DE19723362A1

DE19723362A1 - Notbetätigung für eine automatisch betätigte Kraftfahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE19723362A1
Application number: DE19723362A
Authority: DE
Inventors: Lutz Leimbach; Bernd Gaubitz; Hans-Juergen Schneider; Thomas Wirth
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: FR2764351A1; FR2764351B1; DE19723362C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Reibungskupplung und einem elektronisch geregelten Aktuator, der über ein in Richtung der Reibungskupplung verschiebbares Stellglied mit dieser in Verbin dung steht und über den die Ein- und Auskuppelvorgänge selbst tätig ausführbar sind.

Ein solches Kupplungssystem wird eingesetzt, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs von der Kupplungsarbeit entlastet werden soll. Als Aktuatoren werden Stellantriebe verwendet, wie sie bei spielsweise aus der DE 44 33 825 A1 oder der DE 42 38 368 A1 bekannt sind. Wenn diese elektronisch angesteuerten Aktuatoren ausfallen, kann die Kupplung nicht mehr betätigt werden. Um das Fahrzeug jedoch noch zumindest mit eigener Kraft in eine Werk statt bringen zu können, sind mechanische Notbetätigungen be kannt, die es gestatten, die Kupplung über einen Seilzug oder ähnliches zu betätigen. Nachteilig an solchen Notbetätigungen ist es, daß diese nur dann ihren Dienst erfüllen können, wenn der Aktuator im eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung aus gefallen ist. Über den Seilzug kann dann ausgekuppelt werden.

Fällt der Aktuator jedoch aus, wenn die Kupplung vollständig ausgekuppelt ist und blockiert dabei gleichzeitig noch mechanisch, ist die Notbetätigung wirkungslos, da die federbela stete Druckplatte der Kupplung das Stellglied des Aktuators nicht zurückbewegen kann. Das Fahrzeug kann dann nicht mehr be wegt werden. Fällt der Aktuator in einer Stellung zwischen voll eingekuppelt und voll ausgekuppelt aus und blockiert, kann die Notbetätigung ebenfalls nicht eingesetzt werden. Muß eine länge re Fahrt mit schleifender Kupplung zurückgelegt werden, ist mit deren Überhitzung und Zerstörung zu rechnen.

Aus der EP 0 710 580 A1 ist eine Notkuppeleinrichtung für Nutz fahrzeuge bekannt, die mit einem zusätzlichen, im Fahrerhaus versenkt angeordneten Pedal zusammenwirkt. Dieses Pedal ist nur dann betätigbar, wenn die hydropneumatische Kupplungsbe tätigungseinrichtung ausgefallen ist. Um die Notbetätigungsein richtung wirksam werden zu lassen, ist eine Ventilanordnung not wendig, die bei Fehlfunktion der Kupplungssteuerung die Kupplung bei langsamer Fahrt ausrückt, bei schneller Fahrt einrückt oder eingerückt hält und erst dann der Fahrer die Ein- und Auskuppel bewegungen steuern kann. Eine solche Notkuppeleinrichtung baut sehr aufwendig und ist für PKW nicht einsetzbar.

Von der erläuterten Problemstellung ausgehend liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, für das eingangs beschriebene Kupp lungssystem eine Notbetätigung zur Verfügung zu stellen, mit der unabhängig davon, in welcher Kupplungsstellung der Aktuator aus gefallen ist, eine volltaugliche Kupplungsbetätigung möglich ist.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Pro blemlösung dadurch, daß der Aktuator in Bewegungsrichtung des Stellglieds verschiebbar gelagert ist und mit einer Verschiebe einrichtung in Verbindung steht, die ihn im Falle seines Aus falls zum Ein- und Auskuppeln verschiebt.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die notwendige Bewe gung des blockierten Stellgliedes über den gesamten Aktuator einzuleiten. Unabhängig davon, in welcher Stellung das Stell glied mechanisch blockieren sollte, kann der Aktuator dann so weit in Richtung der Reibungskupplung verschoben werden, bis diese vollständig ausgekuppelt ist bzw. so weit zurückgezogen werden, daß die Reibungskupplung vollständig einkuppelt.

