DE102016002219A1

DE102016002219A1 - Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung

Info

Publication number: DE102016002219A1
Application number: DE102016002219.1A
Authority: DE
Inventors: Serdar Celik; Balazs Tueri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31
Also published as: CN107117024A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung (30), aufweisend ein Pedal (1), einen Hydraulikzylinder (20) mit einem Kolben (21), der mit dem Pedal (1) durch einen Freilauf (10) mit Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals (1) gekoppelt ist, und ein Betätigungsmittel (31) zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung (30), das durch eine Drosselvorrichtung (60), deren Strömungswiderstand veränderbar ist, hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder (20) gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung, ein Kraftfahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung mittels der Betätigungsvorrichtung.
Aus der DE 10 2004 062 554 A1 ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Geberzylinder, einem mit diesem durch einen Fluidkanal verbundenen Nehmerzylinder und einem Drosselglied zur zeitweiligen Begrenzung des Fluidkanalquerschnitts bekannt, wobei ein Sensor eine Kolbenstellung im Geberzylinder detektiert. Hierdurch kann das Drosselglied die Funktion eines Peak Torque Limiters (PTL) zur Reduzierung einer Drehmomentspitzenbelastung während des Einkuppelns realisieren.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 11, 12 stellen ein Kraftfahrzeug mit einer hier beschriebenen Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung mittels einer hier beschriebenen Betätigungsvorrichtung unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung ein Pedal, einen Hydraulikzylinder mit einem Kolben, der mit dem Pedal durch einen Freilauf mit Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals gekoppelt ist, und ein Betätigungsmittel zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung auf, das hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder gekoppelt ist. In einer Ausführung ist das Betätigungsmittel zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung insbesondere durch eine Drosselvorrichtung, deren Strömungswiderstand veränderbar ist, hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder gekoppelt.
Das Pedal ist in einer Ausführung schwenkbar gelagert. Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Betätigungscharakteristik zur Verfügung gestellt werden.
Ein Freilauf ist in einer Ausführung eine Koppelvorrichtung zur Übertragung einer Stellbewegung bzw. einer Betätigungskraft des Pedals auf den Kolben zum Betätigen, insbesondere Öffnen, der Kraftfahrzeug-Kupplung, insbesondere mit einem bzw. durch einen pedalseitigen bzw. -festen bzw. mit dem Pedal verbundenen Anschlag und einem relativ hierzu beweglichen, insbesondere beweglich gelagerten, kolbenseitigen bzw. -festen bzw. mit dem Kolben verbundene Anschlag, der zur Übertragung der Stellbewegung bzw. der Betätigungskraft den pedalseitigen Anschlag kontaktiert, wobei die Koppelvorrichtung ein Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals, insbesondere zwischen dem pedal- und dem kolbenseitigen Anschlag, aufweist, so dass das Pedal in einer Schließrichtung zum Schließen bzw. Einrücken der Kraftfahrzeug-Kupplung einen (Spiel)Weg zurücklegen kann, ohne den Kolben dadurch, wenigstens im Wesentlichen, insbesondere jedenfalls abgesehen von Reibungseffekten oder dergleichen, zu aktuieren. Insbesondere ist ein Freilauf in einer Ausführung eine einseitige bzw. Ein-Wege-Kupplung.
Das Betätigungsmittel weist in einer Ausführung einen hydraulischen Nehmerzylinder auf, der mit dem somit als Geberzylinder fungierenden Hydraulikzylinder, insbesondere über bzw. durch die Drosselvorrichtung, hydraulisch verbunden bzw. gekoppelt sein kann. Hierzu wird ergänzend auf die eingangs genannte DE 10 2004 062 554 A1 Bezug genommen und deren Inhalt vollständig in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.
Durch die Drosselvorrichtung mit, insbesondere aktiv bzw. gesteuert, veränderbarem Strömungswiderstand, kann in einer Ausführung vorteilhaft insbesondere eine Drehmomentspitzenbelastung während eines Einkuppelns bzw. Schließens der Kraftfahrzeug-Kupplung reduziert werden: wird das Pedal zu schnell in Schließrichtung bewegt, beispielsweise durch Abrutschen ungewollt bzw. verfrüht freigegeben oder dergleichen, kann durch zeitweises Erhöhen des Strömungswiderstands das Schließen der Kraftfahrzeug-Kupplung abgebremst werden.
