-
Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung
zum Kraftausgleich, insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs.
-
Man
kennt beispielsweise aus dem Dokument FR-A-2 790 806 eine Betätigungsvorrichtung, bei
der eine Feder zum Kraftausgleich zwischen einem Fixpunkt und einem
Bewegungsumwandlungsmittel wie beispielsweise einem Hebel oder eine
Kurbelstange montiert ist, dass auf ein Antriebselement der Betätigungseinrichtung
einwirkt, welches ein Abtriebselement einer Kupplung antreibt, wie
z.B. das Kupplungslager, dessen Verlagerung auf einem vorbestimmten
Hin- und Rückweg das Öffnen und Schließen der
Kupplung hervorruft. Die Ausgleichsfeder übt auf das Antriebselement
eine Kraft aus, die dazu tendiert, die Öffnung der Kupplung hervorzurufen
und erlaubt die Belastung bei der Betätigung dieser Kupplung zu reduzieren,
die von einem Antriebsmittel beliebiger Art, beispielsweise hydraulisch
oder elektrisch geleistet wird.
-
Damit
die Leistungen der Betätigungseinrichtung
optimal sind, ist es wünschenswert,
dass die durch das Antriebsmittel geleisteten Belastungen äquivalent
sind zu den Belastungen beim Öffnen
und Schließen
der Kupplung. Jedoch überträgt sich
ein Verschleiß der
Reibungsbeläge
der Kupplungsscheibe in eine Verlagerung des Abtriebselements in
der eingekuppelten Position und in eine Veränderung der Belastungen beim Öffnen und
Schließen
der Kupplung, die mit dem Verschleiß ansteigt.
-
Die
Veränderungen
der Belastungen beim Betätigen
der Kupplung können
zumindest teilweise kompensiert werden durch eine Regelung der Vorspannung
der Ausgleichsfeder, was sich durch eine Regelung der Länge der
Feder machen lässt,
wenn die Betätigungseinrichtung
in einer Ruheposition ist. Die Feder ist z.B. zwischen einem Fixpunkt
und einem Auflagesitz montiert, der bezüglich des Fixpunkts durch ein
Schrauben-Mutter-System verlagerbar ist, welches durch das Antriebselement
der Betätigungseinrichtung
angetrieben wird, wenn dieses Antriebselement über vorbestimmte Teile seines
Weges verlagert wird.
-
Man
hat im Stand der Technik vorgesehen, dass die Wege zur Regelung
des Kraftausgleichs auf beiden Seiten des Betätigungsweges der Kupplung beim Öffnen und
Schließen
angeordnet sind, mit einer Schaltdifferenz von einem der beiden
Regelungswege und dem Betätigungsweg
der Kupplung. So hat man beispielsweise ausgehend von einer dem
geschlossenen Zustand der Kupplung entsprechenden Ruheposition der
Betätigungseinrichtung
einen ersten Weg zur Regelung des Kraftausgleichs in der Richtung
der Erhöhung,
gefolgt von einem Weg des Auskuppelns, der seinerseits von einem
Weg gefolgt wird, der zugleich ein Überweg des Auskuppelns und ein
Weg der Regelung des Kraftausgleichs in einer Richtung der Verringerung
ist.
-
Die
Schaltdifferenz des Wegs zur Betätigung der
Kupplung und eines Wegs zur Regelung des Kraftausgleichs stellt
jedoch zahlreiche Probleme. Es ist nämlich schwierig einen Kompromiss
zu realisieren zwischen dem Überweg
der Betätigung
der Kupplung und der Streuung und der Amplitude des Wegs zur Regelung
des Kraftausgleichs, zumal der Weg zur Betätigung der Kupplung im Laufe
der Zeit zahlreichen Veränderungen
unterworfen ist.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und zufriedenstellende
Lösung
für dieses
Problem bereitzustellen, in dem die Regelung des Kraftausgleichs
im Sinne der Erhöhung
und im Sinne der Verringerung auf einem einzigen Teil des Weges
des Antriebselements der Betätigungseinrichtung
realisiert wird.
-
Die
Erfindung schlägt
dazu eine Betätigungseinrichtung
zum Kraftausgleich für
ein gesteuertes System wie insbesondere eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges
vor, die ein über
einen Hin- und Rückweg
von einem Antriebsmittel angetriebenes Antriebselement, Federmittel
zum Kraftausgleich, die mit dem Antriebselement durch Mittel zur
Bewegungsumwandlung verbunden sind, und Mittel zur Regelung des
Kraftausgleichs umfasst, welche zwischen dem Antriebselement und
mindestens einer Feder der Kraftausgleichsmittel montiert sind und durch
schrittweise Veränderungen
in einer Regelungsrichtung und einer entgegengesetzten Richtung arbeiten,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hin- und Rückweg des Antriebselements
einen ersten Teil umfasst, der sich zwischen einer Ruheposition
und einer ersten aktiven Position erstreckt und auf dem das Antriebselement
auf die Mittel zur Regelung des Kraftausgleichs einwirkt und keine
Wirkung auf das gesteuerte System hat, wobei der besagte erste Teil
des Weges des Antriebselements einen ersten Abschnitt umfasst, der
sich zwischen der Ruheposition und einer Zwischenposition erstreckt
und auf dem die Regelungsmittel durch das Antriebselement in einer
ersten Richtung der Regelung der Kompensation angetrieben sind,
und einen zweiten Abschnitt, der sich zwischen einer weiteren Zwischenposition
und der ersten aktiven Position des Antriebselements erstreckt und
auf dem die Mittel zur Regelung durch das Antriebselement in der
anderen Richtung der Regelung der Kompensation angetrieben sind,
wobei schwenkbare Verbindungsmittel zwischen dem Antriebselement
und den Mitteln zur Regelung vorgesehen sind, um die Regelung in
Abhängigkeit
von der Bewegung des Antriebselements über die eine oder die andere
der vorgenannten Zwischenpositionen des ersten Teils seines Weges
in der einen oder der anderen Richtung zu bewirken.
