DE102014208689A1 - Self-adjusting coupling without sensor spring with targeted adjustment in the second control point - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine selbstnachstellende Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Reibbeläge aufweisenden Kupplungsscheibe und einer Anpressplatte, die zum Kraftaufbringen auf die Kupplungsscheibe ausgelegt und angeordnet ist, mit einer Blattfeder, die mit der Anpressplatte zusammenwirkt, mit einer durch die Reibbeläge ausbildbaren Belagsfederung, mit einer ebenfalls mit der Anpressplatte zusammenwirkenden Tellerfeder, sowie mit einem Verstellring, an dem sich die Tellerfeder bei einem die Anpressplatte auslenkenden Verschieben eines ihrer Enden abstützt, wobei der Verstellring seine Relativposition zur Tellerfeder an einem bestimmten Regelpunkt entlang des Verschiebeweges des besagten Endes nachstellt, wobei die Kraft-Weg-Kennlinien der Tellerfeder, der Blattfeder und der Belagsfederung so aufeinander abgestimmt sind, dass der Regelpunkt in dem Verschiebeweg nach Durchfahren eines Minimums der Tellerfederkraft-Weg-Kennlinie erreicht ist; sowie einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer solchen Kupplung.The invention relates to a self-adjusting clutch for a drive train of a motor vehicle, with a clutch disc having friction linings and a pressure plate which is designed and arranged to apply force to the clutch disc, with a leaf spring that interacts with the pressure plate, with a lining suspension that can be formed by the friction linings, with a plate spring also cooperating with the pressure plate, as well as with an adjusting ring on which the plate spring is supported when one of its ends is displaced which deflects the pressure plate, the adjusting ring adjusting its position relative to the plate spring at a certain control point along the displacement path of said end, with the force-displacement characteristics of the disc spring, the leaf spring and the pad suspension are matched to one another in such a way that the control point in the displacement path is reached after a minimum of the disc spring force-displacement characteristic has been passed; and a drive train for a vehicle with such a clutch.
Description
Die Erfindung betrifft eine selbstnachstellende Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie einem Pkw oder Lkw, mit einer Reibbeläge aufweisenden Kupplungsscheibe und einer Anpressplatte, die zum Kraft aufbringen auf die Kupplungsscheibe ausgelegt und angeordnet ist, mit einer Blattfeder, die mit der Anpressplatte zusammenwirkt, mit einer durch die Reibbeläge ausbildbaren Belagsfederung, mit einer ebenfalls mit der Anpressplatte zusammenwirkenden Tellerfeder, sowie mit einem Verstellring, an dem sich die Tellerfeder bei einem die Anpressplatte auslenkenden Verschieben eines ihrer Enden abstützt, wobei der Verstellring seine Relativposition zur Tellerfeder in einem bestimmten Regelpunkt entlang des Verschiebeweges des besagten Endes nachstellt.The invention relates to a self-adjusting coupling for a drive train of a motor vehicle, such as a car or truck, with a friction linings having clutch disc and a pressure plate, which is applied to force applied to the clutch disc and arranged with a leaf spring which cooperates with the pressure plate, with a formable by the friction linings spring suspension, with a cooperating with the pressure plate spring plate, and with an adjusting ring on which the plate spring at a pressure plate deflecting displacement of one of its ends is supported, wherein the adjusting its relative position to the plate spring in a certain control point along the Resets displacement of said end.
Nachstellbare Kupplungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und bereits in verschiedenen Varianten ausgeführt. Beispielsweise offenbart die
In solchen selbstnachstellenden Kupplungen, die auch als SAC-Kupplungen (Self-Adjusting Clutches) ausgeführt sein können, sind die verschiedenen Federelemente vorhanden, die unmittelbar die für die Ein- oder Ausrückverschiebung von dre Betätigungsrichtung aufzuwendende Kraft beeinflussen. Die Blattfederkraft (FBlatt), die durch ein oder mehrere zwischen der Anpressplatte und einem Gehäuse angeordnete Blattfedern erzeugt wird, spannt die Anpressplatte relativ zum Gehäuse vor. Die Belagsfederkraft (FBelag), die bspw. durch eine gewellt ausgestaltete Reibbelagsfläche erzeugt wird, wirkt die im eingekuppelten Zustand gegen die Anpressplatte, in einer Richtung weg von der Kupplungsscheibe. Die Tellerfeder selbst wirkt im belasteten Zustand, d.h. jenem Zustand, in dem sie von der Betätigungseinrichtung bewegt wird, mit einer Federkraft (FTF) auf die Anpressplatte, wobei die Tellerfederkraft FTF an der Anpressplatte in einer Richtung entgegen den Kräften FBlatt und FBelag wirkt. Weiterhin ist bisher eine Sensorfederkraft (FSF) an die Tellerfeder übertragende Sensorfeder vorhanden, die die Tellerfeder gegen den Verstellring drückt. Üblicherweise ist die Summe der Kräfte FSF + FBelag + FBlatt als Summensensorkraft (FSensor) bezeichnet. Jede der eingesetzten Federelemente, d.h. die Belagsfeder, die Blattfeder, die Sensorfeder und die Tellerfeder, weisen eine charakteristische Kraft-Weg-Kennlinie auf. Der Kontaktbereich zwischen Tellerfeder und Anpressplatte ist zumeist in einem in radialer Richtung weiter äußer befindlichen Bereich (auf Drehachse der Kupplung bezogen) als der Kontaktbereich zwischen Sensorfeder und Tellerfeder. In such self-adjusting clutches, which can also be designed as SAC couplings (self-adjusting clutches), the various spring elements are present, which directly affect the expended for the input or Ausrückverschiebung of three operating direction force. The leaf spring force (F sheet ), which is produced by one or more leaf springs arranged between the pressure plate and a housing, biases the pressure plate relative to the housing. The pad spring force (F pad ), which is generated, for example, by a corrugated Reibbelagsfläche acts in the engaged state against the pressure plate, in a direction away from the clutch disc. The plate spring itself acts in the loaded state, ie the state in which it is moved by the actuator, with a spring force (F TF ) on the pressure plate, wherein the plate spring force F TF on the pressure plate in a direction opposite to the forces F sheet and F Surface works. Furthermore, so far a sensor spring force (F SF ) to the diaphragm spring transmitting sensor spring is present, which presses the plate spring against the adjusting ring. Usually, the sum of the forces F SF + F pad + F leaf is referred to as a sum sensor force (F sensor ). Each of the spring elements used, ie the pad spring, the leaf spring, the sensor spring and the plate spring, have a characteristic force-displacement characteristic. The contact area between the plate spring and the pressure plate is usually in a radially outermost region (based on the axis of rotation of the clutch) as the contact area between the sensor spring and plate spring.
