DE4439448C1

DE4439448C1 - Notkuppeleinrichtung

Info

Publication number: DE4439448C1
Application number: DE4439448A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Diegelmann; Adalbert Dipl Ing Litterst; Lutz Dr Ing Paulsen; Guenter Dr Ing Voeller
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2014-11-05
Also published as: SE9503819D0; FR2726514B1; ITRM950704A1; SE9503819L; SE507000C2; ITRM950704A0; FR2726514A1; IT1278882B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Notkuppeleinrichtung für Nutzfahrzeuge, bei denen zum Wechsel von Schaltstuten eines mehrstufigen Wechselgetriebes erforderliche Aus- und Einkuppelvorgänge, die durch eine Kupplungssteuer einheit elektronisch steuerbar sind, mittels einer hy dropneumatischen Kupplungs-Betätigungseinrichtung selbsttätig durchführbar sind und im Falle einer Fehl funktion der automatischen Schaltbetriebssteuerung zu nächst eine Schutzventilanordnung wirksam wird, wodurch die Kupplung vermittels der Kupplungs-Betätigungsein richtung bei "langsamer" Fahrt (ϑ < ϑ_S) ausgerückt und bei "schneller" Fahrt (ϑ < ϑ_S) eingerückt oder einge rückt gehalten wird, wonach der Fahrer die in einem Notfahrbetrieb für einen Wechsel der Schaltstufen er forderlichen Aus- und Einrückbetätigungen der Kupplung mittels der Notkuppeleinrichtung steuern kann und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge nannten, gattungsbestimmenden Merkmalen

Eine derartige Notkuppeleinrichtung ist durch Bader, Christian: Elektronische Antriebssteuerung für Nutz fahrzeuge; in: VDI-Zeitschrift, Band 134 (1992), Heft: Special I März ′92 (Antriebstechnik), Seiten: 52-53, 56, 59-60, 63-64, 67-68 be kannt und in Verbindung mit einer Kupplungseinrichtung für Nutzfahrzeuge mit elektronischer Antriebssteuerung im Detail erläutert.

Im normalen, d. h. automatisch gesteuerten Schaltbetrieb wird bei der bekannten Kupplungseinrichtung das Ein- und Ausrücken der Kupplung mittels eines elektromoto risch angetriebenen hydraulischen Geberzylinders ge steuert, der über ein zur Umschaltung von Normal- auf Notbetrieb vorgesehenes Umschaltventil einen hydrauli schen Nehmerzylinder eines Kraftverstärkers ansteuert, der die Kupplung betätigt und mit einem pneumatischen Verstärkerzylinder gekoppelt ist, dessen Druckbeauf schlagung mittels eines Proportionalventils gesteuert wird, das hydraulisch angesteuert ist. Für den Notfahr betrieb ist ein zweiter, über das Notbetrieb-Umschalt ventil mit dem Nehmerzylinder des Kraftverstärkers kop pelbarer Geberzylinder vorgesehen, der mittels eines pneumatischen Antriebszylinders antreibbar ist, der seinerseits über eine Schutzventilanordnung ansteuerbar ist und im Falle einer Fehlfunktion der Schalteinrich tung, je nach Funktionsstellung eines bistabilen Schutz art-Vorwahlventils, entweder im Sinne einer Ausrückbe tätigung der Kupplung angesteuert wird, was für den Fall vorgesehen ist, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein Schwellenwert v_S, oder nicht an gesteuert bleibt, mit der Folge, daß die Kupplung ein gerückt bleibt, was für die höheren Fahrzeuggeschwin digkeiten als Sicherheitsfunktion vorgesehen ist.

Der pneumatische Antriebszylinder des Notgeberzylinders ist im Notbetrieb über ein pneumatisches Notfahrventil ansteuerbar, das der Fahrer von Hand betätigt.

Nachteilig hierbei ist die relativ schlechte Dosierbar keit des Steuerdruckes und damit der Kupplungsstellung mittels des Notfahrventils. Zum einen sollte der Druck extrem feinfühlig geregelt werden können, da geringe Änderungen die Kupplungsstellung wegen der nicht linea ren Kennlinie der Kupplungsausrückfedern stark beein flussen; infolgedessen muß ein aufwendig konstruiertes und entsprechend teures Notfahrventil eingesetzt wer den. Zum anderen kann bei einer schnellen Betätigung des Ventils die komprimierte Luft nicht rasch genug in den pneumatischen Antriebszylinder ein- bzw. aus diesem abströmen. Die Folge hiervon ist, daß die Stellung der Kupplung gegenüber derjenigen des Notfahrventils mit einem mehr oder weniger erheblichen Nachlauffehler be haftet ist, der insbesondere im Rangierbetrieb den Not betrieb sehr erschwert und diesen für den Fahrer an strengend werden läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Notkuppelein richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver bessern, daß die auf die Kupplung wirkenden Betätigungs kräfte gut dosierbar sind, so daß die Kupplung im we sentlichen zeitgleich mit Notbetätigungsbewegungen des Fahrers ihre Aus- und Einrückbewegungen ausführt und, falls erforderlich, auch in einem definierten Schlupf bereich gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Hierdurch erzielbare, günstige Betriebseigenschaften der erfindungsgemäßen Notkuppeleinrichtung sind zumin dest die folgenden:

Durch die unmittelbar am Kolben des Geberzylinders der Notkuppeleinrichtung abgestützte Anordnung des Pedals ist im Notbetrieb eine volumetrisch geführte, wegge steuerte Betätigung der Kupplung möglich, die kaum ge wöhnungsbedürftig ist, da der Notbetrieb lediglich ei nem - schon als gewohnt voraussetzbaren - Normalbetrieb eines weniger komfortabel ausgestatteten Nutzfahrzeuges entspricht, auch wenn die vom Fahrer aufzubringenden Betätigungskräfte geringfügig größer sein mögen.

