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Selbsttätig ein- und ausrückende Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätig ein- und ausrückende Reibungskupplung
für Kraftfahrzeuge,bei der ein Druckmittel beim Ausrücken einen Kolben entgegen
dem Druck von Einrückfedern verschiebt, und bei der ein von einer von der Antriebsmaschine
angetriebenen Pumpe erzeugter Flüssigkeitsdruck und eine Druckfeder einen Schieber,
der das Druckmittel zum Verschieben des Kolbens regelt, verstellt.
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Es sind Kupplungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen die Kupplungsscheiben
durch den Druck eines Druckmediums mittels eines vom Fahrer bedienten Regelventils
eingerückt werden.
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Es sind weiterhin Kupplungen für Kraftfahrzeuge bekannt, die im Gegensatz
zu den vorerwähnten, vom Fahrer unmittelbar bedienten Kupplungen selbsttätig entsprechend
der Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeugs oder entsprechend der Differenz der Drehzahlen
des Motors und der Räder des Kraftfahrzeugs eingerückt und ausgerückt werden. Bei
diesen selbsttätig wirkenden Kupplungen kann also ein Kupplungshebel oder ein entsprechendes
Steuerglied entfallen. Die Kupplung wird eingerückt, wenn die Drehzahl des Motors
durch Betätigung des Gashebels einen bestimmten Wert über der Leerlaufdrehzahl erreicht
hat.
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Wie bekannt, darf eine Kupplung zur Vermeidung .einer Überbeanspruchung
der den Motor mit den Rädern des Kraftfahrzeugs verbindenden Teile
und
zur Vermeidung eines ruckartigen Anfahrens nur langsam über eine gewisse Periode
des »Schleifens« der Kupplungsscheiben hinweg eingerückt werden. Beträgt beispielsweise
die Leerlaufdrehzahl eines Motors 50o U/min und dessen maximale Betriebsdrehzahl
4000 U/min, ist ein Schleifbereich der Kupplung von etwa 55o bis I2oo U/min erwünscht.
In diesem Bereich soll beim Einkuppeln das durch. die Kupplung übertragene Drehmoment
allmählich von Null bis zum Höchstwert gesteigert werden.
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Die Regelung dieses Vorganges stößt auf gewisse Schwierigkeiten, da
während der gesamten Einkuppelperiode nicht dauernd ein Gleichgewichtszustand zwischen
der Leistung des Motors und dem Kraftbedarf, der Kupplung herrscht. Bei einer einfachen.
Regeleinrichtung besteht die Gefahr, daß periodische Schwingungen des Regelvorganges,
nämlich ein sogenanntes »Flattern« auftritt. Die bekannten Vorrichtungen weisen
dementsprechend eine verhältnismäßig sehr komplizierte und aufwendige Regeleinrichtung
mit einer Reihe von zusammenwirkenden Steuerorganen auf. Dadurch ergibt sich außer
dem Nachteil einer größeren Störanfälligkeit der wesentliche Nachteil, daß eine
verhältnismäßig große Menge des zur Steuerung verwendeten Druckmittels in der Einrichtung
im Umlauf ist, wodurch die Regelvorgänge entsprechend verzögert werden.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch
gesteuerte, selbsttätige Kupplung für Kraftfahrzeuge, bei der also das Auskuppeln
und Einkuppeln der Kupplungsscheiben in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors
selbsttätig erfolgt, zu verbessern. Insbesondere soll der bei den bekannten Kupplungen
der in Rede stehenden Art erforderliche Aufwand vermieden werden und durch entsprechende
Verringerung des umlaufenden Steuermediums ein sicherer und rascher Ablauf der Kupplungsvorgänge
erreicht werden.
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Diese Aufgabe wurde im wesentlichen dadurch gelöst, daß bei einer
Reibungskupplung, bei der ein Druckmittel beim Ausrücken einen Kolben entgegen dem
Druck von Einrückfedern verschiebt, und bei der ein von einer von der Antriebsmaschine
angetriebenen Pumpe erzeugter -Flüssigkeitsdruck und eine Druckfeder einen Schieber,
der das Druckmittel zum Verschieben des Kolbens regelt, verstellt, das Verstellen
des Schiebers gegen den von der Spannung der Einrückfedern abhängigen Druck des
Druckmittels erfolgt, das den Kolben verschiebt.
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Durch diese Ausbildung der Kupplung wird ermöglicht, daß der Motor
bei einer Drehzahl, die etwas über der Leerlaufdrehzahl liegt, völlig ausgekuppelt
wird, und daß er bei einer Drehzahl von beispielsweise I2oo U/min völlig eingekuppelt
wird. In der Zwischenzone zwischen diesen beiden Grenzwerten verläuft der Kupplungsvorgang
von der ersten. Berührung der Kupplungsscheiben an bis zum völligen Eingreifen derselben
gleitend, und zwar ohne Stöße und ohne Zeitverzug, da der Druck der Kupplungsfedern
auf die Kupplungsscheiben von der Drehzahl des Motors abhängig ist.