Die Verschiebeeinrichtung kann vorzugsweise durch eine von einem Antriebsmotor getriebene Spindel sein, die mit einer ent sprechenden Verzahnung im oder am Gehäuse des Aktuators zusam menwirkt. Anstatt einer Spindel kann selbstverständlich auch eine Zahnstange oder ähnliches verwendet werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Spindel selbsthemmend ist. Für die sen Fall ist ein Verschieben des Aktuators nur möglich, wenn die Spindel getrieben wird. Die Verschiebeeinrichtung kann folglich als Abstützlager des im Betrieb befindlichen Aktuators dienen. Eine separate Festsetzung des Aktuators, die zunächst gelöst werden müßte, wenn dieser ausfällt, ist dadurch nicht notwendig.

Wenn der mögliche Verschiebeweg des Aktuators doppelt so groß ist, wie der zurücklegbare Weg des Stellgliedes, ist eine siche re Funktionsweise des Notantriebes auch dann gewährleistet, wenn die Kupplung beispielsweise voll ausgekuppelt ist, wenn der Ak tuator ausfällt. Der Aktuator wird dann zunächst so weit zurück geschoben, bis die Kupplung wieder voll einkuppelt (halber Ver schiebeweg) und kann dann durch entsprechenden Rückschub des Aktuators wieder voll ausgekuppelt werden. Fällt der Aktuator im vollständig eingekuppelten Zustand aus, kann er über die Ver schiebeeinrichtung zunächst so weit nach vorn geschoben werden, daß die Kupplung vollständig auskuppelt und dann jeweils durch eine entsprechende Rückbewegung des Aktuators die Kupplung wie der vollständig eingekuppelt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Verschiebeeinrichtung bei Ausfall des Aktuators selbsttätig angesteuert wird. Dies ist für den Fachmann durch eine entsprechend aus gestaltete Steuereinrichtung einfach zu realisieren. Es kann jedoch auch ein mechanischer Schalter vorgesehen sein, der vom Fahrer betätigt werden muß, für den Fall, daß der Aktuator ausfällt.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein zweiter Aktuator parallel zum ersten Ak tuator angeordnet ist, und die Stellglieder der Aktuatoren über ein gemeinsames, die Ein- und Auskuppelbewegung der Reibungs kupplung einleitendes Vielgelenkgetriebe verbunden sind, wobei der zweite Aktuator nur bei Ausfall des ersten Aktuators be treibbar ist.

Wenn zumindest der zweite Aktuator selbsthemmend ausgebildet ist, bildet der zweite Aktuator während des Betriebs des ersten Aktuators den Drehpunkt des Vielgelenkgetriebes, so daß der Aus rückhebel der Reibungskupplung ausschließlich vom ersten Aktua tor betätigbar ist. Die Ausführung des Getriebes des zweiten Aktuators um die Selbsthemmung zu ermöglichen, ist beispielswei se in der DE 42 38 368 offenbart. Fällt der erste Aktuator aus und blockiert, bildet er den Drehpunkt des Vielgelenkgetriebes, so daß das Ein- und Auskuppeln über den zweiten Aktuator erfol gen kann.

Da der zweite Aktuator nur im Notfall eingesetzt werden muß, kann er wesentlich leistungsschwächer ausgebildet werden als der erste Aktuator. Das Ein- und Auskuppeln dauert dann entsprechend lange, was aber im Notfall hinnehmbar ist.

Vorzugsweise wird das Vielgelenkgetriebe gebildet durch einen am Ausrückhebel der Reibungskupplung gelagerten Hebel und die Stellglieder der Aktuatoren greifen an den Enden der Hebel an.

Wenn der Abstand der Stellglieder zum Ausrückhebel gleich ist, muß das Stellglied des zweiten Aktuators einen doppelt so großen Weg zurücklegen können, wie das des ersten, damit eine vollstän dige Betriebsweise auch dann möglich ist, wenn der Aktuator bei vollständig ein- bzw. vollständig ausgekuppelter Kupplung aus fällt. Erfolgt die Anlenkung des Hebels am Ausrückhebel der Kupplung nicht symmetrisch, muß sich der mögliche Weg des Stell gliedes des zweiten Aktuators entsprechend der dann vorherr schenden Hebelverhältnisse ändern.

