DE1780262A1

DE1780262A1 - Selbsttaetige Servokupplung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1780262A1
Application number: DE19681780262
Authority: DE
Inventors: Carlo Cappa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1971-11-25

Description

Selbsttätige Servokupplung für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Servokupplung

zur Automatisierung des Betriebes von Kraftfahrzeugen

im allgemeinen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaf-

fen, die ein selbsttätiges Ausrücken der Kupplung mittels

einer einzigen Steuerung in wirksamer Weise gestattet und

die ein allmähliches und sanftes Einrücken der Kupplung

in gleicher Weise wie durch Betätigung des Kupplungsfuß-

hebels seitens eines erfahrenen Fahrers bei allein ver-

schiedenen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeuges er-

möglicht.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe einer

Servokupplung gelöst, welche einen Zylinder umfasst,der

durch einen, die Kupplungsausrückung betätigenden Kolben

in zwei Räume getrennt ist, von denen der eine an ein

Elektroventil angeschlossen ist, das nur unterhalb einer

vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges durch

einen, zufolge der Verschiebung des Gashebelgestänges

betätigten Schaltkontakt gesteuert wird und das den be-

sagten Raum entweder mit einem Unterdruckbehälter oder

mit der Außenluft in Verbindung setzt, während der zweite

kaum des Zylinders mit einem selbstt%tigen nur den Ein-

laß von Außenluft gestattenden Ventil) mit einem ein-

stellbaren Auslaßelement der angesaugten Luft, das bei

einem bestimmten Weg des Kolbens im Zylinder schliessbar

ist, mit einem fortschreitend öffnenden Entlüftungsven-

til, das mechanisch mit dem Gashebelgestänge verbunden

'ist und sich verhältnisgleich zur Verschiebung des ge-

nannten Gestänges öffnet, sowie mit einem elektromagnetisch

gesteuerten Entlüftungsventil versehen ist, das geöffnet

bleibt, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Fahrgeschwin-

digkeit überschreitet und das durch einen Fliehkraft.un-

- antrieb

terbrecher gesteuert wird, der in den. Tachometer/einge-

schaltet ist und der bei Ueberschreiten der genannten

Fahrgeschwindigkeit auch den genannten, seitens des Gas-

hebelgestänges betätigten Schaltkontakt unwirksam macht.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die

Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu-

tert.

Die Fig.1 und 2 zeigen ein Blockschema sowie das elektrische

Schaltschema der Servokupplung mit den mechani-

schen Bestandteilen in der Lage entsprechend der

ausgerückten bzw. eingerückten Kupplung,

Fig.3 zeigt die Servokupplung in perspektivischer An-

sicht an einem Fahrzeug,

Fig.4@ zeigt im Schnitt ein Dreiwegelektroventilin um-

erregtem Zustand,

Fig.5 zeigt im Schnitt ein elektromagnetisch gesteuer-

tes Entlftftungsventil in unerregtem Zustand,

Fig.6 zeigt im Schnitt ein fortschreitend öffnen-

des Entlüftungsventil und

Fig.7 zeigt im Schnitt einen Fliehkraftunterbrecher.

Die erfindungsgemäße selbsttätige Servokupplung wird

nachfolgend zunächst in ihrem Gesamtaufbau unter Bezug-

nahme auf die Fig.l und 2 und anschliessend hinsichtlich

ihrer einzelnen Bestandteile beschrieben. Mit 10 ist der

übliche Kupplungsfußhebel eines Fahrzeuges bezeichnet,

welcher über ein Gestänge 11-12-13 und weitere nicht dar-

gestellte kinematische Verbindungsorgane mit der bewegli-

chen Kupplungshälfte, sowie über ein biegsames Organ 1¢

mit der hohlen Kolbenstange 15 eines Kolbens 16 verbunden

ist, der in einem zylindrischen Körper 17 verschiebbar

ist.

Das biegsame Organ 14 kann natürlich auch durch eine hy-

draulische Hilfskraft ersetzt sein, die aus einer, seitens

der Stange 15 gesteuerten Pumpe bestehen kann, welche zur

Steuerung des genannten Hebelgestänges einen Zylinder be-

tätigt.

Der Kolben 16 unterteilt den Zylinderkörper 17 in zwei

Räume 18 und 19.

