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Diese Erfindung betrifft eine Kupplungsservoanordnung, die eine
Verschleißwarneinrichtung in einem Kupplungsservo für eine
Scheibenkupplung aufweist, wie in dem Oberbegriff des
beigefügten Anspruchs 1 angegeben ist.
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Eine solche Einrichtung ist in dem Patent SE 404 412 und seinen
korrespondierenden Patenten US 4 084 671 und GB 15 24 439
beschrieben.
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Eine Verschleißanzeige wird in diesem Fall dadurch erhalten,
daß dann, wenn Kupplungsbeläge abgenutzt sind, ein in dem
Kupplungsservo angeordneter Luftkolben eine derartige
Rückkehrbewegung erfährt, daß er ein Ventil in dem Servo dazu bringt,
einen Teil der Luft aus dem Kupplungsservo nach außen lecken zu
lassen. Dies führt zu einer Verringerung der durch die Luft
erzeugten Hilfskraft, was der Fahrer fühlt, weil das
Kupplungspedal schwerer niederzudrücken ist. Darüber hinaus bewirkt die
entweichende Luft, daß dem Fahrer ein akustisches Signal
übermittelt wird.
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In der Praxis bestehen jedoch Probleme, die mit dieser aus dem
Stand der Technik bekannten Lösung vorgesehene Wirkung zu
erreichen. Eine Bedingung dafür, daß das Pedal sich spürbar
schwerer niederzudrücken anfühlt, besteht darin, daß die bei
verschlissenen Belägen entweichende Luftmenge in Relation zur
gleichzeitig zugeführten Luftmenge ausreichend groß sein muß.
Die dem Kupplungsservo zugeführte Luft wird, zumindest bei
schwereren Fahrzeugen, geeigneterweise dem Bremssystem des
Fahrzeugs entnommen, in dem normalerweise größere Mengen an
Druckluft verfügbar sind. Da diese Zufuhr von Druckluft groß
ist, muß ein relativ großer Anteil an Luft entweichen. In dem
Zeitraum, der zwischen dem Empfang einer Warnung und einem
Ersatz der Beläge vergeht, wird ein großer Anteil an Luft
entwichen sein, was zu einer entsprechenden, Energie
erfordernden
Erzeugung der Druckluft führt. Weil dies normalerweise
nicht wünschenswert ist, ist es stattdessen üblicher, keine
solche große Luftmenge entweichen zu lassen. Folglich wird die
vorgesehene Wirkung des schwerer zu drückenden Pedals nur
gering sein und wird vielleicht nicht einmal bemerkt werden.
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Das akustische Signal, das von dem entweichenden Luftstrom
erzeugt wird, ist ebenfalls von untergeordneter Bedeutung. Bei
modernen Fahrzeugen mit wirksam schallgedämpften Führerhäusern
und gekapselten Motoren und Getrieben ist es vom Fahrer nicht
wahrnehmbar. Bei Bussen mit Heckmotoren ist die Entfernung
zwischen dem Fahrer und dem Kupplungsservo so groß, daß der
Fahrer kein akustisches Signal hört.
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Das Ziel dieser Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum
Anzeigen des Verschleißes der Kupplungsscheiben
bereitzustellen, die nicht an den Problemen der oben erläuternden Lösung
gemäß dem Stand der Technik leidet. Das Ziel der Erfindung ist
es daher, eine Anzeige bereitzustellen, daß die Scheiben derart
verschlissen sind, daß sie so schnell wie möglich ersetzt
werden müssen. Die Anzeige sollte primär derart gegeben werden,
daß der Fahrer es viel schwerer als normal empfindet, das
Kupplungspedal niederzudrücken.
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Weitere Ziele der Erfindung sind, daß sie einfach und billig
herzustellen ist. Sie muß auch effektiv mit Energie umgehen,
was neben anderen Dingen bedeutet, daß sie keine großen
Druckluftmengen aus dem Kupplungsservo verbrauchen darf. Darüber
hinaus darf die Erfindung den normalen Betrieb des
Kupplungsservos dann, wenn keine Anzeige gegeben wird, nicht spürbar
beeinträchtigen, und es muß auch möglich sein, den
Kupplungsservo auf einen optimalen Normalbetrieb auszulegen.
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Erfindungsgemäß sind die verfolgten Ziele dadurch erreicht, daß
die Anordnung wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
ausgeführt ist.
