DE10258836A1

DE10258836A1 - Kupplungsaktuator für eine Fahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE10258836A1
Application number: DE2002158836
Authority: DE
Inventors: Olaf Langwald
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsaktuator für eine Fahrzeugkupplung, insbesondere eine Einscheibentrockenkupplung. DOLLAR A Um mit relativ geringem Aufwand eine selbsttätige Einstellung des Toleranzausgleichs und des Verschleißausgleichs zu ermöglichen, ist ein Kupplungsaktuator (1) ausgestattet mit einem Druckbolzen (25) zur Einwirkung auf eine Kupplungsdruckplatte, mit einem um ein Festlager (21) schwenkbaren Schubhebel (20), an dem der Druckbolzen (25) in einer Druckbolzenanbindung (22) angebracht ist, mit einer durch einen Motor (4) angetriebenen Spindel (5) zum Schwenken des Schubhebels (20) und mit einer Federeinrichtung (15) für eine Grundanlegekraft an einem Kupplungsdrucklager, wobei die Position einer der Anbindungen (21, 22) des Schubhebels (20) bei geschlossener Kupplung durch eine Verstellvorrichtung (14, 15, 16, 18) verstellbar und bei offener Kupplung fest ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupplungsaktuator für eine Fahrzeugkupplung, insbesondere eine Einscheibentrockenkupplung.
Bei heutigen Einscheibentrockenkupplungen von Fahrzeugen ist sowohl ein Toleranzausgleich als auch ein Verschleißausgleich durchzuführen. Hierbei wird in der Regel der Toleranzausgleich durch eine mechanische Verstellung im Kupplungsaktuator und der Verschleißausgleich durch eine mechanische Verstellung im Aktuator oder in der Kupplung erreicht. Diese mechanischen Nachstellungen sind meistens sehr aufwändig und filigran ausgeführt und unterliegen einem hohen Verschleiß.

Die DE 199 18 165 A1 zeigt eine Anordnung zum Ermitteln des Stellzustandes einer zu betätigenden Reibungskupplung, bei der die Position einer als Ausgangsglied wirkenden Kolbenstange eines Nehmerzylinders zwischen zwei Endlagen durch eine Sensoranordnung gemessen wird. Hierbei ist ein durch die Sensoranordnung maximal erfassbarer Lagebereich größer als ein von der Kolbenstange tatsächlich durchlaufener Lagebereich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kupplungsaktuator zu schaffen, der mit relativ geringem Aufwand eine selbsttätige Einstellung des Toleranzausgleichs und des Verschleißausgleichs ermöglicht. Vorteilhafterweise soll der Kupplungsaktuator robust und relativ kleinbauend sein.

Diese Aufgabe wird durch einen Kupplungsaktuator nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei geschlossener Kupplung eine Toleranzeinstellung und Verschleißnachstellung durch eine Verstellung eines auf die Kupplungsdruckplatte einwirkenden Druckbolzens und eines den Druckbolzen verstellenden Schubhebels durchzuführen. Hierbei wird bei geschlossener Kupplung ein Anbindungspunkt des Druckbolzens oder Schubhebels, vorzugsweise der Festlagerpunkt des Schubhebels, durch einen Kräfteausgleich zwischen der die Grundanlegekraft auf das Kupplungsdrucklager bewirkenden Federeinrichtung und den Federn der Kupplungsdruckplatte verstellt. Die Verstellung erfolgt vorteilhafterweise durch ein Hydrauliksystem mit einem Magnetventil, das einen Druckausgleichskanal zwischen zwei Kolbenräumen schließt und öffnet.

