DE10258308A1

DE10258308A1 - Automatic clutch for automobile drive train has pressure plate for operation of clutch disc acted on by forces provided by DC electric motor in parallel with spring element

Info

Publication number: DE10258308A1
Application number: DE10258308A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Kolb; Jürgen Dipl.-Ing. Lang
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-06-24

Abstract

The automatic clutch (1) has a clutch disc (10) operated by a pressure plate (5) and a DC electric motor directly or indirectly exerting a force on the clutch plate, in parallel with a spring element (9), providing a spring force which varies by less than 10 % over the displacement path of the pressure plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Anfahrkupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an automatic Starting clutch for the drive train of a motor vehicle according to the preamble of Patent claim 1.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 00 471 A1 ist eine Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatischen Betrieb bekannt, bei der eine Kupplung über eine Druckplatte betätigt und die Druckplatte wiederum mittels eines Elektromotors über einen Hebel mit einer Anpresskraft beaufschlagt wird.From the German patent application DE 196 00 471 A1 a friction clutch with an actuator for automatic operation is known, in which a clutch is actuated via a pressure plate and the pressure plate is in turn acted upon by means of an electric motor via a lever with a contact pressure.

Diese Reibungskupplung weist den Nachteil auf, dass sie für die Fußbetätigung durch einen Fahrer optimiert und weniger zum Automatisieren geeignet ist. Konstruktive Unzulänglichkeiten und äußere Einflüsse, die ein Fahrer beim Betätigen des Kupplungspedals unbewusst ausgleicht, müssen bei einem Einsatz für eine automatische Kupplung in aufwändigen Algorithmen berücksichtigt werden. Dennoch führt der Einsatz bekannter Reibungskupplungen bei einer automatischen Ansteuerung nur zu unzulänglichen und weniger komfortablen Lösungen.This friction clutch has the Disadvantage to that they are for the foot operation through optimizes a driver and is less suitable for automation. Constructive imperfections and external influences that a driver pressing unconsciously balances the clutch pedal when using for an automatic Clutch in elaborate Algorithms considered become. Nevertheless leads the use of known friction clutches in an automatic Control only inadequate and less comfortable solutions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anfahrkupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs so zu gestalten, dass das Betätigen der Anfahrkupplung vereinfacht und/oder verbessert automatisiert erfolgen kann.The invention is based on the object Starting clutch for to design the drive train of a motor vehicle so that the Press the Starting clutch simplified and / or improved automated can.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine automatische Anfahrkupplung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This task is solved by an automatic clutch for the drive train of a Motor vehicle with the features specified in claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Anfahrkupplung wirkt in Parallelschaltung zum Elektromotor wenigstens ein Federelement auf die Druckplatte. Die Anpresskraft der Druckplatte an die Kupplungsscheibe ergibt sich somit aus der Überlagerung der vom Elektromotor aufgebrachten Kraft mit der Federkraft. Das Federkraftniveau variiert über den Verschiebeweg der Druckplatte um weniger als 10 %, insbesondere um weniger als 5 %. Für den Idealfall eines konstanten Federkraftniveaus (Variation von 0 %) bedeutet eine Veränderung der vom Elektromotor aufgebrachten Ausrück- oder Anpresskraft um x Newton eine Veränderung der Anpresskraft der Druckplatte an die Kupplungsscheibe um ebenfalls x Newton (oder bei Verwendung einer Übersetzung k mittels eines Hebels k · x Newton).Acts in the starting clutch according to the invention in parallel to the electric motor at least one spring element on the printing plate. The contact pressure of the pressure plate to the clutch disc results thus from the overlay the force applied by the electric motor with the spring force. The spring force level varies over the displacement of the printing plate by less than 10%, in particular to less than 5%. For the ideal case of a constant spring force level (variation of 0%) means a change the applied by the electric motor disengagement or contact force to x Newton a change the contact pressure of the pressure plate to the clutch disc around also x Newton (or using a translation k using a Levers k · x Newton).

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist damit eine einfache und exakte Zuordnung der vom Elektromotor bereitgestellten Kraft zur (gewünschten) Anpresskraft der Druckplatte auf die Kupplungsscheibe gewährleistet. In der Kupplungsscheibe befindet sich dabei eine sehr steife, im Idealfall keine Belagfeder, um diesen Zusammenhang möglichst nicht zu stören.Due to the inventive design is thus a simple and exact assignment of the electric motor provided strength to the (desired) Pressing force of the pressure plate ensured on the clutch disc. In the clutch disc is a very stiff, in Ideally, no pad spring, not to this connection as possible disturb.

