DE19945806A1

DE19945806A1 - Betätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE19945806A1
Application number: DE19945806A
Authority: DE
Inventors: Franz Nagler; Thomas Otto
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2000-05-25
Also published as: US6298969B1; BR9907516A; JP3394221B2; FR2786238B1; ES2172372B1; ES2172372A1; GB9927213D0; GB2345327A; JP2000161390A; FR2786238A1; GB2345327B

Abstract

Betätigungseinrichtung für eine im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnete Reibungskupplung, umfassend eine Ausrückanordnung, die einen Druckmittelzylinder und einen darin axial verlagerbaren Druckmittelkolben umfaßt und über ein Steuerventil mit einer Druckmittelquelle wirksam verbunden und in Abhängigkeit von einer die Sollgröße repräsentierenden Führungsgröße und einer die axiale Position des Druckmittelkolbens repräsentierenden Istgröße betätigbar ist, wobei das Steuerventil durch eine elektromagnetische Positioniereinrichtung betätigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnete Reibungskupplung, umfassend eine Ausrückanordnung, die einen Druckmittelzylinder und einen darin axial verlagerbaren Druckmittelkolben umfaßt und über ein Steuerventil mit einer Druckmittelquelle wirksam verbunden und in Abhängigkeit von einer die Sollgröße repräsentierenden Führungsgröße und einer die axiale Position der Ausrückanordnung repräsentierenden Istgröße betätigbar ist.

Eine derartige Betätigungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 33 21 578 C2 be kannt. Diese bekannte Betätigungseinrichtung weist als Positionieranordnung einen Un terdrückservokraftverstärker auf. Der Kraftverstärker ist in der Art eines Unterdruck- Bremskraftverstärkers aufgebaut und mit einem Pneumatikkraftzylinder und einem Steuerventil integral ausgebildet und außerhalb der Gehäuseglocke angeordnet. Zwei Arbeitskammern des Pneumatikkraftzylinders sind durch einen axial bewegbar geführ ten Kolben und eine elastische Membran voneinander getrennt. Eine als Unterdruck kammer ausgebildete Arbeitskammer ist am Ansaugleitungssystem der Brennkraftma schine angeschlossen. Die andere als Steuerkammer dienende Arbeitskammer ist mittels des Steuerventils entweder mit der Unterdruckkammer oder über eine Druckaus gleichsöffnung mit der Atmosphäre verbindbar. Der Unterdruck-Servokraftverstärker wird über eine Steuerstange, die über eine elektromotorisch angetriebene Nocke axial verschiebbar ist, angetrieben. Durch das axiale Verschieben der Steuerstange schaltet das Steuerventil, wodurch der Kolben der Bewegung der Steuerstange kraftverstärkt folgt. Die Bewegung des Kolbens wirkt über einen hydraulischen Geberzylinder auf ei nen mit dem Geberzylinder verbundenen, außerhalb der Gehäuseglocke angeordneten Nehmerzylinder, der seinerseits auf eine der Ausrücklageranordnung zugeordnete Aus rückgabel wirkt. Das Steuerventil weist einen Ventilkörper auf, der mit einem elastischen Ventilsitz zusammenwirkt. Im Ventilsitz ist ein Verbindungskanal vorgesehen, über den die Verbindung zwischen der Steuerkammer und der Umgebungsluft erfolgt, sofern nicht der Ventilkörper gegen den elastischen Ventilsitz gedrückt wird, um den Verbin dungskanal durch den Ventilkörper zu verschließen. Ein weiterer Verbindungskanal ver bindet die Steuerkammer mit der Unterdruckkammer.

Weiterhin ist eine Betätigungseinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die ei nen Pneumatikkraftzylinder als Druckmittelkraftzylinderanordnung aufweist. Die Betäti gungseinrichtung ist als integrale Einheit, die einen Pneumatikkraftzylinder, einen hy draulischen Nehmerzylinder und das Steuerventil umfaßt, außen an der Gehäuseglocke angebracht. Der Kolben des Pneumatikkraftzylinders ist an einem den Kolben des hy draulischen Nehmerzylinders bildenden Stangenelement angebracht, und das Stan genelement ist mit einem Stößel verbunden, der in das Gehäuseglockeninnere reicht und an einer der Ausrücklageranordnung zugeordneten Ausrückgabel angreift. An dem hydraulischen Nehmerzylinder ist ein mittels Kupplungspedal betätigbarer Geberzylinder und ein Steuereingang des Steuerventils angeschlossen. Das Steuerventil steuert in Ab hängigkeit vom am Steuereingang anliegenden Hydraulikdruck die Zufuhr von Druckluft in dem Pneumatikkraftzylinder bzw. das Ablassen von Luft aus dem Pneumatikkraftzy linder derart, daß sich ein vorgegebener, durch eine Druckfederanordnung bestimmter Hydraulikdruck am Steuereingang einstellt. Der hydraulische Nehmerzylinder dient hier bei als Meßzylinder, der die Position des Stangenelements und damit indirekt die Positi on der Ausrücklageranordnung erfaßt. Bei Betätigung des Geberzylinders werden über den als Meßzylinder dienenden hydraulischen Nehmerzylinder Kräfte direkt auf das Stangenelement und damit auf die Ausrücklageranordnung ausgeübt, zusätzlich zu den Betätigungskräften des Pneumatikkraftzylinders aufgrund der Zufuhr von Druckluft in diesem.