-
Dank
dieser besondern Kombination der Mittel ist die Regelung des Kraftausgleichs
unabhängig vom
Antrieb des gesteuerten Systems durch die Betätigungsvorrichtung. Außerdem haben
eventuelle Variationen im Weg des Abtriebselements des gesteuerten
Systems durch die Betätigungsvorrichtung keinen
Einfluss auf die Regelung der Kraftkompensation.
-
In
seiner Ruheposition ist das Antriebselement der Betätigungsvorrichtung
von einem Abtriebselement des gesteuerten Systems entfernt und schlägt in einer
zweiten Position an das Abtriebselement an, um durch Drücken das
Abtriebselement auf einem zweiten Teil seines Weges zu verschieben, wobei
das Abtriebselement durch elastische Rückstellmittel in Richtung auf
seine Ausgangsposition beaufschlagt wird.
-
Vorteihafterweise
umfassen die Mittel zur Bewegungstransformation, die zwischen dem
Antriebselement und den Mitteln zur Kraftkompensation montiert sind,
einen durch das Antriebselement verstellbaren Nocken, der einerseits
einen ersten Teil umfasst, der ein Lager bildet, auf welchem ein
Rollelement, beispielsweise eine Rolle abgestützt ist, wenn das Antriebselement
auf dem ersten Teil seines Laufes verschoben wird und andererseits
einen zweiten Teil umfasst, der eine geneigte Rampe bildet, auf welcher
die Rolle abgestützt
ist, wenn das Antriebselement über
den zweiten Teil seines Weges verschoben wird.
-
Dank
dieser Anordnung werden die Mittel zur Kraftkompensation nicht durch
die Bewegung des Antriebselements beansprucht, wenn dieses über den
ersten Teil seines Laufes verschoben wird und sie kommen nicht zur
Anwendung, wenn das Antriebselement das Abtriebselement des gesteuerten
Systems verschiebt.
-
Nach
einer weiteren Eigenschaft der Erfindung umfassen die Mittel zur
Kraftkompensation zwei parallel geschaltete koaxiale Federn, von
denen eine in der Länge
durch die besagten Mittel zur Regelung der Kraftkompensation regelbar
ist.
-
Auf
diese Weise ist die Kraftkompensation im Verhältnis zu einem mittleren, nicht
null betragenden Wert regelbar und die Regelung der Kraftkompensation,
an welcher eine der beiden Federn beteiligt ist, verlangt eine weniger
große
Kraft als die Regelung der Länge
zweier parallel montierter Federn.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Mittel zur Regelung der Kraftkompensation
ein Schrauben-Mutter-System,
in dem die Schraube durch das Antriebselement in Abhängigkeit
des Weges und der Richtung des Verschiebens des Antriebselements
in der einen oder in der anderen Richtung rotatorisch angetrieben
oder nicht angetrieben wird, wobei die Mutter einen Sitz zur Auflage
der Feder zur Regelung der Kraftkompensation ausbildet.
-
Die
Schraube des Schrauben-Mutter-Systems kann rotatorisch durch das
Antriebselement unter Vermittlung eines zwischen zwei stabilen Positionen
schwenkbaren Sperrmittels angetrieben werden, welches durch das
Antriebselement verstellt wird und mit einem drehfest mit der Schraube
verbundenen Zahnrad zusammenwirkt, wobei die Sperrklinke aus einer
stabilen Position in die andere übergeht,
wenn das Antriebselement in seiner Ruheposition oder seiner zweiten
Position ist.
-
In
einer Ausführungsvariante
wird die Schraube des Schrauben-Mutter-Systems durch das Antriebselement in
Rotation versetzt wird unter Vermittlung eines Zahnrads, welches
drehfest mit der Schraube verbundenen ist und mit zwei Zähnen zum Rotationsantrieb
zusammenwirkt, die auf beiden Seiten des Zahnrads in dem Antriebselement
ausgebildet und relativ zueinander in Richtung der Bewegung des
Antriebselements verschoben sind.
-
Das
Zahnrad selbst ist auf einer Ausschubbahn im Verhältnis zu
den Antriebszähnen
transversal verschiebbar und seine Achse ist in einer Führungsschiene
in Form eines weit offenen V geführt, die
derart ausgerichtet ist, dass das Zahnrad durch einen in der vorgegebenen
Richtung verlagerten Zahn rotatorisch um seine Achse angetrieben
wird und durch den selben in entgegengesetzter Richtung verlagerten
Zahn zusammen mit dem Antriebselement auf der Ausschubbahn zurückgetrieben
wird, ohne um seine Achse zu rotieren.
-
Nach
weiteren Eigenschaften der Erfindung wird die Achse des Zahnrads
vermittels eines Lagers, insbesondere eines Kugellagers, in der
Führungsschiene
geführt,
die Zahnung des Zahnrads hat eine kreisförmige Abwicklung und weist
sechs oder acht Zähne
auf und die Zähne
sind auf den breiten Seiten eines Fensters des Antriebselements
oder eines durch das Antriebselement verschobenen Teils ausgebildet.