Durch den Freilauf kann in einer Ausführung dabei vorteilhaft gleichwohl eine rasche Rückstellbewegung des Pedals in Schließrichtung zur Verfügung gestellt werden: aufgrund des Bewegungsspiels im Stellweg des Pedals kann dieses zurückstellen, während der Kolben nur langsamer nachfolgt und somit die Kraftfahrzeug-Kupplung entsprechend langsamer schließt. Mit anderen Worten kann in einer Ausführung der Freilauf eine Rückstellbewegung des Pedals in Schließrichtung zum Schließen bzw. Einrücken der Kraftfahrzeug-Kupplung wenigstens streckenweise von einer Folge- bzw. Rückstellbewegung des Kolbens in Schließrichtung zum Schließen bzw. Einrücken der Kraftfahrzeug-Kupplung entkoppeln.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Abstand oder einer Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs verändert. Entsprechend weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Betätigungsvorrichtung eine hierzu hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, eingerichtete Steuerung bzw. eine Steuerung bzw. ein Mittel zum Verändern des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Abstand oder einer Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem relativ hierzu beweglichen kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs auf.
Auf Basis eines Abstands oder einer Kraft zwischen pedal- und kolbenseitigem Anschlag kann in einer Ausführung vorteilhaft ein Lösen bzw. Vorauseilen des Pedals beim Schließen der Kupplung erkannt und hieraus eine potentielle zu schnelle Schließbewegung der Kupplung detektiert werden, die durch Verändern, insbesondere Erhöhen, des Strömungswiderstands abgebremst werden kann.
In einer Ausführung wird der Abstand bzw. die Kraft berührungslos erfasst. Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung ein Erfassungsmittel zum berührungslosen Erfassen des Abstandes bzw. der Kraft auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Beeinflussung der Stellwege von Pedal und/oder Kolben reduziert, insbesondere vermieden, werden.
In einer anderen Ausführung wird der Abstand bzw. die Kraft berührend bzw. unter Kontakt erfasst. Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung ein Erfassungsmittel zum berührenden Erfassen bzw. Erfassen unter Kontakt des Abstandes bzw. der Kraft auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Erfassung verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder ihre Präzision und/oder Zuverlässigkeit erhöht, werden.
In einer Ausführung kann das Erfassungsmittel einen elektrischen, magnetischen oder optischen Sensor oder Schalter, insbesondere Kontaktschalter, aufweisen, insbesondere ein solcher sein.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils die Erfassung verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder ihre Präzision und/oder Zuverlässigkeit erhöht, werden.
In einer Ausführung kann durch bzw. bei (mechanischem) Kontakt zwischen dem pedal- und dem kolbenseitigen Anschlag ein elektrischer, magnetischer oder optischer Kontakt geöffnet oder geschlossen bzw. der Schalter betätigt oder deaktiviert werden bzw. sein bzw. der Sensor einen (mechanischen) Kontakt zwischen dem pedal- und dem kolbenseitigen Anschlag erfassen bzw. hierzu eingerichtet sein.
Entsprechend kann ein Abstand zwischen dem pedal- und dem kolbenseitigen Anschlag insbesondere jeder vorhandene bzw. positive Abstand bzw. irgendein Abstand größer Null sein. Entsprechend wird in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem (mechanischen) Kontakt bzw. dem Vorliegen eines Kontakts zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs verändert. Entsprechend weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Betätigungsvorrichtung eine hierzu hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, eingerichtete Steuerung bzw. eine Steuerung zum Verändern des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem (mechanischen) Kontakt bzw. dem Vorliegen eines Kontakts zwischen dem pedalseitigen und dem relativ hierzu beweglichen kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs auf.
In einer Ausführung ist der, insbesondere elektrische, magnetische oder optische Sensor oder Schalter beweglich gelagert, insbesondere vorgespannt.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine mechanische Beanspruchung, insbesondere die Gefahr einer Beschädigung, des Erfassungsmittels reduziert und/oder der Schalter in eine (Schalt)Stellung vorgespannt werden.
In einer Ausführung ist das Erfassungsmittel an dem pedalseitigen oder kolbenseitigen Anschlag angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils die Erfassung verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder ihre Präzision und/oder Zuverlässigkeit erhöht, werden.