Es wird daran gedacht, eine Betätigungseinrichtung der eingangs angegebenen Art auf den Markt zu bringen, bei der die Druckmittelkraftzylinderanordnung innerhalb der Ge häuseglocke angeordnet ist. Bei kompakter Bauweise und bekannter hydraulischer Steuerung der Betätigungseinrichtung ist hinsichtlich der Dichtigkeitsanforderungen mit relativ hohen Herstellungskosten zu rechnen. Da andererseits die Ausrückfunktion über eine eigene Ausrückanordnung realisiert werden soll und damit die Steuerleitung keine hohen Kräfte übertragen muß, ist eine wirtschaftliche und zuverlässige Alternative wün schenswert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Betätigungseinrichtung der vor genannten Art herzustellen, die einerseits einfach und funktionssicher ist, und bei der andererseits auf eine hydraulische externe Steuerleitung verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Betätigungseinrichtung für eine im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnete Reibungskupplung vorgeschlagen, umfassend eine Ausrückanordnung, die einen Druckmittelzylinder und einen darin axial verlagerbaren Druckmittelkolben umfaßt und über ein Steuerventil mit einer Druckmit telquelle wirksam verbunden und in Abhängigkeit von einer die Sollgröße repräsentie renden Führungsgröße und einer die axiale Position repräsentierenden Istgröße betätig bar ist, und des weiteren dadurch gekennzeichnet ist, daß das Steuerventil durch eine elektromagnetische Positioniereinrichtung betätigbar ist. Die sonst typischerweise ver wendeten Hydraulikleitungen zwischen Kupplungspedal und Steuereinrichtung können somit entfallen. Anstelle dessen können hier übliche Kabel verwendet werden, die preiswerter sind und darüberhinaus einfacher zu verlegen und zu warten sind. Des wei teren sind Kabel unempfindlicher gegen Alterung und mechanische Einflüsse. Ohne wei tere Änderungen kann anstelle der Betätigung durch den Fahrer über das Kupplungs pedal eine vollautomatische Lösung realisiert werden, indem anstelle des Kupplungspe dals ein entsprechendes Steuergerät vorgesehen wird. Ein weiterer Vorteil der Konstruk tion ist die vollständige Entkopplung der Ausrückeinrichtung vom Kupplungspedal. Auf tretende Schwingungszustände im Regelkreis werden nicht vom Pedal, sondern von der elektromagnetischen Positioniereinrichtung aufgenommen, und können im Regelkreis hydraulisch oder elektrisch gedämpft werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Ansprüchen 2 bis 17 angegeben.

Vorzugsweise wird die Betätigungseinrichtung innerhalb eines festen, stationären Kupplungsgehäuses, beispielsweise der Kupplungsglocke, angeordnet. Die Reibungs kupplung kann somit sehr kompakt aufgebaut sein, wobei die Betätigungseinrichtung darüber hinaus vor mechanischer Beschädigung und Verschmutzung geschützt ist. Durch eine weiterhin bevorzugte Steckverbindung zwischen der mit der Getriebewelle koaxialen Ausrückanordnung und der Positioniereinrichtung und dem Steuerventil ist Wartungsfreundlichkeit gewährleistet.

Des weiteren kann vorteilhaft ausgestaltet werden, indem die Ausrückanordnung über eine axial verlagerbare Ausrücklageranordnung auf die Reibungskupplung im Sinne ei nes Ein- oder Ausrückens wirkt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Anordnung, bei der Ausrückanordnung, Ausrücklageranordnung und Reibungskupplung gleichachsig sind.

