DE102004042638A1

DE102004042638A1 - Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung

Info

Publication number: DE102004042638A1
Application number: DE102004042638A
Authority: DE
Inventors: Carmen Stumm
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-09-13
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung, mit einem elektromotorischen Aktuator mit nachgeschalteter selbsthemmender Getriebestufe, wobei der Aktuator über die Getriebestufe einen Kupplungsausrücker zum Schließen und/oder Öffnen der Kupplung betätigt, und die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist zum Öffnen der geschlossenen Kupplung bei einem Ausfall des Aktuators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung mit einem elektromotorischen Aktuator mit nachgeschalteter selbsthemmender Getriebestufe, wobei der Aktuator über die Getriebestufe einen Kupplungsausrücker zum Schließen und/oder Öffnen der Kupplung betätigt.
Die Kupplung stellt ein wichtiges Bauteil im Triebstrang eines Fahrzeugs dar und dient der Übertragung des Abtriebsmoments des Motors auf das Getriebe. Aufgrund ständig steigender Verkehrsdichte und damit immer mehr zunehmendem Stop-and-Go-Verkehr sind auch bereits automatisierte Kupplungen bekannt geworden, die den Fahrer eines Fahrzeugs von der wiederholten Betätigung der Kupplung entlasten.
Eine derartige automatisierte Kupplung besitzt ein Bauteil zur Betätigung der Kupplung, beispielsweise in der Form eines Hydraulikzylinders oder in der Form eines elektromotorischen Aktuators. Der elektromotorische Aktuator weist dabei gegenüber dem Hydraulikzylinder den Vorteil auf, dass er sich auch in bereits bestehende Fahrzeugkonzepte im Sinne einer add-on-Lösung leicht integrieren lässt.
Um das von immer leistungsfähigeren Antriebsmotoren bereitgestellte Abtriebsmoment übertragen zu können, muss das Kupplungsmoment entsprechend steigen, was bei einer mittels einer Tellerfeder zugedrückten Kupplung dafür sorgt, dass die vom Aktuator aufzubringende Kraft zum Öffnen der Kupplung steigt. Ein weiteres Anforderungskriterium zur Erzielung eines guten Fahrkomforts eines solchen Fahrzeugs ist eine gute Regelbarkeit und Modulierbarkeit des Kupplungsmoments.
Es ist daher zur Erfüllung dieser Anforderungen auch bereits eine aktive Kupplung bzw. aktiv betätigte Kupplung bekannt geworden, die zum Schließen der Kupplung nicht von einer Tellerfeder Gebrauch macht, sondern von einem elektromotorischen Aktuator mit einer nachgeschalteten selbsthemmenden Getriebestufe zugedrückt wird. Die selbsthemmende Getriebestufe sorgt dabei dafür, dass der Elektromotor des Aktuators nicht dauernd bestromt werden muss, um die Kupplung zugedrückt zu halten. Wenn nunmehr bei einem solchen mit einer aktiv betätigten Kupplung, die über eine mechanische selbsthemmende Strecke betätigt wird, eine Störung auftritt, beispielsweise in der Form eines Defekts der Steuerung, die den elektromotorischen Aktuator ansteuert oder eines Stromausfalls, dann bleibt der elektromotorische Aktuator in der aktuellen Position stehen. Wenn nun in einem solchen Fall die Kupplung geschlossen ist und ein Gang eingelegt ist, gibt es keine Möglichkeit mehr, das Fahrzeug zu bewegen.

Die Erfindung setzt nun an diesem Punkt an und soll eine Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung zur Vermeidung des geschilderten Problems schaffen.

Die Erfindung schafft nun zur Lösung dieser Aufgabe eine Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung, mit einem elektromotorischen Aktuator mit nachgeschalteter selbsthemmender Getriebestufe, wobei der Aktuator über die Getriebestufe einen Kupplungsausrücker zum Schließen und/oder Öffnen der Kupplung betätigt und die Vorrichtung eine Einrichtung besitzt zum Öffnen der geschlossenen Kupplung bei einem Ausfall des Aktuators.

Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass eine Notfallöffnungseinrichtung vorgesehen ist, mittels der mit einem Eingriff von außen die geschlossene Kupplung geöffnet werden kann oder das Öffnen der Kupplung eingeleitet werden kann, so dass ein beispielsweise erforderlich gewordenes Abschleppen des Fahrzeugs ohne weiteres möglich ist.

Mit der nach der Erfindung vorgesehenen Vorrichtung wird es daher erreicht, dass eine aktiv betätigte Kupplung auch im Falle einer Störung der Steuerung des elektromotorischen Aktuators oder eines vollständigen Systemausfalls, wie beispielsweise einem Ausfall des elektrischen Bordnetzes, die Kupplung geöffnet werden kann. Dies gilt sowohl bei einer Vorrichtung, bei der der Kupplungsausrücker nur zum Schließen der Kupplung über den elektromotorischen Aktuator vorgesehen ist, bei der dann das Öffnen der geschlossenen Kupplung mittels einer beim Schließen zugedrückten Tellerfeder erfolgen kann oder bei einer Ausführungsform, bei der der Kupplungsausrücker auch zum Öffnen der Kupplung verwendet wird.

Es ist dabei vorgesehen, dass die zum Notöffnen der Kupplung vorgesehene Einrichtung so auf den Kupplungsausrücker wirkt, dass er die geschlossene Kupplung öffnet. Es kann dies dabei so erfolgen, dass die Einrichtung den Kupplungsausrücker so betätigt, dass eine vorgespannte Federeinrichtung, beispielsweise in Form einer beim aktiven Zudrücken der Kupplung vorgespannten Tellerfeder, die Kupplung öffnet, wobei aber auch eine Ausführungsform möglich ist, bei der die Einrichtung zum Notfallöffnen der Kupplung den Kupplungsausrücker so betätigt, dass dieser selbst die geschlossene Kupplung öffnet.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Schließen der Kupplung der elektromotorische Aktuator den Kupplungsausrücker über ein erstes Zugmittel betätigt und das erste Zugmittel über ein mit dem Kupplungsausrücker gekoppeltes Führungsbauteil läuft. Bei dem Zugmittel kann es sich um einen Seilzug handeln, auf den vom elektromotorischen Aktuator zum Schließen der Kupplung eine Zugkraft ausgeübt wird, die der Seilzug auf das Führungsbauteil überträgt, welches wiederum die Zugkraft auf den Kupplungsausrücker zum Schließen der Kupplung überträgt.

Bei dieser Ausführungsform kann die Einrichtung zum Notfallöffnen der Kupplung ein zweites Zugmittel aufweisen, mittels dem das vorstehend genannte Führungsbauteil zum Entspannen des ersten Zugmittels beaufschlagbar ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass über das zweite Zugmittel eine Zugkraft auf das Führungsbauteil wirkt und diese Zugkraft das beim Schließen der Kupplung gespannte erste Zugmittel entspannt, so dass die geschlossene Kupplung geöffnet werden kann.

Wie es vorstehend bereits erwähnt wurde, wird die Kraft zum Schließen der Kupplung über das Führungsbauteil auf den Kupplungsausrücker übertragen, so dass bei einer geschlossenen Kupplung das erste Zugmittel gespannt ist. Wenn nun die geschlossene Kupplung im Notfall geöffnet werden soll, dann wirkt über das zweite Zugmittel eine entsprechende Zugkraft auf das Führungsbauteil, was zu einer Entspannung des gespannten ersten Zugmittels führt. Da dieser Vorgang bei noch geschlossener Kupplung und damit statischem Kupplungsausrücker stattfindet, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass das Führungsbauteil mit dem Kupplungsausrücker relativ zu diesem bewegbar gekoppelt ist, so dass das Notöffnen der Kupplung bei noch statischem Kupplungsausrücker über eine Relativbewegung des Führungsbauteils relativ zum Kupplungsausrücker eingeleitet werden kann. Wenn nunmehr das zum Schließen der Kupplung vorgesehene erste Zugmittel entspannt ist, kann der Kupplungsausrücker in Richtung einer Öffnungsbewegung der Kupplung betätigt werden, was beispielsweise mittels einer beim Schließen der Kupplung vorgespannten Tellerfeder erfolgen kann.