Die Betätigungseinrichtung, nachfolgend auch als Betätigungsvorrichtung bezeichnet, greift üblicherweise an einem der Drehachse zugewandten, radial inneren Ende der Tellerfeder, bspw. an den Tellerfederzungen, an und bringt die für das Einrücken oder das Ausrücken der Kupplung notwendige Kraft an der Tellerfeder auf. Kommt es bisher im Betrieb zu einem Verschleiß der verwendeten Reibbeläge, verrückt sich der Betriebspunkt der jeweiligen Kupplung (Betriebspunkt = Punkt, der im Kraft-Weg-Diagramm den Schnittpunkt zwischen dem FSensor-Verlauf und dem FTF-Verlauf darstellt). Dieser Betriebspunkt verlagert sich nach einem bestimmten Verschleiß der Reibbeläge an der Tellerfederkraft-Weg-Kennlinie/ des FTF-Verlaufs in Richtung eines höheren Kraftniveaus. Das heißt, dass nach einem bestimmten Verschleiß der Reibbeläge die Tellerfeder aus einer aufrechten Stellung verkippt ist, wodurch bei einem erneuten Ein- oder Ausrücken eine höhere Kraft aufzuwenden ist als noch im unverschlissenen, neuen Zustand der Kupplung. Die zum Ein- oder Ausrücken durch die Betätigungsvorrichtung aufzuwendende Kraft ist nachfolgend als FAus bezeichnet. Muss die Tellerfeder irgendwann so stark durch die Betätigungsvorrichtung (FAus) gedrückt werden, dass die Sensorfederkraft FSensor nicht mehr ausreicht um die Tellerfeder an den Verstellring anzudrücken, kommt es zu einem Abheben der Tellerfeder vom Verstellring.The actuating device, hereinafter also referred to as an actuating device, usually engages on one of the axis of rotation facing, radially inner end of the plate spring, for example. On the plate spring tongues, and brings the necessary for the engagement or disengagement of the clutch force on the plate spring. If wear of the friction linings used in operation so far, the operating point of the respective clutch goes crazy (operating point = point, which represents the intersection between the F sensor run and the F TF run in the force-displacement diagram). This operating point shifts toward a higher level of force after a certain wear of the friction linings on the Belleville spring-force characteristic curve / the F TF run. This means that after a certain wear of the friction linings, the diaphragm spring is tilted from an upright position, which is a higher force to spend in a renewed engagement or disengagement than in the unworn, new state of the clutch. The expended for engagement or disengagement by the actuator force is hereinafter referred to as F Aus . If the disc spring at some point so strong by the actuator (F Off ) are pressed that the sensor spring force F sensor is no longer sufficient to press the plate spring to the adjusting ring, there is a lifting of the plate spring from the adjusting ring.