Weiterhin ist erfindungsgemäß der Elektromotor als Gleichstrommotor ausgebildet. Das Abtriebsmoment des Gleichstrommotors ist nahezu proportional zu seiner Stromaufnahme. Dies hat zur Folge, dass der Strom (unter Abweichung von 10 % bzw. 5 %) mit der Anpresskraft der Druckplatte an der Kupplungsscheibe unmittelbar korreliert. Die Veränderung des Kraftniveaus in der Kupplung kann insbesondere durch ein Kennfeld approximiert werden, nach dessen Maßgabe die Stromaufnahme verändert wird.Furthermore, according to the invention, the electric motor designed as a DC motor. The output torque of the DC motor is almost proportional to its current consumption. As a consequence, that the current (with deviation of 10% or 5%) with the contact pressure the pressure plate on the clutch disc directly correlated. The change the level of force in the clutch can in particular by a map be approximated, according to which the current consumption is changed.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist dem Elektromotor eine Steuer- oder Regelungseinrichtung zugeordnet. Das Abtriebsmoment des Elektromotors hängt mit dem Kupplungsmoment über eine Funktion M_K = f(M_A) zusammen. Für ein gewünschtes Kupplungsmoment ist der Strom für den Elektromotor in der Steuer- oder Regelungseinrichtung über die Funktion IM = k2 · f–1 (MK)einstellbar. Die Funktion f(M_K) beinhaltet sämtliche Übertragungsfaktoren zwischen dem Elektromotor und der Druckplatte, beispielsweise infolge von nicht linearen Übertragungselementen, Verformungen, Drehzahlen oder Temperatureinflüssen.According to one embodiment of the invention, the electric motor is associated with a control or regulating device. The output torque of the electric motor is related to the clutch torque via a function M _K = f (M _A ). For a desired clutch torque, the current for the electric motor in the control device is via the function I M = k 2 · F -1 (M K ) adjustable. The function f (M _K ) includes all transmission factors between the electric motor and the pressure plate, for example as a result of non-linear transmission elements, deformations, speeds or temperature influences.

Grundgedanke der Erfindung ist es, diese verbleibenden Nichtlinearitäten durch einen mechanisch einfachen, robusten Aufbau möglichst gering zu halten. Dies führt dann dazu, dass zumindest die Kupplungsanpresskraft ein weitgehend proportionales Verhalten zur gut regelbaren Größe „Elektromotorstromaufnahme" hat. Idealerweise verhält sich dann das von der Kupplung übertragene Moment ebenfalls ähnlich der Elektromotorstromaufnahme. Hier sind dann erwartungsgemäß vor allem noch die Reibwertschwankungen der Kupplungsscheibe zu berücksichtigen.The basic idea of the invention is these remaining nonlinearities by a mechanical simple, robust construction possible to keep low. this leads to then that at least the clutch contact force a largely proportional behavior to well-regulated size has "electric motor current consumption." Ideally behave then transferred from the clutch Moment also similar the electric motor power consumption. Here are as expected above all still to consider the Reibwertschwankungen the clutch disc.

Das Entlasten und Verschieben der Druckplatte kann mit oder ohne Messung des Verschiebewegs erfolgen. Erfolgt eine Messung, wird der Messweg der Steuer- oder Regelungseinrichtung zugeführt, in der gegebenenfalls unter Verwendung eines vom Messweg abhängigen Kennfeldes der Strom für den Gleichstrommotor ermittelt wird.Relieving and moving the Pressure plate can be done with or without measuring the displacement. If a measurement is made, the measuring path of the control or regulating device supplied optionally using a map dependent on the measuring path the electricity for the DC motor is determined.

Des weiteren kann die Funktion f(M_K) lineare oder nicht lineare Abhängigkeiten des Federkraftniveaus vom Verschiebeweg beinhalten. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann für ein gewünschtes Kupplungsmoment auf einfache Weise der zugeordnete Strom für den Elektromotor errechnet werden. Damit ist ein vereinfachter Betrieb der Anfahrkupplung ermöglicht.Furthermore, the function f (M _K ) may include linear or non-linear dependencies of the spring force level on the displacement path. The inventive measure can be calculated for a desired clutch torque in a simple manner, the associated current for the electric motor. This allows a simplified operation of the starting clutch.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Anfahrkupplung weist das Federelement eine monoton verlaufende Kennlinie auf, d.h. die Kennlinie verfügt über kein Maximum bzw. keinen Wendepunkt.According to a preferred embodiment of the starting clutch, the spring element has a monotonously running characteristic, ie the characteristic curve has no maximum or no turn Point.

Dieses hat den Vorteil, dass sich für unterschiedliche Verschiebewege der Druckplatte zwingend unterschiedliche Federkraftniveaus des Federelementes ergeben. Gleiche Federkraftniveaus für unterschiedliche Verschiebewege hätten den Nachteil, dass diese unterschiedlichen Verschiebewege mit gleichen Strömen für den Elektromotor ansteuerbar wären. Durch die erfindungsgemäß monoton verlaufende Kennlinie ist eine eindeutige Zuordnung eines gewünschten Antriebsmomentes mit einer Stromaufnahme des Elektromotors ermöglicht.This has the advantage of being for different Displacement paths of the pressure plate mandatory different spring force levels of the spring element result. Same spring force levels for different Would have displacement routes the disadvantage that these different displacement paths with the same Stream for the Electric motor could be controlled. By monotonically according to the invention running characteristic is a unique assignment of a desired Drive torque with a current consumption of the electric motor allows.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist zwischen der Druckplatte und dem Elektromotor ein als Spindeltrieb ausgebildeter Stellantrieb angeordnet. Ein Spindeltrieb stellt eine besonders einfache Möglichkeit der Umsetzung einer rotatorischen Bewegung des Elektromotors in die erforderliche translatorische Bewegung eines Kupplungsausrückers bzw. der Druckplatte dar. Spindeltriebe eignen sich darüber hinaus für hohe Drehzahlen. Mittels eines Spindeltriebes ist eine in weiten Grenzen variierbare Übersetzung konstruktiv vorgebbar.After another suggestion of Invention is between the pressure plate and the electric motor arranged as a spindle drive trained actuator. A spindle drive represents a particularly easy way the implementation of a rotary motion of the electric motor in the required translational movement of a clutch release or the pressure plate dar. spindle drives are also suitable for high Speeds. By means of a spindle drive is one within wide limits variable translation structurally specifiable.