Da nach einer Notfallöffnung der Kupplung eine, einem ausfallfreien Betrieb der Kupplung entsprechende Betriebsstellung der Vorrichtung wieder eingenommen werden muss, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem Führungsbauteil und dem Kupplungsausrücker eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die das Führungsbauteil bei entlastetem ersten und zweiten Zugmittel relativ zum Kupplungsausrücker zu einer Ausgangsstellung hin betätigt, die der ausfallsfreien Betriebsstellung entspricht.

Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Federeinrichtung dafür sorgt, dass das Führungsbauteil nach einer Notöffnung der Kupplung bei entlastetem ersten und zweiten Zugmittel automatisch wieder eine Ausgangsstellung relativ zum Kupplungsausrücker einnimmt, die der ausfallsfreien Betriebsstellung entspricht, bei der also mittels des elektromotorischen Aktuators die Kupplung über den Kupplungsausrücker wieder geschlossen werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung beim Schließen einer Kupplung;
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, die die Stellung eines Führungsbauteils relativ zu einem Kupplungsausrücker beim Notfallöffnen der Kupplung in einer Zwischenstellung zeigt; und
3 eine Darstellung, die die Anordnung des Führungsbauteils relativ zum Kupplungsausrücker in einer Betriebsstellung Notfallöffnen zeigt.
Die Zeichnung zeigt in den Figuren ausschnittsweise eine Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Kupplung und ein elektromotorischer Aktuator mit einem nachgeschalteten selbsthemmenden Getriebe weggelassen worden sind.
Über den Kupplungsausrücker 1 in der Form eines in der Zeichnung dargestellten mechanischen Zentralausrückers (MCR) kann die nicht näher dargestellte Kupplung aktiv zugedrückt werden. Zu diesem Zweck wird von dem ebenfalls nicht näher dargestellten elektromotorischen Aktuator an einem Zugmittel 2 eine Zugkraft in Richtung des Pfeiles P ausgeübt, die das als Zugseil 2 ausgebildete Zugmittel auf ein kreissegmentförmiges Führungsbauteil 4 überträgt, an dem das Zugseil 2 festgelegt ist. Die in Richtung des Pfeils P wirkende Zugkraft führt also zu einer Drehbewegung des Kupplungsausrückers 1 in Richtung des Pfeiles F. Die Drehbewegung des Zentralausrückers 1 führt zu einem Schließen bzw. Zudrücken der nicht näher dargestellten Kupplung, wobei zu diesem Zweck zwischen dem Zentralausrücker 1 und der Kupplung beispielsweise ein Hebelmechanismus vorgesehen sein kann.
Wenn nunmehr beispielsweise aufgrund eines Ausfalls der Bordnetzspannung des Fahrzeugs der elektromotorische Aktuator nicht mehr bestromt wird, also stehen bleibt, behält er diese Stellung aufgrund der selbsthemmenden Wirkung der dem elektromotorischen Aktuator zugeordneten nachgeschalteten Getriebestufe.
Befindet sich das beispielsweise automatisierte Schaltgetriebe des damit ausgestatteten Fahrzeugs in einer Stellung mit eingelegter Gangstufe, so kann es nicht mehr bewegt werden, da die Kupplung geschlossen ist und somit das Fahrzeug nicht mehr bewegt werden kann.
2 und 3 der Zeichnung zeigen nun, wie diese unerwünschte Beschränkung der Manövrierbarkeit des Fahrzeugs aufgehoben werden kann. Über ein zweites Zugmittel 3 in der Form eines Seilzugs kann auf das Führungsbauteil 4 eine Kraft ausgeübt werden, die dafür sorgt, dass das mittels eines Koppelglieds 5 an dem Kupplungsausrücker 1 angelenkte Führungsbauteil 4 relativ zum Kupplungsausrücker 1 verschwenkt wird und bei dieser Bewegung das erste Zugmittel 2 entspannt wird. Damit kann sich der Kupplungsausrücker 1 relativ zum Führungsbauteil 4 in Richtung des Pfeiles A nach 2 und 3 entgegen der Schließdrehrichtung des Pfeils F nach 1 drehen, so dass die vom Kupplungsausrücker 1 auf die nicht dargestellte Kupplung ausgeübte Zuhaltekraft wegfällt.
Die Drehbewegung des Kupplungsausrückers 1 in Richtung des Pfeils A führt dazu, dass der zwischen dem Kupplungsausrücker 1 und der Kupplung angeordnete Hebel eine Öffnungskraft auf die Kupplung ausübt und somit die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem geschalteten Getriebe und dem Antriebsmotor des Fahrzeugs aufhebt (3). Damit kann das Fahrzeug wieder frei manövriert werden. Wenn zwischen dem Kupplungsausrücker 1 und der Kupplung nur eine einseitig, nämlich in Richtung Zuhaltekraft wirkende Kraftübertragungseinrichtung vorgesehen ist, dann führt die Drehbewegung des Kupplungsausrückers 1 in Richtung des Pfeiles A zu einer Entlastung der Kraftübertragungseinrichtung, so dass eine beim Schließen der Kupplung (1) beaufschlagte Tellerfeder die Kupplung in ihre ausgerückte und offene Stellung drücken kann und somit der Kraftfluss zwischen dem geschalteten Getriebe und dem Antriebsmotor des Fahrzeugs wieder offen ist, so dass das Fahrzeug frei manövrierbar ist.
Wenn die den Ausfall des elektromotorischen Aktuators verursachende Störung aufgehoben worden ist, beispielsweise die Bordnetzspannung des Fahrzeugs wieder intakt ist, und damit der elektromotorische Aktuator wieder in Betrieb genommen werden kann, und auf eine Position verfahren wird, in der die Kupplung offen ist und das zweite Zugmittel 3 für das Notöffnen der Kupplung wieder in der unbetätigten Stellung ist, wird das erste Zugmittel 2 zum Schließen der Kupplung entlastet und das Führungsbauteil 4 kann durch die Wirkung einer Feder 6 wieder in seine in 1 dargestellte Ausgangslage zurückgedrückt werden, so dass der normale Fahrbetrieb wieder aufgenommen werden kann.
Die Erfindung schafft daher eine Vorrichtung zum Notöffnen einer mittels einer mechanischen, selbsthemmenden Strecke betätigten aktiven Kupplung. Damit wird die Möglichkeit des manuellen Öffnens einer über beispielsweise einen mechanischen Zentralausrücker oder einen selbsthemmenden Spindelaktor betätigten aktiven Kupplung bei einem Systemausfall geschaffen, um einen Abtransport des Fahrzeugs zu ermöglichen. Damit kann das Fahrzeug auch in einer Situation manövriert werden, bei der sich das Getriebe im Eingriff befindet und der mechanische Zentralausrücker oder selbsthemmende Spindelaktor nicht mehr mittels der Bordnetzspannung des Fahrzeugs betätigt werden kann.