Die Kennlinie FSensor, d.h. der Kraft-Weg-Verlauf der Summensensorkraft, und die Kennlinie der zum Ein- oder Ausrücken durch die Betätigungsvorrichtung aufzuwendende Kraft FAus sind bisher so durch die Ausgestaltung der Federelemente aufeinander abgestimmt, dass es theoretisch, nach einem bestimmten Verschleiß, an zwei Punkten im Verschiebeweg der Betätigungsvorrichtung – einem ersten und einem zweiten Regelpunkt – zum Abheben der Tellerfeder von dem Verstellring kommt. Grafisch betrachtet schneiden sich die FSensor-Kennlinie und die FAus-Kennlinie in diesen Regelpunkten. In der Praxis wird jedoch gegenwärtig nur der erste Regelpunkt für die Nachstellung des Verstellringes genutzt, wobei die Nachstellung in anderen Worten folgendermaßen stattfindet: An dem ersten Regelpunkt, der im Verschiebeweg als erstes erreicht wird, findet die Nachstellung des Verstellrings statt. Der zweite Regelpunkt wird bewusst vermieden und nicht angefahren, indem in dem Verschiebeweg über den ersten Regelpunkt hinaus ein Deckelanschlag vorhanden ist, an dem die Tellerfeder vor Erreichen des zweiten Regelpunktes in Anlage kommt und somit der weitere Verschiebeweg der Tellerfeder blockiert ist. In derzeitigen Systemen wird bewusst der erste Regelpunkt für eine Verstellringnachstellung genutzt, da für diesen Regelpunkt die Tellerfeder wesentlich weniger seitens der Betätigungseinrichtung verschoben werden muss. Dahingegen wird der zweite Regelpunkt gezielt vermieden, da der nur erst nach einem sehr weiten Verschieben der Tellerfeder erreicht wird.The characteristic F sensor , ie the force-displacement curve of the sum sensor force, and the characteristic of the force F Aus expended for engagement or disengagement by the actuator are so far matched by the design of the spring elements that theoretically, after a certain wear , at two points in the Displacement of the actuator - a first and a second control point - comes to lift the plate spring from the adjusting ring. Graphically, the F sensor characteristic and the F Aus characteristic intersect at these control points. In practice, however, only the first control point is currently used for the adjustment of the adjusting ring, wherein the adjustment takes place in other words as follows: At the first control point, which is achieved in the first displacement, the adjustment of the adjusting ring takes place. The second control point is deliberately avoided and not approached by a cover stop is present in the displacement over the first control point, where the plate spring comes into contact before reaching the second control point and thus the further displacement of the plate spring is blocked. In current systems, the first control point for a Verstellringnachstellung is deliberately used because for this rule point the plate spring must be moved much less by the actuator. In contrast, the second control point is deliberately avoided because it is only achieved after a very wide displacement of the plate spring.
Somit ist das Hauptmerkmal der kraftgesteuerten Verschleißnachstellung bisher die selbsttätige Nachstellung im ersten Regelpunkt, vorzugsweise in Abhängigkeit der Ausrückkraft, nahe des Ausrückkraft-Maximums der Kupplung. Steigt die Ausrückkraft über die Summensensorkraft an (Summensensorkraft = Blattfederkraft + Belagsfederkraft + Sensorfederkraft), so wird das Gleichgewicht in der Kupplung gestört, wodurch sich zwischen Tellerfeder und Verstellring Spiel ergibt und der Verstellring über die Rampen das Spiel ausgleicht und so die Winkellage der Tellerfeder korrigiert und die Ausrückkraft konstant hält.Thus, the main feature of the force-controlled wear adjustment hitherto is the automatic adjustment in the first control point, preferably as a function of the release force, near the release force maximum of the clutch. Increases the release force on the sum of sensor force (sum sensor force = leaf spring + pad spring + sensor spring force), the balance in the coupling is disturbed, resulting in between disc spring and adjusting ring game and the adjusting over the ramps compensates for the game and so corrects the angular position of the diaphragm spring and keeps the release force constant.
In diesen bisher bekannten Ausführungen kann es jedoch aufgrund von Axialanregungen seitens der Kurbelwelle zu ungewollten Nachstellvorgängen kommen. Das heißt, dass in bestimmten Betriebszuständen sich den an der Tellerfeder anliegenden Kräften eine zusätzliche, durch den dynamischen Fahrbetrieb bedingte Kraft überlagert, welche Zusatzkraft insbesondere bei fortgeschrittenem Verschleißzustand, d.h. jedem Zustand, in dem sich die durch die Verstellung der Tellerfeder veränderten Federkennlinien der Summensensorkraft und der Ein-/Ausrückfederkraft bereits nahe beieinander befinden, sowie beim Einkuppeln und Auskuppeln, zu ungewollten Abhebungen der Tellerfeder vom Verstellring kommen kann. Wenn die Tellerfeder in diesem Zustand vom Verstellring beabstandet ist wird der Verstellring frühzeitig, automatisiert nachgestellt. Ein solches frühzeitiges Nachstellen verändert die Stellung der Tellerfeder in der Kupplung in einer nachteilhaften Art und Weise. Dieser Effekt wird weiter dadurch verstärkt, dass, wenn die Kupplung betätigt wird, sich aus Anpressplatte und Blattfedern eine Art Feder-Masse-System ergibt, das zu Schwingungen angeregt wird und so das Gleichgewicht der Kupplung weiter stören kann, wodurch der ungewollte Nachstellvorgang noch häufiger durchgeführt wird. In these previously known embodiments, however, may occur due to axial excitations on the part of the crankshaft to unwollten readjustment. This means that in certain operating states, the forces applied to the disc spring superimposed on an additional, conditional by the dynamic driving force, which additional force especially in advanced state of wear, i. Each state in which the changed by the adjustment of the plate spring spring characteristics of the sum sensor force and the input / Ausrückfederkraft are already close to each other, as well as during engagement and disengagement, may come to unwanted withdrawals of the plate spring from the adjusting ring. When the plate spring is spaced apart from the adjusting ring in this state, the adjusting ring is adjusted in an early, automated manner. Such an early adjustment changes the position of the plate spring in the coupling in a disadvantageous manner. This effect is further enhanced by the fact that when the clutch is actuated, the pressure plate and leaf springs, a kind of spring-mass system results, which is excited to vibrate and so can further disturb the balance of the clutch, whereby the unwollierte adjustment even more frequently is carried out.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Pkw-Kupplung mit kraftgesteuerter Verschleißnachstellung zur Verfügung zu stellen, die eine ungewollte Nachstellung aufgrund von Dynamikeinflüssen eliminiert.It is therefore an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and to provide a passenger car clutch with force-controlled wear adjustment, which eliminates an unwanted adjustment due to dynamic influences.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kraft-Weg-Kennlinien der Tellerfeder, der Blattfeder und der Belagsfederung so aufeinander abgestimmt sind, dass der Regelpunkt in dem Verschiebeweg nach Durchfahren eines Minimums der Tellerfederkraft-Weg-Kennlinie erreicht ist.This object is achieved in that the force-displacement characteristics of the plate spring, the leaf spring and the pad spring are coordinated so that the control point is reached in the displacement after passing through a minimum of the Belleville spring-way characteristic.