Durch die gemäß Anspruch 2 vorgesehene Art der Umschal tung des Schutzart-Vorwahlventils und damit des "end gültigen" Übergangs auf den Notfahrbetrieb wird sicher gestellt, daß die Kupplung beim Übergang von Normal auf Notfahrbetrieb nicht überdrückt und dadurch beschä digt werden kann.

Durch die gemäß Anspruch 3 vorgesehene Anordnung des Notpedals ist die Schalteinrichtung des Wechselgetrie bes auf einfache Weise wirksam gegen eine Fehlbetäti gung geschützt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird ein störungs freier Betrieb der Notkuppeleinrichtung sichergestellt.

Alternativ zu der gemäß Anspruch 5 vorgesehenen, schal tungstechnisch besonders einfache realisierbaren Art der Ansteuerung des Schutzart-Vorwahlventils bietet die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Art der Ansteuerung den Vorteil, daß das Schutzart-Vorwahlventil, unabhängig davon, wie der Fahrer das Notpedal betätigt, stets mit Impulsen definierter Dauer und definierten Pegels ansteuerbar ist.

Die sich gemäß Anspruch 7 ergebende hydraulische Rei henschaltung des Schutzart-Vorwahlventils und des Not betrieb-Steuerventils der Schutzventilanordnung, wobei das Notbetrieb-Umschaltventil zwischen das Schutzart- Vorwahlventil und den Kraftverstärker der Kupplungs-Be tätigungseinrichtung geschaltet ist, ist mit einfach gestalteten 3/2-Wege-Ventilen realisierbar.

Die gemäß Anspruch 8 vorgesehene Drossel ergibt bei der Aktivierung des Notbetriebes ein signifikant sanftes Nachgeben des Notpedals, anhand dessen der Fahrer den Aktivierungsvorgang und dessen Beendigung zuverlässig erkennen kann.

In der gemäß Anspruch 9 vorgesehenen, besonders zweck mäßigen Anordnung der Drossel ist diese nur im Aktivie rungsbetrieb der Notkuppeleinrichtung wirksam und be hindert Ausgleichsströmungen zwischen dem Ausgleichsbe hälter und an diesen angeschlossene Ausgleichsräume der Geberzylinder nicht.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Notkuppel einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die ein schematisch vereinfachtes Block schaltbild einer Kupplungseinrichtung zeigt, die mit der Notkuppeleinrichtung ausgerüstet ist.

Die in der Zeichnung auf deren Einzelheiten ausdrück lich verwiesen sei, insgesamt mit 10 bezeichnete Kupp lungseinrichtung ist für ein schweres Nutzfahrzeug kon zipiert, das ein mehrstufiges, z. B. 16stufiges, ledig lich schematisch angedeutetes Wechselgetriebe 11 hat, dessen Antriebswelle 12 mit der Abtriebswelle 13 des im übrigen nicht dargestellten Fahrzeugmotors über eine zum Zweck der Erläuterung als Membranfederkupplung mit gezogener Ausrückung vorausgesetzte Kupplung 14 kuppel bar und zur Durchführung von Schaltvorgängen von dieser entkuppelbar ist. Für das Fahrzeug ist weiter vorausge setzt, daß es eine elektropneumatische Schaltung hat, bei der der Fahrer die Wahl ihm als gänzlich erschei nender Schaltstufen des Wechselgetriebes 11 durch Betä tigung eines Gebergeräts 16 trifft, mittels dessen Be fehlssignale zum Hochschalten, zum Zurückschalten sowie für Rückwärtsfahrt in eine elektronische Steuereinheit 17 eingebbar sind, die hierauf das selbsttätige Aus rücken der Kupplung 14 und Ändern der Schaltstufen in dem vom Fahrer angegebenen Sinne sowie das Wiederein rücken der Kupplung selbsttätig steuert, damit der Fah rer ohne nennenswerte körperliche Anstrengung die Viel zahl von Schaltvorgängen bewältigen kann, die einen wirtschaftlich optimalen Betrieb des Fahrzeuges ermög lichen.

Eine zum Wechseln der Schaltstufen im Wechselgetriebe 11 erforderliche, für sich bekannte elektrisch ansteu erbare Schalteinrichtung 18 ist lediglich schematisch angedeutet.

Zur Steuerung der das Ausrücken und das Einrücken der Kupplung vermittelnden Stellbewegungen des als zweiar miger Hebel ausgebildeten Kupplungs-Betätigungsgliedes 19 ist eine insgesamt mit 21 bezeichnete, in der Fig. 1 gestrichelt umrandete Kupplungs-Betätigungseinrichtung vorgesehen, die als Steuerelement einen hydraulischen Geberzylinder 22 und als Stellantrieb einen auf das Kupplungs-Betätigungsglied 19 wirkenden hydropneumati schen Kraftverstärker 23 umfaßt, dessen Stellkraft über einen Betätigungsstößel 24 auf den Kraftarm 19′ des Kupplungs-Betätigungsgliedes 19 übertragen wird.

