der Leitung 26 mit der Leitung 27 und damit zum Saugrohr ein, so daß ein Auskuppeln
über den Servomotor erfolgt. In dem Augenblick, wo der Getriebeschalthebel losgelassen
wird und der Magnet stromlos wird, drückt die Feder 2I das Ventil 2o wieder auf
den Sitz 22 und unterbricht damit die Verbindung zwischen Servomotor und Ansaugrohr,
wodurch wieder eingekuppelt wird.
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Das Ventil I8 mit Feder I9 und Düsenbohrung 28 zeigt die Anordnung
eines an sich bekannten Reduzierventils an dem erfindungsgemäßen drehzahlabhängigen
Steuerventilen. Die Verbindung des Ventils 16 mit der Atmosphäre erfolgt über das
Ventil 18, das mit einem dosierten Druck durch die Feder I9 auf den Sitz im Gehäuse
gedrückt wird. Der Druck der Feder I9 ist so bemessen, daß im Moment des Einkuppelns
nach Umschaltung des Ventils 2o die Atmosphäre nicht sofort in voller Größe in das
Ventilgehäuse einströmen kann, sondern zunächst durch das Ventil I8 gedrosselt wird,
so daß der Unterdruck zuerst schnell auf die dem Schließdruck des Ventils I8 entsprechende
Höhe abgebaut wird. Der weitere Abbau des Unterdruckes erfolgt dann in bekannter
Weise langsam über die Düsenbohrung 28.
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Wie erwähnt, läßt sich das gleiche Steuerventil, das im vorstehenden
zur Betätigung der Kupplung durch den Saugrohrunterdruck des Motors beschrieben
ist, auch verwenden, um eine ausgerückt gehaltene Kupplung mit Überdruck, also mit
Luftdruck oder Öldruck einzukuppeln. In diesem Falle werden lediglich die beiden
Anschlüsse, die zu den Ventilen I6 bzw. I5 führen, derart gewechselt, daß der Druckmittelanschluß
an die Leitung, die zum Ventil I6 führt, gelegt wird und das Ventil I5 die Verbindung
der Ventilkammer 29 mit der Atmosphäre herstellt. Die Wirkungsweise ist dann genau
die gleiche, denn das Druckgefälle bleibt bestehen, da das Ventil I6 die Ventilkammer
gegen den Überdruck des Druckmittels abschließt und das Ventil I5 den Abschluß der
Ventilkammer 29 dann gegen die Atmosphäre, also gegen einen geringeren Druck.
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Fig.4 und 5 zeigen das Schema des Steuerventils 6, mit welchen die
normalerweise durch Federn eingekuppelte Kupplung mit Hilfe von Druckluft oder Öldruck
ausgekuppelt werden kann. Hier sind die beiden vom Fliehkraftregler beeinflußten
Ventile lediglich vertauscht und der Fliehkraftregler arbeitet in umgekehrter Richtung.
Das Ventil I6a, das die Verbindung des Servomotors zum Überdruck herstellt, besitzt
in der dargestellten Lage den geringsten Schließdruck, da die Feder I4 die größte
Länge aufweist, während das Ventil I5a mit dem höchsten Schließdruck geschlossen
ist, da der Feder I7 der geringste Gegendruck der Feder 13 entgegensteht. Das Ventil
I8 mit Düsenbohrung 28 und Feder I9 erfüllt hier die gleiche Aufgabe wie bei dem
vorher gezeigten Beispiel, ebenso das Ventil 2o mit Feder 2I und Elektromagnet 23.
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Diese Ventile arbeiten wie folgt: Die gezeichnete Stellung (Fig. 4)
entspricht der Ruhelage des Motors bzw. der Leerlaufdrehzahl, bei welcher also die
Kupplung ausgerückt ist. Bei zunehmender Drehzahl schwingen die Fliehgewichte nach
außen (Fig.5), was zur Folge hat, daß die Federn I3 und I4 über dem Balken I2, der
in diesem Fall vom Fliehkraftregler wegbewegt wird, weiter gespannt werden. Dadurch
wird der Schließdruck auf das Ventil I6a erhöht und der auf das Ventil I5a erniedrigt,
wodurch der Überdruck in der Ventilkammer 29 fällt, und damit im Servomotor, was
ein allmähliches Einkuppeln zur Folge hat.
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Diese Ventile können auch benutzt werden, um eine normalerweise ausgerückt
gehaltene Kupplung mit Unterdruck einzukuppeln. In diesem Fall ist dann das Ventil
I6a mit dem Saugrohr des Motors verbunden, während das Ventil I5a die Verbindung
zur Atmosphäre steuert.
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Die praktische Ausführung eines solchen Steuerventils wird viel zweckmäßiger
gestaltet werden können, als dies im Schema gezeigt ist. Vor allem wird man die
Beeinflussung der beiden Ventile durch den Fliehkraftregler nicht über eine Stange
und einen Balken leiten, da mit einer solchen Anordnung Dichtschwierigkeiten auftreten
würden, sondern es empfiehlt sich dann, diese Beeinflussung über eine in das Gehäuse
eingeführte Welle zu leiten und die Kraftübertragung auf jede der beiden Ventilfedern
über Hebel vorzunehmen, womit für die räumliche Anordnung der Ventile zueinander
weitgehende Freiheit besteht.