DE2923027C2 - Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

a) die Übertotpunktfeder (3) zumindest annähernd parallel zum Kupplungspedal (1) angeordnet ist;

b) das am Kupplungspedal (1) angelenkte Ende der Übertotpunktfeder (3) zwischen dessen Pedalplatte (12) und dessen Schwenkachse (11) angreift;

c) der ortsfeste Lagerbock (2) zur Anlenkung des anderen Endes der Übertotpunktfeder (3) in der Nachbarschaft der Schwenkachse (11) des Kupplungspedals (1) angeordnet ist und

d) die Anlenkpunkte der Übertotpunktfeder (3) so gewählt sind, daß das Produkt aus ihrer Federkraft und ihrem wirksamen Hebelarm (a) (Abstand der Wirklinie der Feder von der Schwenkachse des Kupplungspedals) zumindest annähernd bei halbem Pedalweg sein Maximum erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Feder (3) eine luftdruck- oder hydraulischbetätigte Servoeinrichtung (5) parallel geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Feder (3) und Servoeinrichtung (5) eine bauliche Einheit bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Servoreinrichtung (5) einen Arbeitszylinder (51) mit einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben (52) aufweist,

daß die Feder (3) ebenfalls im Arbeitszylinder (51) — sich zwischen Kolben (52) und Zylinderboden (54) abstützend — gelagert ist

und daß das freie Kolbenstangenende (56) einerseits und das freie Zylindergehäuse (55) andererseits am Kupplungspedal (1) bzw. am Lagerbock (2) angelenkt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung der Feder (3) und/oder der Servoeinrichtung (5) am Lagerbock (2) sowie am Kupplungspedal (1) über Kugelgelenke (21/31 bzw. 21/55 und 14/32 bzw. 14/56) erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 12 35 153 bekannt ist.

Bei dieser bekannten Kuppiungsvorrichtung ist das Kupplungspedal, wie allgemein üblich, im Bereich seiner .Schwenkachse mit einem gegen die Längsachse des Kupplungspedals abgewinkelten, ins Fahrzeuginnere weisenden Hebelarm versehen, an dessen Ende das eine Ende der Übertotpunktfeder angreift, die mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Lagerbock angelenkt ist, wobei die Übertotpunktfeder bei Betätigen des Kupplungspedals weiter ins Fahrzeuginnere hineingeschwenkt wird, was entsprechend viel Bewegungsraum erfordert.

Die räumlichen Verhältnisse im Umfeld der Schwenkachse eines Kupplungspedals sind jedoch in vielen Fällen so beschränkt, daß eine solche bekannte Vorrichtung in diesem Bereich nur mit Schwierigkeiten unterzubringen wäre, wenn eine in jeder Weise zufriedenstellend arbeitende Übertotpunktfeder Verwendung finden soll.

Zwar ist aus der DE-OS 19 02 895 bereits eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung bekannt, bei der eine Übertotpunktfeder nicht im Bereich der Pedalschwenkachse an einem gegen die Längsachse des Kupplungspedals abgewinkelten Hebelarm, sondern vergleichsweibe platzsparend am Kupplungspedal zwischen dessen Pedalplatte und dessen Schwenkachse angelenkt ist und zumindest annähernd parallel zum Kupplungspedal verläuft, doch ist diese Vorrichtung, deren Übertotpunktfeder nicht als Druckfeder mit flacher Kennlinie, sondern als Zugfeder ausgebildet ist, fertigungstechnisch und konstruktiv sehr aufwendig, da das andere Ende der Übertotpunktfeder nicht an einem ortsfesten Lagerbock ο. ä, sondern an einem relativ komplizierten und bei Betätigung des Kupplungspedals räumlich verschwenkbaren Übersetzungshebel angreift.