Der den Ausgangsdruckraum 26 des Geberzylinders 22 druckdicht beweglich begrenzende Kolben 27 ist mittels eines Elektromotors 28 mit umkehrbarer Drehrichtung über einen - nicht dargestellten - Spindeltrieb im Sin ne von Druckaufbau- und Druckabbaubewegungen antreib bar, zu deren Steuerung ein lediglich schematisch dar gestellter, für sich bekannter Lageregler 29 vorgesehen ist, der aus einem Vergleich von Positions-Sollwert- Ausgangssignalen der elektronischen Steuereinheit 17 mit für die Position des Kolbens 27 bzw. seiner Kolben stange 31 charakteristischen Ausgangssignalen eines Wegsensors 30, die für die bedarfsgerechte Ansteuerung des Elektromotors 28 erforderlichen Ansteuersignale er zeugt.

Der hydropneumatische Kraftverstärker 23 umfaßt einen mit dem Geberzylinder 22 koppelbaren hydraulischen Neh merzylinder 32 und einen mit dem Nehmerzylinder 32 zu einer Baueinheit zusammengefaßten pneumatischen An triebszylinder 33 als Verstärkerelement sowie ein mit dem im Antriebsdruckraum 34 des Nehmerzylinders 32 herrschenden Druck angesteuertes Proportionalventil 36 als Steuerelement, mittels dessen in den den Nehmerzy linder 32 koaxial umgebenden ringzylindrischen Antriebs druckraum 37 des pneumatischen Antriebszylinders ein mittels des Proportionalventils 36 von dem hohen Aus gangsdruck einer pneumatischen Hilfsdruckquelle 38 ab geleiteter, zu dem im Antriebsdruckraum 34 des Nehmer zylinders 32 herrschenden Druck proportionaler Druck einkoppelbar ist.

Der den Antriebsdruckraum 34 axial beweglich begrenzen de - zylindrische - Kolben 39 des Nehmerzylinders 32 und der ringzylindrisch-topfförmig ausgebildete Kolben 41 des pneumatischen Antriebszylinders 33 sind fest miteinander verbunden und greifen daher gemeinsam an dem mit ihrer zentralen Längsachse etwa koaxial verlau fenden Betätigungsstößel 24 der Kupplungs-Betätigungs einrichtung 21 an.

Das Proportionalventil 36, das als Funktionselement des Kraftverstärkers 23 der Kupplungs-Betätigungseinrich tung 21 dargestellt ist, vermittelt die Funktion eines 3/2-Wege-Ventils, das durch eine Ventilfeder 42 sowie durch den im Antriebsdruckraum 37 des pneumatischen An triebszylinders 33 herrschenden Druck, wie durch eine pneumatische Steuerleitung 43 angedeutet, in eine Funk tionsstellung I gedrängt wird, in welcher der Antriebs druckraum 37 des pneumatischen Antriebszylinders 33 des Kraftverstärkers 23 über einen Durchflußpfad 44, dessen wirksamer Querschnitt variieren kann, mit einem Entlüf tungsausgang 46 des Kraftverstärkers 23 verbunden und gegen den pneumatischen Druckanschluß 47, an dem der Ausgangsdruck der pneumatischen Hilfsdruckquelle 38 an steht, abgesperrt ist, und durch den im Antriebsdruck raum 34 des hydraulischen Nehmerzylinders 32 herrschen den Druck, wie durch eine hydraulische Steuerleitung 48 angedeutet, in eine Funktionsstellung II gedrängt wird, in der - mit variablem Strömungsquerschnitt - ein Durch flußpfad 49 des Proportionalventils 36 freigegeben ist, der den pneumatischen Druckanschluß 47 des Proportio nalventils 36 mit dem Antriebsdruckraum 37 des pneuma tischen Antriebszylinders 33 des Kraftverstärkers 23 verbindet, dieser Antriebsdruckraum 37 jedoch gegen den Entlüftungsanschluß 46 abgesperrt ist. Im statischen Gleichgewichtszustand des Proportionalventils 36, der sich einstellt, wenn sich z. B. der Druck im Antriebs druckraum 34 des Nehmerzylinders 32 des Kraftverstär kers 23 nicht ändert, was aufgrund einer Fehlfunktion der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21 der Fall sein kann, nimmt das Proportionalventil 36 eine nicht darge stellte Sperrstellung ein, in welcher sowohl der pneu matische Druckanschluß 47 des Kraftverstärkers 23 gegen den Antriebsdruckraum 37 des pneumatischen Antriebszy linders 33 des Kraftverstärkers 23 als auch dessen hy draulischer Druckanschluß 51, über den der Ausgangs druck des motorgesteuerten Geberzylinders 22 in den An triebsdruckraum 34 des Nehmerzylinders 32 einkoppelbar ist, gegen diesen abgesperrt sind. In dynamischen Gleichgewichtsstellungen des Proportionalventils, die den Funktionsstellungen I oder II entsprechen, die dem Einrückbetrieb der Kupplung 14 und deren Ausrückbetrieb zugeordnet sind, sind die freigegebenen Querschnitte der jeweils wirksamen Durchflußpfade 44 und 49 um so größer, je größer die Differenz der Drücke ist, die in der pneumatischen Steuerleitung 43 und der hydrauli schen Steuerleitung 48 herrschen.