-
Nach
einer weiteren Eigenschaft der Erfindung sind die Zähne auf
einer Teil ausgebildet, welches um eine Achse rotatorisch montiert
ist, die senkrecht zur Verschiebungsachse des Antriebselements ausgerichtet
ist.
-
In
einer Variante ist das Teil, auf welchem die Zähne ausgebildet sind, translatorisch
auf einer geradlinigen Achse verschiebbar, die parallel zur Verschiebungsachse
des Antriebselements ausgerichtet ist.
-
Das
Teil, auf welchem die Zähne
ausgebildet sind, trägt
auch einen Nocken oder eine Nockenoberfläche, auf welche Rollorgane
einwirken, die durch die Federn der Kraftkompensation beaufschlagt
sind.
-
Ganz
allgemein erlaubt die Regelung der Kraftkompensation auf einem ersten
Wegstück
des Antriebselements und der Antrieb des Abtriebelements des gesteuerten
Systems auf einem zweiten Wegstück
des Antriebelements, welches sich von dem ersten Wegstück unterscheidet
und keine Überdeckung
mit diesem aufweist die Standardisierung der Betätigungsvorrichtung und vermindert
die Risiken einer schlechten Planung und einer schlechten Funktion.
Ein zusätzlicher
Vorteil ist, dass die Regelung der Kraftkompensation ohne Sensor
und ohne zusätzliche
maschinelle Mittel realisierbar ist.
-
Die
Erfindung wird besser verstanden und weitere Merkmale, Details und
Vorteile der Erfindung werden deutlicher ersichtlich bei der Lektüre der folgenden
Beschreibung, die als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben wird, in denen:
-
1 eine
schematische perspektivische teilweise aufgebrochene Ansicht einer
ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist;
-
2 eine
vergrößerte, teilweise
aufgebrochene Teilansicht der Vorderseite der Betätigungsvorrichtung
ist und einen Teil der Mittel zur Regelung der Kraftkompensation
zeigen;
-
3 eine
perspektivische, schematische Ansicht von unten der Mittel zur Regelung
der Kraftkompensation ist,
-
Die 4, 5 und 6 schematische Ansichten
sind, die der 1 entsprechen und die Funktionsweise
der Betätigungsvorrichtung
zeigen;
-
Die 7, 8 und 9 schematische Ansichten
sind, die die Art der Regelung der Kraftkompensation in einer und
in der anderen Richtung zeigen;
-
Die 10 und 11 Diagramme
zeigen, die die Regelung der Kraftkompensation darstellen;
-
Die 12 eine
schematische, teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer
zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist;
-
Die 13 eine
vergrößerte, schematische Teilansicht
der Mittel zur Regelung der Kraftkompensation ist und die auf das
Zahnrad ausgeübten
Kräfte zeigt;
-
14 eine
weitere schematische Ansicht in verkleinertem Maßstab dieser Mittel zur Regelung
ist;
-
15 die
Funktionsweise der Mittel zur Regelung der Kraftkompensation in
der zweiten Ausführungsform
zeigt.
-
Die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung,
von der eine erste Ausführungsform
in den 1 bis 11 dargestellt ist, umfasst
im Wesentlichen – wie
schematisch in 1 dargestellt – einen auf
einem Gehäuse 12 montierten
elektrischen Motor 10, um eine zylindrische Stange 14 in
einer axialen Verschieberichtung zu bewegen mit Hilfe eines von der
Ausgangswelle des Motors 10 angetriebenen Zahnrades 16,
welches mit einer die zylindrische Stange 14 tragenden
Zahnstange 18 verzahnt ist.
-
Die
zylindrische Stange 14 und die Zahnstange 18 sind
in dem Gehäuse 12 translatorisch
geführt,
wobei die Stange 14 die Aufgabe hat, einen Kolben 20 durch
drücken
translatorisch zu verschieben, der axial verschiebbar in einem hydraulischen Zylinder 22 gelagert
ist, welcher die Bewegung eines (nicht dargestellten) Ausrücklagers
einer Kraftfahrzeugkupplung zum Öffnen
und Schließen
dieser Kupplung steuert.
-
Die
Zahnstange 18 trägt
einen Nocken 24 mit einer schrägen Rampe, auf der sich rollende
Organe, insbesondere Rollen 26 abstützen, welche drehbar auf querverlaufenden
Achsen 28 gelagert sind, die von einem beweglichen Gerät 30 getragen
werden, welches vertikal verschiebbar, und damit senkrecht zur Verschiebungsachse
der zylindrischen Stange 14 und des Kolbens 20 verschiebbar
in dem Gehäuse 12 geführt ist
(2).
-
Das
bewegliche Gerät 30 trägt Auflagemittel der
unteren Enden von zwei koaxialen Schraubenfedern 32, 34 mit
unterschiedlichem Durchmesser, die ineinander montiert sind und
von denen die oberen Enden in Anlage gegen den Boden 36 der
Aufnahme des beweglichen Geräts
in dem Gehäuse 12 sind.
