DE4033624C1 - Actuator for motor vehicle clutch - has actuator spring, with housing, pretensioned onto end-stop end wall - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung zum Ein- und Ausrücken einer Reibungskupplung mit den im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Derartige Betätigungsvorrichtungen sind aus dem DE-GM 18 05 455 und der DE 35 06 769 A1 bekannt. Bei diesen bekannten Betäti­ gungsvorrichtungen ist in das Übertragungsgestänge mindestens eine Feder eingeschaltet, von deren Spannung die auf die Kupp­ lungsteile aufgebrachte Anpreßkraft über den gesamten Ein- und Ausrückvorgang abhängt. Auch ändern sich die Federkraft und damit der Federweg der Feder im Federelement und die Länge des Übertragungsgestänges, solange sich die durch das Betätigungs­ organ aufgebrachte Kraft ändert. Damit ergibt sich ein weiches Einrücken der Kupplung nur auf Kosten eines erheblich längeren, in der Praxis nicht hinnehmbaren Betätigungsweges des Betäti­ gungsorgans oder auf Kosten einer wesentlich kleineren Über­ setzung der Ausrückbetätigung, welche größere Betätigungskräfte bewirkt. Auch hängen die für die Betriebssicherheit der Kupp­ lung besonders wichtigen Ein- und Ausrückendstellungen von der Federkraft im Federelement ab und sind damit nicht ausreichend genau bestimmt bzw. es bedarf eines größeren Leerweges des Be­ tätigungsorgans, um bei eingerückter Kupplung eine schädliche Verminderung der auf die Kupplungsteile aufgebrachten Anpreß­ kraft durch die Feder im Übertragungsgestänge mit Sicherheit zu vermeiden.

Weiterhin sind aus der DE-PS 9 19 217 und der DE 26 04 608 A1 hydraulische Betätigungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Anpreßkraft durch die Hydraulikflüssigkeit, also nicht von ei­ ner mechanischen Anpreßfeder aufgebracht wird. An das Hydrau­ liksystem ist jeweils ein federbelasteter Speicher angeschlos­ sen, der beim Einrücken der Kupplung zum Zweck eines weicheren Einrückvorgangs einen Teil der geförderten Hydraulikflüssigkeit aufnimmt. Es wird damit eine in etwa geradlinige Druck- und damit Anpreßkraftsteigerung über den gesamten Einrückvorgang erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Betäti­ gungsvorrichtung der eingangs genannten Art den Einrückvorgang der Kupplung derart weicher zu gestalten, daß, bezogen auf den Weg des Betätigungsorangs, der Anstieg der auf die Kupplungs­ teile ausgeübten Anpreßkraft im Bereich mittlerer Reibmomente zwischen den Kupplungsteilen geringer ist als in den Bereichen kleiner und großer Reibmomente, ohne daß der Gesamtweg des Be­ tätigungsorgans sich wesentlich verlängert und ohne daß der Freiweg der ausgerückten Kupplung und die Anpreßkraft bei ein­ gerückter Kupplung wesentlich beeinträchtigt werden.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgenmäßen Betätigungsvorrichtung erfährt wäh­ rend des Einrückens der Kupplung die Feder des Federelements solange eine Längenänderung, wie die von den Übertragungsglie­ dern der Betätigungsvorrichtung auf das Federelement ausgeübte Kraft zwischen den Vorspannungen liegt, die die Feder bei Wirksamsein der Anschläge aufweist. In diesem Bereich der durch die Betätigungsvorrichtung übertragenen Kräfte und damit einem mittleren Bereich der zwischen den Kupplungsteilen übertragenen Reibmomente ist damit deren Veränderung in Abhängigkeit vom Weg des Betätigungsorgans erheblich geringer als in den Bereichen mit geringeren und größeren Reibmomenten, in denen die von den Übertragungsgliedern der Betätigungsvorrichtung auf das Feder­ element ausgeübten Kräfte so gering bzw. so groß sind, daß sie die Vorspannung der Feder im Federelement gegen den ersten An­ schlag nicht überwinden können bzw. das Federelement entgegen der Vorspannung der Feder am zweiten Anschlag halten. In diesen Bereichen wird somit die Bewegung des Betätigungsorgans unmit­ telbar, als ohne Nachgiebigkeit in der Übertragungsvorrichtung, übertragen, so daß hier die Kennung des Reibmomentverlaufs in Abhängigkeit vom Weg des Betätigungsorgans steiler ist als im mittleren Bereich des Reibmoments. Durch diese Wirkung des Fe­ derelements als starrer Körper bei kleinen und großen Reibmo­ menten bleibt auch die sichere Trennung der Kupplungsteile bei ausgerückter Kupplung und die volle Wirksamkeit der Anpreßfeder bei eingerückter Kupplung gewährleistet.