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Durch Anordnen eines Ventils in der Speiseleitung des
Kupplungsservos kann die Luft im Normalbetrieb völlig ungehindert
strömen, während eine deutliche Drosselung stattfindet, wenn
eine Anzeige abgenutzter Beläge vorliegt. Die Anzeige kann
deshalb sowohl wirkungsvoll als auch eindeutig gegeben werden.
Aufgrund der Erfindung braucht Druckluft nicht ungenutzt zu
entweichen, was dem Drucklufterzeugungssystem geringere
Belastungen auferlegt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht
darin, daß die Kupplung, obwohl das Kupplungspedal sich
schwerer zu drücken anfühlt, wenn die Beläge verschlissen sind,
dennoch betätigt werden kann und das Fahrzeug hinsichtlich
aller übrigen Belange normal weitergefahren werden kann.
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Die Erfindung gestattet es, daß der Kupplungsservo im
Normalbetrieb optimiert und mit einer großen Druckluftzufuhr während
einer Kupplungsbetätigung ausgelegt wird, bevor die Beläge
soweit abgenutzt sind, daß sie ersetzt werden müssen. Dies
ergibt eine schnelle, leicht zu betätigende Kupplung.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den beigefügten
Unteransprüchen beschrieben. Die durch diese Ausführungen
erhaltenen Vorteile sind näher in der folgenden Beschreibung
erläutert, die eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
beispielhaft darstellt.
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Das Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
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Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum
Betätigen einer Kupplung zeigt, und
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Fig. 2 einen in der Vorrichtung enthaltenen Sensor zeigt.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Erfindung angewendet auf
ein schwereres Fahrzeug gezeigt, beispielsweise ein Lastwagen
oder ein Bus. Nahe dem Fahrersitz ist in dem Fahrzeug ein
Kupplungspedal 1 zum Betätigen einer Scheibenkupplung
angeordnet, die in der Kraftübertragung des Fahrzeugs zwischen einem
Antriebsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Das
Kupplungspedal 1 ist in Lagern an einer Stirnwand 2 angebracht, an der
auch ein Hauptzylinder 3 befestigt ist. Die Kupplung des
Fahrzeugs ist in der Figur schematisch in Gestalt eines Hebels 4
wiedergegeben, der die Kupplung auf herkömmliche Weise
betätigen kann. Der Hebel 4 ist mechanisch mittels einer Kolbenstange
mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Luftkolben 12
verbunden, der Teil eines Kupplungsservos 6 zum Betätigen der
Kupplung ist. Der Kupplungsservo 6 ist mit dem Kupplungspedal 1
verbunden mittels einer Hydraulikleitung 7 zwischen dem
Kupplungsservo 6 und dem durch das Pedal 1 betätigten Hauptzylinder
3, um die Pedalbewegung zum Kupplungsservo 6 zu übertragen.
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Der Kupplungsservo 6 umfaßt ein Gehäuse 8 mit einem
Einlaßanschluß 9 für Druckluft, der durch eine Druckluftleitung 10 mit
einer Druckluftquelle verbunden ist. In diesem Beispiel besteht
die Druckluftquelle aus dem Bremssystem des Fahrzeugs, genauer
aus einem der Druckluftbehälter 11 des Bremssystems. Die
Verbindung geschieht geeigneterweise über ein Druckminderventil
(nicht gezeigt), damit die Druckluft dem Kupplungsservo 6 mit
einem geeigneten Druck zugeführt werden kann. Im Gehäuse 8 ist
die Kolbenstange 5 starr mit dem Luftkolben 12 verbunden und
ist darüber hinaus mit einem nicht dargestellten
Hydraulikkolben verbunden.
