DE4110476C2

DE4110476C2 - Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4110476C2
Application number: DE4110476A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Hamann
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Deutschland Holdings GmbH
Priority date: 1991-03-30
Filing date: 1991-03-30
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2011-03-31
Also published as: US5215176A; DE4110476A1; CA2064408C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an einem Pedalbock oder einem ähnlichen ortsfesten Lagerteil an gelenkten Kupplungshebel, der zwei Endstellungen aufweist, von denen eine dem eingerückten und die andere dem ausgerückten Zustand der Kupplung entspricht, ferner mit einer am Kupplungs hebel angreifenden Übertotpunktfeder, die bei einer Stellung des Kupplungshebels zwischen der Totpunktlage und einer End stellung eine in Richtung dieser Endstellung gerichtete Kraft auf den Kupplungshebel ausübt, und mit zusätzlichen Feder mitteln, die den Kupplungshebel im Sinne einer Verringerung der Pedalkraft beaufschlagen, die auf ihn zwischen der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung und der Totpunktlage aufzubringen ist.

Systeme zur Pedalkraftreduzierung beim Auskuppelvorgang sind bekannt und werden von vielen Kraftfahrzeugherstellern einge setzt. Es geht hierbei darum, die beim Auskuppeln auf den Kupplungshebel aufzubringende Pedalkraft, die bei den erfor derlichen hohen Anpreßdrücken von Kupplungen moderner Hoch leistungsmotoren entsprechend groß ist, auf ein noch vertret bares Maß zu verringern. Diese Funktion übernimmt eine an dem Kupplungshebel angreifende Übertotpunktfeder. Zu diesem Grund prinzip sei beispielsweise die DE-OS 29 23 027 als Stand der Technik genannt.

Der durch die in Rede stehende Übertotpunktfeder erreichte Vorteil einer Pedalkraftreduzierung zwischen Totpunkt und Ausrück-Endstellung des Kupplungshebels wird jedoch durch den Nachteil erkauft, daß sich die Pedalkraft am Beginn des Kupplungshebelweges, also von der Einrück-Endstellung des selben bis zur Erreichung des Totpunktes, in unerwünschter Weise erhöht.

Eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art mit dem Ziel, eine niedrige, den Komfort nicht beeinträchtigende Pedal kraft über den gesamten Kupplungshebelweg zu erreichen, ist durch die DE-PS 36 36 748 bekannt geworden. Hier wird - als zusätzliche Federmittel - eine Ausgleichsfeder eingesetzt, die ständig an dem Kupplungshebel angreift. Dies hat den Nach teil, daß sich ihre auf den Kupplungshebel wirkende Kraft ab Erreichen des Totpunktes bis zur Ausrück-Endstellung des Kupplungshebels in unerwünschter Weise zu der Kraft der Ober totpunktfeder hinzu addiert. Um diesen nachteiligen Effekt zu vermindern, schlägt die bekannte Lösung nach der DE-PS 36 36 748 aufwendige Maßnahmen vor, die - einfach ausgedrückt - auf einer passenden Dimensionierung und/oder Hebelwirkung der Ausgleichsfeder beruhen. Gänzlich eliminieren läßt sich die unerwünschte Addition der Federkräfte auf dem Teilstück des Kupplungshebelweges zwischen Totpunkt und Ausrück-Endstellung dennoch nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen zu erreichen, daß die zusätzlichen Federmittel den Kupplungshebel ausschließlich auf dem ersten Teilstück des Kupplungshebelweges zwischen der Einrück-Endstellung und dem Totpunkt im Sinne einer Verringerung der aufzubringenden Pedalkraft beaufschlagen, nicht aber auf dem zweiten Teil stück zwischen Totpunkt und Ausrück-Endstellung des Kupplungs hebels.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß die zusätz lichen Federmittel so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie nur von der dem eingerückten Zustand der Kupplung ent sprechenden Endstellung des Kupplungshebels bis zu seiner Totpunktlage mit ihm in berührender Wirkverbindung stehen.

Dadurch, daß die erfindungsgemäßen zusätzlichen Federmittel während des Ausrückvorganges der Kupplung ab Erreichen des Totpunktes des Kupplungshebels mit diesem überhaupt nicht mehr in Berührverbindung stehen, wird auf diesem zweiten Teilstück des Kupplungshebelweges eine Einflußnahme der zu sätzlichen Federmittel auf den Kupplungshebel vollständig unterbunden, ohne daß es hierfür komplizierter Maßnahmen zur Drehmomentverringerung (wie sie beim Gegenstand der DE-PS 36 36 748 erforderlich sind) bedarf.