Sollte diese Übersetzung nicht ausreichen, kann durch geeignete Zwischengetriebe, wie z.B. Stirnrad- oder Planetengetriebe, die Übersetzung weiter verändert werden. Bei Auswahl einer so ermöglichten großen Übersetzung ins Langsame kann erfindungsgemäß ein kleiner, schnell drehender Elektromotor mit vergleichsweise geringer Leistungsaufnahme eingesetzt werden.Should this translation be insufficient, can by suitable intermediate gears, e.g. Helical or planetary gear, the translation continues changed become. If you chose one of them great translation Slowly, according to the invention, a small, fast rotating electric motor with comparatively low power consumption be used.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Kraftfluss zwischen der Druckplatte und dem Elektromotor ein Hebel zwischengeschaltet. Mittels des Hebels ist auf einfache Weise eine Richtungsumkehr der Bewegung ermöglicht. Des weiteren kann über den Hebel eine Über- bzw. Untersetzung der Kraft vom Elektromotor zur Druckplatte erfolgen.According to a development the invention is in the power flow between the pressure plate and the electric motor a lever interposed. By means of the lever is a simple way to reverse the direction of the movement allows. Furthermore, over the lever or reduction of the force from the electric motor to the pressure plate.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anfahrkupplung wirken der Kupplungsausrücker, der Hebel, der Stellantrieb und der Elektromotor beidseitig, d.h. in zwei Kraftrichtungen. Wird beispielsweise durch ein Federelement die Anpresskraft der Druckplatte an die Kupplungsscheibe im geschlossenen Zustand aufgebracht, so kann bei beidseitiger Ausbildung der vorgenannten Elemente die Anpresskraft durch ein weiteres „Zuziehen" der Kupplung erhöht werden.According to a development of the starting clutch according to the invention act the clutch release, the lever, the actuator and the electric motor on both sides, i. in two directions of force. For example, by a spring element the contact pressure of the pressure plate to the clutch disc in the closed Condition applied, so may in bilateral training of the aforementioned Elements the contact pressure can be increased by a further "tightening" of the clutch.

Hierdurch ist es möglich, bei bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise, wenn Lastspitzen oder Schlupf auftreten oder bestimmte Betriebszustände vorhersehbar sind, oder wenn das „Zuziehen" durch eine vorteilhaft vorhandene Regelung zur Schlupfüberwachung veranlasst wird, eine zusätzliche Kraft des Elektromotors additiv zur Federkraft auf die Druckplatte auszuüben. Auf diese Weise kann während der Lastspitzen auftretender Schlupf zuverlässig vermindert bzw. vermieden werden.This makes it possible at certain operating conditions, for example, when peak loads or slip occur or certain operating conditions are foreseeable, or if the "tightening" by an advantageous existing scheme for slip monitoring is caused an additional Power of the electric motor additively to the spring force on the pressure plate exercise. This way, while the slip peaks occurring slip reliably reduced or avoided become.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.Further advantageous embodiments The invention are described in further subclaims, the description and indicated in the drawings.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.The invention will now be described with reference to a embodiment explained with the aid of the drawing.

Es zeigenShow it

1a: eine schematische Darstellung einer Anfahrkupplung im Längsschnitt mit Federelement und Stellantrieb, 1a : a schematic representation of a starting clutch in longitudinal section with spring element and actuator,

1b: eine alternative Ausgestaltung einer Anfahrkupplung mit einem in den Kraftfluss zwischengeschalteten Hebel zum Ausrücken, 1b : an alternative embodiment of a starting clutch with an intermediate lever in the power flow to disengage,

2: eine schematische Darstellung eines zum automatischen Betätigen der Anfahrkupplungen nach 1a, b geeigneten Stellantriebs und 2 : a schematic representation of one for automatically actuating the starting clutches after 1a . b suitable actuator and

3: ein Diagramm mit dem Zusammenhang zwischen der Federkraft der Federelemente und dem Verschiebeweg der Druckplatte. 3 : A diagram with the relationship between the spring force of the spring elements and the displacement of the pressure plate.

Die vorgeschlagene automatische Anfahrkupplung eignet sich insbesondere zum Einsatz in manuellen oder automatisierten Schaltgetrieben. Die 1a zeigt eine Anfahrkupplung 1 für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem an einer Kurbelwelle 2 befestigten Schwungrad 3 und einem mit dem Schwungrad 3 drehfest verbundenen Kupplungsgehäuse 4. Innerhalb des Kupplungsgehäuses 4 ist eine Druckplatte 5 angeordnet, die axial, d.h. parallel zu einer Mittelachse 19, verlagerbar und mit einem Kupplungsausrücker 6 antriebsfest verbunden ist. Druckplatte 5 und Kupplungsausrücker 6 können vorzugsweise auch einstückig ausgebildet sein.The proposed automatic starting clutch is particularly suitable for use in manual or automated manual transmissions. The 1a shows a starting clutch 1 for a motor vehicle, consisting of one on a crankshaft 2 attached flywheel 3 and one with the flywheel 3 rotatably connected clutch housing 4 , Inside the coupling housing 4 is a printing plate 5 arranged, that is axially, ie parallel to a central axis 19 , relocatable and with a clutch release 6 is connected fixed drive. printing plate 5 and clutch release 6 may preferably also be formed in one piece.