Zwischen den hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraft verstärkers 23 und den Druckausgang 52 des motorgesteu erten Geberzylinders 22 sowie einen Ausgleichsanschluß 53 desselben, einerseits, und einen hydraulischen Druck ausgang 54 einer insgesamt mit 56 bezeichneten, nach folgend noch näher zu erläuternden Notbetrieb-Steue rungseinrichtung 56, andererseits, ist eine insgesamt mit 57 bezeichnete Schutzventilanordnung geschaltet, die in einem fehlfunktionsfreien Zustand der Kupplungs einrichtung 10 den Druckausgang 52 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 mit dem hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 verbindet und im Falle einer Fehlfunktion der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21 statt dessen den hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 mit dem hydraulischen Druckausgang 54 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 verbindet, so daß durch eine vom Fahrer gesteuerte Betätigung des weiteren Geberzylinders 58 der Kraftverstärker 23 durch Ansteuerung des Nehmerzylinders 32 zu Aus- und Einrück betätigungen der Kupplung 14 ansteuerbar ist.

Die Schutzventilanordnung 57, die sowohl Funktionsele ment der Kupplungsbetätigungseinrichtung 21 als auch Funktionselement der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 ist, besteht aus einem (Notbetrieb-)Umschaltventil 59, das im Normalbetrieb, in dem der Schaltstufenwech sel automatisch erfolgt, den Druckausgang 52 des motor gesteuerten Geberzylinders 22 mit dem hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 verbindet, so wie einem Schutzart-Vorwahlventil 61, das im normalen Schaltbetrieb in seine Funktionsstellung I geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F niedriger ist als ein Schwellenwert v_S von z. B. 10 km/h und in seine Funktionsstellung 11 umgeschaltet wird, wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit v_F größer als der genannte Schwel lenwert v_S ist.

Das Notbetrieb-Umschaltventil 59 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiels als 3/2-Wege-Magnetventil ausge bildet, das eine federzentrierte Grundstellung 0 hat, in der der Druckausgang 52 des motorgesteuerten Geber zylinders 22 gegen den hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 abgesperrt und dieser über ei nen in der Grundstellung 0 des Notbetrieb-Umschaltven tils 59 freigegebenen Durchflußpfad 62 mit einem Steu eranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden ist, und eine bei Erregung seines Schaltmagneten 64 er regte Stellung I, in welcher der Druckausgang 52 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 über einen in dieser Funktionsstellung I freigegebenen Durchflußpfad 66 mit dem hydraulischen Druckeingang 51 des Kraftverstärkers 23 verbunden und dieser gegen den Steueranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 abgesperrt ist. Der Schalt magnet 64 des Notbetrieb-Umschaltventils 59 ist während des normalen Schaltbetriebes permanent bestromt und dadurch das Umschaltventil 59 in seiner erregten Stel lung I gehalten.

Das Notbetrieb-Umschaltventil könnte auch als hydrau lisch oder pneumatisch betätigbares, mittels eines 2/2- Wegemagnetventils elektrisch vorsteuerbares Ventil aus gebildet sein.

Das Schutzart-Vorwahlventil 61 ist als bistabiles, durch kurzdauernde elektrische Ausgangsimpulse der elektroni schen Steuereinheit 17 ansteuerbares 3/2-Wegemagnetven til mit zwei Steuerwicklungen 67 und 68 ausgebildet, das bei alleiniger Erregung der einen Steuerwicklung 67 in seine Funktionsstellung I gelangt, in der sein Steu erausgang 63 gegen den hydraulischen Druckausgang 54 des weiteren Geberzylinders 58 abgesperrt und dieser über einen in der Funktionsstellung I freigegebenen Durchflußpfad 69 an den Entlastungsanschluß 71 des Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden ist, und das bei alleiniger Erregung seiner anderen Steuerwicklung 68 in seine Funktionsstellung II gelangt, in welcher der Steu eranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 über ei nen in dieser Funktionsstellung II freigegebenen Durch flußpfad 72 mit dem Druckausgang 54 des weiteren Geber zylinders 58 verbunden und dieser gegen den Entlastungs anschluß 71 des Schutzart-Vorwahlventils 61 abgesperrt ist.

Der Entlastungsanschluß 71 ist über eine mit einer Drossel 73 versehene Ausgleichsleitung 74 permanent mit dem Ausgleichsanschluß 53 des motorgesteuerten Geberzy linders 26 verbunden und dadurch auch in permanent-kom munizierender Verbindung mit einem Ausgleichsbehälter 76 gehalten, der auch in permanent-kommunizierender Verbindung mit dem - stangenseitig angeordneten - Aus gleichsraum 77 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 steht.

Das Schutzart-Vorwahlventil 61 hat die Eigenschaft, daß es nach einer zeitweisen, jeweils nur kurzzeitigen Er regung einer seiner beiden Steuerwicklungen 67 oder 68 die hiermit verknüpfte Funktionsstellung I bzw. II je weils so lange beibehält, bis eine Erregung der anderen Steuerwicklung 68 bzw. 67 erfolgt.

Zur Betätigung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb- Steuerungseinrichtung 56 ist ein Notpedal 78 vorgese hen, das im normalen automatisch gesteuerten Schaltbe trieb nicht betätigbar ist, so daß der Fahrer den auto matischen Schaltbetrieb nicht unterbrechen kann, zumin dest nicht unbeabsichtigt. Zu diesem Zweck ist das Not pedal 78 beispielsweise, wie gestrichelt angedeutet, während des normalen Schaltbetriebs in einer hochge klappten Stellung gehalten, in der es z. B. in einer Ni sche des Fahrerhauses angeordnet und für eine Fußbetä tigung nicht zugänglich ist. In seine für die Betäti gung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungs einrichtung 56 geeignete Position, in der es an der Kolbenstange 79 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb- Steuerungseinrichtung 56 angreifen kann, gelangt es erst durch automatisches oder vom Fahrer manuell durch zuführendes Lösen einer nicht dargestellten Sperre, wo nach erst die Geberzylinderbetätigung mittels des Not pedals 78 möglich ist.