In einer Ausführung weist das Erfassungsmittel eine elastische Kontaktfläche zum Kontaktieren des pedalseitigen oder kolbenseitigen Anschlags auf, insbesondere aus Kautschuk, Silikon oder dergleichen. Hierdurch können in einer Ausführung Schwingungen zwischen dem pedal- und kolbenseitigen Anschlag gedämpft werden.
In einer Ausführung weist der Freilauf eine pedalseitige bzw. -feste bzw. mit dem Pedal verbundene Hülse, in der der kolbenseitige Anschlag beweglich angeordnet ist, oder eine kolbenseitige bzw. -feste bzw. mit dem Kolben verbundene Hülse auf, in der der pedalseitige Anschlag beweglich angeordnet, insbesondere verschiebbar gelagert, ist.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Freilaufkinematik, insbesondere Kraft- und/oder Bewegungsübertragung, zur Verfügung gestellt werden.
In einer Weiterbildung ist das Erfassungsmittel ganz oder teilweise in der Hülse angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Erfassung verbessert, insbesondere vereinfacht und/oder ihre Präzision und/oder Zuverlässigkeit erhöht, werden. Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung hierdurch das Erfassungsmittel geschützt werden.
In einer Ausführung verändert die Steuerung einen, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitt der Drosselvorrichtung, um deren Strömungswiderstand zu verändern. Entsprechend weist die Drosselvorrichtung in einer Ausführung einen durch die Steuerung veränderbaren, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitt auf bzw. ist die Steuerung zur Veränderung eines, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts der Drosselvorrichtung eingerichtet bzw. weist Mittel zum Verändern eines, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts der Drosselvorrichtung zur Veränderung von deren Strömungswiderstand auf. Hierzu wird ergänzend auf die eingangs genannte DE 10 2004 062 554 A1 Bezug genommen und deren Inhalt vollständig in die vorliegende Offenbarung aufgenommen. Entsprechend kann das Verändern des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung in einer Ausführung ein Verändern ihres, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts umfassen, insbesondere sein, insbesondere ein Vergrößern des Strömungswiderstands ein Reduzieren des Querschnitts bzw. ein Reduzieren des Strömungswiderstands ein Vergrößern des Querschnitts.
Entsprechend wird in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein, insbesondere minimaler, durchströmbarer bzw. durchströmter bzw. hydraulischer Querschnitt der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einer Kraft oder einem Abstand, insbesondere einem (mechanischen) Kontakt bzw. dem Vorliegen eines Kontakts, zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs verändert. Entsprechend weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Betätigungsvorrichtung eine hierzu hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, eingerichtete Steuerung bzw. eine Steuerung bzw. ein Mittel zum Verändern eines, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einer Kraft oder einem Abstand, insbesondere einem (mechanischen) Kontakt bzw. dem Vorliegen eines Kontakts, zwischen dem pedalseitigen und dem relativ hierzu beweglichen kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs auf.
In einer Ausführung erhöht die Steuerung den Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft. In einer Weiterbildung reduziert die Steuerung den, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitt der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft, insbesondere von einem ersten auf einen demgegenüber kleineren zweiten Querschnittswert, bzw. ist hierzu eingerichtet.
Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung Mittel zum Erhöhen des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft auf. In einer Weiterbildung weist die Steuerung Mittel zum Reduzieren des, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft, insbesondere von einem ersten auf einen demgegenüber kleineren zweiten Querschnittswert, auf.
Der Grenzwert für den Abstand beträgt in einer Ausführung höchstens 1 cm, insbesondere höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 0,1 mm, und/oder wenigstens 0 mm, er kann insbesondere, wenigstens im Wesentlichen bzw. im Rahmen einer Messauflösung bzw. Toleranz des Erfassungsmittels, gleich Null sein. Somit kann, wie vorstehend erläutert ein Abstand zwischen pedal- und kolbenseitigem Anschlag insbesondere ein vorliegender oder nicht vorliegender (mechanischer) Kontakt zwischen pedal- und kolbenseitigem Anschlag sein.
Der Grenzwert für die Kraft beträgt in einer Ausführung höchstens 10 N, insbesondere höchstens 1 N, insbesondere höchstens 0,1 N, und/oder wenigstens, 0 N, er kann insbesondere, wenigstens im Wesentlichen bzw. im Rahmen einer Messauflösung bzw. Toleranz des Erfassungsmittels, gleich Null sein.