Claims

Vorrichtung zum Öffnen einer aktiv betätigten Kupplung, mit einem elektromotorischen Aktuator mit nachgeschalteter selbsthemmender Getriebestufe, wobei der Aktuator über die Getriebestufe einen Kupplungsausrücker (1) zum Schließen und/oder Öffnen der Kupplung betätigt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Öffnen der geschlossenen Kupplung bei einem Ausfall des Aktuators.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung den Kupplungsausrücker (1) betätigt derart, dass er die geschlossene Kupplung öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung den Kupplungsausrücker (1) betätigt derart, dass eine vorgespannte Federeinrichtung die Kupplung öffnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator den Kupplungsausrücker (1) zum Schließen der Kupplung über ein erstes Zugmittel (2) betätigt, wobei das erste Zugmittel (2) über ein mit dem Kupplungsausrücker (1) gekoppeltes Führungsbauteil (4) läuft.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein zweites Zugmittel (3) aufweist, mittels dem das Führungsbauteil (4) zum Entspannen des ersten Zugmittels (1) beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsbauteil (4) mit dem Kupplungsausrücker (1) relativ zu diesem bewegbar gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsbauteil (4) und dem Kupplungsausrücker (1) eine Federeinrichtung (5) vorgesehen ist, die das Führungsbauteil (4) bei entlastetem ersten und zweiten Zugmittel (2; 3) relativ zum Kupplungsausrücker (1) zu einer Ausgangsstellung hin betätigt, die der ausfallsfreien Betriebsstellung entspricht.