Erfindungsgemäß wird somit eine automatische Nachstellung ohne weitere aufwändige, filigrane, kostspielige und störanfällige mechanische Mittel in dem Rktuator oder der Kupplung ermöglicht. Durch die Federeinrichtung wird weiterhin bereits die Grundanlegekraft an der Kupplungsdruckplatte bewirkt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Kupplungsaktuators,
2 ein Detailausschnitt aus 1 und
3 eine der 1 entsprechende Darstellung bei einer verschlissenen Kupplung.
Der in 1 dargestellte Kupplungsaktuator 1 weist ein Gehäuse mit einem vorderem Gehäuseteil 2 und einem hinterem Gehäuseteil 3 auf, an dem ein Elektromotor 4 angebracht ist. Der Elektromotor 4 treibt eine Kugelrollspindel 5 an, an der ein Magnet 23 für einen Wegsensor vorgesehen ist und ein Schubhebel 20 z. B. in einer Langloch-Zapfen-Verbindung 13 aufgenommen ist. Ein Schwenkhebel 6 ist in einem Festlager 7 gelagert und weist an einem Hebelarmende einen Längsschlitz 8 auf, der einen Zapfen der Kugelrollspindel 5 aufnimmt. Eine Doppelfeder 11 ist in einem Festlager 10 und einem beweglichen Lager 12 gelagert, das in einem Gelenkpunkt 9 am Schwenkhebel 6 befestigt ist. Die vorgespannte Doppelfeder 11 unterstützt die Verstellung des Schubhebels 20 in seine hinterste Position.
Der Schubhebel 20 ist an seinem unteren Ende in einem Festlager 21 an einer Führungsstange 18 gelagert. Ein Druckbolzen 25 ist in einem Anlenkpunkt 22 in einem mittleren Bereich des Schubhebels 20 aufgenommen und ragt aus dem vorderen Gehäuseteil 2 heraus. Die Führungsstange 18 ist an ihrem vorderen Ende in einem Gleitlager 19 im vorderen Gehäuseteil 2 gelagert und an ihrem hinteren Ende mit einem Kolben 14 verbunden, der in einem Verstellzylinder 16 geführt ist.
Wie detaillierter in 2 gezeigt ist, unterteilt der Kolben 14 den Zylinderraum des Verstellzylinders 16 in einen vorderen Kolbenraum 28 und einen hinteren Kolben raum 29 und wird von einer im hinteren Kolbenraum 29 angeordneten, vorgespannten Kolbenfeder 15 nach vorne gedrückt. Der vordere Kolbenraum 28 und der hintere Kolbenraum 29 sind durch einen Druckausgleichskanal 30 verbunden, der durch ein Magnetventil 32 gesperrt oder geöffnet wird.
Das Magnetventil 32 weist einen Kolben 34 zum Verschließen des Druckausgleichskanals 30 auf, wobei der Kolben 34 im stromlosen Zustand des Magnetventils 32 durch Rückstellfedern 35 den Druckausgleichskanal 30 freigibt. Alternativ. zur Verwendung der Rückstellfedern 35 ist auch eine mechanische Zwangsöffnung möglich.
Durch eine Verstellung des Druckbolzens 25 nach vorne wird in an sich bekannter Weise eine Kupplungsdruckplatte einer Einscheibentrockenkupplung gegen die Wirkung von Federn der Kupplungsdruckplatte an eine Kupplungsscheibe gedrückt.
Bei geschlossener Kupplung ist das Magnetventil 32 stromlos und somit der Druckausgleichskanal 30 geöffnet. Der Kolben 14 wird von den Federn der Kupplungsdruckplatte soweit zurückgedrückt, bis die Kräfte zwischen Kupplungsdruckplatte und Kolbenfeder 15 ausgeglichen sind. Die resultierende Restkraft auf das Kupplungsdrucklager beträgt je nach Federauslegung vorzugsweise 100 bis 200 N.
Vor dem Öffnen der Kupplung wird das Magnetventil 32 bestromt und hierdurch bevorzugt 5 bis 10 ms vor Anlauf des Elektromotors 4 geschlossen. Durch dieses vorzeitige Schließen des Druckausgleichkanals 30 wird gewährleistet, dass im Moment des beginnenden Ausrückvorgangs der Kolben 14 und somit auch das Festlager 21 starr ist. Die star re Position des Festlagers 21 wird durch das geschlossene Magnetventil beibehalten, bis die Kupplung wieder geschlossen wird. Wenn durch Messung der Position des Magneten 23 eine hinterste Position der Kugelumlaufspindel 13 ermittelt wird, wird das Magnetventil 32 geöffnet, woraufhin sich der Kolben wieder neu durch ein Kräftegleichgewicht justieren kann. Somit wird bei jedem Schließen der Kupplung ein Verschleiß- und Toleranzausgleich gewährleistet.
Bei einem Ausfall des Magnetventils 35 ist vorteilhafterweise die Möglichkeit einer mechanischen Ventilbetätigung oder ein Notverschlussventil vorgesehen, um durch Schließung des Druckausgleichkanals 30 einen Notfahrbetrieb zu gewährleisten. Da das Ventil hierbei nicht mehr geöffnet wird, erfolgt während dieses Notfahrbetriebes keine Verschleißnachstellung.
1 und 2 zeigen den Kupplungsaktuator 1 in einer Ausrückfunktion in etwa 2/3 ausgefahrener Stellung. Aufgrund der Hebelarmlängen erfolgt eine Kraftübersetzung von der Kolbenfeder 15 auf den Druckbolzen 25. Bei dem in 1 und 2 gezeigten neuen Kupplungsaktuator mit maximaler Toleranzlage (minus) ist der Kolben 14 in die vorderste Lagerposition ausgefahren, in der eine Drucklageranlegekraft von vorzugsweise 120 N wirkt. In der in 3 gezeigten verschlissenen Kupplung mit maximaler Toleranzlage (plus) ist der Kolben 14 in die hinterste Lagerposition mit einer Drucklageranlegekraft von hier 180 N ausgefahren. Der Gesamthub des Kolbens 14 zwischen diesen Stellungen beträgt 50 mm.
Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform kann die Hydrauliknachstellung auch direkt am Druckbolzen 25 vorge sehen sein, d.h. der Druckbolzen 25 wird dann gegenüber der gezeigten Ausführungsform über den Schubhebel 20 hinaus verlängert und mit dem Kolben 14 verbunden sein. Das Festlager des Schubhebels 20 ist bei dieser Ausführungsform fest am Gehäuse vorgesehen. Somit wird direkt die Position des Druckbolzens 25 eingestellt, wobei eine größere Längserstreckung als in der gezeigten Ausführungsform und eine schwingende Kabelführung zur Stromversorgung des Magnetventils 32 vorgesehen sind.