Der Raum 18 steht über ein Einwegventil 20, welches nur

den Lufteinlaß gestattet, ein elektromagnetisch gesteuer-

tes Entlüftungsventil 21 und ein regelbares Entlüftungs-

ventil 70 mit der Außenluft in Verbindung und an ihn ist

außerdem ein fortschreitend öffnendes Entlüftungsventil 23 angeschlossen, welches durch das Gashebelgestänge 67 betätigt wird. Das einstellbare Ventil 70 besteht aus einem Hohlzylinder, welcher auf der hohlen Kolbenstange 15 verschiebbar ist und dessen Verschiebung bezüglich der Stange mit Hilfe von Einstellschrauben einregelbar ist.

Bei der Verschiebung der Kolbenstange 15 im Sinn des Pfeiles F (siehe Fig.2) wird der sie umgebende Zylinder, sobald die Einstellschrauben gegen die Wand des Zylinderkörpers 17 anschlagen, angehalten, wobei eine Durchlaßöffnung zwischen der Stange und dem Zylinder geöffnet wird, durch welche Luft aus dem Raum 18 je nach der erfolgten Einstellung bei der Rückverschiebung des Kolbens 16 austreten kann.
An den Raum 19 ist ein Dreiwegelektroventil 24 angeschlossen, welches den Raum 19 abwechselnd mit einem Unterdruckbehälter 25 bzw. mit der Außenluft in Verbindung setzt.
In den Tachometerant-rieb des Fahrzeuges ist ferner ein Fliehkraftunterbrecher 29 eingeschaltet.

In Fig.4 ist das Dreiwegelektroventil 24 näher dargestellt, welches mittels des Anschlußstutzens 30 an den Raum 19 des Zylinders 17 angeschlossen ist und welches innerhalb eines Gehäuses 33 mit Magnetkern 32 eine Spule 31 aufweist. Unterhalb des Kernes 32 ist der Anker 34 des

Elektroventils angeordnet, welcher mit dem Gehäuse 33

über eine Feder 35 verbunden ist, die bestrebt ist,

den Anker nach unten (wie in Fig.4 gesehen) z+rücken.

Der Anker 34 weist einen zylindrischen Ansatz 36 auf,

der an seinem unteren Ende eine ringförmige Dichbung

37 trägt, die ge"-eignet ist, abwechselnd einen unteren

Durchlaß 39 bzw. einen oberen Durchlaß 38 zu verscAies-

sen. Der Durchlaß 38 steht mit einer Leitung 40 in Ver-

bindung, die frei nach außen führt, während-der Durcklaß

39 über eine Leitung 41 mit dem Unterdruckbehälter 25

in Verbindung steht.

Wenn die Spule 31 nicht erregt ist (wie in Fig.4 gezeigt'

dann bringt der Anker 34 unter der Wirkung seines Eigen-

gewichtes und der Feder 35 die Dichtung 37 an den Durch-

laß 39 zur Anlage, wodurch die Verbindung zum Unterdruckbe-

hälter 25 geschlossen wird, während der Durchlaß 38 offen

bleibt, so daß Luft von außen durch die Leitungen 40 und

30 in den Raum 19 des Zylinders 17 eindringen kann.

Wird die Spule 31 erregt, dann zieht der Kern 32 den Anker

34 nach oben, so daß durch die Dichtung 37 der Durchlaß 38

geschlossen und jener 39 geöffnet wird, wodurch der Raum

19 über den Anschluß 30 und die Leitung 41 mit dem Unter-

druckbehälter 25 in Verbindung gesetzt wird, während die

Verbindung mit außen unterbrochen is-t.

In Fig.5 ist das elektropneumatisch gesteuerte Entlüftungs-

ventil 21 in unerregtei Zustand in einzelnem dargestellt,

welches Ventil eine Wicklung 42 und einen Kern 4.3 umfasst,

der an seinem Ende eine Dichtung 44 trägt. Der Kern 43

ist mittels einer Feder 45, die ihn nach unten (gemäß der

Darstellung in Fig.5) zu drücken trachtet, mit einem Ele-

ment 46 verbunden, das über eine Leitung 47 mit außen in

Verbindung steht. Der freie Querschnitt der Leitung 47

ist mittels einer Einstellschraube 52 veränderbar. Das

Elektroventil 21 steht mit dem Raum 18 des Zylinders 17

über eine Leitung 48 in einen Anschlubstttck 49 in Ver-

bindung.