Als elektromagnetische Positioniereinrichtung wird vorzugsweise ein rotierender oder linear wirksamer Elektromotor verwendet. Im Falle, daß der Elektromotor eine Drehbe wegung erzeugt, kann beispielsweise über eine Gewindespindel und eine Spindelauf nahmeeinrichtung eine axiale Positionierung erreicht werden. Ebensogut können jedoch auch andere Getriebestufen verwendet werden, die eine rotierende in eine axiale Bewe gung umsetzten können. Beispielweise kann dies durch eine Zahnstange oder durch einen Exzenternocken mit Kipphebel realisiert werden.

Um die gewünschte Position ansteuern zu können, können an sich bekannte Schrittmo toren verwendet werden. Ebensogut können hierzu jedoch auch gewöhnliche Elektro motoren verwendet werden, und aus der Stromkennlinie die Positionsinformation ent nommen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann realisiert werden, indem die elektroma gnetische Positioniereinrichtung das Steuerventil über ein Fluid betätigt. Durch die hy draulische Übertragung können beliebige Übertragungswege gewählt werden, und die Betätigungseinrichtung dem Bauraum sehr genau angepaßt werden. Insbesondere er gibt sich hierbei die Möglichkeit der Betätigung über einen Verdränger, der in einen mit dem Steuerventil in Wirkverbindung stehenden Hydraulikraum hineinragt. Der Verdrän ger kann beispielsweise durch die Verbindung zu einem Linearmotor oder mittels einer Gewindespindel axial bewegbar sein, und somit in dem Hydraulikraum eine bestimmte Flüssigkeitsmenge verdrängen, wodurch der ansteigende Druck das Steuerventil betä tigt. Darüber hinaus kann eine mit dem Druckmittelkolben axial bewegbare Wegsensie rungseinrichtung vorgesehen werden, die ebenfalls in den Hydraulikdruckraum axial bewegbar hineinragt, und somit dessen Volumen in Abhängigkeit von der Position des Druckmittelkolbens ändern kann. In diesem Falle wird das Steuerventil in Abhängigkeit von der Stellung des Verdrängers und der Wegsensierungseinrichtung betätigt. Somit kann das Steuerventil so betätigt werden, daß eine beliebige Position des Druckmittel kolbens gehalten werden kann.

Um Flüssigkeitsverluste an der Hydraulik zu vermeiden, können Dichtungseinrichtungen vorgesehen werden, wobei vorzugsweise die zum Hydraulikraum hin weisenden Dich tungseinrichtungen an der Wegsensierungseinrichtung, die vom Hydraulikraum weg weisenden Dichtungen hingegen am Gehäuse befestigt werden. Der Vorteil dieser An ordnung ist, daß die entsprechenden Ausnehmungen in dem Gehäuse an der nach au ßen weisenden Stelle leicht angebracht werden kann.

Des weiteren kann wenigstens eine der obengenannten Aufgaben gelöst werden, wenn wie vorgeschlagen des weiteren eine den Istwert und Sollwert vergleichende Signalver arbeitungseinrichtung mit Verstärkungseinrichtung zur Steuerung der elektromagneti schen Positioniereinrichtung verwendet wird. In diesem Falle erfolgt die gesamte Steue rung ohne hydraulische Einrichtung, wodurch der Aufbau der Betätigungseinrichtung erheblich vereinfacht wird. Somit werden die Herstellungskosten gesenkt und der War tungs- bzw. Reparaturaufwand verringert. Die Istwerterfassung erfolgt vorzugsweise durch eine elektrische Wegsensierungseinrichtung, die wiederum vorzugsweise durch den Druckmittelkolben direkt betätigt wird.

Darüber hinaus können Übersetzungen des Pedalweges weitgehend unabhängig von mechanischen und hydraulischen Gegebenheiten gewählt werden. Eine bevorzugte Kennlinie weist beispielsweise vergleichsweise kurze Wege im Bereich des vollständigen Ein- bzw. Auskuppelns der Kupplung auf. Somit können lange Betätigungswege im Do sierungsbereich vorgesehen werden, die das Anfahren erheblich erleichtern. Da nur sehr kleine Kräfte zur Ansteuerung des Sollwertgebers nötig sind, können beliebige Pedal kraftkennlinien, beispielsweise durch Federn, erzeugt werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen anhand von Figuren näher erläu tert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild eines Regelkreises für die Betätigungseinrichtung;

Fig. 2 Graph einer linearen Betätigungssteuerung;

Fig. 3 Graph einer schematisierten Strom-Zeit-Kennlinie;

Fig. 4 Drehmomentübertragungskennlinie einer Reibungskupplung;

Fig. 5 Graph einer weiteren Betätigungssteuerung und zugehöriger Pedalkraft als Beispiel einer nicht linearen Übersetzung;

Fig. 6 Längsschnitt einer Betätigungseinrichtung mit hydromechanischer Ist wertübertragung;

Fig. 7 vergrößerter Schnitt durch die Steuerventileinrichtung; der geöffnete Zu stand ist strichliert eingezeichnet;

Fig. 8 Längsschnitt einer Betätigungseinrichtung mit direkter mechanischer Steuerung durch einen Elektromotor und mit elektrischer Istwertsensie rung;

Fig. 9 vergrößerter Schnitt durch eine Einrichtung zur elektrischen Istwerterfas sung.