Im Patentanspruch 2 ist eine Ausgestaltung der Betätigungsvor­ richtung angegeben, wenn diese ganz oder teilweise aus mecha­ nischen Betätigungsgliedern besteht.

Im Patentanspruch 3 ist bei einer Betätigungsvorrichtung mit einer zumindest teilweisen hydraulischen Kraftübertragung eine günstige Anordnung des Federelements außerhalb des unmittel­ baren Kraftflusses zwischen Betätigungsorgan und Kupplung an­ gegeben.

Mit den Mitteln des Patentanspruchs 4 können der Anfangs- und Endpunkt des mittleren Bereichs mit seinem geringeren Reibmo­ mentanstieg sowie die Größe dieses Anstiegs verändert und somit den Gegebenheiten in günstiger und einfache Weise angepaßt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung mit einem zwischen mechanischen Betätigungsgliedern eingespannten Federglied,

Fig. 2 eine Betätigungsvorrichtung mit einem hydraulischen Übertragungsmittel, an das ein Federelement ange­ schlossen ist und

Fig. 3 ein Diagramm mit Darstellungen der Reibmomente zwischen den Kupplungsteilen und den Ein- und Ausrückwegen eines Ausrücklagers in Abhängigkeit vom Weg eines Betäti­ gungsorgans.

Bei einer Betätigungsvorrichtung 1 für eine ausrückbare Rei­ bungskupplung 2, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, werden über ein als Kupplungspedal 3 ausge­ bildetes willkürlich betätigbares Betätigungsorgan und über mechanische Betätigungsglieder 4, 5 ein Kolben 6 in einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Geberzylinder 7 betätigt, an den eine zu einem Nehmerzylinder 8 führende Hydraulikleitung 9 an­ geschlossen ist. An einen Kolben 10 im Nehmerzylinder 8 ist eine Ausrückgabel 11 angeschlossen, die über ein Ausrücklager 12 auf eine als Tellerfeder ausgebildete Anpreßfeder 13 wirkt. Diese drückt aufgrund ihrer Eigenspannung die Kupplungsteile 14, 15, 16 zusammen, so daß die Kupplung 2 aufgrund der Reibung zwischen diesen Kupplungsteilen 14, 15, 16 geschlossen, also eingerückt ist. Zum Ausrücken der Kupplung 2 wird von der Aus­ rückgabel 11 über das Ausrücklager 12 eine Druckkraft auf die Anpreßfeder 13 ausgeübt, die deren Anpreßkraft aufhebt. Um ei­ nen unnötigen Verschleiß zu verhindern, müssen bei eingerückter Kupplung 2 die Anpreßfeder 13 von dem Ausrücklager 12 völlig entlastet sein sowie bei ausgerückter Kupplung 2 zwischen den Kupplungsteilen 14, 15, 16 Sicherheitsabstände bestehen, die zu Beginn des Einrück- wie am Ende des Ausrückvorganges Leerwege verursachen.

Der Geberzylinder 7 ist über eine Leitung 17 mit einem Vor­ ratsbehälter 18 verbunden, der eine ausreichende Befüllung des Hydrauliksystems mit Hydraulikflüssigkeit gewährleistet.