Wenn die Wicklung 42 stromlos ist, dann wird der Kern 43

unter seinem Eigengewicht und unter der Wirkung der Feder

45 nach unten gedrückt, so daß die Leitung 48 Fiber den

Zwischenraum 50 zwischen dem Kern und den Wänden 51 des

Gehäuses mit der Leitung 47 und somit mit außen in Ver-

bindung steht. Wie erwähnt kann diese Verbindung durch

Einwirken auf die Einstellschraube 52 eingeregelt werden.

Bei Erregung der Wicklung 42 wird der Kern 43 nach oben

gezogen und die Dichtung 44schliesst die Htlndung der Lei-

tung 47, wodurch die Verbindung der Leitung 4:8 mit außen

unterbrochen wird.

In Fig.6 ist im Schnitt eine Ausführfo m des fortschrei-

tend öffnenden Entlüftungsventils 2 dargstt@ellt, welches

aus einem, in einem Rohrkörper ;55 verechier-en Ghikol-

ben 53 und an diesem befestigter Stange 34 -bestst. Im

Rohrkörper 55 ist eine Reihe radialer I»cIaer 56 'rorhsn.

Der Rohrkörper 55 ist an einem Ende mittels eines Pfrop-

fens 57, durch den die mit dem Gashebelgestänge verbun-

dene Stange $4 hindurchgeführt ist, und am anderen Ende

durch einen zweiten Pfropfen 58 trerschlossen, durch wel-

chen eine Leitung 59 für den Anschluß der Luftausströmungs-

leitung aus den Raum 18 des Zylinders 17 hindurchführt.

Bei Niederdrücken des Gashebels und entsprechender Ver-

schwenkung des Gestänges 67 wird der Kolben $3 im Sinn

des Pfeiles F2 verschoeben, wodurch zuerst die Mündung

der Leitung 59 geöffnet wird und anschliessend fortschrei-

tend die Luftauslaßöffnuni--den 56 freigegeben werden, so daß

ein allmähliches AusströmerVaus dem Raum 18 kommenden Luft

gestattet wird.

Die Fig.7 zeigt im Schnitt eine mögliche Ausführungsform

des Fliehkraftunterbrechers 29, der einen Körper 60 um-

fasst, welcher an einer Welle 51 schwenkbar gelagert ist,

die in den Tachometerantrieb des Fahrzeuges eingeschal-

tet, ist:. An der Welle 61 ist ferner ein Isolierkörper

62 befestigt, welcher an seinem Umfang einen Kontaktring

63 und einen, an diesem befestigten Dauermagneten 6¢

trägt. Der Schwenkkörper 60 trägt an einem Ende ein, sei-

ne Verschwenkungen begrenzendes Element 65 und am andere

Ende ein Kontaktelement 66, welches in nicht dargestellter

Weise mit den Kontaktring 63 in Berührung kommen kann.

Das Kontaktelement 66 ist über das Gehäuse geerdet, während

der Kontaktring 63 über einen Schleifkontakt und eine

entsprechende Leitung mit der Wicklung eines Relais 71 verbunden ist (siehe Fig.1 und 2).

Die Gewichtsverteilung des Schwenkkörpers ist derart bemessen, daß sein, das Kontaktelement 66 tragender Teil schwerer ist, als der das Begrenzungselement 65 tragende Teil. Ist die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges geringer als ein bestimmter Wert, beispielsweise 25 km/Std., dann bleibt der Schwenkkörper 60 in seiner, in Fig.7 gezeigten Lage und hält den Stromkreis für das Relais 71 geschlossen . Bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit als beispielsweise 25 km/Std. wird der Schwenkkörper 60 durch die zufolge der Drehung der Welle 61 erzeugte Fliehkraft im Sinn des Pfeiles F3 verschwenkt, so daß sich das Kontaktelement 66 vom Kontaktring 65 entfernt und der Stromkreis des Relais 71 geöffnet wird.

Die Wirkungsweise der selbsttätigen Servokupplung ist

folgende.