Fig. 10 Teilschnitt einer Baugruppe mit rotierendem Elektromotor und Steuerven til, bei der ein Exzenternocken mit Kipphebel zur Verwendung kommt;

Fig. 11 Längsschnitt der Baugruppe aus Fig. 10.

Eine in Fig. 1 dargestellte Prinzipdarstellung zeigt einen Druckmittelzylinder 1 mit darin axial beweglichen ringförmigen Druckmittelkolben 2, der das Ausrücklager durch Schub und/oder Zug axial verlagern kann. Zwischen Druckmittelzylinder 1 und Druckmittelkol ben 2 sind Dichtungseinrichtungen 11 angebracht. Die elektromagnetische Positio niereinrichtung 24 besteht hier in einem Elektromotor. Eine vom Motor angesteuerte Steuerventileinrichtung 25 ist über Druckmittelleitungen 6 mit dem Inneren des Druck mittelzylinders 1 verbunden, so daß das von dem Druckmittelkolben 2 in den Druckmit telzylinder 1 eingeschlossenen Volumen über diese verändert werden kann. Die Steuer ventileinrichtung 25 wird von einer Druckmittelquelle 28 versorgt und weist des weite ren eine Ablufteinrichtung 27 auf.

Zur Steuerung der Betätigungseinrichtung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung 21 mit Regel- und Verstärkungseinrichtung 22 vorgesehen. Die Signalverarbeitungseinrich tung 21 ist mit dem Sollwertgeber 10 (hier ein das Potentiometer 12 betätigendes Kupplungspedal 11) und dem Istwertgeber 4, der die Position des Kolbens 2 erfaßt, über Signalzufuhrleitungen 26 verbunden. Die Regel- und Verstärkungseinrichtung 22 ist über Regelleitungen 242 mit dem Motor verbunden. Der Motor kann durch eine be liebige elektromagnetische Positioniereinrichtung 24 repräsentiert sein, die elektrischen Strom in Bewegung umsetzt.

Im Betrieb wird in Abhängigkeit von der Motorstellung die Steuerventileinrichtung so eingerichtet, daß über die Druckmittelquelle 8 Druckmittel in den Zylinder 1 gefördert wird, in den Zylinder 1 befördertes Druckmittel über die Ablaßöffnung 27 abgelassen oder das durch den Druckmittelkolben 2 in den Druckmittelzylinder 1 eingeschlossene Volumen konstant gehalten wird. Die Ausrückanordnung kann somit das Ausrückla ger 3 von dem Druckmittelzylinder 1 wegdrücken, das Ausrücklager 3 kraftlos halten, womit dieses beispielsweise durch Federkraft zurückbewegt werden kann, oder eine beliebige Stellung gehalten, indem ein Kräftegleichgewicht, beispielsweise mit o. g. Fe derkraft, erzeugt wird. Vorzugsweise wird diese Federkraft von einer Anpreßfederein richtung der Kupplung, beispielsweise einer Membranfeder, die über das Ausrücklager 3 auf den Druckmittelkolben 2 wirkt, erzeugt.

Die Motorstellung wird in Abhängigkeit von den Soll- und Istsignalen geregelt. Hierzu wird eine vom Potentiometer 12 geregelte Spannung in der Signalverarbeitungseinrich tung 21 als Sollwert interpretiert und mit der vom Istwertgeber gelieferten Istgröße und der Kolbenposition verglichen. Solange der Istwert nicht erreicht ist, wird über die Regel- und Verstärkungseinrichtung 22 eine Spannung an dem Motor gelegt, welche sodann die gewünschte Stellung der Steuerventileinrichtung ansteuert. Zur Istwerterfassung wird vorzugsweise eine elektrische Wegsensierungseinrichtung 4 verwendet, die aus ei ner gehäusefesten Spüle und einem mit dem Kolben bewegten Dauermagneten be steht, und so die aktuelle Position des Kolbens über die Deformation des gemeinsamen Magnetfeldes ermittelt. Ebensogut könnte hier jedoch auch eine beliebige andere elek trische Istwegsensierung eingesetzt werden, wie etwa eine Potentiometerschaltung. Die Regel- und Verstärkungseinrichtung 22 erhält bei Verwendung eines Elektromotors die in Fig. 3 gezeigten Stromimpulse, wobei jeder der periodischen Impulse einer bestimm ten Stellung des Motors und ein konstant hoher Strom den Anschlagstellungen ent spricht. Die Regeleinrichtung 22 erhält somit während der Betätigung periodisch Infor mationen über die aktuelle Motorposition und damit über die Steuerventileinstellung, wodurch eine der Sollwertvorgabe entsprechende Stellung der Ausrückanordnung und des Ausrücklagers realisiert werden kann.