-
Die äußere Feder 32 liegt
mit ihrem unteren Ende auf einem fest mit dem beweglichen Gerät 30 verbundenen
Vorsprung an, während
die innerhalb der Feder 32 gelagerte Feder 34 sich
mit ihrem unteren Ende auf einer Mutter 38 abstützt, deren
Position durch eine vertikale Verschiebung in der Aufnahme der Federn 32 und 34 regelbar
ist, um die Länge
der Feder 34 und die von dieser Feder entwickelte Kraft zu
verändern.
-
Die
Mutter 38 ist auf eine vertikale Gewindestange 40 geschraubt,
die sich axial innerhalb der Federn 32 und 34 erstreckt
und deren unteres Ende rotatorisch in einem Lager geführt ist,
welches auf dem Boden des beweglichen Geräts 30 montiert ist.
Ein in der Form eines Vorsprungs an dem äußeren Umfang der Mutter 38 ausgeformter
Haltedorn 44 greift in eine Führungsnut ein, die in der zylindrischen
inneren Oberfläche
des beweglichen Geräts 30 ausgebildet ist,
um die Mutter 38 rotatorisch festzustellen und ihre axiale
Verschiebung zuzulassen.
-
Das
untere Ende der Gewindestange 40 ist fest mit einem Zahnrad 46 verbunden
(3), welches mit einer zwischen zwei stabilen Positionen schwenkbaren
Sperrklinke 48 zusammenwirkt, die um eine vertikale Achse 50 schwenkbar
auf dem beweglichen Gerät 30 montiert
ist.
-
Diese
Sperrklinke 48 umfasst zwei radiale Laschen 52,
die sich quer durch ein Fenster eines Schiebers 54 erstrecken,
der die Sperrklinke 48 trägt und der mittels einer Quer-Lasche 56,
die in ein Fenster einer auf dem fest mit der Zahnstange 18 verbundenen
Nocken 24 befestigten Platte 58 eingesetzt ist
durch die Zahnstange 18 translatorisch verschiebbar ist.
Das Fenster der Platte 58 umfasst einen oberen Teil, in
den die Lasche 56 des Schiebers 54 eingesetzt
ist, was den Antrieb dieses Schiebers und der Sperrklinke 48 erlaubt,
wenn die zylindrische Stange 14 der Betätigungsvorrichtung über den
ersten Teil ihres Weges verschoben wird, wie man nachfolgend noch
detaillierter sehen wird.
-
Der
untere Teil des Fensters ist begrenzt durch einen geneigten Rand 60,
der parallel zu einer geneigten Rampe des Nockens 24 verläuft, und durch
einen gegenüberliegenden
vertikalen Rand.
-
Der
Nocken 24 umfasst zwei horizontale Lager, ein oberes 62 und
ein unteres 64, die durch eine geneigte Rampe 66 miteinander
verbunden sind.
-
Die
schwenkbare Sperrklinke 48 umfasst einerseits zwei Zähne 68,
die mit den Zähnen
des Zahnrades 46 in Eingriff kommen, und andererseits die
zwei radialen Laschen 52, die ungefähr in einem Winkel von 60° zueinander
ausgerichtet sind und die abwechselnd auf den gegenüberliegenden
Rändern 70 eines
horizontalen Fensters des beweglichen Geräts 30 anstoßen um die
Sperrklinke zu schwenken. Eine Klingenfeder 72 ist mit
einem Ende auf der Sperrklinke 48 befestigt und schwenkt
an ihrem anderen Ende um eine vertikale Achse auf dem beweglichen
Gerät,
um die Sperrklinke 48 in der einen oder anderen seiner
beiden stabilen Positionen zu halten.
-
Die
Funktionsweise dieser Betätigungsvorrichtung
zur Kraftkompensation ist in den 4–6 dargestellt.
-
In 4 ist
die Betätigungsvorrichtung
in ihrer Ruheposition, welche dem geschlossenen oder eingekuppelten
Zustand der gesteuerten Kupplung entspricht, wobei die zylindrische
Stange 14 in ihrer hinteren Position am Ende ihres Weges
ist (auf der rechten Seite in der Zeichnung) und vom Steuerkolben 20 zum Öffnen der
Kupplung entfernt ist.
-
In
dieser Position sind die Rollen 26 des beweglichen Geräts 30 in
Anlage auf der oberen Lagerfläche 62 des
Nockens 24 und die Federn 32 und 34 sind
maximal komprimiert.
-
In 5 ist
die zylindrische Stange 14 von dem Motor 10 nach
vorne, d.h. in der Zeichnung nach links, verschoben worden, bis
sie auf dem Kolben 20 des Steuerzylinders zur Öffnung der
Kupplung anschlägt.
-
In
dieser Position befindet sich die rechte Rolle 26 des beweglichen
Geräts 30 oberhalb
der geneigten Rampe 66 des Nockens 24, und die
linke Rolle 26 ist gerade an der Verbindung zwischen der oberen
Lagerfläche 62 und
der geneigten Rampe 66, und die Lasche 56 des
Schiebers 54 ist durch den oberen Teil des Fensters in
der am Nocken 24 befestigten Platte 58 nach links
verschoben worden. Die Verschiebung der zylindrischen Stange 14 zwischen der
Ruheposition von 4 und der Position von 5 bildet
einen ersten Teil des Weges der Betätigungsvorrichtung, der keinerlei
Auswirkung der Betätigungsvorrichtung
auf die gesteuerte Kupplung hat und der einzig der Regelung der
von den Federn 32, 34 auf den mit der Zahnstange 18 verbundenen
Nocken 24 angelegten Kraft dient.
