DE4336446A1 - Stelleinrichtung mit einer Sicherungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE 37 06 849 A1 ist eine Stelleinrichtung bekannt, die insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung ge­ eignet ist und einen Antrieb aufweist, dessen an der An­ triebswelle abgegebene Drehbewegung auf eine Abtriebswelle übertragen wird. Diese steht über eine Schrägverzahnung in Eingriff mit einem Schneckenzahnrad eines Kurbelgetriebes, durch welches die Drehbewegung in eine im wesentlichen translatorische Bewegung umformbar und an einen Kolben eines ausgangsseitigen Druckmittelzylinders übertragbar ist. Der einen Endstellung dieses Kolbens, die bei eingerückter Kupp­ lung eingenommen wird, ist ein in Fig. 3 dargestellter erster Anschlag und der zweiten Endstellung, die bei ausgerückter Kupplung erreicht ist, ein ebenfalls in dieser Figur gezeigter zweiter Anschlag zugeordnet.

Bei Kraftfahrzeugen kann es mitunter zu einem kurzzeitigen Zusammenbruch der Betriebsspannung kommen, beispielsweise wenn mehrere stromverbrauchende Zusatzaggregate gleichzeitig zuge­ schaltet werden. Wenn dieser Zusammenbruch der Betriebsspan­ nung während des Ausrückvorgangs der Kupplung erfolgt, hat es sich gezeigt, daß bei Stelleinrichtungen gemäß der OS der An­ trieb durch die zugeordnete Steuerung zwar unverzüglich zum Stillsetzen angesteuert wird, jedoch aufgrund der Trägheit seiner bis dahin bewegten lassen, wie beispielsweise der An­ kermasse bei einem Elektromotor, an seiner Antriebswelle noch kurzzeitig eine Restbewegung abgibt. Diese reicht aus, um über die Abtriebswelle eine Bewegung an das Schneckenzahnrad zu leiten. Sobald dieses an dem dieser Bewegungsrichtung zuge­ ordneten Anschlag zur Anlage kommt, kann die Restbewegung am Antrieb nicht mehr in eine andere Bewegung umgeformt werden, sondern muß von der Abtriebswelle aufgenommen werden. Sofern diese gemäß der OS über eine Schrägverzahnung mit dem nachge­ ordneten Schneckenzahnrad in Eingriff steht, wird eine Quer­ kraft auf die Abtriebswelle geleitet, was zu einer unzuläs­ sigen Durchbiegung derselben führt. Außerdem besteht die Ge­ fahr einer Beschädigung der in Eingriff stehenden Verzahnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrich­ tung so auszubilden, daß auch bei einem während des Ausrück­ vorganges auftretenden kurzzeitigen Zusammenbruch der Be­ triebsspannung Schäden verhinderbar sind.

Diese Ausgabe wird erfindungsgemäß durch den Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Die Sicherungseinrichtung muß hierbei so ausgelegt sein, daß sie, um die Funktion der Stelleinrichtung nicht zu beeinflus­ sen, unwirksam bleibt, so lange der vorgebbare Axialkraftbe­ trag nicht überschritten wird. Letzterer sollte vorteilhaft­ erweise so festgelegt werden, daß er bei Einleitung einer Axialkraft auf das Schneckenrad dicht unterhalb derjenigen Schwelle aktiviert wird, ab der Bestandteile der Stellein­ richtung, wie die Abtriebswelle oder eine Verzahnung, Schaden nehmen könnten.