1: Kupplungsaktuator
2: Vorderes Gehäuseteil
3: Hinteres Gehäuseteil
4: Elektromotor
5: Kugelrollspindel
6: Schwenkhebel
7: Festlager
8: Längsschlitz
9: Gelenkpunkt
10: Festlager
11: Doppelfeder
12: Lager
13: Langloch-Zapfen-Verbindung
14: Kolben
15: Kolbenfeder
16: Verstellzylinder
18: Führungsstange
19: Gleitlager
20: Schaubhebel
21: Festlager
22: Anlenkpunkt
23: Magnet
25: Druckbolzen
28: Vorderer Kolbenraum
29: Hinterer Kolbenraum
30: Druckausgleichkanal

Claims

Kupplungsaktuator für eine Fahrzeugkupplung, insbesondere für eine Einscheibentrockenkupplung, mit einem Druckbolzen (25) zur Einwirkung auf eine Kupplungsdruckplatte, mit einem um ein Festlager (21) schwenkbaren Schubhebel (20), an dem der Druckbolzen (25) in einer Druckbolzenanbindung (22) angebracht ist, mit einer durch einen Motor (4) angetriebenen Spindel (5) zum Schwenken des Schubhebels (20), und mit einer Federeinrichtung (15) für eine über den Druckbolzen (25) ausgeübte Grundanlegekraft auf ein Kupplungsdrucklager, wobei die Position einer der Anbindungen (21, 22) des Schubhebels (20) bei geschlossener Kupplung durch eine Verstellvorrichtung (14, 15, 16, 18) verstellbar und bei offener Kupplung fest ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Festlagers (21) des Schubhebels (20) verstellbar ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Druckbolzenanbindung (22) des Schubhebels (20) verstellbar ist.
Kupplungsaktuator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubhebel (20) an einer Stange, vorzugsweise an dem Druckbolzen (25) oder an einer Führungsstange (18) angelenkt ist und die Stange (18, 25) in ihrer Längsrichtung verstellbar ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (14, 15, 16, 18) einen Verstellzylinder (16) aufweist, in dem ein mit der Stange (18, 25) verbundener und von der Federeinrichtung (15) beaufschlagter Kolben (14) aufgenommen ist, der den Zylinderraum in zwei mit einem Fluid, vorzugsweise einer Hydraulikflüssigkeit, gefüllte und durch einen Druckausgleichkanal (30) verbundene Kolbenräume (28, 29) unterteilt, wobei der Druckausgleichkanal (30) durch eine Ventileinrichtung (32) verschließbar ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (15) in einem Kolbenraum, vorzugsweise dem hinteren Kolbenraum (29), angeordnet ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein Magnetventil (32) aufweist, das im bestromten Zustand geschlossen und im unbestromten Zustand offen ist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (32) Rückstellfedern (35) für eine Vorspannung in die geöffnete Stellung aufweist.
Kupplungsaktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Zwangsöffnung vorgesehen ist, die das Magnetventil (32) bei geschlossener Kupplung in die geöffnete Stellung verstellt.
Kupplungsaktuator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Ventilbetätigung oder ein Notverschlussventil vorgesehen ist, die bzw. das bei einem Ausfall des Magnetventils den Druckausgleichskanal (30) schließt.
Kupplungsaktuator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spindel (5) ein Magnet (23) für einen Wegsensor befestigt ist.
Fahrzeugkupplung mit einem Kupplungsaktuator nach einem der vorherigen Ansprüche.