Durch einen positiven, von Null verschiedenen Kraftgrenzwert kann in einer Ausführung vorteilhaft ein bevorstehendes Abheben des pedal- und kolbenseitigen Anschlags voneinander prognostiziert werden. Durch einen positiven, von Null verschiedenen Abstandsgrenzwert kann in einer Ausführung vorteilhaft eine geringfügige, beispielsweise vibrations- oder messtechnisch bedingte, Abstandsveränderung, insbesondere ein kurzzeitiges oder scheinbares Abheben ignoriert und so insbesondere ein Regelbrummen vermieden werden. Umgekehrt kann durch einen Grenzwert, der, wenigstens im Wesentlichen bzw. im Rahmen einer Messauflösung bzw. Toleranz des Erfassungsmittels, gleich Null ist, in einer Ausführung einem Abheben präzise entgegengesteuert werden.
Eine Viskosität eines Hydraulikfluids der Drosselvorrichtung bzw. zur Betätigung des Betätigungsmittels bzw. im Hydraulikzylinder kann insbesondere von einer Temperatur des Hydraulikfluids abhängen. Insbesondere, wenn bei niedriger Viskosität der durchströmbare Querschnitt der Drosselvorrichtung in gleicher Weise verändert, insbesondere reduziert, wird wie bei hoher Viskosität, kann dies in einer Ausführung dazu führen, dass die Kupplung bei Freigeben des Pedals ungewollt langsam schließt.
Insbesondere daher erhöht in einer Ausführung die Steuerung den Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einer Temperatur bzw. ist hierzu eingerichtet. In einer Weiterbildung reduziert die Steuerung den durchströmbaren Querschnitt der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur bzw. ist hierzu eingerichtet. Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung Mittel zum Erhöhen des Strömungswiderstands, insbesondere zum Reduzieren des durchströmbaren Querschnitts, der Drosselvorrichtung in Abhängigkeit von einer bzw. der Temperatur auf.
Die Temperatur ist in einer Ausführung eine Temperatur eines Hydraulikfluids der Drosselvorrichtung oder eine Temperatur, von der eine Temperatur eines Hydraulikfluids der Drosselvorrichtung abhängt bzw. die diese beeinflusst, insbesondere eine Außen- bzw. Umgebungs- oder eine Innentemperatur des Kraftfahrzeugs. Entsprechend weist die Betätigungsvorrichtung in einer Ausführung Mittel zum Erfassen dieser Temperatur auf.
Hierdurch kann somit in einer Ausführung einer thermisch bedingten Änderung einer Viskosität eines Hydraulikfluids der Drosselvorrichtung Rechnung getragen und in einer Weiterbildung insbesondere ein ungewollt langsames Schließen der Kupplung vermieden werden. Dabei kann die Veränderung des Strömungswiderstands, insbesondere des durchströmbaren Querschnitts, der Drosselvorrichtung, in Abhängigkeit von einer erfassten Außen- bzw. Umgebungs- oder Innentemperatur des Kraftfahrzeugs vorteilhaft auf bereits ohnehin vorhandenen Messwerten basieren.
In einer Ausführung erhöht die Steuerung den Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung nur, falls die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. In einer Weiterbildung reduziert die Steuerung den, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitt der Drosselvorrichtung nur, falls die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, insbesondere von einem ersten auf einen demgegenüber kleineren zweiten Querschnittswert, bzw. ist hierzu eingerichtet.
Entsprechend weist in einer Ausführung die Steuerung Mittel zum Erhöhen des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung nur, falls die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, insbesondere zum Reduzieren des, insbesondere minimalen, durchströmbaren bzw. durchströmten bzw. hydraulischen Querschnitts der Drosselvorrichtung nur, falls die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, insbesondere von einem ersten auf einen demgegenüber kleineren zweiten Querschnittswert, auf.