Für beide Ausführungsformen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Aktuator elektromotorisch betreibbar ist. Dann kann in den Antriebsmotor ein Positionssensor integriert sein, der die aktuelle Stellung der Reibungskupplung bei Ausfall des Aktuators transparent macht. Die Art bzw. Nutzung und Auswertung des Posi tionssensors ist in der DE 44 33 825 beschrieben.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfin dungen nachfolgend erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung des Kupplungssystems mit einer Notbetätigung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 die schematische Darstellung des Kupplungssystems mit einer Notbetätigung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Das Kupplungssystem besteht aus der Reibungskupplung 2 und dem Aktuator 1, der ein in horizontaler Richtung verschiebbares Stellglied 3 aufweist, das mit dem Ausrücker 10 der Reibungs kupplung 2 zusammenwirkt. Durch Ein- und Ausfahren des Stell gliedes 3 wird die Kupplung ein- oder ausgerückt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten System ist der Aktuator 1 auf einer Platte 7 befestigt, die gegenüber einer Grundplatte 6 verschieb bar ist. Die Platte 7 weist in ihrem hinteren Bereich mindestens ein Langloch 8 auf, über das diese mit der Grundplatte 6 über entsprechend mindestens eine Schraube 9 verschraubt ist. Der Aktuator 1 steht mit einer Verschiebeeinrichtung 12 in Verbin dung, die im wesentlichen gebildet wird von einer Spindel 5, die über einen Elektromotor 4 antreibbar ist. Die Spindel 5 ist in einem im Gehäuse 16 des Aktuators eingebrachten Gewinde 17 gela gert. Dreht sich die Spindel 5 wird der Aktuator 1 auf der Grundplatte 6 in Richtung Reibungskupplung 2 geschoben oder in die entgegengesetzte Richtung gezogen. Die Spindel 5 ist selbst hemmend ausgebildet, so daß eine Verschiebung des Aktuators 1 nicht möglich ist, solange sich die Spindel 5 nicht dreht. Die Verschiebeeinrichtung 12 dient folglich als Stützlager für den Aktuator 1, wenn über dessen Stellglied 3 der Ausrücker 10 der Reibungskupplung 2 betätigt wird. In der Zeichnung ist die voll eingerückte Stellung der Kupplung dargestellt. Die gestrichelt gezeichnete Linie des Ausrückers 10 gibt die voll ausgerückte Stellung der Kupplung an.

Fällt der Aktuator 1 aus, wird zur weiteren Betätigung der Rei bungskupplung 2 die Verschiebeeinrichtung 12 benutzt, die den Aktuator 1 auf der Grundplatte 6 entsprechend der gewünschten Bewegung des Ausrückers 10 hin- und herschiebt. Damit im Notfall die Kupplung auch dann betätigt werden kann, wenn der Aktuator 1 ausfällt und mechanisch blockiert, wenn diese entweder voll ein gekuppelt oder voll ausgekuppelt ist, ist der mögliche Verschie beweg des Aktuators 1 auf der Grundplatte 6 doppelt so groß wie der Betätigungsweg des Stellgliedes 3. Im Normalfall wird der Aktuator 1 auf der Grundplatte 6 in der mittleren Stellung (Langloch) fixiert, so daß je eine halbe Maximalbewegung in bei de Richtungen möglich ist. Fällt der Aktuator 1 beispielsweise in voll aus gekuppelten Zustand der Reibungskupplung 2 aus und blockiert, wird der Aktuator 1 über die Spindel 5 zunächst so weit zurückgezogen, daß die Kupplung voll eingekuppelt ist. Zum Auskuppeln wird der Aktuator 1 gegebenenfalls dann wieder ent sprechend nach vorn geschoben.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Erfindungsbeispiel ist ein zum er sten Aktuator 1 parallel angeordneter zweiter Aktuator 11 vor gesehen, der wesentlich leistungsschwächer und kleiner ausgebil det ist, als der erste Aktuator 1. Über einen Hebel 14, der auf dem mit dem Ausrücker 10 der Reibungskupplung 2 verbundenen Aus rückhebel 15 gelagert ist, stehen die beiden Aktuatoren 1, 11 miteinander in Verbindung. Der Hebel 14 ist mittig auf dem Aus rückhebel 15 gelagert und an seinen beiden Enden greifen die Stellglieder 3, 13 der Aktuatoren 1, 11 an, so daß der Abstand jedes Stellglieds 3, 13 zum Ausrückhebel 15 identisch ist. Das Getriebe des Aktuators 11 ist selbsthemmend ausgebildet, so daß eine Verschiebung des Stellgliedes 13 durch eine von außen ein wirkende Kraft ausgeschlossen ist. Der Aktuator 11 dient folg lich als Stützlager für den Hebel 14 während des Betriebes des Aktuators 1. Wird dessen Stellglied 3 ausgefahren (auf der Zeichnung nach links bewegt), wird der Ausrückhebel 15 in das Gehäuse 20 der Reibungskupplung 2 hineingeschoben, wobei der Drehpunkt an der Anlenkstelle des Hebels 14 am Stellglied 13 des zweiten Aktuators 11 liegt. Die Reibungskupplung 2 wird ausge kuppelt. Fällt der Aktuator 1 in dieser Stellung aus und bloc kiert, wird das Stellglied 13 des Aktuators 11 eingefahren (nach rechts bewegt), wobei der Drehpunkt des Hebels 14 dann an der Anlenkstelle des Stellgliedes 3 ausgebildet ist und der Ausrück hebel 15 sich zurückbewegen kann, wodurch die Reibungskupplung 2 vollständig einkuppelt. Die Ein- und Auskuppelbewegung wird dann vom zweiten Aktuator 11 übernommen. Bei der in der Figur darge stellten parallelen Anordnung, in der die Aktuatoren 1, 11 den selben Abstand vom Ausrückhebel 15 aufweisen, muß der maximal vom Stellglied 13 zurücklegbare Weg doppelt so groß sein, wie der vom Stellglied 3 zurücklegbare Weg, damit vollständige Aus rückhübe vom Stellglied 13 durchführbar sind.