Anstelle eines gewöhnlichen Elektromotors unter Registrierung der Stromimpulse kann hier auch ein Schrittmotor eingesetzt werden, dessen Steuersignal bereits die Informati on über seine Soll-Position enthält.

Dabei kann die in Fig. 2 gezeigte lineare Abhängigkeit zwischen Pedalposition und Aus rückweg und des weiteren jedes beliebige andere Übertragungsverhältnis erzeugt wer den. Eine bevorzugte Kennlinie ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Hier sind die Stei gungen an den Enden der Bewegung deutlich steiler als im mittleren Bereich, entspre chend dem Umstand, daß der vollkommen ein- bzw. ausgerückte Zustand einer Kupp lung nicht so genau dosiert werden muß, wie der Zwischenzustand, in dem gewolltes Durchrutschen der Kupplung für Anfahrkomfort sorgen kann (vgl. Fig. 4).

Da die Betätigung eines solchen Kupplungspedals nur eine sehr kleine Kraft benötigt, können durch verschiedene Federelemente beliebige Betätigungskennlinien erzeugt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform wird in Fig. 6 und 7 dargestellt. Fig. 6 zeigt eine Betätigungseinrichtung mit Druckmittelzylinder 1, darin axial beweglichen ringför migen Druckmittelkolben 2, an dem das Ausrücklager 3 befestigt ist, und somit durch Schub und Zug axial verlagert werden kann und des weiteren radial innen und außen am Druckmittelkolben angebrachte ringförmige Dichtungselemente 11. Der Druckmit telzylinder 1 ist in einer konzentrischen kreisförmigen Öffnung in dem Gehäuse 20 befe stigt.

Die elektromagnetische Positioniereinrichtung 24 ist hier als rotierender Elektromotor ausgeführt und treibt über ein Getriebe 243 eine Gewindespindel 241 an, die über eine Spindelaufnahme 240 mit einem Verdränger 21 verbunden ist. Während der Motor durch eine Drehmomentabstützung 7 drehfest in dem Gehäuse 20 befestigt ist, ist der Verdränger 21 über eine Axialführung 9 drehfest aber axial verschiebbar im Gehäuse befestigt.

Der Verdränger 21 ragt in einen mit dem Steuerventil 25 in Wirkverbindung stehenden Hydraulikdruckraum 201, der in dem Gehäuse 20 ausgebildet ist, und gibt in seiner Ru hestellung am motorseitigen Anschlag eine Schnüffelbohrung 202 zum Ausgleichsbe hälter 203, der wie gezeigt vorzugsweise den Motor umgibt und nach radial außen mit tels eines Verschlusses 204 mit Dichtring 205 abgedichtet ist, frei. Durch diese bevor zugte Anordnung des Ausgleichsbehälters wird in Betrieb eine Erwärmung der Hydrau likflüssigkeit bewirkt. Durch den entsprechenden Einfluß auf die Viskosität können hier auch mineralische Öle verwendet werden.

Der Istwertgeber 4 ist axial beweglich in dem Gehäuse 20 gelagert und greift mit einer Ausnehmung 41 in den Druckmittelkolben 2 ein, so daß ersterer stets mit dem Druck mittelkolben 2 mitbewegt wird. An dem der Ausnehmung gegenüberliegenden Ende ragt der Istwertgeber 4 in den Hydraulikraum 201 und verdrängt dort in Abhängigkeit von der Kolbenposition ein bestimmtes Volumen. Dichtungen 42 und 43 verhindern dabei ein Heraustreten von Hydraulikflüssigkeit.