Sobald der vorgebbare Axialkraftbetrag überschritten wird, beispielweise indem das Schneckenzahnrad infolge einer Störung bei fortgesetzter Bewegung der Abtriebswelle durch einen An­ schlag zum Stillstand gebracht wird, bauen sich in der die Abtriebswelle mit dem Schneckenzahnrad verbindenden Schräg­ verzahnung Kräfte auf, die auch eine Komponente aufweisen, die in Axialrichtung der Welle des Schneckenzahnrads, aber quer zur Achse der Abtriebswelle gerichtet ist. Um zu vermeiden, daß diese Kraftkomponente am schwächsten Glied dieser Verbin­ dung, nämlich der Abtriebswelle eine unzulässige Verbiegung bewirkt, wird das Schneckenzahnrad über seine axial bewegbare Welle zu einer Ausweichbewegung veranlaßt, wodurch die besagte Kraftkomponente betragmäßig reduziert wird. Diese Axialbewe­ gung der Welle erfolgt unter Verformung der elastischen Ele­ mente, die, solange keine Störung eingetreten ist, dafür sor­ gen, daß das Schneckenzahnrad in seiner vorbestimmten Stellung relativ zu der Abtriebswelle verbleibt. Durch entsprechende Auswahl des Verformungswiderstandes dieser Elemente ist also der vorgebbare Axialkraftbetrag, ab dem eine Axialbewegung der Welle des Schneckenzahnrads einsetzt, einstellbar.

Durch Zuordnung eines Anschlags zu jeder Kuppelstellung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß das Schneckenzahnrad bei einer Störung an der Stelleinrichtung, die beispielsweise durch ei­ nen kurzzeitigen Spannungsausfall bedingt sein kann, die vor­ bestimmbare Kuppelstellung nicht beliebig weit überfahren kann, sondern an dem entsprechenden Anschlag zum Stillstand gebracht wird. Optimal angeordnet ist der Anschlag, wenn er entsprechend Anspruch 3 bei störungsfreiem Betrieb nicht er­ reicht wird, sonder erst nach einem Durchgang des Schnecken­ zahnrads durch die jeweilige Kuppelstellung. Sollte letzterer Fall eintreten, kann durch die Maßnahme des Anspruchs 4 er­ reicht werden, daß das Schneckenzahnrad vom Zeitpunkt des Durchgangs durch die Kuppelstellung an durch die elastisch federnden Puffer des jeweiligen Anschlags weich abgebremst wird, bevor es gegen den eigentlichen Anschlag läuft. Während sich die Puffer elastisch federnd verformen, wird gemäß An­ spruch 5 die Axialkraft erreicht ab der eine Verformung der elastischen Elemente und damit eine Axialverschiebung des Schneckenzahnrads einsetzt.

In den Ansprüchen 6-9 sind vorteilhafte Ausführungsformen für die Sicherungseinrichtung angegeben. Die Federn bilden hierbei eine besonders einfache Ausführung für die elastischen Elemente.

Durch die Maßnahme dem Anspruchs 10 ist die Funktionsfähigkeit des Potentiometers auch bei einer Bewegung der Welle des Schneckenzahnrades in Axialrichtung sichergestellt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Stelleinrichtung für eine Kraftfahrzeug-Reibungs­ kupplung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Stelleinrichtung, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1 mit einer Si­ cherungseinrichtung;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Stelleinrichtung, gesehen in Richtung eines Pfeiles III in Fig. 2;

Fig. 4 ein strichpunktiert eingekreister Ausschnitt der in Fig. 2 gezeigten Sicherungseinrichtung in vergrößerter Darstellung.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Stelleinrichtung für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung mit einem in der dargestellten Ausführungsform hydraulischen Ausrücksystem. Die Stellein­ richtung umfaßt einen Antrieb 1 in Form eines Elektromotors, der über ein Kurbelgetriebe 3 einen hydraulischen Geberzylin­ der 5 des hydraulischen Ausrücksystems der Kupplung betätigt. Der Antrieb 1 ist Bestandteil einer herkömmlichen Servo- Positioniereinrichtung, wie sie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 34 39 594 beschrieben ist und bildet zusammen mit dem Kurbelgetriebe 3 und dem Geberzylin­ der 5 eine an geeigneter Stelle des Kraftfahrzeugs mittels einer Befestigungsöse 7 und nicht näher dargestellter Rahmen­ teile 9 zu montierende Einheit.