Es kann bei beiden Erfindungsbeispielen eine Schaltung vorgese hen sein, die die Verschiebeeinrichtung bzw. den zweiten Aktua tor 11 selbsttätig in Betrieb nimmt, wenn der Aktuator 1 aus fällt. Ebenso ist es aber auch denkbar, die Umschaltung im Be darfsfalle über einen Schalter vorzunehmen, der beispielsweise im Fahrgastraum oder im Motorraum des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1

Aktuator

2

Reibungskupplung

3

Stellglied

4

Elektromotor/Antriebsmotor

5

Spindel

6

Grundplatte

7

Platte

8

Langloch

9

Schraube

10

Ausrücker

11

Aktuator

12

Verschiebeeinrichtung

13

Stellglied

14

Hebel

15

Ausrückhebel

16

Gehäuse

17

Gewinde

20

Gehäuse

Claims

1. Kupplungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Reibungskupplung (2) und einem elektronisch geregelten Ak tuator (1), der über ein in Richtung der Reibungskupplung (2) verschiebbares Stellglied (3) mit dieser in Verbindung steht und über den die Ein- und Auskuppelvorgänge selbst tätig ausführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ak tuator (1) in Bewegungsrichtung des Stellglieds (3) ver schiebbar gelagert ist und mit einer Verschiebeeinrichtung (12) in Verbindung steht, die ihn im Falle seines Ausfalls zum Ein- und Auskuppeln verschiebt.

2. Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (12) eine von einem Antriebs motor (4) getriebene Spindel (5) ist.

3. Kupplungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (5) selbsthemmend ist.

4. Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mögliche Verschiebeweg des Aktuators (1) doppelt so groß ist wie der zurücklegbare Weg des Stellgliedes (3).

5. Kupplungssystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeein richtung (12) für den im Betrieb befindlichen Aktuator (1) ein Stützlager bildet.

6. Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (12) bei Ausfall des Aktua tors (1) selbsttätig angesteuert wird.

7. Kupplungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Reibungskupplung (2) und einem elektronisch geregelten Ak tuator (1), der über ein in Richtung der Reibungskupplung (2) verschiebbares Stellglied (3) mit dieser in Verbindung steht und über den die Ein- und Auskuppelvorgänge selbst tätig ausführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Aktuator (11) parallel zum ersten Aktuator (1) an geordnet ist, und die Stellglieder (3, 13) der Aktuatoren (1, 11) über ein gemeinsames, die Ein- und Auskuppelbewe gung der Reibungskupplung (2) einleitendes Vielgelenkge triebe verbunden sind, wobei der zweite Aktuator (11) nur bei Ausfall des ersten Aktuators betreibbar ist.

8. Kupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aktuator (11) eine geringere Leistung als der erste Aktuator (1) aufweist.

9. Kupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der zweite Aktuator (11) selbsthemmend ausge bildet ist.

10. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (1, 11) elektromotorisch antreibbar ist.

11. Kupplungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antriebsmotor ein Positionssensor integriert ist.

12. Kupplungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vielgelenkgetriebe gebildet wird durch einen am Ausrückhebel (15) der Reibungskupplung (2) gelagerten Hebel (14) und die Stellglieder (3, 13) der Aktuatoren (1, 11) an den Enden des Hebels (14) angreifen.

13. Kupplungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Stellglieder (3, 13) zum Ausrückhebel (15) gleich groß ist.