In einer Ausführung kann eine bzw. die Steuerung der Betätigungsvorrichtung eine Kraftstoffzufuhr (zu) einer durch die Kraftfahrzeug-Kupplung mit wenigstens einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wahlweise koppelbaren Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem bzw. dem Abstand oder einer bzw. der Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs, insbesondere wenigstens zeitweise, reduzieren, insbesondere sperren bzw. unterbrechen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung in einer Ausführung eine Zündung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Abstand oder der Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs, insbesondere wenigstens zeitweise, reduzieren, insbesondere sperren bzw. unterbrechen. In einer Weiterbildung reduziert, insbesondere sperrt bzw. unterbricht, die Steuerung eine Kraftstoffzufuhr (zu) der Brennkraftmaschine und/oder eine Zündung der Brennkraftmaschine, insbesondere wenigstens zeitweise, in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines, insbesondere des vorstehend genannten, vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines, insbesondere des vorstehend genannten, vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft, in einer Weiterbildung insbesondere bei Kontaktverlust zwischen pedal- und kolbenseitigem Anschlag und/oder falls eine bzw. die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Entsprechend weist in einer Ausführung eine bzw. die Steuerung der Betätigungsvorrichtung Mittel zum, insbesondere wenigstens zeitweisen, Reduzieren, insbesondere Sperren bzw. Unterbrechen, einer Kraftstoffzufuhr (zu) der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Abstand oder der Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs und/oder Mittel zum, insbesondere wenigstens zeitweisen, Reduzieren, insbesondere Sperren bzw. Unterbrechen, einer Zündung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von dem Abstand oder der Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag des Freilaufs auf. In einer Weiterbildung weist die Steuerung Mittel zum, insbesondere wenigstens zeitweisen, Reduzieren, insbesondere Sperren bzw. Unterbrechen, einer Kraftstoffzufuhr (zu) der Brennkraftmaschine und/oder einer Zündung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Überschreiten, insbesondere infolge eines Überschreitens bzw. bei Überschreiten, eines, insbesondere des vorstehend genannten, vorgegebenen Grenzwertes für den Abstand oder in Abhängigkeit von einem Unterschreiten, insbesondere infolge eines Unterschreitens bzw. bei Unterschreiten, eines, insbesondere des vorstehend genannten, vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft, insbesondere bei Kontaktverlust zwischen pedal- und kolbenseitigem Anschlag und/oder falls eine bzw. die Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, auf.
Hierdurch kann in einer Ausführung die kinetische Energie der Brennkraftmaschine und somit eine Drehmomentspitzenbelastung während des Einkuppelns reduziert werden.
Ein Reduzieren der Kraftstoffzufuhr und/oder Zündung der Brennkraftmaschine kann in einer Ausführung zusätzlich oder alternativ zu einem Verändern eines Strömungswiderstands einer Drosselvorrichtung erfolgen bzw. vorgesehen sein.
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen und damit insbesondere eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere deren Drosselvorrichtung, steuern kann.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1 einen Teil eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 einen Teil eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
3 ein Verfahren zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung dieses Kraftfahrzeugs mittels dieser Betätigungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt einen Teil eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Das Kraftfahrzeug weist eine Brennkraftmaschine 4, wenigstens ein Antriebsrad 51, ein damit gekoppeltes Getriebe 50 und eine Kraftfahrzeug-Kupplung 30 zum wahlweisen Koppeln der Brennkraftmaschine 4 mit dem Getriebe 50 und damit dem Antriebsrad 51 auf.
Die Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung 30 weist ein Pedal 1, einen Hydraulikzylinder 20 mit einem Kolben 21, der mit dem Pedal 1 durch einen Freilauf 10 mit Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals 1 gekoppelt ist, und ein Betätigungsmittel 31 zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung 30 auf, das durch eine Drosselvorrichtung 60, deren Strömungswiderstand aktiv bzw. gesteuert veränderbar ist, hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder 20 gekoppelt ist.
Die Betätigungsvorrichtung weist weiter eine Steuerung zum Verändern des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung 60 in Abhängigkeit von einem Abstand a zwischen einem pedalseitigen Anschlag 12 und einem relativ hierzu beweglichen kolbenseitigen Anschlag 13 des Freilaufs 10 auf, welcher eine pedalseitige Hülse 11 aufweist.
Die Steuerung weist ein Erfassungsmittel in Form eines beweglich gelagerten, vorgespannten elektrischen Kontaktschalters 71 zum berührenden Erfassen des Abstandes a zwischen dem pedalseitigen Anschlag 12 und dem kolbenseitigen Anschlag 13 des Freilaufs 10 auf, der an dem kolbenseitigen Anschlag 13 in der Hülse 11 angeordnet ist.