-
Wenn
die zylindrische Stange 14 von dem Motor 10 nach
vorne bis in die in 6 dargestellte Position verschoben
wird, die der vollständigen Öffnung der
Kupplung entspricht, entspannen sich die Federn 32 und 34 zunehmend
bis die Rollen 26 sich an der unteren Lagerfläche 64 des
Nockens 24 befinden, wobei die linke Rolle 26 nahezu über die
gesamte Länge
der geneigten Rampe 66 des Nockens 24 gerollt
ist. Zugleich ist der Kolben 20 durch den Motor 10 nach
vorne verschoben worden, der die zylindrische Stange 14 mittels
des Zahnrades 16 und der Zahnstange 18 nach vorne
antreibt, und durch die Federn 32 und 34, welche
mit Hilfe der linken Rolle 26 eine geneigte Kraft auf die
geneigte Rampe 66 ausüben,
deren horizontale Komponente die Kupplungskraft kompensiert.
-
Bei
der Verschiebung der zylindrischen Stange 14 und des Nockens 24 nach
vorne zwischen den Positionen der 5 und 6 gleitet
die Lasche 56 des Schiebers 54 entlang des geneigten
Randes 60 des in der von dem Nocken 24 getragenen
Platte 58 eingebrachten Fenster, ohne nach vorne verschoben zu
werden. Der zweite Teil des Weges der zylindrischen Stange 14,
der das vollständige Öffnen der Kupplung
erlaubt, hat daher keine Auswirkung auf die winkelmäßige Position
der schwenkbaren Sperrklinke 48. Der geneigte Rand 60 des
Fensters verringert die Auslenkung des Schiebers 54 auf
das absolut Notwendige, wodurch auf diese Weise eine Reduzierung
des Platzbedarfs der Betätigungsvorrichtung
erreicht wird.
-
Die
Regelung der von den Federn 32 und 34 geleisteten
Kompensationskraft wird jetzt unter Bezugnahme auf die 7–11 beschrieben.
-
In
den 7a–7g sind
die verschiedenen relativen Positionen der schwenkbaren Sperrklinke 48 und
des Zahnrades 46 während
einer Hin- und Herverschiebung der Stange 14 über den
gesamten ersten Teil des Weges der Betätigungsvorrichtung dargestellt.
-
In 7a befindet sich die Betätigungsvorrichtung
in einer Ruheposition (geschlossener Zustand der Kupplung) und die
Sperrklinke 48 befindet sich in einer ihrer beiden stabilen
Positionen, in welcher sie sich nur in einer Richtung drehen kann,
die in der Zeichnung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn ist, wobei
eine Drehung in der anderen Richtung unterbunden ist.
-
Wenn
die Betätigungsvorrichtung
betätigt wird
um die Stange 14 über
den ersten Teil ihres Weges zu verschieben, kommt die Sperrklinke
durch die bei 7b dargestellte Position,
wo ein Zahn der Sperrklinke 48 mit einem Zahn des Zahnrades 46 in
Eingriff kommt, wobei dieser Zahn in schwarz dargestellt ist, um
von den anderen Zähnen
des Zahnrades unterschieden werden zu können. In der nachfolgenden,
in 7c dargestellten Position hat die
Sperrklinke 48 das Zahnrad 46 um einen Schritt
im Uhrzeigersinn bewegt und ist aus dem Zahnrad herausgelaufen.
In der in 7d dargestellten nachfolgenden
Position kommt eine Lasche 52 der Sperrklinke 48 an
einem der vorgenannten Anschläge
70 am Ende des Weges zur Anlage und die Sperrklinke geht dann durch
eine Drehbewegung entgegen des Uhrzeigersinns in ihre andere stabile
Position. Diese Position entspricht dem Ende des ersten Teils des
Weges der Betätigungsvorrichtung,
welches in 5 dargestellt ist.
-
Wenn
die Stange 14 in umgekehrtem Sinne in Richtung zu der Ruheposition
der Betätigungsvorrichtung
verschoben wird, wird die Sperrklinke 48 aus der in 7d dargestellten Position zu der in 7e dargestellten Position zurückgeführt, und
kommt dann in der in 7f dargestellten
Position an, wo sie in einem Zahn des Zahnrades 46 eingreift,
der neben dem schwarz dargestellten Zahn liegt. Da sich die Sperrklinke 48 in
dieser Position nicht entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um ihre
Achse drehen kann, dreht sie das Zahnrad 46 entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn um einen Schritt, wenn sie von der in 7f dargestellten Position in die in 7g dargestellte Position am Ende des Weges
geht. Man sieht, dass das Zahnrad 46 in die Winkelposition
zurückgestellt
worden ist, die es in 7a eingenommen
hat.
-
Die 8 zeigt
die Art der Regelung der Kompensationskraft in dem Sinne einer Verringerung.
Die 8a zeigt die Sperrklinke 48 in
der Ruheposition der Betätigungsvorrichtung,
die 8b zeigt die Sperrklinke wenn
sie in einen Zahn des Zahnrades 46 eingreift und die 8c zeigt die Sperrklinke in der Position,
wo sie aus dem Zahnrad herausläuft,
nachdem sie es um einen Schritt im Uhrzeigersinn gedreht hat, wobei
diese Position die selbe ist wie die in 7c.