Bei der vorliegenden Ausgestaltungsform befindet sich die Achse der Steuerventilein richtung 25 parallel zu der des Motors und in etwa gleichem Abstand mit diesem zur Drehachse A. Die Steuerventileinrichtung 25 umfaßt einen in den Hydraulikraum 201 ragenden axial beweglichen Ventilstößel 251, der durch eine Schraubenfeder 252 in Richtung auf den Hydraulikraum zu gegen einen Anschlag 253 gedrückt wird. Zur Ab dichtung gegen den Hydraulikraum 201 sind Dichtungselemente 250 vorgesehen. In dem Ventilstößel ist eine Ablaßöffnung 27 mit zugehöriger Bohrung 271 angebracht, womit das mit Dichtungen 273 gegen den Hydraulikdruckraum 201 und den Pneuma tikdruckraum 254 abgedichtet ist. Im Bereich des radial äußeren Endes des Ventilstößels ist der Ventilsitz 255 gehäusefest angebracht. Durch ein Federelement 257 wird ein axial beweglicher Ventilteller 256 gegen den Ventilsitz 255 gedrückt und verschließt diesen in der Ruhelage gasdicht. Das Federelement 257 stützt sich andererseits an dem Ab schlußdeckel 258 ab, der des weiteren den Druckmittelanschluß 259 enthält und mit Dichtungen 260 verschlossen ist.

Im Betrieb befindet sich ein im wesentlichen konstantes Volumen im Hydraulikdruck raum 201. Wird beispielsweise ausgehend von der Ruhelage die Kupplung betätigt, so legt die Regeleinrichtung 22 eine Spannung an den Motor, bis die der Pedalstellung entsprechende Position bzw. Umdrehungszahl des Motors erreicht wird. Durch die Ro tation der Gewindespindel 241 in der Spindelaufnahme 240 wird der Verdränger eine der Pedalstellung entsprechende Strecke verschoben und verdrängt dabei ein entspre chendes Volumen. Aufgrund der sehr viel höheren Gegenkraft insbesondere im einge bauten Zustand verbleibt dabei der Istwertgeber 4 zunächst in seiner Stellung und der somit ansteigende Druck bewegt den Ventilstößel 251 auf den Ventilteller 256 zu.

Wie in Fig. 6 und 7 zu sehen, befindet sich zunächst ein Spiel D zwischen Ventilstö ßel 251 und Ventilteller 256, die Abluftbohrung 271 ist somit frei. Erst wenn das Spiel aufgebraucht ist, kann daher Druck aus dem Pneumatikdruckraum 254 über die Druck leitung 6 in den Druckmittelzylinder 1 übertragen werden. Erfolgt dies, so bewegt sich der Druckmittelkolben 2 mit dem Ausrücklager 3 in Richtung auf das offene Ende des Zylinders, wobei der Istwertgeber 4 durch den Kolben 2 mitgenommen wird. Hierdurch vergrößert sich der Hydraulikdruckraum 201, wodurch die Kraft auf den Ventilstö ßel 251 sinkt und sich dieser infolge der Beaufschlagung durch die Spiralfeder 252 von dem Ventilteller 256 wegbewegt, bis dieser auf den Ventilsitz 255 aufliegt. Wegen der zunächst noch geschlossenen Abluftbohrung 271 wird der Druck in der Druckleitung 6 und im Druckmittelzylinder 1 und damit auch die Lage des Druckmittelkolbens 2 und des Ausrücklagers 3 konstant gehalten. Wird nun infolge eines entsprechenden Signals der Verdränger 21 durch die Positioniereinrichtung 24 weiter in den Hydraulikraum ver schoben, kann der Vorgang wiederholt werden, bis der Verdränger 21 an seinen Maxi malanschlag kommt. Wird dahingegen der Verdränger aus dem Hydraulikraum 201 herausverschoben, so sinkt der Druck auf den Ventilstößel 251, woraufhin sich dieser weiter vom Ventilteller 256 wegbewegt und die Ablaßbohrung 271 freigibt. Der Druck in dem Druckmittelzylinder 1 entweicht dann über die Druckleitung 6 durch die Ablaß bohrung 271 und die Ablaßöffnung 27.

Es gibt somit im wesentlichen drei relevante Stellungen der Steuerventileinrichtung. Ei nerseits die Ruhestellung, in welcher der Ventilteller 256 den Ventilsitz 255 verschließt und die Ablaßbohrung 271 geöffnet ist. In dieser Stellung herrscht im Gleichgewichts zustand Atmosphärendruck in dem Druckmittelzylinder 1 und die Kupplung ist einge rückt. Zum anderen gibt es eine Betätigungsstellung, in der der Ventilteller 256 von dem Ventilsitz 255 abgehoben ist und die Ablaßbohrung 271 verschlossen ist. In dieser Stel lung herrscht quasistationär der von der Druckmittelquelle 28 erzeugte Druck im Druckmittelzylinder 1 und die Kupplung wird ausgerückt. Darüber hinaus gibt es einen dritten Zustand der Steuerventileinrichtung 25 mit auf dem Ventilsitz aufliegendem Ventilteller und geschlossener Ablaßbohrung. In dieser Stellung wird der Druck im Druckmittelzylinder 1 und damit auch die Lage des Ausrücklagers konstant gehalten.