Auch aus der GB-PS 4 78 968 ist eine Vorrichtung

zum Betätigen einer Kupplung bekannt, bei der das eine Ende einer Übertotpunktfeder an einem — als spitzwinkliges Bauelement ausgebildeten — Kupplungspedal zwischen dessen Pedalplatte und dessen Schwenkachse angreift, jedoch nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung eines besonders gekrümmten Umlenkgliedes. Das andere Ende der Übertotpunktfeder ist dabei relativ weit von der Schwenkachse des Kupplungspedals entfernt ortsfest angelenkt. Alles in allem ist diese bekannte Vorrichtung vergleichsweise kompliziert und benötigt zum Verschwenken des Kupplungsso pedals sowie der Übertotpunktfeder viel Raum. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist als Übertotpunktfeder keine Druckfeder mit flacher Kennlinie, sondern eine Zugfeder in Form einer Schraubenfeder oder in Form einer Spiralfeder verwendet.

Aus der DE-OS 27 41 742 ist schließlich eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung bekannt, bei der die mit Hilfe einer Übertotpunktfeder erzeugte Servokraft etwa bei halbem Pedalweg ihr Maximum aufweist, was für eine Anwendung in Verbindung mit einer Membran- oder Lamellenfederkupplung von Vorteil ist, weil die aufzuwendende Pedalkraft für eine Membran- oder Lamellenfederkupplung etwa auf der Hälfte des zur Kupplungs-Ausrückung benötigten Gesamtpedalwegs ihren Maximalwert besitzt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung wird als Übertotpunktfeder wiederum eine Zugfeder eingesetzt, welche in verhältnismäßig komplizierter Weise entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Zwischengliedes an einem ins Fahrzeug-

innere abgewinkelten Hebel des Kupplungspedals angelenkt ist wobei das Federende bzw. das zusätzliche Zwischenglied der Zugfeder bei einem bestimmten Pedalweg durch einen am Kupplungspedal angeordneten Stift o. ä. abgeknickt wird, um dadurch die Federkraft der Zugfeder zu verändern. Bei Verwendung von Federn mit kleinen Federkräften müßte d^r ins Fahrzeuginnere abgewinkelte Hebelteil zur Erzeugung eines ausreichend hohen Unterstützungsmomentes vergleichsweise lang ausgebildet werden, was einen entsprechend großen BauriAim bedingt Wenn der abgewinkelte Hebelteil dagegen kurzgehalten wird, müßte eine vergleichsweise große Zugfeder, die ebenfalls viel Bauraum benötigt eingesetzt werden.

Lamellen- oder Membranfederkupplungen, die u. a. wegen der Möglichkeit auf vergleichsweise kleinem Raum einen vergleichsweise großen Anpreßdruck zu erzeugen, zunehmend — auch im Lastkraftwagenbau — Anwendung finden, besitzen eine Kennlinie, wie sie z. B. in F i g. 2 dargestellt und mit A beziffert ist. Bei Betätigung des Kupplungspedals nimmt bei ihnen die aufzuwendende Pedalkraft zunächst im wesentlichen linear zu und erreicht dann etwa auf der Hälfte des zur Kupplungs-Ausrückung benötigten Gesamtpedalwegs ihren Maximalwert. Während des restlichen Pedalwegs bleibt sie im wesentlichen konstant.

Ausgehend von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, diese weiter zu verbessern und zwar derart, daß einerseits ein möglichst geringer Bauraum benötigt wird und daß andererseits für die Gesamtanordnung eine Pedalkraft/Pedalweg-Kennlinie erzielt wird, in welcher die Pedalkraft nach Erreichen ihres Maximums bei einem bestimmten Pedalweg im wesentlichen konstant bleibt und allenfalls nur geringfügig absinkt, so daß der Fahrzeugführer im zweiten Teil des Pedalwegs nicht den Eindruck eines »Lochs« erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung,

F i g. 2 verschiedene Kennlinien und

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführung eines Details der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Betätigen einer nicht weiter dargestellten Lamellenfederkupplung besteht im wesentlichen aus dem Kupplungspedal 1 mit der Pedalplatte 12, welches um eine Schwenkachse 11 schwenkbar am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau angelenkt ist.

