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Die Erfindung betrifft ein Kupplungsbetätigungssystem für mindestens eine Kupplung, die über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kupplungsbetätigungssystems.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 014 472 A1 ist eine Anordnung zum Betätigen eines Geberzylinders eines hydraulischen Systems zur Kupplungsbetätigung bekannt, mit einem drehbar karosseriefest gelagerten Pedal, das mittels einer Übertragungseinrichtung in Wirkverbindung mit dem Geberzylinderkolben steht, wobei die Übertragungseinrichtung ein Zahnradgetriebe umfasst. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 059 787 A1 ist ein Hydrauliksystem für Kraftfahrzeuge mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder bekannt, die durch eine hydraulische Strecke miteinander verbunden sind, in der eine Pumpe und eine Servoventileinrichtung so angeordnet sind, dass die Wirkung einer auf den Geberzylinder aufgebrachten Betätigungskraft auf den Nehmerzylinder verstärkt wird, wobei in der hydraulischen Strecke eine zusätzliche Pumpenflut mit einem Eingang und einem Ausgang und eine Schaltventileinrichtung so angeordnet sind, dass die Wirkung einer auf den Geberzylinder aufgebrachten Betätigungskraft auf den Nehmerzylinder bedarfsabhängig zusätzlich verstärkt wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 049 246 A1 ist eine Kupplungspedalkraftunterstützungseinrichtung bekannt, die über eine hydraulische Strecke mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder verbunden ist, in der eine Pumpe, eine Rückschlagventileinrichtung und eine Servoventileinrichtung mit einem hin und her bewegbaren Ventilschieber so angeordnet sind, dass die Wirkung einer auf den Geberzylinder aufgebrachten Betätigungskraft auf den Nehmerzylinder verstärkt wird, wobei an dem Ventilschieber eine Dichtkante oder Dichtfläche vorgesehen ist, die mit einer feststehenden Sitzfläche oder Sitzkante am Gehäuse der Servoventileinrichtung einen Ventilsitz darstellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kupplungsbetätigungssystem für mindestens eine Kupplung, die über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung, zu schaffen, das einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar und/oder einfach zu betätigen ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Kupplungsbetätigungssystem für mindestens eine Kupplung, die über ein Pedal betätigbar ist, mit einem Geberzylinder und mit einer unterstützenden Aktoreinrichtung, dadurch gelöst, dass die unterstützende Aktoreinrichtung einen elektromechanischen Aktor umfasst, mit dem die Kupplung automatisiert beziehungsweise teilautomatisiert betätigbar ist. Der zwischen dem Pedal und dem Geberzylinder vorgesehene elektromechanische Aktor oder Aktuator ermöglicht es auf einfache Art und Weise, dass die Kupplung sowohl manuell über das Pedal als auch automatisiert betätigt werden kann, insbesondere geöffnet werden kann. Der elektromechanische Aktor umfasst zum Beispiel einen Elektromotor, der eine Spindel antreibt. Die Spindel ist zum Beispiel über eine Getriebeeinrichtung mit der Schubstange des elektromechanischen Aktors gekoppelt. Durch den Elektromotor kann die Spindel in Drehung versetzt werden. Eine Drehbewegung der Spindel wird über die Getriebeeinrichtung in eine translatorische Bewegung der Schubstange umgewandelt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktor über eine Hebeleinrichtung mit dem Pedal gekoppelt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Darstellung einer Sicherheitsfunktion ermöglicht. Über die Hebeleinrichtung kann die Kupplung mit Hilfe des Pedals und einer rein mechanischen Kraftübertragung betätigt werden, wenn zum Beispiel der elektromechanische Aktor ausfällt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeleinrichtung einen schwenkbar gelagerten Hebel mit einem ersten Ende, dem eine Schubstange des elektromechanischen Aktors zugeordnet ist, und mit einem zweiten Ende, dem eine Kolbenstange des Geberzylinders zugeordnet ist, umfasst. Der Hebel ist zwischen den beiden Enden vorzugsweise schwenkbar gelagert. Über den Hebel kann der elektromechanische Aktor auf einfache Art und Weise mit dem Geberzylinder gekoppelt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende des Hebels eine Federeinrichtung angebracht ist. Die Federeinrichtung ist in einem unbetätigten Zustand der Kupplung vorteilhaft von dem Pedal beabstandet. Beim Betätigen des Pedals wird dieses auf ein Ende der Federeinrichtung, das von dem Pedal beabstandet ist, zu bewegt. In einem aktorbetätigten Zustand wird die Federeinrichtung komprimiert, wenn zusätzlich das Pedal betätigt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Ende des Hebels ein Pedalanschlag zugeordnet ist. Über den Pedalanschlag wird eine mechanische Betätigungskraft bei einer Pedalbetätigung über ein Hebelende auf den Geberzylinder, insbesondere auf eine Kolbenstange des Geberzylinders übertragen. Der Geberzylinder umfasst zum Beispiel einen Geberkolben, an dem die Kolbenstange angebracht ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kupplungsbetätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass dem elektromechanischen Aktor eine Sensoreinrichtung zugeordnet ist, die, wenn der elektromechanische Aktor aktiv ist, eine Pedalbetätigung erkennt. Eine zusätzliche Pedalbetätigung bei aktivem elektromechanischem Aktor wird zum Beispiel über einen erhöhten Strom durch die Sensoreinrichtung erkannt.