Dabei ist im Ausführungsbeispiel zur vereinfachten Darstellung der elektrische Kontaktschalters 71 geschlossen, falls der pedalseitige Anschlag 12 den kolbenseitigen Anschlag 13 des Freilaufs 10 kontaktiert bzw. der Abstand a gleich Null ist.
Die Drosselvorrichtung 60 weist ein bewegliches Stellglied 61 auf, das in eine Stellung (oben in 1) federvorgespannt ist, in der Drosselvorrichtung 60 einen minimalen durchströmbaren Durchmesser D aufweist, und durch Bestromen eines Elektromagneten 72 in eine weitere, in 1 gezeigte Stellung verstellt werden kann, in der Drosselvorrichtung 60 einen größeren minimalen durchströmbaren Durchmesser (D + d) aufweist.
Der Elektromagnet 72 ist in einem Stromkreis mit einer Spannungsquelle 73 angeordnet, der durch den elektrischen Kontaktschalter 71 geschlossen wird bzw. ist, wenn der pedalseitige Anschlag 12 den kolbenseitigen Anschlag 13 des Freilaufs 10 kontaktiert.
Somit wird bei Überschreiten eines Grenzwertes a₀ = 0 für den Abstand a zwischen dem pedalseitige Anschlag 12 dem kolbenseitigen Anschlag 13, d. h. wenn der kolbenseitige Anschlag 13 den mechanischen Kontakt mit dem pedalseitigen Anschlag 12 verliert, die Bestromung des Elektromagneten 72 unterbrochen, so dass das Stellglied 61 aufgrund der Federvorspannung in die in 1 obere Stellung verstellt und so den Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung 60 erhöht.
Rutscht beispielsweise ein Bediener ungewollt von dem durchgetretenen Kupplungspedal 1 ab, kann dies zu unerwünschten Drehmomentspitzenbelastungen im Antriebsstrang 4 – 30 – 50 – 51 führen. Insbesondere aufgrund der hydraulischen Trägheit verliert in einem solchen Fall jedoch im Ausführungsbeispiel der kolbenseitige Anschlag 13 frühzeitig den mechanischen Kontakt mit dem pedalseitigen Anschlag 12, wodurch der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung 60 erhöht und so ein Schließen der Kupplung 30 verlangsamt und dadurch die Drehmomentspitzenbelastungen reduziert werden.
2 zeigt in 1 entsprechender Weise einen Teil eines Kraftfahrzeugs mit einer Betätigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
In der Ausführung der 2 wird bzw. ist das Stellglied 61 in die untere, in 2 dargestellte Stellung federvorgespannt, in der die Drosselvorrichtung 60 den größeren minimalen durchströmbaren Durchmesser (D + d) aufweist. Durch Bestromen des Elektromagneten 72 kann das Stellglied 61 in die obere Stellung verstellt und so der minimale durchströmbare Durchmesser auf D reduziert und dadurch der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung 60 vergrößert werden.
In der Ausführung der 2 ist ein Steuermittel 70, beispielsweise in festverdrahteter Form, in Form einer ECU oder dergleichen, vorgesehen, dass mit einem Kontaktsensor 71 signalverbunden ist, der den Abstand a zwischen dem pedalseitige Anschlag 12 dem kolbenseitigen Anschlag 13 erfasst und an das Steuermittel 70 signalisiert. Zusätzlich ist das Steuermittel 70 mit einem Temperatursensor 8 signalverbunden, der eine Temperatur T, von der eine Viskosität eines Hydraulikfluids in der Drosselvorrichtung abhängt, beispielsweise eine Außen- bzw. Umgebungstemperatur, erfasst und an das Steuermittel 70 signalisiert. Der Kontaktsensor 71 kann eine elastische Kontaktfläche zum Kontaktieren des pedalseitigen Anschlags 12 aufweisen.
Das Steuermittel 70 führt ein in 3 dargestelltes Verfahren durch.
In einem Schritt S10 prüft es, ob der Abstand a einen vorgegebenen Grenzwert a₀ übersteigt. Dieser kann insbesondere im Wesentlichen gleich Null sein, so dass das Verfahren mit Schritt S20 fortfährt, falls der kolbenseitige Anschlag 13 den mechanischen Kontakt mit dem pedalseitigen Anschlag 12 verliert (S10: „Y”). Andernfalls, insbesondere, solange der kolbenseitige Anschlag 13 den pedalseitigen Anschlag 12 mechanisch kontaktiert (S10: „N”) wiederholt des Verfahren den Schritt S10.