im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungspedal 1 mit einem über die Schwenkachse 11 hinausragenden Hebelarm 15 ausgestattet an welchem die Druckstange 41 eines Geberzylinders 4 einer hydraulischen Kupplungsbetätigung angelenkt ist. Zur Unterstützung der Fußkraft beim Auskuppeln der Kupplung ist eine zwischen Kupplungspedal 1 und Fahrzeugaufbau wirksame Übertotpunktfeder vorgesehen. Diese — als Druckfeder ausgebildete — Feder 3 greift mit ihrem einen F.nde zwischen Schwenkachse 11 und Pedalplatte 12 am Kupplungspedal 1 und mit ihrem anderen Ende an einem in der Nachbarschaft der Schwenkachse 11 angeordneten ortsfesten Lagerbock 2 an. Die Anlenkung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise über Kugelgelenke, so daß es im Gegensatz zu einer Anlenkung mittels Bolzen selbst bei einer gewissen Schrägstellung der Feder 3 in bezug auf die Längsachse des Kupplungspedals 1 infolge von nicht vermeidbaren Einbautoleranzen zu keinerlei Verklemmungen kommt. Die Feder 3 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem teleskopisch in einer Führungshülse 34 gelagerten Führungsstift 33 und einer die Führungshülse und den Führungsstift umschließenden Schraubenfeder 35, deren Enden sich an Endstücken 31 und 32 abstützen, weiche jeweils stirnseitig mit kalottenartigen Ausnehmungen versehen sind. In die eine Ausnehmung greift ein Kugelkopf 21 des ortsfesten Lagerbocks 2 und in die andere Ausnehmung ein Kugelkopf 14 eines am Kupplungspedal 1 angeschweißten Haltebleches 13. Die beiden Anienkpunkte der Übertotpunktfeder 3, d.h. die Kugelköpfe 14 und 21, sind räumlich so angeordnet, daß die Wirklinie der Feder 3, d. h. die Verlängerung der Längsachse der Feder, im Ruhezustand des Kupplungspedals unterhalb der Schwenkachse 11 verläuft, so daß auf das Kupplungspedal eine dieses in Ruhestellung haltende Kraft ausgeübt wird. Beim Betätigen des Kupplungspedals bewegt sich der Kugelkopf 14 entlang der mit E bezifferten Kreisbahn um die Schwenkachse 11, wobei einzelne Pedalstellungen mit den Ziffern 1 bis 7 gekennzeichnet sind, die in F i g. 2 wiederkehren. Beim Schwe nken des Kupplungspedals durchläuft die Feder 3 einen kurz vor Punkt 2 liegenden Punkt, den sogenannten Umkehr- oder Totpunkt, in dem die Wirklinie der Feder gerade durch die Schwenkachse 11 verläuft, so daß von der Feder keine das Pedal schwenkende Kraft ausgeübt wird. Im weiteren Verlauf der Pedalschwenkung verläuft die Wirklinie der Feder 3 oberhalb der Schwenkachse 11, wobei mit zunehmendem Pedalweg der in Fig. 1 mit a bezifferte wirksame Hebelarm der Feder, d. h. der Abstand der Wirklinie der Feder von der Schwenkachse 11 größert wird. Wie leicht erkennbar ist, wird in diesem Bereich der Pedalstellung von der Feder 3 eine fußkraftunterstützende Kraft auf das Kupplungspedal 1 ausgeübt. Beim Schwenken des Kupplungspedals 1 folgt das Endstück 32 der Feder 3 zwangsweise der Bewegung des Kugelkopfes 14, d. h. es bewegt sL-h entlang der vorerwähnten Kreisbahn £ Diese Kreisbahn weist — wie F i g. 1 erkennen läßt — von der Kreisbahn Fab, die sich ergeben würde, wenn man um den Kugelkopf 21 mit der Länge der in Ruhelage befindlichen Feder 3 als Radius einen Kreisbogen schlagen wurde. Das bedeutet, daß sich die Feder 3 beim Schwenken des Kupplungspedales längt, was eine entsprechende Verringerung der Federkraft entsprechend der Druckfederkennung zur Folge hat. Es ist leicht erkennbar, daß die Größe des Hebelarnies a sich zumindest annähernd proportional zum Pedalweg vergrößert. Demgegenüber sind die Anienkpunkte der Feder 3, d. h. die Lage der Kugelköpfe 21 und 14, so gewählt, daß die Längung der Feder 3 mit der Schwenkung des Kupplungspedals 1 überproportional