Die zusätzlichen Federmittel können infolgedessen konstruktiv einfach gestaltet und angeordnet sein. Beispielsweise ist eine Schraubendruckfeder denkbar. Nach einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als zusätz liche Federmittel ein Gummipuffer dient, der zwischen dem Kupplungshebel und dem Pedalbock oder einem mit diesem ver bundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist, derart, daß er auf dem Kupplungshebelweg zwischen der Totpunktlage des Kupplungs hebels und dessen dem eingerückten Zustand der Kupplung ent sprechender Endstellung durch den Kupplungshebel vorgespannt wird.

Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Gummipuffer in der Nähe des Kupplungshebelgelenks am Pedalbock oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet und wirkt an seinem freien Ende mit dem Kupplungshebel zusammen.

Alternativ ist es aber auch möglich, den Gummipuffer in der Nähe des Kupplungshebelgelenks am Kupplungshebel selbst zu befestigen und an seinem freien Ende mit dem Pedalbock oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil zusammenwirken zu lassen.

Ein solcher Gummipuffer ist einfach herstellbar, läßt sich - wenn erforderlich - leicht auswechseln und zeichnet sich durch nur äußerst geringe Geräuschentwicklung aus.

Durch geeignete Wahl einer an sich bekannten Form des Gummikör pers für den Gummipuffer kann sowohl eine lineare als auch eine nichtlineare Federkennung erzielt werden.

Bei einer nichtlinearen Federkennung kann in Verbindung mit der Übertotpunktfederkraft in vorteilhafter Weise ein für den Fah rer als angenehm empfundener Anstieg der Pedalkraft über dem Pedalweg erzielt werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben ist. Es zeigt:

Fig. 1 - in Seitenansicht - einen Kupplungshebel zur Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung,

Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm bezüglich der während des Kupplungsbetätigungsvorganges durch eine Ober totpunktfeder auf den Kupplungshebel nach Fig. 1 ausgeübten Kraft, und

Fig. 3 ein Kraft-Weg-Diagramm bezüglich der während des Kupplungsbetätigungsvorganges insgesamt am Kupp lungshebel nach Fig. 1 aufzubringenden Pedal kraft.

In Fig. 1 bezeichnet 10 einen Kupplungshebel, der bei 11 an ei nem mit dem (nicht dargestellten) Fahrzeugkörper eines Kraft fahrzeugs verbundenen Pedalbock 12 angelenkt ist. Es sind drei verschiedene Stellungen des Kupplungshebels 10 gezeigt, die mit 10′, 10′′ und 10′′′ beziffert sind. Hierbei kennzeichnet 10′ die dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechende End stellung und 10′′′ die andere Extremstellung des Kupplungshe bels, in der die Kupplung ausgerückt ist. Mit 10′′ ist eine Mittelstellung des Kupplungshebels bezeichnet, bei der es sich um die sogenannte Totpunktlage desselben handelt.

Die Übertragung der bei F in Pfeilrichtung 13 auf den Kupp lungshebel 10 ausgeübten Pedalkraft auf die (nicht gezeigte) Kupplung erfolgt hydraulisch. Zu diesem Zweck ist am Pedalbock 12 bei 13, 14 ein Hydraulikzylinder 15 befestigt. Im Hydraulik zylinder 15 ist ein Hydraulikkolben in Pfeilrichtung 17 beweg lich angeordnet, dessen Kolbenstange 16 bei 18 am Kupplungshe bel 10 angelenkt ist.

An einem winkelförmigen Fortsatz 19 des Hydraulikzylinders 15 ist - bei 20 - eine Federführung 21 angelenkt. Eine zweite Fe derführung 22 greift am Kupplungshebel 10, etwa im unteren Drittel desselben, gelenkig an. Dieses Gelenk trägt das Bezugs zeichen 23. Die beiden Federführungen 21, 22 sind in Richtung ihrer (kongruenten) Längsachsen zueinander verschieblich ausge bildet und angeordnet. Die Federführungen 21, 22 tragen eine Schraubendruckfeder 24, die sich hierbei - einerseits - an ei nem Anschlag 25 der ersten Federführung 21 und - andererseits - an einem Absatz 26 der zweiten Federführung 22 abstützt.

In dieser Anordnung wirkt die Schraubendruckfeder 24 als Über totpunktfeder, welche die zum Ausrücken der Kupplung notwendige Pedalkraft verringert.