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Ein Servoventil (nicht dargestellt), das die dem Gehäuse 8
zugeführte Luft entsprechend der Pedalbewegung und dem
Hydraulikdruck aus dem Hauptzylinder 3 steuert, ist ebenfalls im
Gehäuse 8 angeordnet, so daß der Luftkolben 12 im Gehäuse
betätigt wird und die vorgesehene Servowirkung bereitgestellt
wird, wenn die Kupplung betrieben wird. Das Servoventil ist so
angeordnet, daß es während eines Normalbetriebs die Luftzufuhr
zu einem so frühen Zeitpunkt öffnet, daß im wesentlichen die
gesamte Entkupplungsarbeit durch den Luftkolben 12 ausgeführt
wird. Der Hydraulikkolben ist hauptsächlich dafür vorgesehen,
eine parallele Sicherheitsfunktion zu erbringen, so daß die
Kupplung bei einem Ausfall oder einer deutlichen Verringerung
der Druckluftzufuhr betrieben werden kann. Die Kupplung wird
daher vollständig oder teilweise durch den Hydraulikkolben
hauptsächlich dann betrieben, wenn die Hilfskraft ausfällt, die
der Kupplungsservo bereitstellen soll, wodurch das
Kupplungspedal schwerer niederzudrücken ist. Da Kupplungsservos dieser Art
für sich wohlbekannt sind und ihre detailliertere Kenntnis für
ein Verständnis dieser Erfindung nicht erforderlich ist, wird
hier keine weitergehende Erläuterung von ihnen gegeben.
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Der Kupplungsservo 6 umfaßt eine erfindungsgemäße
Anzeigeeinrichtung, um dem Fahrer anzuzeigen und ihn zu warnen, daß die
Kupplungsbeläge verschlissen sind und durch neue ersetzt werden
müssen. Die Anzeigeeinrichtung weist ein Ventil 16 auf, das
durch den Luftkolben 12 betätigt werden kann und das in Fig. 1
als ein separat angeordnetes Ventil dargestellt ist, das jedoch
in der Praxis auf geeignete Weise in dem Gehäuse 8 eingebaut
ist. Das Ventil 16 ist ein sogenanntes 3/2-Ventil, was
bedeutet, daß es drei Anschlüsse und zwei Stellungen hat. Das Ventil
16 hat einen ersten Anschluß 17, der mit der Druckluftquelle 11
verbunden ist, einen zweiten Anschluß 18, der mit einer
Druckluftleitung 21 verbunden ist, die eine feste Drossel 20
enthält, und einen dritten Anschluß 19, der mit einer
ungedrosselten, normalen Druckluftleitung 22 verbunden ist.
Beide Druckluftleitungen 21, 22 sind miteinander durch eine
Verzweigung 23 verbunden, in der beide Leitungen 21, 22 in eine
gemeinsame Druckluftleitung 24 führen, die mit dem
Drucklufteinlaß 9 des Gehäuses verbunden ist.
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In der Ruhestellung 25 des Ventils 16, welche der in Fig. 1
gezeigten Stellung entspricht, ist der erste Anschluß 17 durch
das Ventil 16 mit dem dritten Anschluß 19 verbunden, wodurch
Druckluft ohne Behinderung dem Einlaß 9 des Gehäuses zugeführt
werden kann. In der aktivierten Stellung 26 des Ventils ist
stattdessen der erste Anschluß 17 mit dem zweiten Anschluß 18
verbunden, was bedeutet, daß dem Einlaß 9 des Gehäuses 8
zugeführte Druckluft durch die mit der Drossel 20 versehene Leitung
21 fließen muß.
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Die Anzeigeeinrichtung enthält auch einen Sensor, der durch den
Luftkolben 12 des Kupplungsservos 6 betätigt werden kann und
der in diesem Beispiel als ein Ventilkolben 28 ausgeführt ist,
der so angeordnet ist, daß er sich wie in Fig. 2 dargestellt
parallel mit dem Luftkolben 12 bewegt. Eine als ein Zylinder
wirkende Ausnehmung 29 ist im Gehäuse 8 angeordnet und nimmt
den Ventilkolben 28 mit ihm zusammenwirkend auf. Der
Ventilkolben 28 erstreckt sich mit einem Ende (in Fig. 2 sein rechtes
Ende) in einen Arbeitsraum 30 des Luftkolbens 12 im Gehäuse 8.
An diesem Ende weist der Ventilkolben 28 einen axialen Kanal 31
auf, der von einem querverlaufenden Loch 32 beendet wird. Links
dieses Lochs 32 ist eine Dichtung 33 in Gestalt eines O-Rings
angeordnet. Das andere Ende des Ventilkörpers 28, in diesem
Fall das linke Ende, ist derart abgestützt, daß es sich axial
in einem Loch 34 bewegen kann, welches in einer Hülse 35
angeordnet ist, die fest in das Gehäuse 8 und die Ausnehmung 29
geschraubt ist. Zwischen seinen beiden Enden weist der
Ventilkörper 28 eine Ringschulter 36 auf, die an ihrem Umfang mittels
einer Dichtung 37 in Gestalt eines O-Rings gegen die Wand der
Ausnehmung 29 abgedichtet ist.
