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Einrichtung zur Betätigung einer Fahr-
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zeugkupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
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Herkömmliche Kupplungen sind zu ihrer Betätigung im allgemeinen mit
einem in dem Fußraum des Fahrzeugs angeordneten Fußpedal über mechanische Verbindungsmittel,
wie beispielsweise Seilzüge oder dgl., verbunden. Damit wird die an der Kupplung
angreifende Ausrückkraft im wesentlichen von der Kraft bestimmt, die von dem Fahrzeugführer
an dem Fußpedal zur Einwirkung gebracht wird. Da man jedoch bestrebt ist, insbesondere
bei höheren Leistungen der Kraftfahrzeugmotoren, die Kupplungsanpreßkraft zur Vermeidung
eines Kupplungsrutschens zu erhöhen, ergibt sich auch eine Erhöhungder zum Ausrücken
der Kupplung erforderlichen Ausrückkraft, die über das Fußpedal aufgebracht werden
muß. Eine solche Erhöhung der erforderlichen Fußkräfte ist jedoch schon aus Komfortgründen
unerwünscht; außerdem besteht bei einer Erhöhung der erforderlichen Fußpedalkraft
die Gefahr, daß die Kupplung nicht vollständig ausgerückt wird, so daß ein Betrieb
bei schleifender Kupplung mit erhöhtem Verschleiß und verringerter Lebensdauer entsteht.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Kupplungsbetätigungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen
Art zu schaffen, mit deren Hilfe die Möglichkeit besteht, die Kupplungsanpreßkraft
weitgehend unabhängig von der zum Ausrücken der Kupplung an dem Fußpedal anzubringenden
Betätigungskraft festzulegen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs
1. Zweckmäßige Weitergestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird also zumindest weitgehend die zum Ausrücken der
Kupplung erforderliche Betätigungskraft von einem besonderen Servomotor aufgebracht,
der im wesentlichen in Abhängigkeit von der Verstellung des Fußpedals gesteuert
wird, so daß letztlich die Stellung dieses Fußpedals auch weiterhin maßgebend für
den Ausrückzustand der Kupplung bleibt.
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In der Zeichnung sind in teils schematischer Darstellungsweise zwei
Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert
werden. Dabei zeigen Figur 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung
mit einer Servounterstützung und Figur 2 eine Ausführung mit einer reinen Servobetätigung
der Fahrz eugkupplung.
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In den beiden Figuren der Zeichnung sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen
die gleichen oder vergleichbaren Bauteile bezeichnet worden.
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Dabei stellt 1 einen Kupplungsausrückhebel insgesamt dar, der mit
zwei senkrecht zueinander angeordneten Hebelarmen 3 und 4 versehen und um einen
im Schnittpunkt der beiden Arme angeordneten Schwenkpunkt 2 schwenkbar gehalten
ist. Mit 5 ist ein von dem Hebelarm 3 beaufschlagbares Kupplungsausrücklager angedeutet,
das über hier nicht weiter dargestellte Betätigungsmittel die Betätigung einer herkömmlichen
Kraftfahrzeugkupplung besorgt.
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Mit 6 ist das im Fußraum des Fahrzeugs angeordnete Fußpedal bezeichnet,
das mittels eines Lagerbockes 7 an dem Fahrzeugaufbau 8 schwenkbar gehalten
ist
und an dessen Hebelarm 9 ein beispielsweise aus einem Zugseil bestehendes Verbindungsmittel
10 angreift, dessen anderes Ende an dem Hebelarm 4 des Kupplungsausrückhebels 1
angelenkt ist.
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In dem Verbindungsmittel 10 ist ein Zugkraftgeber 11 angeordnet, dessen
Meßwerte ein Steuergerät 12 zur Steuerung eines mit 13 bezeichneten Servomotors
beaufschlagen.