Das Kurbelgetriebe 3 ist als Schneckengetriebe ausgebildet und hat ein Getriebegehäuse 11, in welchem ein Segment-Schnecken­ zahnrad 13 drehbar gelagert ist. Das Schneckenzahnrad 13 sitzt fest auf einer Welle 15 und kämmt über eine Schrägverzahnung 25 mit einer unmittelbar auf einer Abtriebs­ welle 27 sitzenden Schnecke 29. Die Welle 15 des Schnecken­ zahnrades 13 ist an ihrem freien Ende in einer Lagerung 150 axial bewegbar auf genommen, die im Gehäuse 11 der Stellein­ richtung angeordnet und beidseitig durch elastische Ele­ mente 151 (Fig. 4), beispielsweise durch Federn 152, beauf­ schlagbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Elemente 151 als Tellerfedern ausgebildet. Die Elemente 151 sind Teil einer Sicherungseinrichtung 153, die beispielsweise dann wirksam wird, wenn nach einem zumindest kurzzeitigen Zu­ sammenbruch der Betriebsspannung während eines Auskuppelvor­ gangs das Schneckenzahnrad 13 trägheitsbedingt über die vor­ bestimmte Auskuppelstellung hinausbewegt wird und an einem Anschlag 59 zur Anlage kommt, der ebenso wie ein der Einkup­ pelstellung zugeordneter Anschlag in den Endabschnitten einer kreissegmentförmigen Nut 61 eines Lagerdeckels 23 befestigt ist und mit einem von dem Schneckenzahnrad 13 axial in die Nut hin abstehenden Anschlagbolzen 63 zusammenwirkt. Während die Bewegung des Schneckenzahnrads damit schlagartig endet, setzt die Abtriebswelle 27, ebenfalls trägheitsbedingt, ihre Be­ wegung noch vorübergehend fort und leitet somit eine Kraft auf das Schneckenzahnrad 13, die, aufgrund der Schrägverzahnung mit dem Schneckenzahnrad 13, eine Komponente in Richtung der Längsachse der Welle 150 des Schneckenzahnrads 13, aber quer zur Abtriebswelle 27 gerichtet ist. Um eine unzulässige Ver­ biegung der Abtriebswelle 27 durch diese Querkraft zu verhin­ dern, ist die Welle 15 des Schneckenzahnrads 13 in Axialrich­ tung bewegbar angeordnet und kann somit, durch eine Bewegung in Richtung zu ihrem freien Ende, die schädliche Kraftkompo­ nente aufnehmen. Bei dieser Bewegung werden die elastischen Elemente (151) zusammengepreßt.

Beim nächstfolgenden Einkuppelvorgang werden die Abtriebswel­ le 27 und damit die Welle 15 des Schneckenzahnrads 13 in ent­ gegengesetzter Drehrichtung bewegt und damit die elastischen Elemente 151 wieder entlastet. Die Welle 15 wird dadurch in ihre Ausgangslage zurückgedrückt.

Eine weitere Maßnahme, die besagte schädliche Kraftkomponente zu kompensieren liegt darin, die Anschläge 59 mit relativ weichen elastischen Puffern 155 auszubilden, die bis an die vorbestimmte Kuppelstellung heranreichen und unmittelbar nach Überfahren der letztgenannten durch das Schneckenzahnrad 13 derart wirksam werden, daß sie das letztgenannte bereits vor Erreichen der eigentlichen Anschlagstellung auf eine minimale Geschwindigkeit relativ weich abgebremst haben.

Das Segment-Schneckenzahnrad 13 besteht zur Temperaturbestän­ digkeit aus Metall und ist durch Verbindungselemente, beispielsweise Nieten 35, fest mit zwei beiderseits angeord­ neten scheibenförmigen Wangen 37 verbunden. Die Wangen 37 ha­ ben annähernd gleiche Form und sind als Blechformteile ausge­ bildet. In Umfangsrichtung gegen das Segment-Schneckenzahn­ rad 13 versetzt bilden die Wangen 37 eine Aufnahmegabel, in die ein Stößel 39 eingreift. Der Stößel 39 ist zur Bildung eines Kurbelarms im Abstand zur Hohlwelle 15 in beiden Wan­ gen 37 über eine Achse 41 schwenkbar gelagert und liegt mit seinem der Achse 41 abgewandten Ende an einem in dem Geberzy­ linder 5 gegen den Druck einer Feder 43 verschiebbaren Kol­ ben 45 an.