Zwischen vorzugsweise mehreren Aufnahmen 7 im Kupplungsgehäuse 4 und mehrerer korrespondierender Aufnahmen 8 in der Druckplatte 5 sind in Richtung der Mittelachse 19-19 wirkende Federelemente 9 mit einer monoton ansteigenden Kennlinie, beispielsweise Schraubenfedern mit linear ansteigender Kennlinie oder sonstige federnde Elemente, angeordnet, welche die Druckplatte 5 mit einer Kraft F_F (Federkraft) in Richtung des Schwungrades 3 drücken. Zwischen Schwungrad 3 und Druckplatte 5 befindet sich eine Kupplungsscheibe 10 mit Reibbelägen, die drehfest mit einer aus der Anfahrkupplung 1 herausführenden Getriebewelle 11 verbunden ist und nach Maßgabe der Kraft der Federelemente 9 ein bestimmtes Kupplungsmoment M_K vom Schwungrad 3 und dem Kupplungsgehäuse 4 zur Kupplungsscheibe 10 übertragen kann.Between preferably several shots 7 in the clutch housing 4 and several corresponding recordings 8th in the printing plate 5 are acting in the direction of the central axis 19-19 spring elements 9 with a monotonically increasing characteristic, for example helical springs with a linearly increasing characteristic curve or other resilient elements, arranged, which the pressure plate 5 with a force F _F (spring force) in the direction of the flywheel 3 to press. Between flywheel 3 and pressure plate 5 there is a clutch disc 10 with friction linings that are non-rotatable with one from the starting clutch 1 leading out gear shaft 11 is connected and in accordance with the force of the spring elements 9 a specific clutch torque M _K from the flywheel 3 and the clutch housing 4 to the clutch disc 10 can transfer.

Mit dem Kupplungsausrücker 6 ist, beispielsweise über ein geeignetes Lager 12, ein längsgeführtes Ausgangsglied 13 eines Stellantriebs 14 derart verbunden, dass das Ausgangsglied 13 unter Gewährleistung einer relativen Drehbewegung des Kupplungsausrückers 6 gegenüber dem Ausgangsglied 13 und Übertragung einer Kraft in Richtung der Mittelachse 19-19 mit dem Kupplungsausrücker 6 verbunden ist und der Kraftfluss zwischen dem Ausgangsglied 13 und dem Kupplungsausrücker 6 nicht vermindert oder unterbrochen wird.With the clutch release 6 is, for example, a suitable camp 12 , a longitudinally guided output member 13 an actuator 14 connected such that the output member 13 while ensuring a relative rotational movement of the clutch release 6 opposite the output member 13 and transmitting a force in the direction of the central axis 19-19 with the clutch release 6 is connected and the power flow between the off gang member 13 and the clutch release 6 not diminished or interrupted.

Der Stellantrieb 14 wirkt beidseitig, d.h. in zwei Kraftrichtungen, mit einer Kraft F_A auf den Kupplungsausrücker 6, so dass bei bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise, wenn Lastspitzen oder Schlupf auftreten oder zu erwarten sind oder wenn dies durch eine Regelung zur Schlupfüberwachung veranlasst wird, die zusätzliche Kraft F_A additiv zur Federkraft F_F auf die Druckplatte 5 ausgeübt und dadurch das übertragbare Kupplungsmoment M_K erhöht wird. Beim Stellantrieb 14 handelt es sich vorzugsweise um einen Spindelantrieb mit einem Elektromotor, vgl. 2.The actuator 14 acts on both sides, ie in two directions of force, with a force F _A on the clutch release 6 in that, under certain operating conditions, for example when load peaks or slippages occur or are expected or when this is caused by a control for slip monitoring, the additional force F _A additive to the spring force F _F on the pressure plate 5 exerted and thereby the transmittable clutch torque M _{K is} increased. At the actuator 14 it is preferably a spindle drive with an electric motor, see. 2 ,

In 1b ist ebenfalls eine Anfahrkupplung 1' für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Im Unterschied zur Anfahrkupplung 1 der 1a wird hier jedoch der Kupplungsausrücker 6 über einen beidseitig wirkenden Hebel 15 angelenkt. Der Hebel 15 ist jeweils über ein erstes Lager 16 mit dem Kupplungsausrücker 6, über ein zweites Lager 17 mit dem Kupplungsgehäuse 4 und über ein drittes Lager 18 mit dem Ausgangsglied 13 des Stellantriebs 14 derart verbunden, dass das Ausgangsglied 13 über den Hebel 15 unter Gewährleistung einer relativen Drehbewegung des Kupplungsausrückers 6 gegenüber dem Ausgangsglied 13 und Übertragung einer Kraft in Richtung der Mittelachse 19-19 mit dem Kupplungsausrücker 6 verbunden ist und der Kraftfluss zwischen dem Ausgangsglied 13 und dem Kupplungsausrücker 6 nicht vermindert oder unterbrochen wird. Der Hebel 15 wird um das Lager 17 verschwenkt.In 1b is also a startup clutch 1' represented for a motor vehicle. In contrast to the starting clutch 1 of the 1a But here is the clutch release 6 via a double-acting lever 15 hinged. The lever 15 is each about a first camp 16 with the clutch release 6 , about a second camp 17 with the coupling housing 4 and about a third camp 18 with the output member 13 of the actuator 14 connected such that the output member 13 over the lever 15 while ensuring a relative rotational movement of the clutch release 6 opposite the output member 13 and transmitting a force in the direction of the central axis 19-19 with the clutch release 6 is connected and the power flow between the output member 13 and the clutch release 6 not diminished or interrupted. The lever 15 will be around the camp 17 pivoted.