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Der Servomotor 13 ist in de hier gezeigten Ausführungsbeispiel als
unterdruckbetätigbare Membrandose ausgebildet, deren Membrane 14 über eine Betätigungsstange
15 an dem Hebelarm 4 des Kuppungsausrückhebelsl angreift. Die Membrane 14 wird von
einer in einem Druckbeaufschlagungsraum 17 angeordneten Rückstellfeder 16 entgegen
der mit dem Pfeil 25 angedeuteten Kupplungsausrückrichtung beaufschlagt. Der Druckbeaufschlagungsraum
17 ist weiter über eine von einem Steuerventil 19 steuerbare Druckleitung 18 mit
einem Unterdruckvorratsbehälter 22 verbunden, der den erforderlichen Unterdruck
beispielsweise an einer stromab einer Drosselklappe 24 angeordneten Stelle des Saugrohres
23 einer herkömmlichen Otto-Brennkraftmaschine entnehmen kann. Selbstverständlich
ist in der Verbindungsleitung zwischen dem Saugrohr 23 und dem Unterdruckvorratsbehälter
22 ein den Unterdruckabbau des Vorratsbehälters über das Saugrohr verhinderndes
Rückschlagventil angeordnet, das hier jedoch nicht weiter gezeigt ist. Eine zweite
in dem Druckbeaufschlagungsraum 17 der Membrandose 13 einmündende Leitung 20, die
von einem zweiten Steuerventil 21 kontrolliert wird, ist mit der Atmosphäre verbunden.
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Diese in der Figur 1 der Zeichnung gezeigte Kupplungsbetätigungseinrich
tung ist nun so ausgebildet, daß das Steuergerät 12 durch entsprechende Ansteuerung
der Steuerventile 19 und 21 dafür sorgt, daß die an dem Fußpedal 6 aufzubringende
Fußkraft einen vorbestimmten Kraftwert nicht überschreitet und von einem bestimmten
Pedalweg an im wesentlichen konstant bleibt. Dies erfolgt in der Weise, daß ausgehend
von der in der Zeichnung mit ausgezogenen linien(Ergestellten Ruhestellung des Fußpedals
bei eingerückter Kupplung des Kupplungsausröckhebels 1 bei einer Betätigung des
Pedals bis zum Erreichen des vorgegebenen, in dem Zugkraftgeber 11 gemessenen Zugkraftwertes
nur über das Verbindungsmittel 10 verstellt wird. Wird das Fußpedal dann weiter
betätigt,so daß zum Verstellen
des Kupplungsausrückhebels 1 eine
über der vorgegebenen Pedalkraft liegende Kraft erforderlich wäre, soll in Abhängigkeit
von den Meßsignalen des Zugkraftgebers 11 das Steuergerät 12 durch entsprechende
Ansteuerung der Steuerventile 19 und 21 den pneumatischen Servomotor 13 so steuern,
daß im wesentlichen die vorgegebene Zugkraft konstant gehalten wird. Dazu wird zunächst
das die Unterdruckbeaufschlagung steuernde Stuerventil 19 aufgesteuert, so daß der
Druckbeaufschlagungsraum 17 des Servomotors 13 über die Druckleitung 18 evakuiert
wird und die Membrane 14 entgegen-der Wirkung der Rückstellfeder 16 zur Verstellung
des Kupplungsausrückhebels 1 in der Richtung des Pfeiles 25 angehoben wird. Diese
servobetätigte Verstellung des Kupplungsausrückhebels geht jedoch nur so weit, bis
der Zugkraftgeber 11 in dem Verbindungsmittel 10 eine Unterschreitung der vorgegebenen
Zugkraft feststellt, woraufhin das Steuergerät 12 das Steuerventil 19 schließt und
gegebenenfalls das Belüftungsventil 21 zur gezielten Belüftung des Druckbeaufschlagungsraums
17 öffnet. Diese Vorgänge wiederholen sich nun so lange, bis das Fußpedal 6 die
mit unterbrochenen Linien angedeutete maximale Auslenkposition erreicht hat, bei
der die Kupplung vollständig ausgerückt ist. Auch in diesem Punkt entspricht die
an dem Fußpedal aufzubringende Fußkraft der vorgegebenen Pedalkraft, die damit über
einen großen Teil des Pedalweges konstant ist, während die darüberhinausgehende,
zur Kupplungsbetätigung erforderliche Betätigungskraft von dem Servomotor 13 durch
entsprechende Unterdruckbeaufschlagung aufgebracht wird.
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Bei Freigabe des Fußpedals wird durch entsprechende, von dem Steuergerät
12 gesteuerte Öffnung des Belüftungsventils 21 die Ausrückhebelverstellung zurückgenommen,
so daß die Kupplung einrückt.