Zwischen den beiden Betätigungsgliedern 4, 5 ist ein Federele­ ment 19 eingefügt, das im wesentlichen aus einem frei beweg­ lichen zylindrischen Gehäuse 20 und zwei in diesem geführten Kolben 21, 22 besteht, die durch eine vorgespannte Druckfeder 23 von innen gegen die Stirnwände 24, 25 des Gehäuses 20 ge­ drückt werden. Einer der beiden Kolben 21 oder 22 kann auch fest mit dem Gehäuse 20 verbunden sein oder unmittelbar als eine der Stirnwände 24 oder 25 ausgebildet sein. Jeder Kolben 21, 22 ist über einen Stößel 26, 27 mit einem Betätigungsglied 4, 5 verbunden. Von dem einen Kolben 22 ragt eine Kolbenstange 28 in Richtung zum anderen Kolben 21, von dem sie bei Anliegen der Kolben 21, 22 an den Stirnwänden 24, 25 einen Abstand h hat, der den größtmöglichen Hub des Federelements 19 darstellt. Zwischen dem Kolben 22 und der Druckfeder 23 ist eine von der Kolbenstange 28 längsgeführte und von der Druckfeder 23 unmit­ telbar belastete Platte 36 eingesetzt, die sich auf Verstell­ schrauben 37 abstützt, die bei freiem Durchgang durch die Stirnwand 25 in den Kolben 22 eingeschraubt sind. Durch Ver­ drehen der Verstellschrauben 37 kann der Abstand zwischen dem Kolben 22 und der Platte 36 und damit die Vorspannung der Druckfeder 23 verändert werden.

Bei ausgerückter Kupplung 2, also betätigtem Kupplungspedal 3, ist das Federelement 19 zusammengedrückt, die Kolbenstange 28 liegt also am Kolben 21 an und die Druckfeder 23 steht unter einer erhöhten Spannung und wirkt als Kraftspeicher. In diesem voll ausgerückten Kupplungszustand hat das Ausrücklager 12, dessen Weg W_L in Abhängigkeit vom Kupplungspedalweg W_P in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist, seinen größten Ausrückweg im Punkt A. Ein unmittelbar von der Anpreßkraft der Anpreßfeder 13 ab­ hängiges Reibmoment M zwischen den Kupplungsgliedern 14, 15, 16, das in Fig. 3 in einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, ist im Punkt A nicht vorhanden. Zum Einrücken der Kupplung 2 wird das Kupplungspedal 3 zurückgenommen, wobei zum Ausgleich der Leerwege der Kupplungsteile 14, 15 und des Ausrücklagers 12 sich dieses rasch bewegt, was durch die Steilheit der Linie W_L des Ausrücklagerweges zum Ausdruck kommt. Im Punkt B beginnen die Kupplungsteile 14, 15, 16 zu greifen, so daß sich bis zum Punkt C rasch ein Reibmoment M aufbaut. Während dieser Zeit ist die in der Betätigungsvorrichtung 1 übertragene Kraft noch so groß, daß die Kolbenstange 28 entgegen der Kraft der Druckfeder 23 am Kolben 21 als Anschlag anliegen bleibt und sich somit das Federelement 19 als starres Glied verhält. Erst mit dem Errei­ chen des verhältnismäßig großen Reibmoments M im Punkt C hat sich die Übertragungskraft im Federelement 19 bis auf die Spannung der Druckfeder 23 verringert. Bei weiterer Verringe­ rung der Übertragungskraft drückt die Druckfeder 23 die beiden Kolben 21, 22 bis zur Anlage an den Stirnwänden 24, 25 ausein­ ander. Daraus ergibt sich ein sehr flacher Verlauf des Aus­ rücklagerweges W_L in Abhängigkeit vom Kupplungspedalweg W_P zwischen den Punkten D und E und entsprechend ein geringer An­ stieg des Reibmoments M zwischen den entsprechenden Punkten C und F. Bei weiterer Zurücknahme des Kupplungspedals 3 und damit der Übertragungskraft in der Übertragungsvorrichtung 1 verhält sich das Federelement 19 wieder als starres Glied, so daß mit einem geringen Kupplungspedalweg W_P eine vollständige Entla­ stung des Ausrücklagers 12 und damit die volle Höhe des Reib­ moments M im Punkt G erreicht werden. Daraus ergibt sich, daß der Aufbau des Reibmoments M nur in einem für ein weiches Ein­ kuppeln ausschlaggebenden mittleren Bereich zwischen den Punkten C und F verzögert erfolgt. Dagegen erfolgt der Aufbau des Reibmoments M in den für ein weiches Einkuppeln weniger bedeutenden unteren und oberen Bereichen zwischen den Punkten B und C bzw. F und G in einem steilen Anstieg, so daß insgesamt keine Übersetzungsänderung in der Betätigungsvorrichtung und damit keine Vergrößerung des gesamten Kupplungspedalweges er­ forderlich sind. Mit verschiedenen Festlegungen der Federkon­ stanten und der Vorspannung der Druckfeder 23 sowie der Größe des Hubes h lassen sich auf einfache Weise die Lage der Grenz­ punkte C und F für den flachen Reibmomentverlauf sowie dessen Anstieg variieren.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist an die Hydraulikleitung 9 zwischen dem Geberzylinder 7 und dem Nehmerzylinder 8 eine Zweigleitung 29 angeschlossen, die zu einem von einem Zylinder 30 und einem in diesem längsbeweglich gelagerten Kolben 31 be­ grenztem Speicherraum 32 führt. Der Weg des Kolbens 31 ist durch Anschlag an der Stirnwand 33 des Zylinders 30 begrenzt. An der dem Speicherraum 32 abgewandten Seite des Kolbens 31 ist ein Federelement 19 ähnlich demjenigen der Fig. 1 angeordnet mit einer den Kolben 31 belastenden vorgespannten Druckfeder 23 und einem die Bewegung des Kolbens 31 auf einen Hub h begren­ zenden Anschlag, der durch eine in den Kolben 31 eingeschraubte Kolbenstange 28 sowie einem in die angrenzende Stirnwand 34 eingeschraubte einstellbare Anschlagschraube 35 gebildet wird. Die Wirkungsweise des Federelements 19 der Fig. 2 ist dieselbe wie bei demjenigen der Fig. 1 mit der Maßgabe, daß nicht wie in Fig. 1 die Länge eines mechanischen Übertragungsgliedes im un­ mittelbaren Übertragungsweg im mittleren Reibmomentbereich verändert wird, sondern daß in diesem Reibmomentbereich die Menge der in den Zylindern 7 und 8 und der Hydraulikleitung 9 wirksamen Hydraulikflüssigkeit durch Zu- und Abführung in bzw. aus dem federbelasteten Speicherraum 32 verändert wird.