In dieser Ausführungsform erfolgt somit die Regelung der Steuerventileinrichtung durch Druck bzw. Volumen im Hydraulikraum 201. Hieraus ergibt sich des weiteren die Mög lichkeit, Steuerventil und elektromagnetische Positioniereinrichtung wie in Fig. 6 parallel nebeneinander und senkrecht zur Drehachse A anzubringen, da die Übertragung von der Positioniereinrichtung auf das Steuerventil ebenfalls hydraulisch erfolgen kann.

Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung. Sie unter scheidet sich von der in Fig. 6 und 7 gezeigten durch die direkte mechanische Ansteue rung der Steuerventileinrichtung 25 durch die elektromagnetische Positioniereinrich tung 24 und damit durch den Verzicht auf hydraulische Übertragung und hydraulische Istwerterfassung. Hier bietet sich die elektrische oder elektromagnetische Istwerterfas sung mit bekannten Methoden an. Bevorzugt ist die Verwendung eines kontaktlosen elektromagnetischen Istwertgebers, wie der in Fig. 9 gezeigte, der platzsparend winkel versetzt zur elektromagnetischen Positioniereinrichtung 24 angeordnet werden kann.

Fig. 10 und 11 zeigen noch eine weitere Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung. Hier wird ebenfalls die Steuerventileinrichtung mechanisch angesteuert, wobei hier durch Exzenternocken und Kipphebel eine Umlenkung der Kraft erfolgt, und dadurch eine fast ebenso kompakte Bauweise möglich ist, wie bei der hydraulischen Umlenkung. Die elek tromagnetische Positioniereinrichtung 24 besteht hier aus einem rotierenden Elektromo tor, auf dessen Ausgangswelle der Exzenternocken 241' so befestigt ist, daß sich dessen radiale Erstreckung hebelartig in eine Ausnehmung 244 des Kipphebels 240' eingreift. Der Kipphebel ist um eine Achse, die zur Motorachse senkrecht steht, drehbar gelagert. Ein Betätigungsarm 245 des Kipphebels 240' stößt so an den Ventilstößel 251, das Kip pen des Kipphebels 240' mit einer Axialbewegung des Ventilstößels einhergeht. Das Kippen des Kipphebels wird über den Exzenternocken durch Motordrehung erzeugt, wodurch das Steuerventil ansteuerbar ist. Die Steuerung kann, wie bei der in Fig. 8 und 9 gezeigten Ausgestaltung erfolgen, also vorzugsweise durch elektrische oder elektro magnetische Istwerterfassung.

In einigen Fällen kann es für Wartungszwecke günstiger sein, nicht wie in Fig. 6, 7, 8 und 9 gezeigt, die aus elektromagnetischer Positioniereinrichtung 24 und Steuerventil 25 bestehende Baueinheit nach oben weisend anzuordnen, sondern entgegengesetzt nach unten. Während die in Fig. 8 und 9 gezeigte Ausgestaltung ohne weitere Änderung nach unten weisend montiert werden kann, ist bei der in Fig. 6 und 7 gezeigten Aus führungsform die Schnüffelbohrung 202 stets unterhalb des Ausgleichsbehälters 293 anzuordnen, da sich anderenfalls der Hydraulikraum über die Schnüffelbohrung in den Ausgleichsbehälter entleeren würde. Aus dem gleichen Grunde muß der Flüssigkeits stand im Ausgleichsbehälter stets oberhalb des Hydraulikraums 201 sein. Eine Möglich keit hierzu besteht darin, den Ausgleichsbehälter 203 neben die elektromagnetische Positioniereinrichtung 24 in Höhe des Verdrängers anzuordnen.

Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele gegeneinander vertauscht werden, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Druckmittelzylinder