Die diesbezüglich zweckmäßigste Anordnung des Geberzy linders 58 und des Notpedals 78 sind unter ergonomi schen Gesichtspunkten und entsprechend den im Fahrer haus gegebenen räumlichen Verhältnissen zu treffen. We sentlich ist lediglich, daß das Notpedal 78 nur im Not betrieb der Kupplungseinrichtung 10 betätigbar sein sollte.

Entsprechend der Dimensionierung des motorgesteuerten Geberzylinders 22 und des Nehmerzylinders 32 der Kupp lungs-Betätigungseinrichtung 21 ist auch der Geberzy linder 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 so ausgelegt, daß die durch eine Verschiebung seines Kol bens 81 aus der maximalem Volumen seines Ausgangsdruck raums 82 und minimalem Volumen seines von der Kolben stange 79 axial durchsetzten, mit dem Ausgleichsbehäl ter 76 in permanent-kommunizierender Verbindung stehen den Ausgleichsraums 83 entsprechenden Grundstellung bis in die minimalem Volumen seines Ausgangsdruckraums 82 entsprechende Endstellung verdrängbare Hydraulikölmenge mindestens und etwa demjenigen Ölvolumen entspricht, das der Nehmerzylinder 32 bei einem Ausrücken der Kupp lung 14 maximal aufnimmt. In den maximalem Volumen der Ausgangsdruckräume 26 und 82 der Geberzylinder 22 bzw. 58 entsprechenden Grundstellungen ihrer Kolben 27 bzw. 81 sind die Ausgangsdruckräume 26 und 82 über je einen Ausgleichsströmungspfad 84 bzw. 86 mit dem drucklosen Ausgleichsbehälter 76 verbunden. Diese Ausgleichsströ mungspfade 84 und 86 werden gegen die jeweilige Aus gangsdruckkammer 26 bzw. 82 abgesperrt, sobald der die se jeweils beweglich begrenzende Kolben 27 bzw. 81 ei nen kleinen Anfangsabschnitt seines Druckaufbauhubes ausgeführt hat und gelangen bei weiterer Kolbenverschie bung in kommunizierende Verbindung mit dem jeweiligen Ausgleichsraum 77 bzw. 83.

Als weitere Funktionselemente umfaßt die Notbetrieb- Steuerungseinrichtung 56 einen ersten Positionsgeber 87, der ein Ausgangssignal abgibt, wenn sich das Notpe dal 78 in seiner für die Betätigung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 geeigneten Position oder zumindest in unmittelbarer Nähe derselben befindet und einen zweiten Positionsgeber 88, der ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, wenn der Kolben 81 des Geberzylinders 58 eine Position einnimmt, die mini malem Volumen des Ausgangsdruckraumes 82 des Geberzy linders 58 entspricht oder auch schon dann, wenn der Kolben 81 sich in unmittelbarer Nähe dieser Position befindet. Durch das Ausgangssignal des ersten Positions gebers 87 wird die elektronische Steuereinheit 17 zu mindest insoweit entaktiviert - "abgeschaltet" -, daß von dieser keinerlei Ansteuersignale mehr für die An steuerung der Schutzventilanordnung 57 und des Antriebs motors 28 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 abge geben werden, die Auswahl der Schaltstufen mittels des Gebergeräts 16 und deren Einlegung mittels der Schalt einrichtung 18 gleichwohl noch möglich ist, eine stö rende Wechselwirkung zwischen der Notbetrieb-Steuerungs einrichtung 56 und der elektronischen Steuereinheit 17 jedoch ausgeschlossen ist.

Mit dem Ausgangssignal des zweiten Positionsgebers 88 ist die Umschaltung des Schutzart-Vorwahlventils 61 in dessen den Druckausgang 54 des Geberzylinders 58 mit dem Notbetrieb-Umschaltventil 59 verbindende Funktions stellung 11 auslösbar, wobei die zu diesem Zweck erfor derliche Erregung der Steuerwicklung 68 des Schutzart- Vorwahlventils 61 entweder "direkt" durch das Ausgangs signal des Positionsgebers 88 erfolgen kann oder indi rekt durch ein Ausgangssignal definierter Impulsdauer und Stromstärke einer gestrichelt eingezeichneten Trei berstufe 89, die durch das Ausgangssignal des zweiten Positionsgebers 88 triggerbar ist.

Zur Erläuterung der Funktion der insoweit ihrem Aufbau nach erläuterten Kupplungseinrichtung 10 mit Notbetrieb- Steuerungseinrichtung 56 sei zunächst davon ausgegan gen, daß die Fehlfunktion während eines automatisch ge steuerten Ein- oder Ausrückens der Kupplung 14 erfolgt und die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F niedriger ist als der Schwellenwert v_S, so daß sich das Schutzart-Vorwahl ventil 61 in der den Druckausgang 54 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 mit dem Aus gleichsbehälter 76 verbindenden Funktionsstellung I be findet.