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kupplungsbetätigungssystems ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein beziehungsweise der Hebel in Richtung Geberzylinder ausgelenkt wird, wenn die Kupplung über das Pedal betätigt wird. Bei einer Pedalbetätigung der Kupplung wird eine translatorische Bewegung des Pedalanschlags, vorzugsweise eins zu eins, in eine translatorische Bewegung der Kolbenstange des Geberzylinders umgesetzt. Die Bewegung der Kolbenstange führt zu einer Bewegung des Geberkolbens in dem Geberzylinder. Der Geberzylinder wiederum ist zum Beispiel über eine hydraulische oder hydrostatische Strecke mit einem Nehmerzylinder verbunden. Der Nehmerzylinder wiederum ist der Kupplung zugeordnet, zum Beispiel unter Zwischenschaltung eines geeigneten Betätigungslagers. Der Nehmerzylinder ist zum Beispiel als konzentrischer Nehmerzylinder ausgeführt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder bei einer automatisierten Kupplungsbetätigung durch den elektromechanischen Aktor über den Hebel beaufschlagt wird. Bei der automatisierten Kupplungsbetätigung wird die Schubstange des elektromechanischen Aktors translatorisch bewegt. Diese translatorische Bewegung der Schubstange des elektromechanischen Aktors wird über den Hebel in eine translatorische Bewegung der Kolbenstange des Geberzylinders umgewandelt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Pedalkraft über den Hebel auf den elektromechanischen Aktor übertragen wird, wenn das Pedal betätigt wird, während der elektromechanische Aktor aktiv ist. Die Pedalbetätigung kann, zum Beispiel aufgrund eines erhöhten Stroms in dem elektromechanischen Aktor, mit Hilfe der vorab beschriebenen Sensoreinrichtung detektiert werden. Im Anschluss an die Detektion kann die Schubstange des elektromechanischen Aktors entsprechend zurückgefahren werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen elektromechanischen Aktor, eine Hebeleinrichtung, ein Pedal, einen Pedalanschlag, eine Schubstange, eine Kolbenstange, einen Hebel, eine Sensoreinrichtung und/oder eine Federeinrichtung für ein vorab beschriebenes Kupplungsbetätigungssystem, das insbesondere gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben wird. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungssystems mit einem Pedal und einem elektromechanischen Aktor in einem unbetätigten Zustand;
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2 das Kupplungsbetätigungssystem aus 1 in einem pedalbetätigten Zustand und
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3 das Kupplungsbetätigungssystem aus den 1 und 2 in einem aktorbetätigten Zustand.
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In den 1 bis 3 ist ein Kupplungsbetätigungssystem 1 mit einem Kupplungspedal 2 in verschiedenen Zuständen dargestellt. Das Kupplungspedal 2, das verkürzt auch als Pedal bezeichnet wird, ist über eine Lagereinrichtung 7 schwenkbar in einem Fußbereich eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs angebracht.
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Das Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst ein Hydrauliksystem 10 mit einem Geberzylinder 12, der über eine (nicht dargestellte) hydraulische Strecke mit einem Nehmerzylinder einer (ebenfalls nicht dargestellten) Kupplung verbunden ist. In dem Geberzylinder 12 ist ein Geberkolben hin und her bewegbar geführt, an welchem eine Kolbenstange 14 angebracht ist, die aus dem Geberzylinder 12 herausragt. An dem Kupplungspedal 2 ist ein Pedalanschlag 15 angebracht, der auf einer gemeinsamen Wirkungslinie mit der Kolbenstange 14 angeordnet ist.
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Das Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst des Weiteren eine unterstützende Aktoreinrichtung 20. Die unterstützende Aktoreinrichtung 20 umfasst einen elektromechanischen Aktor 22, von dem eine Schubstange 24 ausgeht, die parallel zu der Kolbenstange 14 und dem Pedalanschlag 15 angeordnet ist.
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Der elektromechanische Aktor 22 umfasst zum Beispiel einen Elektromotor und eine Spindel, die über eine Getriebeeinrichtung mit der Schubstange 24 gekoppelt ist. An einem freien Ende der Schubstange 24, das heißt an einem dem elektromechanischen Aktor 22 abgewandten Ende der Schubstange 24, ist eine Federeinrichtung 25 angebracht. Der elektromechanische Aktor 22 umfasst des Weiteren eine Sensoreinrichtung 28.