Wenn bei geschlossenem Schalter 26 ( siehe Fig.1 und 2),

dessen Oeffnen die Servokupplung unwirksam macht, sowie

mit im Ruhezustand befindlichem Gashebel der normale Zünd-

schalter 27 des Fahrzeuges geschlossen wird, dann wird

das Relais 61 erregt und verursacht die Erregung des

Dreiwegelektroventils 2¢, welches die Verbindung des Raumes

19 des Zylinders 17 mit der Aub.enluft unterbricht und die-

sen Raum mit dem Unterdruckbehälter 25 in Verbindung setzt.

Zufolge des, sich im Raum 19 des Zylinders 17 ausbilden-

den Unterdruckes und des Lufteintrittes in den Raum 18

durch das Einwegventil 20 wird der Kolben 16 im Zylinder

17 im Sinn des Pfeiles F verschoben (siehe Fig.2). Die

Kolbenstange 1$ bewärkt somit über das biegsame Element

14. und das Hebelgestänge 11-12-13 das Ausrücken der Kupp-

lung.

Sollte bei stillstehendem Motor im Behälter 2$ kein ge-

nügend großer Unterdruck vorhanden sein, dann braucht man

den Motor nur einige Sekunden laufen zu lassen, um im

Behälter 2$ einen Unterdruck zu erzeuden, nachdem :dersel-

be an die Motorsaugleitung angeschlossen ist, wie dies

in den Fig.1 und 2 ersichtlich ist.

Das Wiedereinrücken der Kupplung beginnt, wenn der Gashebel

des Motors niedergedrückt wird, wobei dessen Gestänge 67

den Schaltkontakt 68 öffnet, wodurch der Erregerstromkreis

des Elektroventils 24 geöffnet wird. Auf diese Weise wird

die Verbindung des Raumes 19 des Zylinders 17 mit dem Unter-

druckbehälter geschlossen und der Raum 19 wird über das

Ventil 24 mit der Außenluft in Verbindung gesetzt. Durch

den Druck Tier Kupplungsfedern, welche in den Fig.1 und 2

schematisch angedeutet und mit 69 bezeichnet sind, wird

der Kolben 16 im Zylinder 17 im Sinn des Pfeiles F1

(Fig.l) verschoben, wodurch die in den Raum 18 angesaugte

Luft verdichtet wird. Die Luft kann aufs dem Raum 18 nur

in beschränkter Menge durch das Regelventil 70 austreten

und durch die Verdichtung der Luft im Raum 18 wird die

Verschiebung des Kolbens 16 und das Einrücken der Kupplung

dann unterbrochen, wenn die beiden Kupplungshälften

schleifen. Durch entsprechende Einregelung des Ventils

70 kann dieser Zeitpunkt zweckmäßig eingestellt werden.

Die Kupplung verbleibt solange in diesem schleifenden

Zustand, als der Gashebel nicht über ein bestimmtes Maß

niedergedrückt wird, wodurch ein sanftes Anfahren des

Fahrzeuges und ein leichtes parkieren ermöglicht wird.

Sobald der Gashebel weiter niedergedrückt wird, öffnet

sich allmählich das Entlüftungsventil 23, so daß die

Verdichtung im kaum 18 aufhört und die Kupplung sofort

vollständig eingerückt wird, wobei das Schleifen der

Kupplungshälften über ein unbedingt erforderliches Aus-

maß beseitigt wird.

Bei jeder Rückbewegung des Gashebels in die Ruhestellung

.wird der Schaltkintakt 68 immer wieder geschlossen und

die Kupplung somit wieder ausgerückt, solange das Fahr-

zeug nicht eine Geschwindigkeit von etwa 25 km/Std. er-

reicht. Bei dieser Fahrgeschwindigkeit tritt der, in den

Tachometerantrieb eingeschaltete Fliehkraftunterbrecher

29 in Wirksamkeit und öffnet den Stromkreis des Relais 71,

wobei zwei wichtige Wirkungen hervorgerufen werden. In

erster Linie wird der Schaltkontakt 68 unwirksam gemacht

und das Ausrücken der Kupplung bei jeder Rückkehr des

Gashebels in die Ruhelage verhindert, so daß bei Verringe-

rung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges die Bremswirkung

des Motors erhalten bleibt. In zweiter Linie wird das

Elektromagnetisch gesteuerte Entlüftungsventil 21 abge-

schaltet, so daß der Raum 18 des Zylinders 17 durch das

Ventil 21 mit außen in Verbindung gesetzt wird und ein

rasches Wiedereinrücken der Kupplung während des Wechselns

der Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsganges gestattet wird.