Tritt in dieser Situation ein Fehler auf, den die elek tronische Steuereinheit 17, falls sie selbst fehlfunk tionsbehaftet ist, anhand einer nach Plausibilitätskri terien erfolgenden Verknüpfung von ihr selbst erzeugter Signale erkennen kann, oder, falls der Antriebsmotor 28 des Geberzylinders 22 der Kupplungs-Betätigungseinrich tung 21 defekt ist oder dessen Kolben 27 festsitzt, z. B. daran erkennen kann, daß das Ausgangssignal des zur Positionsüberwachung dieses Kolbens 27 vorgesehenen Wegsensors 30 konstant bleibt und/oder der Motor 28 ei nen erhöhten Strom zieht, so wird die Erregung des Not betrieb-Umschaltventils 59 aufgehoben, das hierdurch in seine Grundstellung 0 zurückgeschaltet wird, in welcher der Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 mit dem Steueranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils verbun den ist, zunächst jedoch noch gegen den Druckausgang 54 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrich tung 56 abgesperrt ist. Der Nehmerzylinder 32 ist gleichsam hydraulisch verriegelt, mit der Folge, daß die Kupplung die im Zeitpunkt des Auftretens der Fehl funktion eingenommene - noch gelöste oder schleifende - Funktionsstellung beibehält.

Die eingetretene Notsituation wird dem Fahrer durch ein optisches und/oder ein akustisches Signal angezeigt und gegebenenfalls gleichzeitig eine das Notpedal 78 in seiner nicht betätigbaren Position haltende Sperre auf gehoben, so daß der Fahrer das Notpedal 78, sofern es nicht selbsttätig in die funktionsbereite Position ge langt, in diese bringen und nunmehr zur Betätigung des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 einsetzen kann.

Will der Fahrer in dieser Situation die Notbetrieb-Steu erungseinrichtung 56 aktivieren, so muß er das Notpedal 78 betätigen, bis in der endstellungsnahen Position des Kolbens 81 des Geberzylinders 58 der die Kolbenposition überwachende zweite Positionsgeber 88 anspricht und da durch das Schutzart-Vorwahlventil 61 in seine Funktions stellung II umgeschaltet wird, in der nunmehr kommuni zierende Verbindung zwischen dem Antriebsdruckraum 34 des Nehmerzylinders 32 der Kupplungs-Betätigungseinrich tung 21 und dem Ausgangsdruckraum 82 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 besteht.

Um hierbei sicherzustellen, daß Hydrauliköl in den Aus gangsdruckraum 82 des Geberzylinders 58, während dessen Kolben 81 sich auf seine Grundstellung zubewegt, auch dann nachströmen kann, wenn das, je nach Ausgangsstel lung des Kolbens 39 des Nehmerzylinders 32 aus diesem verdrängbare Ölvolumen kleiner ist als der von dem Kol ben 81 des Geberzylinders der Notbetrieb-Steuerungsein richtung 56 zu durchlaufende Hubraum ist ein Ausgleichs- Rückschlagventil 91 vorgesehen, das durch relativ höhe ren Druck im Ausgleichsbehälter 76 der Kupplungsein richtung 10 als dem Ausgangsdruckraum 82 des Nehmerzy linders 58 in Öffnungsrichtung beaufschlagt und sonst sperrend ist, wobei der durch dieses Rückschlagventil 91 freigebbare Ausgleichs-Strömungspfad im bodenseiti gen Bereich des Gehäuses des Geberzylinders 58 in den Ausgangsdruckraum 82 mündet. Anstelle des Ausgleichs rückschlagventils 91 kann auch ein funktionsentspre chendes Rückschlagventil im Kolben des Geberzylinders 58 vorgesehen sein.

Nach vollständiger Zurücknahme des Notpedals, d. h. dem Erreichen der Grundstellung des Kolbens 81 des Geberzy linders 58 ist die Kupplung 14 eingerückt und kann nun mehr, je nach Richtung der Pedalbetätigung in jeweils einem Hub des Geberzylinderkolbens 81 ausgerückt und wieder eingerückt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Notbetriebseigenschaften der Kupplungseinrichtung 10 sei nunmehr der Fall ange nommen, daß die Fehlfunktion während eines automati schen Aus- oder Einrückens der Kupplung auftritt, wäh ren die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F größer als der Schwellenwert v_S ist:

Der Kolben 27 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 der Kupplungs-Betätigungseinrichtung 21 befindet sich in einer Stellung zwischen seinen Extremalpositionen und bewegt sich auf eine derselben hinzu. Die Kupplung 14 ist ausgerückt oder in einem mit erheblichem Kupp lungsschlupf behafteten Betriebszustand. Das Notbe trieb-Umschaltventil 59 befindet sich in seiner erreg ten Funktionsstellung I, in der der Druckausgang 52 des motorgesteuerten Geberzylinders 22 mit dem hydrauli schen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 kommuni zierend verbunden ist. Das Schutzart-Vorwahlventil 61 nimmt seine Funktionsstellung II ein, in der der Druck ausgang 54 des mittels des Notpedals 78 betätigbaren Geberzylinders 58 zwar mit dem Steuerausgang 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 verbunden, dieser jedoch wegen des sich in seiner Funktionsstellung I befinden den Notbetrieb-Steuerventils 59 der Schutzventilanord nung 57 gegen den hydraulischen Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 abgesperrt ist.