Im normalen Fahrbetrieb ist die Kupplung 1 bzw. 1' eingerückt, d.h. geschlossen, wenn die Kupplungsscheibe 10 durch die Federelemente 9 und die Druckplatte 5 gegen das Schwungrad 3 gedrückt und somit das Abtriebsmoment der Kurbelwelle 2 über die Kupplungsscheibe 10 auf die Getriebewelle 11 übertragen wird. Die Federelemente 9 sind so vorgespannt und dimensioniert, dass für eine Grundlast im geschlossenen Zustand die Anfahrkupplung 1 bzw. 1' in der Lage ist, zuverlässig das Kupplungsmoment M_K zu übertragen. Beim Anhalten oder zum Schalten muss die Anfahrkupplung 1 bzw. 1' ausgerückt, d.h. geöffnet werden. Bei der Anfahrkupplung 1 gem. 1a zieht hierzu der Stellantrieb 14 den Kupplungsausrücker 6 mit der Kraft F_A (Ausrückkraft) zu sich heran, wodurch die Druckplatte 5 gegen die Kraft der Federelemente 9 von der Kupplungsscheibe 10 und dem Schwungrad 3 weggezogen wird.In normal driving is the clutch 1 respectively. 1' engaged, ie closed when the clutch disc 10 through the spring elements 9 and the pressure plate 5 against the flywheel 3 pressed and thus the output torque of the crankshaft 2 over the clutch disc 10 on the gear shaft 11 is transmitted. The spring elements 9 are biased and dimensioned so that for a base load in the closed state, the starting clutch 1 respectively. 1' is able to reliably transmit the clutch torque M _K. When stopping or shifting, the starting clutch must be activated 1 respectively. 1' disengaged, ie opened. At the starting clutch 1 gem. 1a pulls the actuator for this purpose 14 the clutch release 6 with the force F _A (release force) approaching, causing the pressure plate 5 against the force of the spring elements 9 from the clutch disc 10 and the flywheel 3 is pulled away.

Bei der Anfahrkupplung 1' gem. 1b wird das Ausrücken, d.h. das Öffnen, dadurch erreicht, dass der Stellantrieb 14 den Hebel 15 am Lager 18 von sich weg drückt. Das Einrücken, d.h. das Schließen der Kupplungen 1, 1' beim Anfahren bzw. nach dem Schalten erfolgt auf umgekehrtem Wege. Der Stellantrieb 14 wirkt wiederum beidseitig über den Hebel 15 auf den Kupplungsausrücker 6, so dass das übertragbare Kupplungsmoment M_K je nach Hebelverhältnissen erhöht oder verringert werden kann.At the starting clutch 1' gem. 1b the disengagement, ie opening, is achieved by the actuator 14 the lever 15 in stock 18 pushes away from himself. The engagement, ie the closing of the couplings 1 . 1' when starting or after switching takes place in the opposite way. The actuator 14 again acts on both sides of the lever 15 on the clutch release 6 so that the transmittable clutch torque M _K can be increased or decreased depending on lever ratios.

2 zeigt schematisch einen zum automatischen Betätigen der Anfahrkupplungen 1, 1' nach 1a, b geeigneten Stellantrieb 14, bestehend im wesentlichen aus einem Elektromotor 20 mit einer Steuer- oder Regelungseinrichtung 21 und einem Spindeltrieb 22 mit einer Gewindespindel 23 und einer Spindelmutter 24. Der Elektromotor 20, der mit einem bestimmten Strom I_M betrieben wird, liefert ein Abtriebsmoment M_A = f(I_M) und treibt mit seiner Welle die Gewindespindel 23 an. Die Spindelmutter 24 ist durch eine ortsfeste Abstützung am Rotieren gehindert, so dass sie die rotatorische Bewegung der Gewindespindel 23 in eine translatorische Bewegung umwandelt. Das Ausgangsglied 13 führt ebenfalls eine translatorische Bewegung aus, da es antriebsfest mit der Gewindemutter 24 verbunden ist. 2 schematically shows an automatic actuation of the starting clutches 1 . 1' after 1a . b suitable actuator 14 consisting essentially of an electric motor 20 with a control or regulation device 21 and a spindle drive 22 with a threaded spindle 23 and a spindle nut 24 , The electric motor 20 , which is operated with a certain current I _M , provides an output torque M _A = f (I _M ) and drives with its shaft, the threaded spindle 23 on. The spindle nut 24 is prevented from rotating by a stationary support, so that it rotates the threaded spindle 23 converted into a translatory movement. The output member 13 also performs a translational movement, as it is drive-proof with the threaded nut 24 connected is.

Vorzugsweise wirkt parallel zum Elektromotor 20 – wahlweise über den Hebel 15 – ein Kraftspeicher 25 auf den Kupplungsausrücker 6, beispielsweise um den Elektromotor 20 beim schnellen Öffnen der Anfahrkupplung 1 bzw. 1' zu unterstützen. Beim Kraftspeicher 25 handelt es sich dabei beispielsweise um eine Schraubenfeder, die auch an anderen Stellen angeordnet sein kann, aber immer derart, dass sie parallel zum Elektromotor 20 auf die Druckplatte 5 (1a, b) einwirkt, vorzugsweise am Ausgangsglied 13, am Hebel 15 oder an der Druckplatte 5. Statt einem können auch mehrere Kraftspeicher 25, die an den genannten Teilen angeordnet sind, vorhanden sein.Preferably acts parallel to the electric motor 20 - optionally via the lever 15 - a power storage 25 on the clutch release 6 For example, the electric motor 20 when quickly opening the starting clutch 1 respectively. 1' to support. When energy storage 25 this is, for example, a helical spring, which can also be arranged at other locations, but always in such a way that they are parallel to the electric motor 20 on the printing plate 5 ( 1a . b ), preferably at the output member 13 , on the lever 15 or on the pressure plate 5 , Instead of one can also several energy storage 25 , which are arranged on the said parts, be present.