Zur Durchführung des Gangwechsels wird das Ausrücken der

Kupplung ausschliesslich durch Schliessen eines Kontaktes

72 gesteuert, der am Schalthebel angebracht ist und un-

mittelbar an die Spule 28 des Dreiwege-lektroventils 2¢

angeschlossen ist.

Wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit auch plötzlich

unter etwa 20-25 km/`Std. verringert, dann schliesst der

Fliehkraftunterbrecher neuerlich den Stromkreis des Relais

71 und die Kupplung wird ausgerückt. Damit ist der Ausgangs-

zustand wieder hergestellt und das Wiedereinrücken der

Kupplung wird neuerlich proportional mit der Wirkung des

Gashebels hervorgerufen, unabhängig von dem Gang der ein-

geschaltet ist.

Wenn der Motor mit dem Handgashebel in Betrieb gehalten

werden muss und der Schaltkontakt 68 somit offen bleibt,

so daß er das Ausrtcken der Kupplung nicht hervorrufen

kann, dann wird ein Relais 73 wirksam, welches an den

Stoplichtschalter 74 angeschlossen ist. Der Kontakt des

Relais 73 ruft bei erregtem Relais 71 (d.h. ausschliesslich

bei einer Fahrgeschwindigkeit von weniger als etwa 25 km/Std.)

das Ausrücken der Kupplung jeweils dann hervor, wenn

der Bremshebel betätigt wird.

Das Relais 71 hat auch die Aufgabe, zur Schonung der

Kontakte des Fliehkraftunterbrechers 29 die Strombelas-

tungen der elektrischen Einrichtungen des Fahrzeuges zu

absorbieren.

Wie bereits erwähnt, kann die Servokupplung mit Hilfe

eines, am Armaturenbrett des Fahrzeuges angeordneten

Schalters 26 unwirkdam gemacht werden.

Die Erfindung wurde in einer beispielsweisen Ausführungs-

form erläutert, doch versteht es sich, daß sie nicht auf

dieselbe beschränkt ist und daß im Rahmen der Erfindung

mannigfache Abänderungen möglich sind.

Claims

P A `i' E N T A N S P R U C H E 1. Selbsttätige Servokupplung far Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch einen Zylinder (17) in welchem ein Kulben (16), der mit dem Betätigungsgestänge des beweglichen Kupplungsteils verbunden ist, verschiebbar ist, wobei dieser Kolben im Zylinder zwei Räume (18,19) voneinander trennt, von denen ein Raum (19) an ein, nur unterhalb einer vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges durch einen, zufolge der Bewegung des Gas- hebelgestänges (67) betätigten Schaltkontakt (68) ge- steuertes Elektroventil (24) angeschlossen ist, welches den besagten Raum (19) entweder mit einem Unterdruckbe- hälter (25) oder mit der Außenluft. in Verbindung setzt, während der zweite Raum (18) mit einem selbsttätigen, nur den Lufteinlaß gestattenden Ventil (20), mit einem einregelbaren Luftauslaßelement (70) das bei einer be- stimmten Verschiebung des Kolbens (16) schliessbar ist, mit einem fortschreitend öffnenden Entlüftungsventil (23) das mechanisch mit dem Gashebelgestänge (67) verbunden ist und sich proportional zur Bewegung dieses Gestänges öffnet., sowie mit einem Elektromagnetisch gesteuertem Luftauslaßventil (21) versehen ist, welches geöffnet bleibt, wenn das Fahrzeug eine bestimmte Fahrgeschwindig- keit überschreitet und das durch einen, in den Tachometet- antrieb des Fahrzeuges eingeschalteten Fliehkraftunter- brecher (29) gesteuert wird, welcher Fliehkraftunter- brecher auch den durch das Gashebelgestänge betätigten Schaltkontakt (68) unwirksam macht, wenn das Fahrzeug

die genannte vorbestimmte Fahrgeschwindigkeit überschreie tet.
2. Servokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein über den Bremshebel gesteuertes Relais (73) fasst, welches das Ausrücken der Kupplung bewirkt, wenn die 'Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges geringer als der vorbe- stimmte Wert ist.