Eine in dieser Ausgangssituation auftretende Fehlfunk tion der Kupplungseinrichtung 10, die dazu führt, daß das Notbetrieb-Umschaltventil 59 in seine Grundstellung 0 zurückfällt, hat zur Folge, daß der hydraulische Druckanschluß 51 des Kraftverstärkers 23 über den in der Grundstellung 0 des Notbetrieb-Umschaltventils freigegebenen Durchflußpfad 62 mit dem Steueranschluß 63 des Schutzart-Vorwahlventils 61 und dieser über den in der Funktionsstellung II freigegebenen Durchflußpfad 72 dieses Ventils mit dem Ausgangsdruckraum 82 des Ge berzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 in kommunizierende Verbindung gelangt und daher, weil der Kolben 81 dieses Geberzylinders 58 sich in seiner Grundstellung befindet, auch mit dem Ausgangsbehälter 76 in kommunizierender Verbindung steht. Die Folge hiervon ist, daß der Antriebsdruckraum 34 des Nehmerzy linders des Kraftverstärkers 23 drucklos wird, mit der weiteren Folge, daß das Proportionalventil in seine Funktionsstellung I gelangt, in der der pneumatische Antriebszylinder 33 des Kraftverstärkers entlüftet ist. In dieser Situation wird somit durch die Schutzventil anordnung 57 - im Zusammenwirken mit der Notbetrieb- Steuerungseinrichtung 56 -, deren Geberzylinder 58 die kommunizierende Verbindung seines hydraulischen Druck ausganges 54 mit dem Ausgleichsbehälter 76 vermittelt, eine Schutzfunktion dahingehend erzielt, daß der An triebsstrang des Fahrzeuges geschlossen bleibt, d. h., z. B. bei einer Bergabfahrt die Bremswirkungen des No tors im Schutzbetrieb erhalten bleibt.

Die Notbetrieb-Steuerungseinrichtung 56 ist in dieser Situation schon für den Notbetrieb vorbereitet, da nun mehr eine Betätigung des Notpedals 78 im Sinne eines Druckaufbaus im Ausgangsdruckraum 82 des Geberzylinders der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung zu einer Lösebetä tigung der Kupplung führt. Falls hierbei die minimalem Volumen des Ausgangsdruckraums 82 des Geberzylinders 58 der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung entsprechende End stellung erreicht wird, führt das hiermit verknüpfte Ausgangssignal des zweiten Positionsgebers 88 nur noch dazu, daß die diese Art der Betätigung ermöglichende Funktionsstellung 11 des Schutzart-Vorwahlventils 61 gleichsam "bestätigt" wird.

Claims

1. Notkuppeleinrichtung für Nutzfahrzeuge, bei denen zum Wechsel von Schaltstufen eines mehrstufigen Wechselge triebes (11) erforderliche Aus- und Einkuppelvorgänge, die durch eine Kupplungssteuereinheit (17) elektronisch steuerbar sind, mittels einer hydropneumatischen Kupp lungs-Betätigungseinrichtung selbsttätig durchführbar sind, und im Falle einer Fehlfunktion der automatischen Schaltbetriebssteuerung (17) zunächst eine Schutzven tilanordnung (57) wirksam wird, wodurch die Kupplung (14) vermittels der Kupplungs-Betätigungseinrichtung bei "langsamer" Fahrt (ϑ < ϑ_S) ausgerückt und bei schneller" Fahrt (ϑ < ϑ_S) eingerückt oder eingerückt gehalten wird, wonach der Fahrer die in einem Notfahr betrieb für einen Wechsel der Schaltstufen erforderli chen Aus-und Einrückbetätigungen der Kupplung (14) mit tels der Notkuppeleinrichtung (56) steuern kann, wobei

- die Kupplungs-Betätigungseinrichtung einen mittels eines steuerbaren Elektromotors (28) antreibbaren hy draulischen Geberzylinder (22) umfaßt, dessen Aus gangsdruckraum (26) in der Normalbetriebsstellung (I) eines Notbetrieb-Umschaltventils (59) mit dem An triebsdruckraum (34) eines hydraulischen Nehmerzylin ders (32) verbunden ist, der
- das Antriebselement eines die Kupplungsbetätigung vermittelnden hydropneumatischen Kraftverstärkers (23) ist, welcher als weiteres Antriebs- und Verstär kungselement einen pneumatischen Antriebszylinder (33) umfaßt, der
- über ein mit dem im Nehmerzylinder (32) herrschenden Druck gesteuertes Proportionalventil (36) mit einem in Proportionalität zu diesem - hydraulischen - Druck (48) von einer pneumatischen Hilfsdruckquelle (38) abgeleiteten Antriebsdruck beaufschlagbar ist, wobei
- die Notkuppeleinrichtung (56) ihrerseits einen hy draulischen Geberzylinder (58) umfaßt, welcher in ei ner dem Schutz- und dem Notfahrbetrieb zugeordneten Funktionsstellung (Stellung 0) des Notbetrieb-Um schaltventils (59) anstelle des motorgesteuerten Ge berzylinders (22) an den Nehmerzylinder (32) des Kraft verstärkes (23) angeschlossen ist, wobei der Geberzy linder (58) weiterhin
- in einer dem Notfahrbetrieb zugeordneten Funktions stellung (Notbetriebsstellung II) eines bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) der Schutzventilanord nung (57) bei einer vom Fahrer ausgelösten Betätigung die Ansteuerung des Kraftverstärkers (23) zur Ausfüh rung von Aus- und Einrückvorgängen der Kupplung (14) steuert und wobei
- ein auf ein Ausrücken eines Betätigungselements der Notkuppeleinrichtung (56) aus seiner Grundstellung ansprechender, elektronischer oder elektromechani scher Positionssensor (88) vorgesehen ist, der bei einer Betätigung der Notfahreinrichtung ein dafür charakteristisches elektrisches Ausgangssignal er zeugt, durch welches die dem Notfahrbetrieb zugeord neten Funktionsstellung (Notbetriebsstellung II) min destens des bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) mittelbar hergestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Kolben (81) des hydraulischen Geberzylinders (58) der Notfahreinrichtung mittels eines Kupplungspedals (78) betätigbar ist, welches für den Fahrer nur im Notfahrbetrieb zur Betätigung zugänglich wird oder von diesem zugänglich gemacht wird, daß
- der eine Position des Geberzylinders (58) erfassende, elektronische oder elektromechanische Positionssensor (88) diejenige Stellung des Kolbens (81) des Geberzy linders (58) der Notfahreinrichtung sensiert, in wel cher der Kolben (81) seinen maximalen Betätigungshub zu einem wesentlichen Teil oder ganz erreicht hat, daß
- der Ausgangsdruckraum (82) des hydraulischen Geberzy linders (58) für die Notfahreinrichtung in der ersten Stellung (Normalbetriebsstellung I) des bistabilen Schutzart-Vorwahlventils (61) mit einem Ausgleichsbe hälter (76) verbunden ist und daß
- bei einer (erstmaligen) Betätigung des Kolbens (81) des Geberzylinders (58) für die Notfahreinrichtung bis zu seiner sensierten Stellung das bistabile Schutzart-Vorwahlventil (61) in seine zweite Stellung (Notbetriebsstellung II) gebracht wird, in welcher der Ausgangsdruckraum (82) des hydraulischen Geberzy linders (58) für die Notfahreinrichtung über ein Not betrieb-Umschaltventil (59) mit dem Kupplungsnehmer zylinder (32) des Kraftverstärkers (23) verbunden wird.

2. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Positionsgeber (88) das die Ansteuerung des Schutzart-Vorwahlventils (61) ver mittelnde Ausgangssignal erzeugt, wenn der Kolben (81) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steu erungseinrichtung (56) in seine mit minimalem Vo lumen des Ausgangsdruckraumes (82) des Geberzylin ders (58) verknüpfte Endstellung oder in unmittel bare Nähe derselben gelangt ist.

3. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notpedal (78) versenkt in einer Nische des Fahrerhauses angeord net ist und durch automatisch erfolgendes oder vom Fahrer vor zunehmendes Entfernen einer Abdeckung und/oder Einschwenken in eine an einer Kolbenstan ge (79) des Geberzylinders (58) axial abgestützte Position in die für die Betätigbarkeit desselben geeignete Anordnung bringbar ist.

4. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektroni scher oder elektromechanischer Pedalstellungsgeber (87) vorgesehen ist, der ein mit der Bereitschafts stellung des Notpedals (78) verknüpftes elektri sches Ausgangssignal zur Abschaltung der für die Steuerung des normalen - automatischen - Schaltbe triebes vorgesehenen elektronischen Steuereinheit (17) erzeugt.

5. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart- Vorwahlventil (61) mit dem Ausgangssignal des die Position des Kolbens (81) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungseinrichtung (56) überwa chenden Positionsgebers (88) direkt angesteuert ist.

6. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart- Vorwahlventil (61) mit dem Ausgangssignal einer impulsformenden Treiberstufe (89) ansteuerbar ist, die durch das Ausgangssignal des die Position des Kolbens (81) des Geberzylinders (58) der Notbe trieb-Steuerungseinrichtung (56) überwachenden Positionsgebers (88) triggerbar ist.

7. Notkuppeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzart- Vorwahlventil (61) als bistabiles 3/2-Wege-Ventil ausgebildet ist, das durch alternative zeitweise Erregung je einer von zwei Steuerwicklungen (67 bzw. 68) in seine alternativen Funktionsstellungen (I und II) steuerbar ist, wobei es in seiner einen
Funktionsstellung (I), in die es im normalen Schalt betrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit (v_F) kleiner ist als ein Schwellenwert (v_S) von z. B. 10 km/h ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungsein richtung (56) mit einem drucklosen Ausgleichsbe hälter (76) verbindet und gegen das Notbetrieb- Umschaltventil (59) bzw. den Kraftverstärker (23) abgesperrt hält, und in seiner hierzu alternativen Funktionsstellung (II), in die es im normalen - automatischen - Schaltbetrieb geschaltet ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v_F) größer als der Schwellenwert (v_S) ist, den Druckausgang (54) des Geberzylinders (58) der Notbetrieb-Steuerungs einrichtung (56) mit dem Notbetrieb-Umschaltven til (59) bzw. dem Kraftverstärker (23) verbindet und gegen den Ausgleichsbehälter (76) abgesperrt hält.

8. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der vom Schutzart-Vorwahlventil (61) zum Ausgleichsbehälter (76) führende Aus gleichspfad (74) mit einer Drossel (73) versehen ist.

9. Notkuppeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drossel (73) zwischen den Entlastungsanschluß (71) des Schutzart-Vorwahlven tils (61) und einen Ausgleichsanschluß (53) ge schaltet ist, mit dem der Ausgleichsbehälter (76) sowie kolbenstangenseitige Ausgleichsräume (77, 83) des motorgesteuerten Geberzylinders (22) und des mittels des Notpedals (78) betätigbaren Geberzy linders (58) verbunden sind.