-
Wenn
anschließend
die Betätigungsvorrichtung
in ihre Ruheposition zurückgebracht
wird, kommt die Sperrklinke 48 wieder in die in 8d dargestellte Position zurück, wo sie
erneut in das Zahnrad 46 eingreift. In diesem Moment befindet
sich die Sperrklinke in der selben stabilen Position wie in den 8a, 8b und 8c und sie kann um einen Schritt entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn drehen, ohne im Uhrzeigersinn drehen zu können. Wenn
die Sperrklinke durch die Betätigungsvorrichtung
zu der Ruheposition der Betätigungsvorrichtung
zurückgebracht wird,
bringt der Kontakt mit dem Zahnrad 46 die Sperrklinke folglich
wie in 8e dargestellt zum Drehen entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn, ohne das Zahnrad 46 zu drehen. Wenn
die Betätigungsvorrichtung
in der Nähe
ihrer in 8g dargestellten Ruheposition
ankommt trifft eine Lasche 52 der Sperrklinke einen Anschlag 70,
so dass die Sperrklinke die stabile Position wechselt, wie in den 8f und 8g dargestellt.
-
Die
Art der Regelung in einem Sinn einer Steigerung der Kompensationskraft
ist in den 9a–9g gezeigt.
-
In
der Position von 9a befindet sich
die Sperrklinke 48 rechts von dem Zahnrad 46,
was der Position von der 7e entspricht,
wobei die Betätigungsvorrichtung
also in der in 5 dargestellten Position ist.
In dieser Position befindet sich die Sperrklinke 48 in
einer stabilen Position, wo sie sich nur im Uhrzeigersinn drehen
kann. Wenn die Betätigungsvorrichtung
zu ihrer Ruheposition zurückgebracht wird,
wird die Sperrklinke 48 in 9 nach links
verschoben und dreht dabei das Zahnrad 46 um einen Schritt
entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn wie in den 9b und 9c dargestellt.
-
Der
Weg der Betätigungsvorrichtung
wird vor der Ruheposition angehalten und die Betätigungsvorrichtung wird zu
ihrer Ausgangsposition von 9e zurückgebracht
ohne die stabile Position zu wechseln. Wenn sie wie in den 9d und 9e dargestellt
erneut in das Zahnrad 46 eingreift, dreht sie folglich
um ihre Achse ohne das Zahnrad 46 anzutreiben, und wechselt
dann die stabile Position, wenn sie am Ende des ersten Teils des
Weges der Betätigungsvorrichtung
in der in 9g dargestellten Position
ankommt.
-
Die
Hin- und Her-Verschiebung der Betätigungsvorrichtung über einen
Teilbereich des ersten Abschnitts seines Weges wird also durch die
Rotation des Zahnrades 46 um einen Schritt entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn übertragen,
was in dem betrachteten Beispiel einer Erhöhung der Kompensationskraft
entspricht.
-
Diese
Regelung der Kraftkompensation wird auch in den 10 und 11 gezeigt,
die den Weg der Betätigungsvorrichtung
in Abhängigkeit
von der Zeit t zwischen den Positionen D (ausgekuppelter Zustand,
Kupplung offen) und E (eingekuppelter Zustand, Kupplung geschlossen)
darstellt.
-
In 10 überträgt sich
die Verschiebung der Betätigungsvorrichtung
zwischen den Positionen D und E über
einen ersten Weg C1 in das Schließen der Kupplung und in eine
Drehung des Zahnrades 46 um einen Schritt im Sinne einer
Steigerung der Kompensationskraft, was durch das mit diesem Teil
C1 der Kurve verbundenen Symbol +1 dargestellt ist. Wenn anschließend die
Betätigungsvorrichtung
in Richtung ihrer Position P1 des Beginns des Auskuppelns verschoben
und in der Zwischenposition P2 vor Erreichen der Position P1 des
Beginns des Auskuppelns angehalten wird, überträgt sich dies in eine Drehung
des Zahnrades 46 um einen Schritt in der entgegengesetzten
Richtung, was durch das mit dem Teil C2 der Kurve verbundenen Symbol –1 dargestellt ist.
-
Die
Betätigungsvorrichtung
wird danach in ihre Ruheposition zurückgebracht wie durch den Teil C3
der Kurve dargestellt, ohne das Zahnrad 46 zu drehen. Beim
folgenden Auskupplungsvorgang, der durch den Teil C4 der Kurve dargestellt
ist, durchläuft die
Betätigungsvorrichtung
ihren gesamten Weg zwischen den Positionen E und D und verursacht
dabei die Drehung des Zahnrades 46 in der Richtung einer Verringerung
der Kompensationskraft, wie durch das dem Teil C4 der Kurve zugeordnete
Symbol –1
dargestellt. Dieses Auskuppeln wird also mit einer geringeren Kompensationskraft
ausgeführt
als vorher.
-
Die 11 zeigt
die Regelung der Kompensationskraft im Sinne einer Erhöhung. Nach
einem Auskuppeln wird dafür
die Betätigungsvorrichtung über C'1 in Richtung seiner
Ruheposition E zurückgebracht
aber in der Zwischenposition P3 vor dem Erreichen dieser Ruheposition
angehalten, nachdem sie das Zahnrad 46 im Sinne einer Erhöhung der Kompensationskraft
gedreht hat wie durch das mit dem Teil C'1 der Kurve verbundenen Symbol +1 dargestellt.
Danach wird die Betätigungsvorrichtung
in die Position P1 des Beginns des Auskuppelns zurückgebracht
wie durch C'2 dargestellt,
und kommt dann in seine Ruheposition E zurück wie im dritten Teil C'3 der Kurve dargestellt.