Claims (4)

1. Betätigungsvorrichtung zum Ein- und Ausrücken einer Rei­ bungskupplung, deren ein Reibungsmoment übertragende Kupp­ lungsteile von mindestens einer Anpreßfeder in Einrückstellung gehalten werden, gegen deren Anpreßkraft der Ausrückvorgang von einer willkürlich auf ein Betätigungsorgan aufgebrachten, über die Betätigungsvorrichtung übertragenen Betätigungskraft durchgeführt wird, wobei der Betätigungsvorrichtung ein Feder­ element zugeordnet ist, das beim Ausrücken der Kupplung als energieaufnehmenden Kraftspeicher wirkt und beim Einrücken der Kupplung als ein die Einrückgeschwindigkeit der Kupplung ge­ genüber der Betätigungsgeschwindigkeit des Betätigungsorgans verringerndes Element wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) ein Gehäuse (20, 30) aufweist, daß die Feder (23) des Federelements (19) gegen einen Anschlag (Stirn­ wände 24, 25, 33, 34) vorgespannt ist und daß im Federelement (19) ein weiterer Anschlag (Kolbenstange 28, Anschlagschraube 35) vorgesehen ist, der den Hub (h) des Federelements (19) be­ grenzt.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) als Schleppglied ausgebildet und zwischen mechanischen Betätigungsgliedern (4, 5) der Betäti­ gungsvorrichtung angeordnet ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Beätigungsvorrichtung durch ein Hydrauliksy­ stem gebildet ist, das aus einem mit dem Betätigungsorgan (Kupplungspedal 3) verbundenen Geberzylinder (7), einem mit der Kupplung (2) verbundenen Nehmerzylinder (8) und einer den Ge­ berzylinder (7) und den Nehmerzylinder (8) miteinander verbin­ denden Hydraulikleitung (9) besteht, und daß an das Hydraulik­ system ein Speicherraum (32) mit einer verschiebbaren Wand (Kolben 31) angeschlossen ist, der von der Feder (23) des Fe­ derelements (19) belastet ist.

4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den maximalen Hub (h) des Federelements (19) bestim­ mende Anschlag (Anschlagschraube 28) und/oder die Vorspannung der Feder (23) verstellbar sind.