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Die Ausnehmung 29 im Gehäuse 8 besteht aus zwei Teilen, die
beide von zylindrischer Gestalt sind und die durch eine
Ringschulter 38 miteinander verbunden sind. Wie in Fig. 2
dargestellt, hat der linke Teil der Ausnehmung 29 einen größeren
Durchmesser als ihr rechter Teil. Das rechte Ende des
Ventilkörpers 28 ist im rechten Teil der Ausnehmung 29 aufgenommen
und die Ringschulter 36 des Ventilkörpers 28 ist in ihrem
linken Teil aufgenommen. Die beiden Dichtungen 33, 37 des
Ventilkörpers 28 begrenzen einen abgeschlossenen Raum 41
zwischen dem Ventilkörper 28 und der Ausnehmung 29, der durch
einen Kanal 42 im Gehäuse 8 und auch durch eine
Druckluftleitung 43 mit einer Reguliereinrichtung 44 für das in der
Speiseleitung 20 angeordnete Ventil 16 verbunden ist. Wenn der Raum
41 unter Druck gesetzt wird, wird das Ventil 16 veranlaßt,
seine aktivierte Stellung 26 einzunehmen, während das Ventil 16
seine Ruhestellung 25 einnimmt, wenn kein Druck vorhanden ist.
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Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Im
Normalbetrieb und wenn die Kupplungsbeläge nicht über eine
bestimmte Grenze hinaus abgenutzt sind, wird der Luftkolben 12
des Kupplungsservos 6 im Rahmen eines bekannten Verfahrens dazu
verwendet, dem Fahrer beim Betätigen der Kupplung eine
Hilfskraft zur Verfügung zu stellen. Nachdem die Kupplung betätigt
worden ist, kehrt der Luftkolben 12 mittels einer
Rückstellfeder in eine Ruhestellung zurück, in diesem Fall nach links, in
der der Luftkolben 12 nicht mit dem Ende des in den Arbeitsraum
30 des Luftkolbens 12 ragenden Ventilkolbens 28 in Berührung
kommt. In diesem Fall bleibt der Ventilkolben 28 in seiner
Ruhestellung, die mit der in Fig. 2 gezeigten Stellung
übereinstimmt. Der Raum 41 des Ventils ist nicht unter Druck gesetzt
und das Ventil 16 in der Einlaßleitung 10 des Kupplungsservos 6
nimmt seine Ruhestellung 25 ein, was es der Druckluft aus der
Druckluftquelle 11 ermöglicht, während einer
Kupplungsbetätigung im wesentlichen ungehindert zum Einlaßanschluß 9 des
Kupplungsservos zu gelangen.
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Bei sich zunehmend abnutzenden Kupplungsbelägen wird sich die
Ruhestellung des Luftkolbens 12 allmählich näher zu dem in den
Arbeitsraum 30 ragenden Ende des Ventilkolbens 28 hin bewegen.
Wenn die Abnutzung einen bestimmten Wert überschritten hat, der
geeigneterweise so festgelegt ist, daß er Belägen, die nahezu
vollständig verschlissen sind, und einem Erfordernis
entspricht, sie praktisch sofort auszuwechseln, dann wird der
Luftkolben 12 bei seiner Rückkehrbewegung in Berührung mit dem
Ventilkolben 28 kommen und diesen im Verlaufe seiner
Rückkehrbewegung in die Ruhestellung bringen. Dies bewirkt, daß der
Ventilkörper 28 in der Ausnehmung 29 in Fig. 2 nach links
verschoben wird und daß die rechte Dichtung 33 des
Ventilkörpers 28 die Schulter 33 im Raum 29 passiert, wodurch der
abgeschlossene Raum 41 mittels des axialen Kanals 31 und des
querverlaufenden Lochs 32 mit dem Arbeitsraum 30 des
Kupplungsservos 6 verbunden wird. Wenn der Arbeitsraum 30 des
Kupplungsservos unter Druck gesetzt wird, bewirkt dies, daß das Ventil
16 in der Einlaßleitung 10 seine aktivierte Stellung 26
einnimmt, was die Speiseluft zwingt, die Drossel 20 zu passieren.