Durch diese Lösung kann zur Nachstellung des Verstellringes/ der Tellerfederlage statt des ersten Regelpunktes nun auch der zweite Regelpunkt verwendet werden, der bisher durch den Deckelanschlag nicht erreicht werden konnte aber auch aufgrund des großen, aufzuwendenden Verschiebeweges nicht erreicht werden wollte, was insbesondere Vorteile bei automatisierten, nachstellbaren Kupplungen hat. Gleichzeitig kann die Summensensorkraft im Bereich des Ausrückkraftmaximums angehoben werden, wobei die verwendeten Federkräfte so ausgebildet sind, dass es im Verschiebebereich des bisherigen ersten Regelpunktes nicht mehr zu einem Nachstellen der Kupplung kommt. Ungewollte Nachstellungen auf Verschiebehöhe des bisherigen ersten Regelpunktes werden vermieden. Zudem ist es bei Kupplungen, deren Mechanismus zur Kompensation des Belagverschleißes kraftgesteuert ausgeführt ist, von Vorteil, dass bei einer Senkung der Ausrückkraft auch die Kräfte der Summensensorkraft reduziert werden, was wiederum den Vorteil mit sich bringt, dass die Sensorfeder entfallen kann und die Blattfederkräfte angehoben werden können. Gegenüber konventionellen nachstellbaren Kupplungen (SACs) ergeben sich im Weiteren Verbesserungen hinsichtlich des Dynamikeinflusses durch die Kurbelwelle sowie hinsichtlich der Bauteilanzahl.By this solution, the second control point can now be used for adjusting the adjusting ring / plate spring position instead of the first control point, which could not be reached by the cover stop but also because of the large, expended displacement path did not want to be achieved, which has particular advantages in automated , has adjustable couplings. At the same time, the total sensor force can be raised in the region of the disengaging force maximum, wherein the spring forces used are designed so that there is no longer any readjustment of the clutch in the displacement range of the previous first control point. Unintentional adjustments to the shift height of the previous first control point are avoided. In addition, it is advantageous in clutches whose mechanism is designed to compensate for the lining wear, the advantage that with a reduction in the release force and the forces of the sum sensor force can be reduced, which in turn brings with it the advantage that the sensor spring can be omitted and raised the leaf spring forces can be. Compared with conventional adjustable clutches (SACs), further improvements result in terms of the influence of the dynamics by the crankshaft and in terms of the number of components.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind nun auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are now claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zum Ein- und/oder Ausrücken der Kupplung am Ende der Tellerfeder einwirkende Betätigungsvorrichtung entlang einer Verrückkraft-Weg-Kennlinie verschiebbar, wobei die Verrückkraft-Weg-Kennlinie aus einer Überlagerung der Kraft-Weg-Kennlinien der Tellerfeder, der Blattfeder und der Belagsfederung resultiert. Durch eine solche Betätigungsvorrichtung ist ein besonders direktes Ansteuern der Kupplung und somit direktes Bedienen/Betätigen der Kupplung möglich.In a first advantageous embodiment of the invention, an acting for engaging and / or disengaging the clutch at the end of the plate spring actuator along a Verrückkraft-way characteristic is displaced, the Verrückkraft-way characteristic of a superposition of the force-displacement characteristics of Plate spring, leaf spring and the pad suspension results. By such an actuator, a particularly direct driving of the clutch and thus direct operation / actuation of the clutch is possible.
Auch ist es von Vorteil, wenn eine Summenkraft-Weg-Kennlinie aus der Überlagerung der Kraft-Weg-Kennlinien der Blattfeder und der Belagsfederung zusammengesetzt ist, wobei der Regelpunkt ein Schnittpunkt zwischen der Verrückkraft-Weg-Kennlinie und der Summenkraft-Weg-Kennlinie ist. Nur so ist eine kraftgesteuerte Verschleißnachstellung besonders einfach auszugestalten.It is also advantageous if a summation force-displacement curve is composed of the superimposition of the force-displacement characteristics of the leaf spring and the lining suspension, wherein the control point is an intersection between the Verrückkraft-way characteristic and the cumulative force-displacement curve , Only then is a force-controlled wear adjustment particularly easy to design.