Insbesondere erfolgt bei der erfindungsgemäßen Anfahrkupplung 1 bzw. 1' eine direkte Ausrückung, d.h. das direkte Angreifen des Stellantriebs 14 – gegebenenfalls verstärkt um einen oder mehrere Kraftspeicher 25 – an der Druckplatte 5, wahlweise wie in 1a über den Kupplungsausrücker 6 oder wie in 1b über den Hebel 15, ohne Zwischenschaltung (Serienschaltung) eines Federelementes in den Kraftfluss zwischen dem Elektromotor 20 und der Druckplatte 5.In particular, in the case of the starting clutch according to the invention 1 respectively. 1' a direct disengagement, ie the direct engagement of the actuator 14 - If necessary reinforced by one or more energy storage 25 - on the pressure plate 5 , optionally as in 1a over the clutch release 6 or as in 1b over the lever 15 , without interposition (series connection) of a spring element in the power flow between the electric motor 20 and the printing plate 5 ,

Aus 1a bzw. 1b ist ersichtlich, dass bei geschlossener Anfahrkupplung 1 bzw. 1' die Kupplungsscheibe 10 mit einer Kraft F_F (Federkraft) der Federelemente 9, gegebenenfalls verstärkt oder vermindert um eine Ausrückkraft F_A des Stellantriebs 14, gegen das Schwungrad 3 gedrückt wird. Zwischen der Kupplungsscheibe 10 und der Druckplatte 5 wirkt eine der Federkraft F_F entgegengerichtete Normalkraft F_K. Die Normalkraft F_K entspricht der auf die Druckplatte 5 wirkenden Federkraft F_F der Federelemente 9, vermindert (oder verstärkt) um die Ausrückkraft F_A multipliziert mit einer (Hebel-) Konstanten k₁: FK = FF ± k1·FA. (1) Out 1a respectively. 1b can be seen that when the clutch is closed 1 respectively. 1' the clutch disc 10 with a force F _F (spring force) of the spring elements 9 , optionally reinforced or reduced by a disengaging force F _{A of} the actuator 14 , against the flywheel 3 is pressed. Between the clutch disc 10 and the printing plate 5 acts one of the spring force F _F opposite normal force F _K. The normal force F _K corresponds to that on the pressure plate 5 acting spring force F _{F of} the spring elements 9 , reduced (or amplified) by the release force F _A multiplied by a (lever) constant k ₁ : F K = F F ± k 1 · F A , (1)

Bei Verwendung einer empfohlenen Belagsfederung in der Kupplungsscheibe addiert sich deren Federkraft F_B hinzu: FK = FF + FB ± k1·FA. When using a recommended pad suspension in the clutch disc adds their spring force F _B added: F K = F F + F B ± k 1 · F A ,

F_B sollte ideralerweise einen möglichst linearen Kraftverlauf über dem Luftweg von ca. 1 mm haben.As a rule, F _B should have as linear a force as possible over the airway of about 1 mm.

Für das Kupplungsmoment M_K gilt: M_K = r_K · F_R, wobei r_K der wirksame Reibradius und F_R die Reibkraft der Kupplung sind. Für die Reibkraft F_R gilt dabei, wenn der Reibwert der Kupplung mit μ_K bezeichnet wird: F_R = μ_K · F_K. Daraus folgt schließlich: MK = rK · μK · FK. For the clutch torque M _K : M _K = r _K * F _R , where r _{K is} the effective friction radius and F _{R is} the friction force of the clutch. For the friction force F _R applies, if the coefficient of friction of the clutch is denoted by μ _K : F _R = μ _K · F _K. It finally follows: M K = r K · Μ K · F K ,

Werden als Federelemente 9, wie bereits erläutert, Schraubenfedern mit linearer (ansteigender) Kennlinie verwendet, verhält sich demnach das Kupplungsmoment M_K weitgehend proportional zur Normalkraft F_K: MK ~ FK·μK. (2) Be as spring elements 9 , as already explained, uses coil springs with a linear (increasing) characteristic curve, the clutch torque M _K thus behaves largely in proportion to the normal force F _K : M K ~ F K · μ K , (2)

Das Kupplungsmoment M_K hängt aufgrund der direkten Ausrückung mit dem Abtriebsmoment M_A des Elektromotors 20 über eine Funktion: MK = f(MA) (3)zusammen. Die Funktion f beinhaltet dabei u.a. Nichtlinearitäten des Übertragungsverhaltens zwischen dem Elektromotor 20 und der Druckplatte 5 und Nichtlinearitäten der Federkraft F_F, die abhängig vom Kupplungsweg ist. Die Funktion f ist beispielsweise als Kennlinie, als Kennlinienfeld oder als mathematische Funktion in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt.The clutch torque M _K depends on the direct disengagement with the output torque M _{A of} the electric motor 20 about a function: M K = f (M A ) (3) together. The function f includes, inter alia, nonlinearities of the transmission behavior between the electric motor 20 and the printing plate 5 and non-linearities of the spring force F _F , which is dependent on the clutch travel. The function f is stored, for example, as a characteristic, as a characteristic field or as a mathematical function in a non-volatile memory.

Beim Elektromotor 20 handelt es sich vorzugsweise um einen Gleichstrommotor, wobei für ein gewünschtes Abtriebsmoment M_A in der Steuer- oder Regelungseinrichtung 21 der Strom I_M für den Elektromotor 20 über die Funktion: IM = k2·MA (4)einstellbar ist.With the electric motor 20 it is preferably a DC motor, wherein for a desired output torque M _A in the control or regulating device 21 the current I _M for the electric motor 20 about the function: I M = k 2 · M A (4) is adjustable.