In Totpunktlage 10′′ ist die Schraubendruckfeder 24 am stärk sten vorgespannt. Trotzdem ist die Reduzierkraft (Fig. 2) gleich Null, da die Federeinhängepunkte bei 20 und 23 sowie der Drehpunkt 10 des Kupplungshebels 11 auf einer Geraden liegen und sich somit kein resultierender Hebelarm und damit auch kein resultierendes Moment aus der Kraft der Schraubendruckfeder 24 einstellt. Wird das Pedal nun in Richtung 10′′′ bewegt, ergibt sich ein resultierender Hebelarm für die Kraft der Schrauben druckfeder 24, so daß ein Moment in Richtung Ausrücken der Kupplung auf den Kupplungshebel 10 ausgeübt wird. Bei Bewegung des Pedals in Richtung 10′ dagegen entsteht ein Hebelarm der art, daß das aus der Kraft der Schraubendruckfeder 24 und die sem Hebelarm resultierende Moment die Pedalbetätigungskraft verstärkt. In beiden Fällen entspannt sich die Schraubendruck feder 24 von der dargestellten gestreckten Lage der Übertot punktfeder wieder.

Durch geeignete Wahl der Federkonstante, der Federvorspannung und der Geometrie der Federanlenkung läßt sich die gewünschte Reduzierkennlinie (Fig. 2) einstellen.

Auf dem ersten Teilstück des Kupplungshebelweges, also von der Stellung 10′ bis zur Totpunktlage 10′′, findet eine an sich un erwünschte Pedalkrafterhöhung statt, jedoch wird von der Tot punktlage 10′′ durch die Drehmomentenumkehr die Pedalkraft von der Schraubendruckfeder 24 unterstützt, und zwar in dem Be reich, in welchem sonst die Pedalkräfte unangenehm hoch sind.

Die unvermeidliche Pedalkraftvergrößerung auf dem ersten Teil stück des Kupplungshebelweges ist durch die Hebelgeometrie und -kinematik des Kupplungshebels 10 einerseits und der Druckfeder 24 bzw. der Federführungen 21, 22 andererseits bedingt. Sie ist in Fig. 2 in Ordinatenrichtung in Abhängigkeit vom Pedalweg s des Kupplungshebels 10 aufgetragen. Man erkennt daraus, daß der (unerwünschte) Pedalkraftanstieg zu Beginn des Kupplungshebel weges am größten ist, bis zur Totpunktlage T (Stellung 10′′ in Fig. 1) kontinuierlich auf Null absinkt und sich von da an bis zur anderen Extremstellung 10′′′ des Kupplungshebels (= Aus rückzustand der Kupplung) - umgekehrt - im Sinne einer (er wünschten) Pedalkraftverringerung auswirkt.

Zur Kompensation der unerwünschten Pedalkraftvergrößerung auf dem Wegstück 10′ bis 10′′ des Kupplungshebels 10 sind nun, wie Fig. 1 weiterhin erkennen läßt, zusätzliche Federmittel vorge sehen. Es handelt sich hierbei um einen Gummipuffer 27, der rückseitig einen Schraubenbolzen 28 aufweist, welcher eine Aus nehmung 29 im Pedalbock 12 durchsetzt. Die Fixierung des Schraubenbolzens 28 und damit des gesamten Gummipuffers 27 am Pedalbock 12 erfolgt durch eine Mutter 30. An seiner freien Stirnfläche 31 wirkt der Gummipuffer 27 mit dem Kupplungshebel 10 zusammen, allerdings nur auf dem ersten Wegstück 10′ bis 10′′ des Kupplungshebels. Hierzu wird der Gummipuffer 27 durch den in der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung 10′ befindlichen Kupplungshebel entsprechend vorge spannt. Wird nun der Kupplungshebel 10 in Pfeilrichtung 13 be tätigt, so entspannt sich der Gummipuffer 27 bis er in der Tot punktstellung 10′′ des Kupplungshebels seine gesamte Vorspan nung verloren hat. Hierbei wird die Pedalkraft F in Pfeilrich tung 13 entsprechend unterstützt. Anordnung, Dimensionierung und Vorspannung des Gummipuffers 27 müssen also derart konzi piert sein, daß ab der Totpunktstellung 10′′ bis zur Endstel lung 10′′′ (Ausrückzustand der Kupplung) die Berührung zwischen dem Gummipuffer 27 und dem Kupplungshebel 10 aufgehoben ist. Umgekehrt, muß auf dem ersten Teilstück 10′ bis 10′′ des Kupp lungshebels 10 eine Berührung zwischen ihm und dem Gummipuffer 27 gewährleistet sein. Diese Forderungen lassen sich, wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 deutlich macht, in besonders einfacher Weise realisieren, wenn der Gummipuffer 27 in der Nähe der Gelenkachse 11 des Kupplungshebels 10 angeordnet ist und dieser dort eine entsprechende Ausbiegung (in Fig. 1 nach rechts gerichtet und mit 32 beziffert) aufweist. Der in diesem Bereich von Kupplungshebel 10 zwischen den Stellungen 10′ und 10′′ zurückgelegte Weg stellt sich als vergleichsweise kurze Strecke a dar.