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Bei der Kupplung gemäß der Erfindung ist also ein hydraulischer Steuerkreis
vorgesehen, der einerseits aus Organen, welche auf die Kupplungsfedern zum Ausrücken
der Kupplungsscheiben einwirken, und andererseits aus einem Verteiler besteht. Der
Verteiler wird durch einen zweiten hydraulischen Regelkreis gesteuert, der durch
eine vom Motor angetriebene Pumpe unter Druck gesetzt wird. Die Pumpe ist dabei
derart angeordnet, daß ihr Förderdruck proportional der Drehzahl des Motors ist,
so daß entsprechend der Drehzahl des Motors der Verteiler die auf die Kupplung einwirkenden
Organe des ersten hydraulischen Steuerkreises mit einem unter Druck stehenden Behälter
entweder derart verbindet, daß die Kupplung ausgerückt wird, oder derart verbindet,
daß die Kupplung unter der Wirkung der Kupplungsfedern eingerückt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Verteiler, welcher
an ein unter Druck stehendes Gefäß, den vorerwähnten Behälter, und an einen mit
einem durch ein zweckmäßiges Hebelsystem auf die Kupplungsfedern einwirkenden Kolben
versehenen Zylinder angeschlossen ist, aus einem Schieber, dessen eines Ende unter
dem in dem besagten Zylinder herrschenden Druck steht, während das andere Ende an
den Boden eines beweglichen Kolbens anstößt. Dieser letztere steht einerseits unter
der Wirkung einer Druckfeder und andererseits unter der Wirkung der Flüssigkeit,
welche von der durch den Motor angetriebenen Pumpe gefördert wird.
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Im Nebenschluß zu der Förderseite des Pumpenstromkreises ist eine
Drossel bzw.- eine Düse vorgesehen, so d:aß der erreichte Förderdruck genau proportional
zu der Drehzahl des Motors ist.
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Weitere Kennzeichen und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der
-nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung,
in der eine schematische Darstellung der Apparatur dargestellt ist.
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Aus der Zeichnung ersieht man, daß die Anlage den Flüssigkeitsbehälter
i umfaßt, welcher einerseits über die Pumpe 3 den Druckakkumulator 2 speist, anderseits
die Pumpe q., welche direkt vom ; Fahrzeugmotor angetrieben wird und derart angeordnet
ist, daß ihr Förderdruck proportional zu der Drehzahl des Motors ist. Zu diesem
Zweck ist im Nebenschluß zu der Rohrleitung 6, welche die Pumpe q. mit dem Zylinder
7 verbindet, die Düse 5 angebracht. Der Zylinder 7 enthält den Kolben ß, der unter
dem Druck der Druckfeder g steht. Auf die andere Kolbenfläche wirkt der Druck der
durch die Pumpe q. geförderten Flüssigkeit, welche durch die Rohrleitung 6 zuströmt.
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Unterhalb des Zylinders 7 befindet sich der Verteiler io, welcher
durch die Rohrleitung ii mit dem Behälter i, ferner durch die Rohrleitung 12 mit
dem Druckakkumulator 2 und schließlich durch die Rohrleitung 13 mit dem Zylinder
1q, verbunden ist. Der Verteiler io besteht aus einem Körper mit
der
Bohrung I5, in welche die vorerwähnten Rohrleitungen II, I2 und I3 einmünden, und
in welcher sich der zylindrische Schieber I6 verschieben kann. Dieser besitzt in
seiner Mitte die Einschnürung I7, so daß er je nach der von ihm eingenommenen Stellung
entweder die Rohrleitungen I2 und I3 oder die Rohrleitungen II und I3 miteinander
verbindet. Wie weiter unten noch erklärt werden wird, legt sich der Schieber I6
dauernd an den Boden des Kolbens 8 an. Die Bohrung I5 steht in ihrem oberen Teil
mit dem Zylinder 7, in ihrem unteren Teil über den Umlauf I3' mit der Rohrleitung
I3 in Verbindung.
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In dem Zylinder I4 befindet sich der Kolben I8, dessen Kolbenstange
I9 auf das Ende des in dem Festpunkt 2I angelenkten Ausrückhebels 2o drückt. Der
Ausrückhebel 2o drückt mit seinem mittleren Teil auf einen Kranz oder auf Schwinghebel
22, welche sich ihrerseits an den Rand des Kranzes 23, der mit der Antriebswelle
24 fest verbunden ist, anlegen, wobei die Enden dieser Arme bzw. Schwinghebel mit
den Stangen 25 zusammenwirken. Diese sind an der Druckplatte 26 befestigt, auf welche
die Kupplungsfedern 27, die sich mit einem Ende an den Kranz 23 anlegen, einwirken.
Gegenüber der Druckplatte 26 befindet sich die Kupplungsscheibe 28, die mit der
Abtriebswelle 29 fest verbunden ist.