bo zunimmt, und zwar in der Weise, daß das Produkt aus jeweils wirksamer Federkraft und wirksamem Hebelarm a der Feder 3 zumindest annähernd bei halbem Pedalweg sein Maximum erreicht. Im unteren Teil der F i g. 2 ist mit der Kurve B der pedalwegabhängige Verbs lauf der an der Pedalplatte 12 wirksamen Unterstützungskraft Feingetragen, welche dem Produkt aus Federkraft und Hebelarm ;; proportional ist und bei Punkt D den Totpunktdurchgang hat. Im gezeigten Ausfüh-

rungsbeispiel erreicht diese Unterstützungskraft Fetwa nach zwei Drittel des Pedalweges ihren maximalen Wert, um bei weiterer Pedalbewegung leicht abzufallen. Der Verlauf dieser Unterstützungskraft Fist — im Gegensatz zu einer wirksamen Feder konstanter Feder- ■> kraft — dem Kennlinienverlauf A der Membranfederkupplung stark angenähert. Bezogen auf die dargestellte Kennlinie A wäre der Verlauf der Kurve B erst dann ideal, wenn das Maximum bereits bei Punkt 4, d. h. beim halben Pedalweg erreicht wäre. Da sich das Maximum der Kennlinie A jedoch mil dem Kupplungsbelagverschleiß zunehmend weiter nach rechts verlagert, stellt der dargestellte Kennlinienverlauf B für die gesamte Kupplungsbelaglebensdauer einen günstigen Mittelwert dar. Die strichpunktiert dargestellte Kennlinie C der vom Fahrzeugführer aufzubringenden Pedalkral't. die durch die Überlagerung der Kurven A und B entsteht, weist daher zwischen den Pedalweg-Punkten 4 und 5 eine leichte Absenkung auf. die jedoch so gering ist, daß sie vom Fahrzeugführer nicht als unangenehmes »Loch« empfunden wird.

Dieser Kennlinienverlauf wird unter anderem durch die Verwendung einer Übertotpunktfeder mit flacher Kennung ermöglicht, weil bei einer solchen Feder beim halben Pedalweg bereits eine ausreichend große Federkraftabnahme eingetreten ist. Federn mit einer flachen Federkennung bauen an sich relativ lang, was im Hinblick auf den Raumbedarf an sich von Nachteil ist. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die Verwendung einer solchen Feder infolge ihrer speziellen Anlenkung jo jedoch ohne Schwierigkeiten möglich, zumal wegen der hierbei realisierbaren relativ großen wirksamen Hebelarme für die Feder vergleichsweise kleine Federn Verwendung finden können.

Von Vorteil ist, daß für die Unterbringung der Übertotpunktfeder nahezu die gesamte Pedallänge zur Verfügung steht, so daß das Vorrichtungsprinzip als solches sehr variabel ist, weil je nach den Bedürfnissen unterschiedlich lange Federn eingebaut werden könnten.