Zweckmäßig ist es auch, wenn ein Betriebspunkt, der ein Schnittpunkt zwischen der Summenkraft-Weg-Kennlinie und der Tellerfederkraft-Weg-Kennlinie ist und durch die Lage der Tellerfeder in der Kupplung verschiebbar ist, in dem Verschiebeweg vor dem Durchfahren des Minimums der Tellerfederkraft-Weg-Kennlinie befindlich ist. So ist eine einfache Trennung des Regelpunktes, der den Verstellpunkt darstellt, und einem Betriebspunkt, welcher jener Punkt ist, in dessen Umgebung der Ausrückvorgang beginnt, erzielbar. Diese Punkte sind dann über einen ausreichend weiten Verschiebeweg der Tellerfeder voneinander beabstandet, wodurch unbeabsichtigte Nachstellungen weiter vermieden werden. It is also expedient if an operating point, which is an intersection between the total force-displacement curve and the plate spring force-displacement characteristic and is displaceable by the position of the plate spring in the clutch, in the displacement path before passing through the minimum of Belleville spring Weg characteristic is located. Thus, a simple separation of the control point, which represents the adjustment point, and an operating point, which is the point in whose environment the disengagement process begins, can be achieved. These points are then spaced apart by a sufficiently wide displacement of the plate spring, whereby unintentional adjustments are further avoided.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Tellerfeder als Schnappfeder ausgebildet ist, wobei diese vorzugsweise bei Erreichen eines bestimmten Verschiebeweges von einer positiven Federkraft zu einer negativen Federkraft umschnappt, wobei sich die Tellerfeder von einer Druckzu einer Zugfeder umwandelt. Dadurch kann der erfinderische Gegenstand einfach erreicht werden, ohne zusätzliche Komponenten in das Kupplungssystem einzubringen.It is also advantageous if the plate spring is designed as a snap spring, which preferably snaps when reaching a certain displacement of a positive spring force to a negative spring force, wherein the plate spring converts from a pressure to a tension spring. Thereby, the inventive object can be easily achieved without introducing additional components in the coupling system.
Von Vorteil ist es auch gemäß einer weiteren Ausführungsform, wenn an der Tellerfeder keine zusätzliche Feder unmittelbar anliegt und/oder die Kupplungssensorfeder frei ausgeführt ist. So kann da die gesamte Sensorfeder eingespart werden und dadurch zumindest ein weiteres Bauteil eingespart werden. Auch kann dann die Aufnahme dieser Sensorfeder, die bisher nötig war, umgangen werden.It is also advantageous according to another embodiment, if no additional spring is applied directly to the plate spring and / or the coupling sensor spring is designed to be free. Thus, the entire sensor spring can be saved and thereby at least one further component can be saved. Also, then the inclusion of this sensor spring, which was previously necessary to be bypassed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung vorteilhafterweise einen elektromechanischen Kupplungsaktor, der automatisch den Regelpunkt ansteuert. Vorzugsweise ist dieser Kupplungsaktor bidirektional betätigbar. Durch die Verwendung eines solchen elektromechanischen Aktors (bspw. eines EZA, d.h. eines elektrischen Zentralausrückers) besteht nun die Möglichkeit zur Nachstellung der Kupplung nicht mehr den bisherigen ersten Regelpunkt der nachstellbaren Kupplung / SAC zu verwenden, sondern den zweiten Regelpunkt, im Überweg der Kupplung, zu verwenden (Überweg bedeutet der Weg / Verschiebeweg über den zweiten Regelpunkt hinaus, wodurch eine Nachstellung erfolgt), welcher Überweg bisher durch den Deckelanschlag blockiert war. Vorzugsweise ist der elektromechanische Aktor als Clutch-by-Wire-System ausgeführt.According to a further embodiment, the actuating device advantageously comprises an electromechanical clutch actuator, which automatically controls the control point. Preferably, this clutch actuator is bi-directionally actuated. By using such an electromechanical actuator (eg an EZA, ie an electric central release), it is now possible to re-adjust the clutch no longer to use the previous first control point of the adjustable clutch / SAC, but the second control point, in the over-travel of the clutch, to use (over the way means the way / displacement beyond the second control point addition, whereby an adjustment takes place), which way was previously blocked by the cover stop. Preferably, the electromechanical actuator is designed as a clutch-by-wire system.
Weiterhin ist es auch von Vorteil, wenn im Steuergerät eine Betätigungsroutine hinterlegt ist, mittels der sich der Kupplungsaktor entlang des Verschiebeweges an den Regelpunkt herantastet. Dadurch ist es möglich, eine vollautomatisierte Kupplung umzusetzen und die Nachstellung der Kupplung erst zu einem Zeitpunkt durchzuführen, wenn der Fahrer nicht durch den Nachstellvorgang gestört wird (bspw. nach Abstellen des Fahrzeuges).Furthermore, it is also advantageous if an actuation routine is stored in the control unit, by means of which the clutch actuator approaches the control point along the displacement path. This makes it possible to implement a fully automated clutch and perform the adjustment of the clutch only at a time when the driver is not disturbed by the readjustment process (for example, after parking the vehicle).
Auch ist es von Vorteil, wenn der Verstellring entlang mechanisch vorgegebener Unterteilungseinheiten, die durch Zähne bestimmt sind, nachstellbar ist. Diese konstruktive Lösung hat den Vorteil, dass der Verstellring lediglich zur Verdrehung jeweils um einen Zahn freigegeben werden kann und so ein Durchfahren der gesamten Rampe des Verstellrings, was unbedingt zu vermeiden ist, umgangen werden kann.It is also advantageous if the adjusting ring along adjustable mechanical subdivision units, which are determined by teeth, is adjustable. This constructive solution has the advantage that the adjusting ring can only be released by a tooth for rotation and thus a passing through the entire ramp of the adjusting ring, which is essential to avoid, can be avoided.
Umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug, wie einem Pkw oder einem Lkw, eine Kupplung nach einem der zuvor bezeichneten Ausführungsformen, so ist eine besonders effiziente Ausgestaltung eines Antriebsstranges möglich.According to a further embodiment, a drive train for a vehicle, such as a car or a truck, comprises a clutch according to one of the previously described embodiments, so that a particularly efficient embodiment of a drive train is possible.
Somit ist eine Kupplungsanordnung mit Verschleißnachstelleinrichtung und Betätigungseinrichtung vorgeschlagen, bei der die Verschleißnachstelleinrichtung ähnlich einer kraftbasierten selbstnachstellenden SAC (self adjusting clutch) ausgebildet ist, jedoch keine Sensorfeder aufweist. Wie bei der SAC ist der Verstellring in Umfangsrichtung federvorbelastet und Rampen des Verstellrings sind gleitbeweglich an deckelseitigen Gegenrampen gelagert. Wenn die Tellerfeder vom Verstellring abhebt, dreht der Verstellring unter Federvorspannung in Umfangsrichtung nach, bis der Verstellring wieder an der Tellerfeder zur Anlage kommt, d. h. der Kupplungsverschleiß nachgestellt ist. Im Unterschied zu SAC’s des bisherigen Standes der Technik wird auf die Sensorfeder verzichtet. Die oben beschriebene Verschleißnachstellung erfolgt daher erst in dem Regelpunkt, der bei bisherigen SAC’s dem zweiten Regelpunkt entsprechen würde, d.h. dem Regelpunkt in dem bei der SAC eine ungewollte Verschleißnachstellung im Überweg der Kupplung (bspw., wenn die Tellerfeder nicht rechtzeitig gegen einen Deckelanschlag stößt) erfolgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann für die erforderliche Verschleißnachstellung zum einen die Tellerfeder als Schnappfeder ausgebildet sein, d.h. im Bereich ihres Minimums eine negative Kraft aufweisen, bzw. die Ausrückkraft-Kennlinie im Bereich ihres Minimums negativ sein. Zum anderen kann die Betätigungseinrichtung in der Lage sein, sowohl drückende Kräfte als auch ziehende Kräfte auf die Tellerfederzungen aufzubringen, da andernfalls der negative Kraftbereiche der Ausrückkraft-Weg-Kennlinie nicht verlassen werden könnte. Beispielsweise kann die Bewegungseinrichtung als elektrischer Zentralausrücker (EZA) ausgebildet sein. Die Sensierung des Kupplungsverschleißes kann bspw. durch Strom- oder Leistungsanstieg der Betätigungseinrichtung erfolgen, wobei der Strom- oder Leistungsanstieg auf eine sich stärker aufstellende Feder / Tellerfeder hinweist. Wenn der Kupplungsverschleiß sensiert worden ist, durchfährt die Bewegungseinrichtung beim Ausrücken (oder Einrücken) der Kupplung den negativen Kraftbereich der Ausrückkraftkennlinie vollständig und gelangt im Überweg an den („zweiten“) Regelpunkt, an dem die Tellerfeder vom Verstellring abhebt, und die Verschleißnachstellung erfolgt.Thus, a clutch assembly with wear adjustment and actuator is proposed in which the wear adjustment is similar to a force-based self-adjusting SAC (self adjusting clutch) is formed, but has no sensor spring. As with the SAC, the adjusting ring is spring preloaded in the circumferential direction and ramps of the adjusting ring are slidably mounted on cover-side counter ramps. When the plate spring lifts off from the adjusting ring, the adjusting ring rotates under spring tension in the circumferential direction until the adjusting ring comes back to the plate spring to the plant, ie the clutch wear is readjusted. In contrast to SAC's of the prior art, the sensor spring is dispensed with. The wear adjustment described above therefore takes place only in the control point, which would correspond to the second control point in previous SAC's, ie the control point in which the SAC an unwanted wear adjustment in the over-travel of the clutch (eg, if the diaphragm spring does not meet in time against a cover stop) he follows. According to the present invention, for the required wear adjustment on the one hand, the plate spring may be formed as a snap spring, ie in the region of its minimum, a negative force have or the Ausrückkraft characteristic in the range of its minimum be negative. On the other hand, the actuator may be able to apply both pressing forces as well as pulling forces on the plate spring tongues, otherwise the negative force ranges of Ausrückkraft-way characteristic could not be left. For example, the movement device can be designed as an electrical central release (EZA). The sensing of the clutch wear can be done, for example, by increasing the current or power of the actuator, with the increase in current or power being indicative of a more prominent spring / cup spring. When the clutch wear has been sensed, upon disengagement (or engagement) of the clutch, the mover fully traverses the negative force range of the disengaging force characteristic and passes over to the ("second") control point at which the belleville spring lifts off the adjusting ring and the wear adjustment occurs.