Statt des in 2 gezeigten Stellantriebs 14 können auch andere geeignete Stellantriebe verwendet werden, wie sie beispielsweise aus dem eingangs genannten Stand der Technik oder aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 28 830 A1 bekannt sind, sofern sie die Beziehung (4) erfüllen.Instead of in 2 shown actuator 14 Other suitable actuators can be used, as for example from the aforementioned prior art or from the German Offenlegungsschrift DE 197 28 830 A1 are known, provided they satisfy the relationship (4).

Aus (3) und (4) ergibt sich dann für den durch den Elektromotor 20 fließenden Strom I_M bei gegebenem Kupplungsmoment M_K folgende Beziehung: IM = k2·f–1(MK). (5) From (3) and (4) then results for by the electric motor 20 flowing current I _M for a given clutch torque M _K following relationship: I M = k 2 · f -1 (M K ). (5)

Aus (5) ergibt sich, dass der beim Öffnen bzw. Ausrücken der Anfahrkupplung 1 bzw. 1' durch den Elektromotor 20 fließende Strom I_M eindeutig der Normalkraft F_K zugeordnet werden kann und darüber hinaus auch dem Quotienten aus M_K und μ_K: IM ~ MK·μK. From (5) it follows that when opening or disengaging the starting clutch 1 respectively. 1' through the electric motor 20 flowing current I _M can be unambiguously assigned to the normal force F _K and moreover also to the quotient of M _K and μ _K : I M ~ M K · μ K ,

Ein kurzfristiges Zuziehen der Anfahrkupplung 1 bzw. 1' über den Nullpunkt hinaus, d.h. eine Erhöhung des Kupplungsmoments M_K – beispielsweise beim Rutschen der Anfahrkupplung 1, 1' trotz maximal wirkender Federkraft F_F, oder falls durch die Regelung zur Schlupfüberwachung Schlupf erkannt wird, oder wenn Betriebszustände vorhergesagt werden, die Lastspitzen und/oder Schlupf erwarten lassen – kann durch Betätigen des beidseitig, d.h. in zwei Kraftrichtungen wirkenden Stellantriebs 14 über den Kupplungsausrücker 6 und gegebenenfalls über den Hebel 15 in die entsprechende Richtung erfolgen. Durch Beaufschlagen des Elektromotors 20 mit einem bestimmten Strom I_M kann das gewünschte Kupplungsmoment M_K gemäß (5) genau eingestellt werden.A short-term closing of the starting clutch 1 respectively. 1' beyond the zero point, ie an increase in the clutch torque M _K - for example, when slipping the starting clutch 1 . 1' despite maximum acting spring force F _F , or if slip control is detected by slip control, or if operating conditions are predicted to give rise to expected load peaks and / or slippage, actuation of the actuator acting on both sides, ie in two directions of force 14 over the clutch release 6 and optionally via the lever 15 in the appropriate direction. By applying the electric motor 20 with a certain current I _M , the desired clutch torque M _K according to (5) can be set exactly.

Im umgekehrten Fall, wenn die Anfahrkupplung 1, 1' teilweise geöffnet, d.h. Schlupf eingestellt werden soll, beispielsweise um Torsionsschwingungen im Antriebsstrang zu dämpfen oder um eine Kriechfunktion des Kraftfahrzeugs zu aktivieren, kann über die Höhe des im ersten Moment des Öffnens durch den Elektromotor 20 fließenden Strom I_M gemäß (5) exakt das Kupplungsmoment M_K bestimmt werden, das zu Beginn des Öffnens anlag.In the opposite case, when the starting clutch 1 . 1' partially open, ie slip is to be set, for example, to dampen torsional vibrations in the drive train or to activate a Kriechfunktion of the motor vehicle, on the height of the first moment of opening by the electric motor 20 flowing current I _M according to (5) exactly the clutch torque M _{K are} determined, which was present at the beginning of opening.

Der Schlupf wird dann durch Einstellen eines bestimmten Stromes I_M mittels der Steuer- oder Regelungseinrichtung 21 und ein somit gemäß (5) eingestelltes Kupplungsmoment M_K herbeigeführt.The slip is then adjusted by setting a particular current I _M by means of the control device 21 and thus a clutch torque M _K set in accordance with (5).

Dadurch, dass der Elektromotor 20 nicht auf einen Weg, der sich durch Temperatureinflüsse und Verschließ ständig ändert, sondern auf eine Kraft, nämlich auf die Normalkraft F_K eingestellt wird, ergeben sich bezüglich einer Kupplungsmomentenregelung bessere Verhältnisse als dies der Fall wäre, wenn beispielsweise eine Membranfeder mit nichtlinearer Kennlinie Verwendung finden würde. Noch vorhandene, geringe Nichtlinearitäten, beispielsweise der Federelemente 9, können problemlos mittels Softwareeingriffen ausgeglichen werden.Because of the electric motor 20 not on a path that constantly changes due to temperature influences and closure, but is adjusted to a force, namely to the normal force F _K , arise with respect to a clutch torque control better conditions than would be the case if, for example, find a diaphragm spring with non-linear characteristic use would. Still existing, low nonlinearities, such as the spring elements 9 , can be easily compensated by software intervention.

In 3 ist der Zusammenhang zwischen der Federkraft der Federelemente 9 auf einer Achse 29 und dem Verschiebeweg der Druckplatte 5 auf einer Achse 30 dargestellt.In 3 is the relationship between the spring force of the spring elements 9 on an axis 29 and the displacement of the pressure plate 5 on an axis 30 shown.