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Schließlich ist noch ein Überdruckventil vorgesehen, bestehend aus
der durch die Feder 3I belasteten Kugel 30 und angeordnet zwischen dem Zylinder
7 und der zu dem Flüssigkeitsbehälter I gehenden Rohrleitung II, um den in dem Zylinder
7 herrschenden Druck auf einen gewissen Wert zu beschränken.
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Überdies ist auch noch, um in gewissen Fällen das Anlassen des Motors
durch Schieben oder eine sonstige Bewegung des Fahrzeugs zuzulassen, die Zugvorrichtung
32, welche die Wirkung der Feder 9 aufhebt, vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende: Bei stillstehendem
Fahrzeugmotor ist Druck der Pumpe 4 gleich Null. Die Feder 9 des Kolbens 8 drückt
also den Schieber I6 des Verteilers Io ganz nach unten, wodurch der Druckakkumulator
2 mit dem Zylinder I4 verbunden wird. Der Kolben I8 dieses Zylinders wirkt auf den
Ausrückhebel 2o, die Schwinghebel 22 machen auf dem Kranz 23 eine Schwenkbewegung
und üben auf die Stangen 25 einen Zug aus, wodurch die Druckplatte 26 entgegen der
Wirkung der Kupplungsfedern 27 von der Kupplungsscheibe 28 abgehoben wird. Die Kupplung
befindet sich also in der Ausrückstellung.
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Sobald der Fahrzeugmotor angelassen wird, baut sich in der Förderleitung
6 der Pumpe 4 ein Druck auf. Die Abmessungen der Düse 5 und die Kennwerte der Feder
9 sind so berechnet, daß bei einer Drehzahl von beispielsweise n = 8oo U/min unter
der Wirkung des Druckes der Kolben 8 angehoben wird. Dadurch schließt der Schieber
I6, dessen Boden zunächst unter dem in den Rohrleitungen I2 und I3 herrschenden
Druck steht und später unter dem Druck, wie er von den Kupplungsfedern 27 in dem
Zylinder I4 ausgeübt wird, die Verbindung zwischen :dem Druckakkumulator 2 und dem
Zylinder I4 und beginnt, diesen mit der Rückleitung II zum Flüssigkeitsbehälter
I zu verbinden: Das bedeutet, daß der Kolben I8 in die Lage des beginnenden Einrückens
der Kupplung gebracht wird.
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Wird der Fahrzeugmotor beschleunigt, dann nimmt der durch. die Pumpe
4 gelieferte Druck zu, und das Entweichen der Flüssigkeit aus dem Zylinder I4 hält
unter der Wirkung der Kupplungsfedern 27 an.
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Wenn der Fahrzeugmotor die Neigung hat, infolge der Zunahme des Widerstandsmoments
in der Drehzahl abzufallen, dann tritt die umgekehrte Erscheinung ein: Der Druck
unter dem Kolben g sinkt ab, der Kolben 8 bewegt sich unter der Wirkung der Feder
9 nach unten, und. der Schieber I6 kommt in die Lage, in der er den Zylinder I4
über die Rohrleitung I3 mit der Rohrleitung I2 verbindet, wodurch die Kupplung ausgerückt
wird.
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Sobald die Drehzahl des Motors genügend hoch ist, wird der Kolben
8 völlig nach oben gedrückt, und der Druck im Zylinder I4 wird gleich Null. Die
Kupplung ist nun eingerückt und rutscht nicht mehr.
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Um die Wirkungsweise noch weiterhin und genauer zu beschreiben, sei
erwähnt, daß der Boden des Schiebers I6 durch den Umlauf I3' mit der den Zylinder
I4 speisenden Rohrleitung I3 in Verbindung steht. Der Schieber 16 erhält also einen
Schub von unten nach oben, und zwar in Abhängigkeit von der Spannung der Kupplungsfedern
27. Da auf die obere Fläche des Schiebers 16 ein Schub wirkt, welcher genau von
der Drehzahl des Motors abhängig ist, ergibt sich dauernd eine Gleichgewichtslage,
welche das rasche Auskuppeln gestattet, sowie der Motor Neigung zum Absterben zeigt,
und welche ein mehr oder weniger allmähliches Einrücken zuläßt je nach der Geschwindigkeit,
mit welcher der Gashebel des Motors betätigt wird.
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In gewissen besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Motor
in der Weise anzulassen, daß man den Wagen auf einem Gefälle herunterrollen läßt,
oder indem man denselben schiebt oder auch schleppen läßt. Ganz im Gegensatz zu
einer Fliehr kraftkupplung ist ein derartiges Verfahren mit der vorgeschlagenen
Anlage möglich. Es genügt dabei, in dem Augenblick, wenn die Geschwindigkeit des
Wagens für ausreichend befunden wird, an dem Handgriff 32 zu ziehen, um die Wirkung
der Feder 9 aufzuheben und dadurch den Druck im Zylinder i4 zu beseitigen.