In Schritt S20 prüft das Verfahren bzw. Steuermittel 70, ob die Temperatur T einen vorgegebenen Grenzwert T₀ überschreitet. Dieser kann für die Außen- bzw. Umgebungstemperatur insbesondere wenigstens –15°C und/oder höchstens +15°C betragen, insbesondere im Wesentlichen 0°C, so dass das Verfahren mit Schritt S30 fortfährt, falls die (Außen- bzw. Umgebungs)Temperatur den Grenzwert T₀ nicht überschreitet (S20: „N”). Andernfalls (S20: „Y”) fährt das Verfahren bzw. Steuermittel 70 mit Schritt S40 fort.
In Schritt S30 wird der Elektromagnet 72 nicht bestromt („I = 0”), so dass das Stellglied 61 in die untere, in 2 dargestellte Stellung vorgespannt wird bzw. ist, in der die Drosselvorrichtung 60 den größeren minimalen durchströmbaren Durchmesser (D + d) aufweist. Anschließend kehrt das Verfahren bzw. Steuermittel 70 zu Schritt S10 zurück.
In Schritt S40 wird der Elektromagnet 72 bestromt („I = 1”), so dass das Stellglied 61 in die obere Stellung verstellt wird bzw. ist, in der die Drosselvorrichtung 60 den kleineren minimalen durchströmbaren Durchmesser D aufweist und so der minimale durchströmbare Durchmesser reduziert und dadurch der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung 60 vergrößert wird bzw. ist.
Zusätzlich kann in einer Abwandlung in Schritt S40 das Steuermittel 70 eine Kraftstoffzufuhr und/oder eine Zündung der Brennkraftmaschine 4 wenigstens zeitweise reduzieren, insbesondere sperren bzw. unterbrechen.
Anschließend kehrt das Verfahren bzw. Steuermittel 70 zu Schritt S10 zurück.
Hierdurch kann wiederum bei einem Abrutschen von dem durchgetretenen Kupplungspedal 1 der Strömungswiderstand der Drosselvorrichtung 60 erhöht und so ein Schließen der Kupplung 30 verlangsamt und so die Drehmomentspitzenbelastungen reduziert werden.
Ist jedoch aufgrund der niedrigen (Außen- bzw. Umgebungs)Temperatur die Viskosität des Hydraulikfluids in der Drosselvorrichtung 60 niedrig, kann dies ebenso wie ein Abrutschen zu einem Kontaktverlust bzw. Abheben zwischen dem kolbenseitigen Anschlag 13 und dem pedalseitigen Anschlag 12 führen (S10: „Y”). In diesem Fall (S20: „N”) wird jedoch eine Reduzierung des Querschnitts bzw. eine Erhöhung des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung 60 unterdrückt (S30), um eine unerwünschte Reaktionsträgheit zu reduzieren.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
Beispielsweise kann statt eines Kontaktsensors 71 ein Kraftsensor verwendet werden, wobei dann in Schritt S10 geprüft wird, ob eine von ihm erfasste Kontaktkraft zwischen dem kolbenseitigen Anschlag 13 und dem pedalseitigen Anschlag 12 einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Gleichermaßen kann im Ausführungsbeispiel der 1 auch ein Elektromagnet, der den durchströmbaren Querschnitt gegen eine Federvorspannung reduziert, nur bei Kontakt zwischen dem kolbenseitigen Anschlag 13 und dem pedalseitigen Anschlag 12 bestromt werden.
Das Reduzieren der Kraftstoffzufuhr und/oder Zündung kann auch ohne die Drosselvorrichtung 60 mit veränderbarem Strömungswiderstand umgesetzt sein. Entsprechend können in einer Abwandlung die Drosselvorrichtung 60 und das Bestromen des Elektromagneten 72 in Schritt S40 bzw. Nicht-Bestromen in Schritt S30 entfallen.
Zusätzlich oder alternativ kann in einer Abwandlung Schritt S20 entfallen, d. h. das Verfahren bei positiver Prüfung in Schritt S10 (S10: „Y”) unmittelbar mit Schritt S40 fortfahren.

Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

1	Pedal
10	Freilauf
11	Hülse
12	pedalseitiger Anschlag
13	kolbenseitiger Anschlag
20	Hydraulikzylinder
21	Kolben
30	Kraftfahrzeug-Kupplung
31	Betätigungsmittel
4	Brennkraftmaschine
50	Getriebe
51	Antriebsrad
60	Drosselvorrichtung
61	Stellglied
70	Steuermittel
71	Kontaktschalter/-sensor
72	Elektromagnet
73	Spannungsquelle
8	Temperatursensor
a	Abstand
D, D + d	durchstrombarer Durchmesser
T	Temperatur
I	Strom

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004062554 A1 [0002, 0008, 0030]

Claims

Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung (30), aufweisend ein Pedal (1), einen Hydraulikzylinder (20) mit einem Kolben (21), der mit dem Pedal (1) durch einen Freilauf (10) mit Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals (1) gekoppelt ist, und ein Betätigungsmittel (31) zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung (30), das durch eine Drosselvorrichtung (60), deren Strömungswiderstand veränderbar ist, hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder (20) gekoppelt ist.
Betätigungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, mit einer Steuerung (70–73) zum Verändern des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung (60) in Abhängigkeit von einem Abstand (a) oder einer Kraft zwischen einem pedalseitigen und einem relativ hierzu beweglichen kolbenseitigen Anschlag (12, 13) des Freilaufs (10).
Betätigungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuerung (70–73) ein Erfassungsmittel (71) zum berührungslosen oder berührenden Erfassen des Abstandes (a) oder der Kraft aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Erfassungsmittel einen beweglich gelagerten und/oder elektrischen, magnetischen oder optischen Sensor oder Schalter (71) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassungsmittel (71) an dem pedalseitigen oder kolbenseitigen Anschlag (12, 13) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Freilauf (10) eine pedalseitige Hülse (11), in der der kolbenseitige Anschlag (13) beweglich angeordnet ist, oder eine kolbenseitige Hülse aufweist, in der der pedalseitige Anschlag (12) beweglich angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Erfassungsmittel (71) wenigstens teilweise in der Hülse (11) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drosselvorrichtung (60) einen durch die Steuerung (70–73) veränderbaren durchströmbaren Querschnitt (D, D + d) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (7–73) Mittel zum Erhöhen des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung (60) in Abhängigkeit von einem Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes (a₀) für den Abstand (a) oder einem Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (70–73) Mittel zum Erhöhen des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung (60) in Abhängigkeit von einer Temperatur (T) aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (4), wenigstens einem Antriebsrad (51), einer Kraftfahrzeug-Kupplung (30) zum wahlweisen Koppeln der Brennkraftmaschine (4) mit dem Antriebsrad (51) und einer Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung (30).
Verfahren zum Betätigen einer Kraftfahrzeug-Kupplung (30) mittels einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Pedal (1), einen Hydraulikzylinder (20) mit einem Kolben (21), der mit dem Pedal (1) durch einen Freilauf (10) mit Bewegungsspiel im Stellweg des Pedals (1) gekoppelt ist, und ein Betätigungsmittel (31) zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Kupplung (30) aufweist, das hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder (20) gekoppelt ist, mit wenigstens einem der Schritte: Verändern (S30, S40) eines Strömungswiderstands einer Drosselvorrichtung (60), durch die das Betätigungsmittel (31) hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder (20) gekoppelt ist, in Abhängigkeit von einem Abstand (a) oder einer Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag (12, 13) des Freilaufs (10) und/oder Reduzieren (S40) einer Kraftstoffzufuhr und/oder einer Zündung einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Abstand (a) oder einer Kraft zwischen dem pedalseitigen und dem kolbenseitigen Anschlag (12, 13) des Freilaufs (10).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit wenigstens einem der Schritte: berührungsloses oder berührendes Erfassen (S10) des Abstandes (a) oder der Kraft und/oder Verändern (S30, S40) eines durchströmbaren Querschnitts (D, D + d) der Drosselvorrichtung (60) zur Veränderung von deren Strömungswiderstand.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Erhöhen (S40) des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung (60) in Abhängigkeit von einem Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes (a₀) für den Abstand (a) oder einem Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kraft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Erhöhen (S40) des Strömungswiderstands der Drosselvorrichtung (60) in Abhängigkeit von einer Temperatur (T).