In anderen Worten ist festzustellen, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Pkw-Kupplung mit kraftgesteuerter Verschleißnachstellung und bidirektionaler Betätigung zur Verfügung gestellt wird, wobei die Problematik, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und das ungewollte Nachstellen aufgrund von Dynamikeinflüssen umfasst, außen vorgelassen werden kann. Die Verwendung der Tellerfeder als Schnappfeder zur Erzeugung der Anpresskraft, sowie einem elektromechanischen Aktor mit bidirektionaler Betätigungskraft lassen sich nach ersten Berechnungen die Ausrückkräfte um ca. 50 % gegenüber derzeitigen Serienlösungen senken. Um den Betriebspunkt der Kupplung konstant zu halten, ist ein Mechanismus zur Kompensierung des Kupplungsverschleißes erforderlich. Dieser kann sowohl nach dem bekannten Prinzip der selbstnachstellenden Kupplung (SAC) wie auch der TAC-Kupplung (Travel-Adjusted Clutch) umgesetzt werden. Weiterhin gibt es verschiedene Möglichkeiten, beide Systeme auf eine gezogen-gedrückte Kupplung anzupassen (Wahl der Regelpunkte, Richtung der Betätigungskraft während des Nachstellvorgangs, Ort der Verschleißsensierung). Werden beide Prinzipien in ihrer Wirkart mit Hilfe der aufgeführten Attribute variiert, so ergeben sich neue Potenziale hinsichtlich Dynamikeinflüsse und Bauteilanzahl. Die Erfindung bezieht sich in diesem Zusammenhang auf das Prinzip der selbstnachstellenden Kupplung, in Kombination mit einem niedrigen Niveau der Summensensorkraft, sowie einer Nachstellung im zweiten Regelpunkt der Kupplung. Wird zur Kompensierung des Kupplungsverschleißes das Prinzip der nachstellenden/selbstnachstellenden Kupplung (SAC) verwendet, so muss die Summensensorkraft zur Realisierung des ersten Regelpunktes an die Ausrückkraft angepasst werden. Bei einem Kupplungssystem mit einer Ausrückkraft, die um ca. 50 % gegenüber der Basiskupplung gesenkt wurde, kann dies durch Anhebung der Blattfederkraft und Senkung der Sensorfederkraft bis hin zum kompletten Entfall der Sensorkraft geschehen.In other words, it should be noted that a passenger car clutch with force-controlled wear adjustment and bidirectional actuation is provided by the inventive design, the problem, which is known from the prior art and includes the unintentional readjustment due to dynamic influences, be left outside can. The use of the plate spring as a snap spring for generating the contact pressure, and an electromechanical actuator with bidirectional operating force can be reduced according to initial calculations, the disengagement forces by about 50% compared to current series solutions. In order to keep the operating point of the clutch constant, a mechanism for compensating the clutch wear is required. This can be implemented both according to the known principle of self-adjusting clutch (SAC) as well as the TAC clutch (Travel-Adjusted Clutch). Furthermore, there are various possibilities to adapt both systems to a pulled-pulled coupling (selection of the control points, direction of the actuating force during the readjustment process, location of the wear sensing). If both principles are varied in their mode of action with the aid of the listed attributes, new potentials arise with regard to dynamic influences and the number of components. The invention relates in this context to the principle of self-adjusting clutch, in combination with a low level of the sum sensor force, as well as an adjustment in the second control point of the clutch. If the principle of the adjusting / self-adjusting clutch (SAC) is used to compensate for the clutch wear, the total sensor force must be adapted to the disengagement force to realize the first control point. In a clutch system with a release force, which was reduced by about 50% compared to the base clutch, this can be done by increasing the leaf spring force and lowering the sensor spring force up to the complete elimination of the sensor force.
Durch die Verwendung des elektromechanischen Aktors kann sich der Nachstellpunkt / Regelpunkt durch die Kräfte der Blattfedern einstellen. Die Summensensorkraft kann nun derart angepasst werden, dass sich im Bereich des Ausrückkraft-Maximums bei Verschleiß der Kupplung kein Regelpunkt ergibt und somit das System eine deutlich höhere dynamische Stabilität aufweist. Die Nachstellung erfolgt bei Sensierung des Ausrückkraftanstiegs durch den elektromechanischen Aktor, bspw. durch einen zu sensierenden Leistungs- bzw. Stromanstieg. Wird dieser Ausrückkraftanstieg durch den Aktor sensiert, so fährt der Aktor im Rahmen einer Kupplungsbewegung gezielt in den Überweg, wo sich der Regelpunkt als Schnittpunkt der Summensensorkraft und Ausrückkraft befindet. Damit der Rampenring, der üblicherweise neben dem Verstellring anliegt, lediglich um ein Verschleißinkrement in diesem Punkt nachstellt, sind zwei Möglichkeiten denkbar; einerseits kann dem Steuergerät des Kupplungsaktors eine Betätigungsroutine hinterlegt werden, mit Hilfe derer sich der Aktor anhand mehrerer Betätigungen an den Regelpunkt herantastet und bei erfolgter Nachstellung die Überwegfahrten abschließt, andererseits kann dies auch konstruktiv gelöst werden, wobei der Verstellring lediglich zur Verdrehung um einen Zahn freigegeben und so ein Durchfahren der gesamten Rampe des Verstellrings verhindert wird. By using the electromechanical actuator, the Nachstellpunkt / control point can be adjusted by the forces of the leaf springs. The sum sensor force can now be adjusted in such a way that no control point results in the region of the release force maximum when the clutch is worn, and thus the system has a significantly higher dynamic stability. The readjustment takes place when the release force increase is sensed by the electromechanical actuator, for example by a power or current increase to be sensed. If this Ausrückkraftanstieg sensed by the actuator, the actuator moves in the context of a clutch movement targeted in the over-travel, where the control point is the intersection of the total sensor force and disengaging. In order for the ramp ring, which usually rests next to the adjusting ring, merely to readjust a wear increment at this point, two possibilities are conceivable; On the one hand, the control unit of the clutch actuator an operating routine can be deposited, with the aid of which the actuator approaches on the basis of several operations on the control point and completes the over-travel when done re-adjustment, on the other hand, this can also be solved constructively, the adjusting released only to rotate around a tooth and so driving through the entire ramp of the adjusting ring is prevented.