Sie dreht dann das Zahnrad 46 ein weiteres mal im Sinne
einer Erhöhung
der Kompensationskraft, was durch das Symbol +1 dargestellt ist.
-
Bei
der folgenden Entkupplungs-Betätigung, die
durch den Teil C'4
der Kurve dargestellt ist, dreht die Betätigungsvorrichtung das Zahnrad 46 um
einen Schritt im Sinne einer Verringerung der Kompensationskraft,
was durch das Symbol –1
dargestellt ist. Aber insgesamt ist die Kompensationskraft um einen Schritt
erhöht
worden.
-
Zusammenfassend
kann festgehalten werden, dass die Betätigungsvorrichtung zwischen
ihren Positionen E, P2 und E hin und her bewegt wird, wenn die Kompensationskraft
um einen Schritt verringert werden muss und dass die Betätigungsvorrichtung
zwischen ihren Positionen P1, dann P3 und dann P1 hin und her bewegt
wird, wenn die Kompensationskraft um einen Schritt erhöht werden
muss.
-
Wenn
die Veränderung
der Kompensationskraft im Sinne einer Verringerung oder im Sinne
einer Erhöhung
größer sein
muss werden die Hin- und Her-Verschiebungen der Betätigungsvorrichtung
so oft wie notwendig mehrere Male wiederholt.
-
Jeder
Rotationsschritt des Zahnrades 46 in der einen oder anderen
Richtung überträgt sich
in eine Rotation der Gewindestange 40 und in eine Verschiebung
der Mutter 38, die den Auflagesitz der Feder 34 bildet,
nach oben oder nach unten und somit in einer Veränderung der Länge dieser
Feder in der Ruheposition. Dies erlaubt die Kompensationskraft um
einen Mittelwert herum zu variieren, um den Verschleiß der Kupplung,
der sich in eine Erhöhung
der Kraft zum Auskuppeln überträgt, zu kompensieren.
-
In
der in den 12–14 dargestellten Ausführungsform
treibt der Motor 10 der Betätigungsvorrichtung mit Hilfe
eines Getriebes und des auf seine Ausgangswelle montierten Zahnrades 16 eine
Zahnstange 18 an, auf der die zylindrische Stange 14 der
Betätigungsvorrichtung
befestigt ist, welche den Kolben 20 den hydraulischen Steuerzylinders 22 von
einer Kupplungsausrückvorrichtung
verschiebt, wie in der vorangehend beschriebenen Ausführungsform.
-
Die
zylindrische Stange 14 trägt zwei seitliche Arme 80,
deren Enden in Kanäle 82 von
Armen 84 eines Pendels eingreifen, die schwenkbar um eine feststehende
Querachse 86 an ihrem oberen Ende montiert sind.
-
Die
Arme 84 sind L-förmig
abgewinkelt und in ihrem mittleren Teil durch eine in etwa horizontal verlaufende
Querplatte 88 fest miteinander verbunden, die sich oberhalb
des Zylinders 22 befindet und die einen Teil der Mittel
zur Regelung der Kompensationskraft der Betätigungsvorrichtung bildet.
-
Die
Mittel zur Kraftkompensation der Betätigungsvorrichtung umfassen
vorzugsweise zwei koaxiale Federn 90, die zwischen einer
festen Auflage und einem beweglichen Gerät montiert sind, welches Rollen 92 zur
Auflage auf Nockenoberflächen
tragen, welche durch in etwa horizontale Teile der Arme 84 des
Pendels gebildet werden. Die von den Federn 90 auf die
Arme des Pendels ausgeübte
Kraft tendiert dazu diese Arme gegen den Uhrzeigersinn um die Querachse 86 zu
drehen und einen Druck auf die zylindrische Stange 14 in
der Richtung des Auskuppelns auszuüben.
-
Umgekehrt
wird die Stange 14 beim Einkuppeln von dem Motor 10 der
Betätigungsvorrichtung angetrieben,
was die Arme 84 im Uhrzeigersinn um die Querachse 86 dreht.
-
Die
Mittel zur Regelung der Kompensationskraft umfassen wie in der vorangehend
beschriebenen Ausführungsform
eine Mutter 94, welche einen Auflagesitz von einer oder
beiden Federn bildet, und welche auf einen axialen Schacht geschraubt
ist und durch ein Zahnrad 96 rotatorisch angetrieben wird, das
fest am Ende einer vertikalen zylindrischen Stange 98 montiert
ist, die ihrerseits mit Hilfe eines weiteren Zahnrades 100 drehend
angetrieben wird, welches vertikal in ein Fenster in der Querplatte 88 eingesetzt
ist und welches in der einen oder in der anderen Richtung durch
zwei Zähne 102, 104 angetrieben wird,
die vorspringend an den beiden einander gegenüberliegenden Längsrändern des
Fensters der Platte 88 ausgebildet sind.
-
Die
Größe dieses
Fensters ist größer als
der äußere Durchmesser
des Zahnrades 100, welches sich quer in dem Fenster verschieben
kann, wobei das untere Ende der Achse des Zahnrades in einer Quer-Führungsschiene 108 geführt ist,
welche in der Form eines sehr offenen V ausgebildet ist und an einem
feststehenden Führungsteil 110 angeordnet
ist, welches zwischen der Querplatte 88 und dem Steuerzylinder 22 für die Ausrückvorrichtung
der Kupplung angeordnet ist.