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Das Kupplungsbetätigungssystem 1 umfasst des Weiteren eine Hebeleinrichtung 30. Die Hebeleinrichtung 30 umfasst einen Hebel 35, der mit Hilfe eines Schwenklagers 34 schwenkbar gelagert ist. Eine Schwenkachse des Hebels 35 verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 1 bis 3 durch das Schwenklager 34.
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Ein erstes Ende 31 des Hebels 35 ist zwischen dem Pedalanschlag 15 und der Kolbenstange 14 des Geberzylinders 12 angeordnet. Ein zweites Ende 32 des Hebels 35 ist zwischen dem Pedal 2 und der Schubstange 24 des elektromechanischen Aktors 22 angeordnet.
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Der elektromechanische Aktor 22 kann auf das erste Ende 31 des Hebels 35, das auch Aktorende genannt wird, über die Schubstange 24 eine Kraft übertragen, die den Hebel 35 auslenkt. Diese Kraft wirkt über eine entsprechende Auslenkung an dem zweiten Ende 32, das auch Pedalende genannt wird, auf die Kolbenstange 14 des Geberzylinders 12, und zwar an der gleichen Stelle, wo auch die Kraft bei einer Pedalbetätigung von dem Pedal 2 über den Pedalanschlag 15 auf die Kolbenstange 14 des Geberzylinders 12 übertragen wird.
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Der elektromechanische Aktor 22 ist an seinem mechanisch kraftübertragenden Element, also der Schubstange 24, weiterhin mit der Federeinrichtung 25 verbunden, die eine Druckfeder umfasst, welche zusammen mit der Schubstange 24 translatorisch bewegt wird.
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In 1 befinden sich das Pedal 2 und der elektromechanische Aktor 22 in einem unbetätigten Zustand. Wird die Kupplung manuell, das heißt mit Hilfe des Pedals 2, betätigt, so wird der mit seinem zweiten Ende 32 zwischen dem Pedalanschlag 15 und der Kolbenstange 14 angeordnete Hebel 35 ebenfalls ausgelenkt.
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Da die Schubverbindung über die Schubstange 24 zu dem elektromechanischen Aktor 22 keine Zugkräfte überträgt, wird dieser, wie man in 2 sieht, bei einer Pedalbetätigung der Kupplung nicht mitbewegt.
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Die Bewegung des Pedals 2 zur Kupplungsbetätigung, insbesondere zur Kupplungsöffnung endet kurz vor der mit dem elektromechanischen Aktor, insbesondere mit der Schubstange 24 des elektromechanischen Aktors 22, verbundenen Druckfeder der Federeinrichtung 25.
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Wird die Kupplung durch den elektromechanischen Aktor 22 betätigt, so wird der Geberzylinder 12 über den Hebel 35 aktuiert und die Druckfeder der Federeinrichtung 25 wird, wie man in 3 sieht, unmittelbar vor das Pedal 2 geschoben. Wird nun das Pedal 2 betätigt, während die Kupplung automatisiert vom elektromechanischen Aktor 22 geöffnet wird, stellt die Federeinrichtung 25 einen mechanischen Widerstand dar. Durch diesen mechanischen Widerstand wird eine vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft in einem ersten Teil der Pedalbewegung reduziert.
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In einem zweiten Teil der Pedalbewegung ist die Druckfeder der Federeinrichtung 25 blockiert beziehungsweise liegt auf Block, so dass die Kraft auf die Schubstange 24 des elektromechanischen Aktors 22 übertragen wird. Durch die zusätzliche Kraft auf den elektromechanischen Aktor 22 kann eine Aktorelektronik die Pedalbewegung, zum Beispiel anhand eines erhöhten Stroms in dem elektromechanischen Aktor 22, detektieren und die Schubstange 24 zur Kupplungsaktuierung zurückfahren.
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Alternativ kann ein einfacher Sensor, wie zum Beispiel ein Näherungssensor, eingesetzt werden, der die Bewegung des Pedals 2 bei aktorseitiger Betätigung der Kupplung erkennt und die Schubstange 24 des elektromechanischen Aktors 22 zurückfährt. Der über die geöffnete Kupplung unter Druck stehende Geberzylinder 12 stützt sich nach zurückgefahrenem Aktor 22 wieder am Pedal 2 ab, über das er anschließend die Kupplung wieder schließt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungssystem
- 2
- Kupplungspedal
- 7
- Lagereinrichtung
- 10
- Hydrauliksystem
- 12
- Geberzylinder
- 14
- Kolbenstange
- 15
- Pedalanschlag
- 20
- Aktoreinrichtung
- 22
- elektromechanischer Aktor
- 24
- Schubstange
- 25
- Federeinrichtung
- 28
- Sensoreinrichtung
- 30
- Hebeleinrichtung
- 31
- erstes Ende
- 32
- zweites Ende
- 34
- Schwenklager
- 35
- Hebel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009014472 A1 [0002]
- DE 102008059787 A1 [0002]
- DE 10200049246 A1 [0002]