Somit ist die Konstruktion dadurch gelöst, dass die selbstnachstellende Kupplung (SAC) mit Ausrückkraftsenkung um 50 % durch Verwendung einer Schnappfeder und einem bidirektionalen Aktor (Pull/Push) ausgeführt ist, eine reduzierte Summensensorkraft durch Anpassung der Blattfederkraft und der Sensorfederkraft erzeugt wird, die Sensorfederkraft gar entfallen kann, der erste Regelpunkt durch Anhebung der Summensensorkraft im Bereich des Ausrückkraft-Maximums entfällt und dadurch eine Nachstellung im zweiten Regelpunkt, im eigentlichen, bisherigen Überweg der Kupplung durch gezieltes Anfahren durch den Aktor bei Betätigungskraftanstieg erfolgen kann. Durch die erfinderischen Lösungen sind Einscheiben-, Doppel- und Hybridkupplungen mit bidirektionaler Betätigungskraft, vorzugsweise als Clutch-by-Wire-Systeme ausführbar. Als Abwandlung der bisherigen konventionellen nachstellbaren Kupplung (SAC) mit reduzierter Betätigungskraft und elektromechanischer Betätigung lassen sich die systembedingten Nachteile dieser SAC eliminieren. Gleichzeitig können sämtliche Bauteile, die an der Kupplungsbetätigung beteiligt sind, kleiner dimensioniert werden. Sofern diese Kostenersparnis die Zusatzkosten für einen elektromechanischen Aktor für Zug- und Druckbetätigung kompensiert, wäre eine Verwendung besonders vorteilhaft.Thus, the construction is accomplished by making the self-adjusting clutch (SAC) with disengaging counterforce 50% by using a snap spring and a bidirectional actuator (pull / push), a reduced sum sensor force is generated by adjusting the leaf spring force and the sensor spring force, the sensor spring force can even be omitted, the first control point by increasing the sum sensor force in the range of Ausrückkraft-maximum deleted and thus an adjustment in the second control point, in the actual, previous over-travel of the clutch can be done by targeted approach by the actuator at Betätigungskraftanstieg. The inventive solutions single-disc, double and hybrid couplings with bidirectional operating force, preferably as a clutch-by-wire systems executable. As a modification of the previous conventional adjustable clutch (SAC) with reduced operating force and electromechanical actuation, the system-related disadvantages of this SAC can be eliminated. At the same time, all the components involved in the clutch operation can be made smaller. If this cost savings compensates the additional costs for an electromechanical actuator for tensile and compressive actuation, a use would be particularly advantageous.
Nachfolgend wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments.
Es zeigen:Show it:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same components are provided with the same reference numerals.
In
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die selbstnachstellende Kupplung
Die Kraft-Weg-Kennlinien der Tellerfeder
In
Der Kontaktbereich, in dem sich die Anpressplatte
Die Tellerfeder
Wird nun die in
Wie im Kraft-Weg-Kennlinien-Diagramm der
Durch die Wahl der verschiedenen Federkraft-Weg-Kennlinien FTF, FBlatt und FBelag der Tellerfeder
Die Betätigungsvorrichtung ist vorzugsweise als ein elektromechanischer Kupplungsaktor ausgestaltet, der automatisiert den Regelpunkt RP ansteuern kann. Da dieser Kupplungsaktor bidirektional mit der Tellerfeder
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- selbstnachstellende Kupplung / Kupplung self-adjusting clutch / clutch
- 22
- Reibbelag friction lining
- 33
- Kupplungsscheibe clutch disc
- 44
- Anpressplatte pressure plate
- 55
- Gegendruckplatte Platen
- 66
- Blattfeder leaf spring
- 77
- Belagsfederung lining suspension
- 88th
- Tellerfeder Belleville spring
- 99
- Verstellring adjusting
- 1010
- Ende / erstes Ende End / first end
- 1111
- Kupplungsdeckel clutch cover
- 1212
- Bolzen bolt
- 1313
- Drehachse axis of rotation
- 1414
- zweites Ende second end
- 1515
- erste Anlagefläche first contact surface
- 1616
- zweite Anlagefläche second contact surface
- 1717
- Tellerfeder-Kennlinien-Maximum Belleville spring characteristics maximum
- 1818
- Tellerfeder-Kennlinien-Minimum Cup spring characteristic minimum
- 1919
- Minimum der Ausrückkraft-Kennlinie Minimum of the release force characteristic
- RPRP
- Regelpunkt control point
- BPBP
- Betriebspunkt operating point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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