In Fig. 3 ist nun in Form eines Diagramms gezeigt, wie der durch die Übertotpunktfeder (Druckfeder 24) auf dem ersten Teilstück 10′ bis 10′′ des Kupplungshebels 10 bewirkte (uner wünschte) Anstieg der Pedalkraft F durch den Gummipuffer 27 kompensiert wird. Hierbei ist eine obere Kurve mit 33 und eine untere Kurve mit 34 bezeichnet. Die obere Kurve 33 veranschau licht die vom Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeugs aufzubrin gende Pedalkraft F beim Niederdrücken des Kupplungshebels 10, also beim Ausrücken der Kupplung. Die untere Kurve 34 stellt dagegen die beim Einrücken der Kupplung für den Rücklauf des Kupplungshebels zur Verfügung stehende Rückstellkraft dar. Wichtig ist im vorliegenden Fall das erste Teilstück des Kupp lungshebelweges zwischen der eingerückten Endstellung 10′ und der Totpunktlage T (10′′). In dünnen Linien ist hier gezeigt, welchen Verlauf die Kurven 33, 34 nehmen würden, wenn der Gum mipuffer 27 nicht vorgesehen wäre. Es ist erkennbar, daß in diesem Fall zu Beginn des Kupplungsausrückvorganges am Kupp lungshebel 10 bereits eine vergleichsweise hohe Kraft F₁ aufzu bringen wäre, die sich dann bis etwa zum Totpunkt T (10′′) auf einen Minimalwert verringern würde und anschließend - infolge des sich verstärkenden Kupplungsfederwiderstandes - kontinuier lich ansteigt (Kurve 33). Wie in dick ausgezogenen Linien ange deutet und mit 33 _p bzw. 34 _p bezeichnet, stellt sich dagegen der Verlauf der Kurven 33, 34 im Bereich 10′ bis 10′′ (T) dar, wenn die erfindungsgemäßen zusätzlichen Federmittel (Gummipuffer 27) zum Einsatz kommen. Hier beginnt die Pedalkraft F bei Null und steigt bis zum Totpunkt 10′′ (T), etwa ebenso wie auf dem wei teren Kupplungsbetätigungsweg, kontinuierlich an.

Claims

1. Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an einem Pedalbock oder einem ähnlichen ortsfesten Lagerteil angelenkten Kupplungshebel, der zwei Endstellungen aufweist, von denen eine dem einge rückten und die andere dem ausgerückten Zustand der Kupplung entspricht, ferner mit einer am Kupplungshebel angreifenden Übertotpunktfeder, die bei einer Stellung des Kupplungs hebels zwischen der Totpunktlage und einer Endstellung eine in Richtung dieser Endstellung gerichtete Kraft auf den Kupplungshebel ausübt, und mit zusätzlichen Federmitteln, die den Kupplungshebel im Sinne einer Verringerung der Pedalkraft beaufschlagen, die auf ihn zwischen der dem ein gerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung und der Totpunktlage aufzubringen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Federmittel (27) so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie nur von der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung (10′) des Kupplungshebels (10) bis zu seiner Totpunktlage (10′′) mit ihm in berührender Wirkverbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Federmittel ein Gummipuffer (27) dient, der zwischen dem Kupplungs hebel (10) und dem Pedalbock (12) oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist, derart, daß er auf dem Kupplungshebelweg (s) zwischen der Totpunkt lage (10′′) des Kupplungshebels (10) und dessen dem einge rückten Zustand der Kupplung entsprechender Endstellung (10′) durch den Kupplungshebel (10) vorgespannt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) in der Nähe des Kupplungshebelgelenks (11) am Pedalbock (12) oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist und an seinem freien Ende (31) mit dem Kupplungshebel (10) zu sammenwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) in der Nähe des Kupplungshebelgelenks (11) am Kupplungshebel (10) befe stigt ist und an seinem freien Ende mit dem Pedalbock (12) oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil zusam menwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) eine li neare Federkennlinie aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) eine nicht lineare Federkennlinie aufweist.