-
Eine
nicht dargestellte Rückstellfeder
beaufschlagt das Zahnrad 100 ständig in seine mittlere Position
im Inneren des Fensters der Platte 88.
-
Das
Zahnrad 100 hat eine Zahnung mit einer kreisförmigen Abwicklung
und umfasst 6–8
Zähne.
-
Die
Regelung der Kompensationskraft durch Antreiben des Zahnrads 100 mittels
des Zahns 102 ist schematisch in 15 dargestellt.
-
In
einer ersten Phase der Regelung, die in 15a dargestellt
ist wird der Zahn 102 in Kontakt mit einem Zahn des Zahnrades 100 gebracht,
wobei dieser Zahn in schwarz dargestellt ist, damit er von den anderen
Zähnen
unterschieden werden kann.
-
Wenn
der Zahn 102 wie durch den Pfeil in den 15a–15f angezeigt nach vorne verschoben wird,
dreht er das Zahnrad 100 um einen Schritt im Uhrzeigersinn
in der Zeichnung, ohne dass das Zahnrad 100 aus der Führungsschiene 108 herauslaufen
kann, da die Öffnung
dieser V-förmigen
Führungsschiene
nach hinten gerichtet ist, während
das Rad 102 nach vorne verschoben wird.
-
Wenn
der Zahn 102 in seine Ausgangsposition zurückgebracht
wird, wie in den 15a–15l dargestellt, drückt er auf den Zahn des Zahnrads 100,
welches dann in der Führungsschiene 108 herauslaufen
kann und daher von dem Zahn 102 weggeschoben wird, ohne
sich um seine Achse zu drehen.
-
Wenn
der Zahn 102 wie in 15l dargestellt
zurückgekommen
ist, hat sich das Zahnrad 100 bezüglich seiner Position in 15a um einen Schritt im Uhrzeigersinn
gedreht und die Kompensationskraft durch Verringerung der Länge einer
oder beider Kompensationsfedern erhöht.
-
Wenn
eine Verringerung der Kompensationskraft erforderlich ist ist es
der Zahn 104, der das Zahnrad 100 gegen den Uhrzeigersinn
antreibt, wenn es nach vorne verschoben wird und der bei seinem
Rückweg
nach hinten eine Querverschiebung des Zahnrades 100 in
der Führungsschiene 108 hervorruft,
ohne dass sich das Zahnrad um seine Achse dreht.
-
Für den Rest
ist die Funktionsweise ähnlich derjenigen
der ersten Ausführungsform:
der Motor 10 verlagert die zylindrische Stange 14 zum
Auskuppeln nach vorne, wobei diese Verschiebung nach vorne durch
die Kompensationsfedern 90 unterstützt werden, die auf die Arme 84 des
Pendels einen Drehmoment ausüben,
welches dazu tendiert, die Arme in 12 entgegengesetzt
zum Uhrzeigersinn zu drehen.
-
Die
Regelung der Kompensationskraft in der einen oder in der anderen
Richtung vollzieht sich durch Hin- und Her-Verläufe der Stange 14 auf
dem ersten Teil ihres Weges, bevor sie auf dem Kolben 20 des
Steuerzylinders 22 anschlägt und beginnt, den Kolben 20 in
dem Zylinder nach vorne zu verschieben. Die beiden Zähne 102 und 104 der
Platte 88 sind in Längsrichtung
relativ zueinander versetzt, wobei der Zahn 102 zur Regelung
in der Richtung einer Erhöhung
der Kompensationskraft sich vor dem Zahn 104 zur Regelung
in der Richtung einer Verringerung dieser Kraft befindet, so dass
die Regelung in der Richtung der Erhöhung der Kompensationskraft auf
einem ersten Teilbereich des Weges der Stange 14 von der
Ruheposition der Betätigungsvorrichtung an
ausgeführt
wird, und die Regelung dieser Kraft in der Richtung einer Verringerung
auf einem folgenden Teilbereich des Weges der Stange 14 ausgehend
von der Ruheposition und bevor die Stange 14 beginnt den
Kolben 20 des Steuerzylinders der Kupplungsausrückvorrichtung
zu verschieben ausgeführt
wird.
-
Es
ist von Vorteil, wenn das Ende 106 der Achse des Zahnrads 100,
welches in der Führungsschiene 108 aufgenommen
ist, mit einem Lager, insbesondere einem Kugellager ausgestattet
ist, so dass es ohne an den Wänden
der Führungsschiene 108 zu
reiben rollen kann.
-
Es
ist weiterhin von Vorteil, wenn die Zahnung des Zahnrads 100 mit
kreisförmiger
Abwicklung derart definiert ist, dass in der Position der 15f oder 15g,
die dem Ende des rotatorischen Antriebs und dem Beginn des Herauslaufens
in der Führungsschiene 108 entspricht,
das Zahnrad 100 bezüglich einer
senkrecht zur Richtung der Verschiebung des Antriebszahns 102 ausgerichteten
Querachse symmetrisch angeordnet ist.
-
Diese
Bemerkungen sind ebenfalls für
das Zahnrad 46 der ersten Ausführungsform gültig.
-
Die
Erfindung ist ganz allgemein bei allen Typen von Kupplungen anwendbar,
unabhängig
ob es sich dabei um gezogene oder gedrückte, normalerweise offene
oder normalerweise geschlossene Ausführungen handelt, wobei die
Verbindung zwischen der Betätigungsvorrichtung
und der Kupplung sowohl hydraulisch als auch mechanisch sein kann.