In Ausrückrichtung der Kupplung treibt der Antrieb 1 das Schneckenzahnrad 13 in einem Drehsinn an, in welchem der Stö­ ßel 39 eine im wesentlichen translatorische Bewegung ausführt und den Kolben 45 in Druckrichtung verstellt. In Einkuppel­ richtung treibt der Antrieb 1 das Schneckenzahnrad 13 in ent­ gegengesetztem Drehsinn an, so daß der Stößel 39 aus dem Ge­ berzylinder 5 zurückgezogen wird, wobei die Feder 43 und das aus dem Nehmerzylinder des Kupplungs-Ausrückersystems zurück­ strömende Hydraulikfluid den Kolben 45 zurückstellt.

Die Drehachse der Schnecke 29 liegt zusammen mit der Zylin­ derachse des Geberzylinders 5 in der Drehachse des Segment- Schneckenzahnrads 13 senkrechten Mittelebene zwischen den beiden Wangen 37. Die von den Wangen 37 auf die Achsen 41 ausgeübte resultierende Kraft liegt ebenfalls in dieser Mittelebene. Damit wird auf das Segment-Schneckenzahnrad 13 kein Kippmoment ausgeübt, was die Lebensdauer und Betriebssi­ cherheit des Kurbelgetriebes 3 erhöht.

Die Zylinderachse des Geberzylinders 5 erstreckt sich angenä­ hert tangential zur Bewegungsbahn der Gelenkachse 41 des Stö­ ßels 39. Auf der, bezogen auf die Hohlachse 15 dem Geberzy­ linder 5 im wesentlichen diametral entgegengesetzten Seite des Schneckenzahnrads 13, ist ein Federkraftspeicher 47 (Fig. 1) in dem Getriebegehäuse 11 angeordnet. Der Kraftspeicher 47 umfaßt mehre koaxial ineinander angeordnete Schraubendruckfe­ dern 49, die auf einer Teleskopführung 51 zwischen zwei End­ platten 53 knicksicher eingespannt sind. Der Federkraftspei­ chers 47 ist mit einem Gelenk 55 an den Wangen 37 angelenkt und mit einem Gelenk 57 an dem Getriebegehäuse 3 abgestützt. Die Wirkungslinie des Kraftspeichers 47 verläuft ebenfalls in der Mittelebene zwischen den Wangen 37, wobei die Schwenkachse der Gelenke 55, 57 in der der eingerückten Kupplung zugeord­ neten, in Fig. 1 dargestellten Endstellung des Schneckenzahn­ rads 13 angenähert in einer die Drehachse des Schneckenzahn­ rads 13 enthaltenden Ebene liegen, um die von dem Kraftspei­ cher 47 auf die Schnecke 29 in diese Endstellung ausgeübten Kräfte möglichst gering zu halten. Für eine Stabilisierung dieser Endlage sorgt jedoch eine geringe Übertotpunktstellung des Gelenks 55 entgegengesetzt der Auskuppeldrehrichtung des Schneckenzahnrads 13.

In der der eingekuppelten Stellung der Kupplung zugeordneten Endstellung des Schneckenzahnrads 13 sind die Federn 49 des Kraftspeichers 47 gespannt. Treibt der Antrieb 1 das Schnec­ kenzahnrad 13 in Ausrückrichtung der Kupplung, d. h., in Fig. 1 gegen den Uhrzeigersinn an, so entspannen sich die Fe­ dern 49 und unterstützen die Antriebswirkung des Antriebs. Die Kupplung kann auf diese Weise auch bei vergleichweise schwach dimensioniertem Antrieb 1 rasch ausgekuppelt werden. In Ein­ kuppelrichtung wird der in seiner Drehrichtung umgekehrte An­ trieb 1 von der Kupplungsfeder unterstützt, so daß auch hier trotz vergleichsweise geringer Antriebsleistung des Antriebs 1 die Federn 49 des Kraftspeichers 47 erneut gespannt werden können. Darüber hinaus steht für den Einrückvorgang der Kupp­ lung mehr Zeit zur Verfügung als für den Ausrückvorgang.