In den Einsatzfällen, in denen die benötigte Kraft zum Ausrücken der Membranfederkupplung so groß ist, daß sie selbst mit Unterstützung einer Übertotpunktfeder für den Fahrzeugführer unzumutbar groß ist, ist es in der vorgeschlagenen Vorrichtung in einfacher Weise möglich, die Übertotpunktfeder mit einer zusätzlichen Servoeinrichtung zu kombinieren. In F i g. 3 ist eine entsprechend ausgebildete Einrichtung schematisch dargestellt, die anstelle der in F i g. 1 gezeigten Übertotpunktfeder eingesetzt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Feder 3 eine hydraulisch oder luftbetätigte Servocinrichtung 5 parallel geschaltet. Diese Servoeinrichtung weist einen Arbeitszylinder 51 auf, in dem einerseits die Feder 3 und andererseits ein axial verschieblicher Kolben 52 gelagert sind, wobei sich die Feder zwischen Kolben 52 und Zylinderboden 54 abstützt Der Druckluft- oder Hydraulikanschluß ist mit 53 angedeutet. Diese Einrichtung wird mit dem freien Kolbenstangenende 56 einerseits und dem freien Zylindergehäuseende 55 andererseits am Kupplungspedal 1 bzw. am Lagerblock 2 angelenkt, wobei Kupplungsgehäuseende und Kolbenstangenende zur Aufnahme der Kugelköpfe 14 bzw. 21 kartenförmige Ausformungen besitzen.

Der Einbau einer Servoeinrichtung an dieser Stelle — im Gegensatz zum Einbau direkt an der Kupplung — hat den Vorteil, daß wegen der wirksamen Übersetzungen verhältnismäßig kleine Servokräfte benötigt werden und demzufolge ein kleiner Servozylinder 51 Verwendung finden kann. Die Steuerung der Servokraft,

d. h. der Druckluft oder der Hydraulikflüssigkeit erfolgt in üblicher Weise und kann beispielsweise mittels des Hydruulikdrucks des Gebers 4 einer hydraulischen Kupplungsbetätigung gesteuert werden. Um die Servokraft ebenfalls an den Verlauf der Kennlinie A anzupassen, d. h. um eine etwa vom halben Pedalwcg abnehmende Servokraft zu erzielen, kann beispielsweise innerhalb dos Servozylinders 51 einen z. B. gefesselte Feder 57 vorgesehen werden, welche etwa bei halbem Pedalwcg — der Kraft der Feder 3 sowie des Hydraulikdrucks entgegenwirkend — zur Wirkung kommt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich besonders durch ihre raumsparende Bauweise aus. wobei durch die Art ihrer Anlenkung besondere funktionell Vorteile erzielt werden.

Abschließend sei vermerkt, daß den in F i g. 2 gezeigten Kennlinien eine Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung von 280 mm Durchmesser zugrunde liegt, bei der eine Kupplungs-Pedallänge von 320 mm, ein Abstand zwischen Schwenkachse 11 und Kugelkopf 14 von 210 mm, ein Abstand zwischen Schwenkachse 11 und Kugelkopf 21 von 110 mm und ein wirksamer Hebelarm a der Feder 3 in Ruhelage von 9 mm gewählt worden ist, wobei die verwendete Feder mit 40 kp vorgespannt war. Unter diesen Bedingungen stieg der wirksame Hebelarm a bei Betätigung des Pedals z. B. über den Wert a = 48 mm in der Pedalstellung 4 auf den Wert a = 86 mm in der End-Pedalstellung 7 an. Es liegen demzufolge vergleichsweise große wirksame Hebelarme vor.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zürn Betätigen einer Lamellenfeder-Kupplung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens, mit einem Kupplungspedal und einer zwischen Kupplungspedal und Fahrzeugaufbau wirksamen, als Druckfeder mit flacher Kennlinie ausgebildeten Übertotpunktfeder, die mit ihrem einen Ende am Kupplungspedal und mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Lagerbock ο. ä. angelenkt ist und aufgrund ihrer räumlichen Anordnung bei in Ruhelage befindlichen Kupplungspedal eine das Kupplungspedal in dieser Lage haltende Rückstellkraft ausübt und bei Betätigen des Kupplungspedals sowie nach Überschreiten eines Totpunktes eine die Fußkraft unterstützende Kraft abgibt, d a durch gekennzeichnet, daß