11

Dichtungselement

12

Potentiometer

2

Druckmittelkolben

20

Gehäuse

201

Hydraulikdruckraum

202

Schnüffelbohrung

203

Ausgleichsbehälter

204

Verschluß

205

Dichtung

21

Verdränger

24

Positioniereinrichtung

240

Spindelaufnahmeeinrichtung

240

' Kipphebel

241

' Exzenternocken

241

Gewindespindel

242

Zuleitungen

243

Getriebe

244

Ausnehmung

245

Betätigungsarm

25

Steuerventil

250

Dichtungselemente

251

Ventilstößel

252

Schraubenfeder

253

Anschlag

254

Pneumatikdruckraum

255

Ventilsitz

256

Ventilteller

257

Federelement

258

Abschlußdeckel

259

Druckmittelanschluß

260

Dichtungselemente

27

Ablaßöffnung

271

Ablaßbohrung

273

Dichtungselemente

28

Druckmittelquelle

3

Ausrücklager

4

Wegsensierungseinrichtung

41

Ausnehmung

42

Dichtungselement

43

Dichtungselement

7

Drehmomentabstützung

9

Axialführung

91

Dichtungselement

Claims

1. Betätigungseinrichtung für eine im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnete Reibungskupplung, umfassend eine Ausrückanordnung, die einen Druckmittelzylin der (1) und einen darin axial verlagerbaren Druckmittelkolben (2) umfaßt und über ein Steuerventil (25) mit einer Druckmittelquelle (28) wirksam verbunden und in Ab hängigkeit von einer die Sollgröße repräsentierenden Führungsgröße und einer die axiale Position des Druckmittelkolbens (2) repräsentierenden Istgröße betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (25) durch eine elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) betätigbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung zumindest zum Teil innerhalb eines stationären Kupplungsgehäuses angebracht ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (25) einen Ventilstößel (251), der durch eine sich am Gehäu se (20) abstützenden Schraubenfeder (252) beaufschlagt und in dem Hydraulik druckraum (201) gedrückt wird, einen durch den Ventilstößel (251) bewegbaren Ventilteller (256) und einen mit diesem zusammenarbeitenden Ventilsitz (255), der vorzugsweise gehäusefest ist, umfaßt.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrückanordnung über eine axial verlagerbare Ausrücklageranordnung (3) auf die Reibungskupplung im Sinne eines Ein- oder Ausrücken wirkt.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrückanordnung und die Ausrücklageranordnung (3) konzentrisch und gleichachsig mit der Reibungskupplung angeordnet sind.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) einen Elektromotor umfaßt.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor eine Drehbewegung erzeugt, und eine Getriebestufe, z. B. Ge windespindel, Zahnstange, Exzenternocke oder dgl. zur axialen Positionierung einer Getriebestufenaufnahmeeinrichtung aufweist.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) im wesentlichen aus einem rotierenden Schrittmotor besteht.

9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) im wesentlichen aus einem Li nearschrittmotor besteht.

10. Betätigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) das Steuerventil (25) über ein Fluid betätigt.

11. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) des weiteren fest mit dem Gehäuse (12) verbunden ist und einen Verdränger (21), der über ein Dichtungsele ment (91) in einen mit dem Steuerventil (25) in Wirkverbindung stehenden Hydrau likdruckraum (201) hineinragt, umfaßt.

12. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) des weiteren über eine Drehmomentabstützung (7) drehfest mit dem Gehäuse (12) verbunden ist und einen an der Spindelaufnahme (240) befestigten Verdränger (21), der über ein gehäusefe stes Dichtungselement (91) in einem mit dem Steuerventil (25) in Wirkverbindung stehenden Hydraulikdruckraum (201) hineinragt, eine am Gehäuse (12) befestigte Axialführung (9), und ein Dichtungselement (11) umfaßt.

13. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Druckmittelkolben (2) axial bewegbare Wegsensierungseinrich tung (4) in den Hydraulikdruckraum (201) axial bewegbar hineinragt und somit des sen Volumen in Abhängigkeit von der Position des Druckmittelkolbens (2) ändern kann.

14. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegsensierungseinrichtung (4) des weiteren Dichtungseinrichtungen (42, 43) umfaßt, wobei vorzugsweise die Dichtungseinrichtung (42) an dem Gehäuse (12) und die Dichtungseinrichtung (43) an der Wegsensierungseinrichtung (4) befestigt ist.

15. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (25) durch eine den Istwert und Sollwert vergleichende Signal verarbeitungseinrichtung (21) mit Verstärkungseinrichtung (22) gesteuert wird.

16. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert der axialen Position des Druckmittelkolbens (2) durch eine elektrische Wegsensierungseinrichtung (4) erfolgt.

17. Betätigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung als integrale Einheit aufgebaut ist, bei welcher die elektromagnetische Positioniereinrichtung (24) mit dem Steuerventil (25) auf die Aus rückanordnung aufsteckbar ist.

18. Betätigungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalweg-Ausrücklagerweg- bzw. die Pedalweg-Druckmittelkolbenweg- Übertragungskennlinie in einer Umgebung der Anfangs- und Endposition des Druckmittelkolbens stärkeres Ansteigen des Ausrücklagerwegs bzw. des Druckmittel kolbenwegs aufweist, als in einem mittleren Bereich der Druckmittelkolbenbewe gung.