Die Winkelposition des Schneckenzahnrads 13 und damit die Po­ sition des Kolbens 45 des Geberzylinders 5 wird von einem in der deutschen Offenlegungsschrift 37 06 849 beschriebenen Po­ tentiometer 65 (Fig. 2) erfaßt, dessen Schleifbahnträger 67 am Getriebegehäuse 11 befestigt, beispielsweise angeschraubt ist und dessen Schleifer 69 auf einem aus dem Getriebegehäuse 11 herausragenden Ende 71 der Hohlwelle 15, die gegenüber dem Schleifer 69 durch Formschluß drehfest, aber axial verschieb­ bar ist, sitzt. Der Schleifer 69 hat eine Schleifernabe mit Werkzeugangriffsflächen, beispielsweise in Form eines Schlitzes, der durch die Hohlwelle 15 hindurch von der dem Potentiometer 65 gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäu­ ses 11 her zugänglich ist. Durch die normalerweise durch einen Gehäusestöpsel 73 abgedeckte Öffnung des gegenüberliegenden Hohlwellenendes kann die Winkelstellung des Schleifers 69 auch im eingebauten Zustand der Stelleinrichtung relativ zum Schneckenzahnrad 13 verdreht werden, womit die der Ist- Position des Kolbens 45 entsprechenden elektrischen Ausgangs­ werte des Potentiometers 65 den tatsächlichen Einbauverhält­ nissen der Kupplung angepaßt werden können.

Claims (10)

1. Stelleinrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug- Reibungskupplung, mit einem Antrieb, durch den bis zum Erreichen einer vorbestimmbaren Ein- oder Auskuppelstel­ lung eine Drehbewegung in vorwählbarer Wirkrichtung er­ zeugbar ist, und mit einem die Drehbewegung des Antriebs über eine Abtriebswelle in eine im wesentlichen translatorische Bewegung eines Ausgangsglieds umsetzenden Kurbelgetriebe, das ein mit der Abtriebswelle des An­ triebs über eine Schrägverzahnung in Eingriff stehendes Schneckenzahnrad aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenzahnrad (13) auf einer in einer Lage­ rung (150) axial bewegbar aufgenommenen Welle (15) befe­ stigt ist, die bei Einleitung von einen vorgebbaren Be­ trag überschreitenden Axialkräften über die Schrägver­ zahnung gegen die Wirkung einer Sicherungseinrich­ tung (153) mit elastischen Elementen (151) in Axialrich­ tung zur Auslenkung bringbar ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 mit Anschlägen, von de­ nen einer der vorbestimmbaren Einkuppelstellung und ein anderer der vorbestimmbaren Auskuppelstellung zugeordnet ist und an denen das Schneckenzahnrad zum Stillstand bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verzögerung des Schneckenzahnrades (13) durch einen dieser Anschlä­ ge (59) bei gleichzeitig fortgesetzter Einleitung einer Drehbewegung durch die Abtriebswelle (27) Axialkräfte auf das Schneckenzahnrad (13) übertragbar sind, durch die eine Bewegung desselben gegen die Wirkung der elastischen Elemente (151) auslösbar ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschläge (59) an einer Stelle des Kurbelgetriebes angeordnet sind, die erst nach einem Hinausdrehen des Schneckenzahnrades (13) über die ent­ sprechende Kuppelstellung erreichbar ist.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 3 mit Anschlägen, die elastisch federnde Puffer aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Puffer (155) bis an die jeweils zuge­ ordnete Kuppelstellung heranreichen.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die für eine Auslenkung der Welle (15) in Axialrichtung erforderlichen Kräfte im Verlauf der ela­ stisch federnden Verformung der Puffer (155) erreichbar sind.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtung (153) Federn (152) als elastisch verformbare Elemente (151) aufweist.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federn (152) sich einerends an der Welle (15) und anderenends am Gehäuse (11) der Stellein­ richtung abstützen.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (152) beidseits der Lage­ rung (150) für die Welle (15) angreifen.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 und 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (152) als Tellerfedern ausgebildet sind.

10. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Welle für das Schneckenzahnrad, die drehfest an einem die Winkelposi­ tion des Schneckenzahnrads erfassenden Potentiometer auf­ genommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (15) axial bewegbar in dem Potentiometer (65) geführt ist.