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Dadurch wird die Druckluftzufuhr zum Einlaß 9 verzögert, was
vom Fahrer dadurch wahrgenommen wird, daß das Kupplungspedal
nun spürbar schwerer zu drücken ist. Dies ist eine direkte und
eindeutige Anzeige, daß die Kupplungsbeläge verschlissen sind
und sobald wie möglich ersetzt werden müssen. Obwohl die
Druckluftzufuhr zum Kupplungsservo 6 viel langsamer als vorher
geschieht, ist es immer noch möglich, die Kupplung zu betätigen
und das Fahren mit voller Kontrolle fortzusetzen.
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Als die Dichtung 33 des Ventilkolbens die Schulter 38 der
Ausnehmung 29 passierte, wurde der Raum zwischen den Dichtungen
33, 37 unter Druck gesetzt. Dies führte dazu, daß die
Ringschulter 36 des Ventilkolbens 28 auf ihrer rechten Seite dem
Arbeitsdruck des Kupplungsservos ausgesetzt war, wodurch der
Ventilkolben 28 in eine Grenzstellung verschoben wurde, in der
die Berührung mit dem Luftkolben 12 endete. Diese Grenzstellung
entspricht der vom Ventilkolben 28 eingenommenen Stellung, wenn
seine Schulter 36 in Berührung mit dem Ende der in das linke
Ende 29 des Raums geschraubten Hülse 35 gerät. Die Verschiebung
des Ventilkolbens 28 nach links führt dazu, daß sein linkes
Ende aus dem Loch 34 der Hülse 35 herausragt, was eine weitere
Anzeige dafür ist, daß die Beläge verschlissen sind und daß die
Anzeigeeinrichtung wie vorgesehen angesprochen hat. Bevor die
Beläge ersetzt werden, ist es demnach auch möglich, visuell zu
überprüfen, daß es die verschlissenen Beläge sind, die das
Pedal 1 schwerer niederzudrücken haben werden lassen, wodurch
andere mögliche Ursachen hierfür ausgeschlossen werden können,
bevor die Beläge ersetzt werden und bevor die Kupplung
auseinandergenommen wird. Nachdem die Beläge durch neue ersetzt
worden sind, wird der Ventilkörper 28 manuell in seine
ursprüngliche, zurückgezogene Stellung gebracht, wodurch alles
zum Normalbetrieb zurückkehrt, indem der Kupplungsservo den
Fahrer mit der benötigten Hilfskraft versorgt, um die Kupplung
zu betätigen.
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Die Erfindung kann modifiziert und im Rahmen der folgenden
Patentansprüche auf eine Art und Weise abgewandelt werden, die
nicht in dem beschriebenen Beispiel angegeben ist.
Beispielsweise
können andere bekannte Druckmittel anstelle von Druckluft
verwendet werden. Was als ein Druckmittel bezeichnet worden
ist, kann auch, soweit Luft betroffen ist, als negative
Druckmittel umfassend verstanden werden, d.h. hauptsächlich
Unterdruck. Anstelle der Anordnung einer festen Drossel in einer
ventilgesteuerten, verbindbaren Speiseleitung, kann eine
Leitung benutzt werden, in der eine veränderbare Drossel direkt
anschließbar ist. Diese kann geeigneterweise als ein
Zweistellungsventil ausgeführt sein, dessen eine Stellung einer
ungedrosselten Zufuhr entspricht und dessen andere Stellung eine
Drosselung ergibt.
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In dem Ausführungsbeispiel ist der Ventilkolben 28 ein
Fühlmechanismus, der dazu benutzt wird, ein separates Ventil 16 zu
betätigen. Bei einer alternativen Ausführung können der
Fühlmechanismus und das Ventil miteinander integriert sein, so daß
sie in der Praxis dieselbe Einheit darstellen. Das
Ausführungsbeispiel betrifft ein Fahrzeug, bei dem die Kupplung mittels
eines Kupplungspedals betätigt wird. Wenn die Erfindung bei
anderen Kraftübertragungen verwendet wird, die nicht
fahrzeugspezifisch sind, kann die Kupplung stattdessen durch von einem
Pedal abweichende Betätigungsmechanismen betätigt werden.