Das Nennkraftniveau der Federelemente 9 liegt vorzugsweise für ein gewünschtes Kupplungsmoment von 450 Nm bei ca. 9000 N und wird über einen Verschiebeweg der Druckplatte 5 von ca. 3 mm, der sich aus dem Luftweg und dem Verschleissweg zusammensetzt, um z.B. 5 % verlassen, was einer Kraftänderung um ungefähr 450 N bis 500 N auf ungefähr 9500 N gleichkommt, je nach Konstruktion der Druckplatte 5 und Auswahl der Federelemente 9. Diesen Zusammenhang verdeutlicht eine Kennlinie 26 in 3.The nominal force level of the spring elements 9 is preferably for a desired clutch torque of 450 Nm at about 9000 N and is via a displacement of the pressure plate 5 of about 3 mm, which is composed of the airway and the wear path, for example, leaving 5%, which equates to a force change of about 450 N to 500 N to about 9500 N, depending on the design of the pressure plate 5 and selection of the spring elements 9 , This relationship is illustrated by a characteristic curve 26 in 3 ,

Bei einer möglichst flachen Kennlinie der Federelemente 9 ist die Höhe der Ausrückkraft F_A weitgehend unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, wie z.B. Positionsänderungen durch Temperatur-, Verschleiss- oder Drehzahländerungen. Das Kupplungsmoment M_K verhält sich auch dann weitgehend proportional zur Normalkraft F_K.With a flat characteristic of the Fe the elements 9 is the height of the release force F _A largely insensitive to external influences, such as changes in position due to temperature, wear or speed changes. The clutch torque M _K behaves then largely proportional to the normal force F _K.

Ideal wäre es, wenn das wenigstens eine Federelement 9 eine Kennlinie 27 aufweisen würde, weil sich dann die Kraft vom Elektromotor 20 unmittelbar auf die Kupplungskraft F_K und damit auch auf das übertragbare Kupplungsmoment M_K auswirkt. Eine Kennlinie 28 zeigt den Verlauf eines Federelements 9 mit fallender Kennlinie, die z.B. durch Verwendung von Tellerfedern erreichbar wäre.It would be ideal if the at least one spring element 9 a characteristic 27 would, because then the force from the electric motor 20 directly on the coupling force F _K and thus also on the transmittable clutch torque M _K effects. A characteristic 28 shows the course of a spring element 9 with falling characteristic, which could be achieved, for example, by using disc springs.

Sämtliche genannten Maßnahmen können im Zusammenhang mit gezogenen oder gedrückten Anfahrkupplungen eingesetzt werden.All mentioned measures can in Used in connection with pulled or depressed start clutches become.

Claims

Automatic starting clutch ( 1 ; 1' ) for the drive train of a motor vehicle, with a via a pressure plate ( 5 ) actuated clutch disc ( 10 ) with a clutch release ( 6 ) and with one on the pressure plate ( 5 ) with a force (F _A ) indirectly or directly acting electric motor ( 20 ), characterized in that in parallel to the electric motor ( 20 ) at least one spring element ( 9 ) on the printing plate ( 5 ) whose spring force level via the displacement of the pressure plate ( 5 ) varies by less than 10%, and the electric motor ( 20 ) is designed as a DC motor with an output torque (M _A ), which is proportional to its current consumption (I _M ).

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 1, characterized in that the electric motor ( 20 ) a control device ( 22 ), the output torque (M _A ) of the electric motor ( 20 ) is related to the clutch torque (M _K ) via a function M _K = f (M _A ) and at a desired clutch torque (M _K ) in the control or regulating device ( 21 ) the current (I _M ) for the electric motor ( 20 ) via the function I _M = k ₂ · f ^-1 (M _K ) is adjustable.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 1 or 2, characterized in that the spring element ( 9 ) has a monotone characteristic.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the pressure plate ( 5 ) and the electric motor ( 20 ) designed as a spindle drive actuator ( 14 ) is arranged.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the power flow between the pressure plate ( 5 ) and the electric motor ( 20 ) a lever ( 15 ) is interposed.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in addition to the electric motor ( 20 ) an energy store ( 25 ) on a clutch release ( 6 ) acts.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 6, characterized in that it is in the energy storage ( 25 ) is a coil spring.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claims 1 and 4 to 7, characterized in that the clutch release ( 6 ), the lever ( 15 ), the actuator ( 14 ) and the electric motor ( 20 ) on both sides, ie in two directions of force; Act.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 2 to 8, characterized in that a control for slip monitoring is present and signals to the control or regulating device ( 21 ).

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 9, characterized in that the control for slip monitoring a closing of the starting clutch ( 1 . 1' ) beyond zero when it detects slippage.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 9 or 10, characterized in that the control for slip monitoring a closing of the starting clutch ( 1 . 1' ) beyond the zero point when operating conditions are predicted that will allow for peak loads or slippage.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the pressure plate ( 5 ) has a displacement path, which is about 3 mm.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the at least one spring element ( 9 ) has a nominal force level that is about 9000 N.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 13, characterized in that at a displacement of the pressure plate ( 5 ) changes by 3 mm the nominal force level by eg 5%.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) according to claim 14, characterized in that the change in the nominal force level is about 450 N to 500 N.

Automatic starting clutch ( 1 . 1' ) after egg nem of claims 1 to 15, characterized in that the spring element ( 9 ) has a constant, monotone decreasing or monotonically increasing characteristic.