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Mit dieser Betätigungseinrichtung wird also eine servounterstützte,
jedoch von dem Fußpedal gesteuerte Kupplungsbetätigung erreicht, die den Vorteil
bietet, unabhängig von der aufzubringenden Pedalkraft eine hohe, den Gegebenheiten
der Motorleistung angepaßte Kupplungsanpreßkraft in der Kupplung vorzusehen. Die
konstant niedrige Pedalkraft verbessert dabei den Fahrkomfort und vermeidet mögliche
Schäden durch nicht vollständiges Ausrücken der Kupplung.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß es auch möglich wäre, an dem Kupplungspedal
eine zusätzliche Rückstellfeder vorzusehen, um so einen beliebig festlegbaren Anstieg
der Pedalkraft über dem Pedalweg anstelle der auf einem großen Teil des Pedal weges
konstanten Pedalkraft zu erreichen.
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In der Figur 2 der Zeichnung ist nun keine direkte mechanische Verbindung
zwischen dem Fußpedal 6 und dem Kupplungsausrückhebel 1 vorgesehen. Vielmehr wird
hier nur durch einen Wegaufnehmer 26 der bei der Betätigung des Fußpedals zurückgelegte
Pedalweg ermittelt und dieser auf das Steuergerät 12' gegeben. Diesem Pedalweg zugeordnet
wird ein Verstellweg des Kupplungsausrückhebels 1, der von einem zweiten Wegaufnehmer
30 ermittelt wird, dessen Signale ebenfalls dem Steuergerät 12' zugeführt werden.
In Abhängigkeit von diesen Signalen werden nun die beiden Steuerventile 19 und 21
betätigt, die wiederum den Druckbeaufschlagungsraum 17 der pneumatischen Membrandose
13 über die Unterdruckleitung 18 evakuieren oder über die Leitung 20 belüften.
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Die beiden Wegaufnehmer können dabei wesentlich gleich aufgebaut sein
und weisen bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils ein über
Gelenke 27 bzw. 31 an dem Fahrzeugaufbau 8 gelenkig gehaltenes, teleskopähnliches
Gehäuse auf, in das ein an dem Fußpedal 6 bzw. an dem Betätigungshebel 4 des Kupplungsausrückhebels
1 angelenkter Kolben 28 bzw. 32 entsprechend der Verstellung des Pedals 6 bzw.
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des Kupplungsausrückhebels 1 mehr oder weniger tief eintaucht. Die
dabei an der induktiv arbeitenden Meßstrecke 29 bzw. 33 gemessene Spannungsänderung
ist ein Maß für die Eintauchtiefe und wird dem Steuergerät 12' zur Bearbeitung zugeführt.
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Bei einer Betätigung des Fußpedals 6 entgegen einer Rückstellfeder
34 wird von dem Steuergerät 12' das Unterdruckbeaufschlagungsventil 19 so lange
aufgesteuert, bis der Wegaufnehmer 30 eine zugeordnete Verstellung des Kupplungsausrückhebels
durch den Servomotor 13 feststellt.
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Bei der Freigabe des Fußpedals 6 ergibt sich umgekehrt eine Aufsteuerung
des Belüftungsventils 21, so daß der Kupplungsausrückhebel entsprechend zurückgenommen
wird.
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Auch bei dieser Ausführung der Kupplungsbetätigungseinrichtung kann
die zur Betätigung des Kupplungspedals erforderliche Fußkraft allein nach den Wünschen
der Fahrzeugbenutzer eingestellt werden und andererseits eine von dieser Fußkraft
unabhängige Einrückkraft der Kupplung festgelegt werden. Darüberhinaus ergibt sich
der Vorteil, daß infolge des Fehlens einer direkten mechanischen Verbindung zwischen
dem Kupplungsausrückhebel und dem Fußpedal Geräuschübertragungen über die Körperschallbrücke
"Kupplungsseil" ausgeschlossen sind. Das Kupplungspedal kann im übrigen in Leichtbauweise
ausgeführt sein. Auch kann die gesamte Kupplungsbetätigung aus Sicherheitsgründen
so festgelegt werden, daß schon vor Erreichen des maximalen Fußpedalweges der Kupplungsausrückhebel
um seinen maximalen Weg verstellt, die Kupplung also vollständig ausgerückt ist.
So könnte beispielsweise vorgesehen sein, daß die Kupplung schon bei 90 % Kupplungspedalweg
voll ausgerückt ist. Ein Betrieb bei schleifender Kupplung aufgrund nicht vollständig
durchgetretenen Fußpedals wird damit weitgehend ausgeschlossen und die Lebensdauer
der Getriebesynchronisation erhöht.
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