DE4110476C2 - Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung
einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem an
einem Pedalbock oder einem ähnlichen ortsfesten Lagerteil an
gelenkten Kupplungshebel, der zwei Endstellungen aufweist,
von denen eine dem eingerückten und die andere dem ausgerückten
Zustand der Kupplung entspricht, ferner mit einer am Kupplungs
hebel angreifenden Übertotpunktfeder, die bei einer Stellung
des Kupplungshebels zwischen der Totpunktlage und einer End
stellung eine in Richtung dieser Endstellung gerichtete Kraft
auf den Kupplungshebel ausübt, und mit zusätzlichen Feder
mitteln, die den Kupplungshebel im Sinne einer Verringerung
der Pedalkraft beaufschlagen, die auf ihn zwischen der dem
eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung
und der Totpunktlage aufzubringen ist.
Systeme zur Pedalkraftreduzierung beim Auskuppelvorgang sind
bekannt und werden von vielen Kraftfahrzeugherstellern einge
setzt. Es geht hierbei darum, die beim Auskuppeln auf den
Kupplungshebel aufzubringende Pedalkraft, die bei den erfor
derlichen hohen Anpreßdrücken von Kupplungen moderner Hoch
leistungsmotoren entsprechend groß ist, auf ein noch vertret
bares Maß zu verringern. Diese Funktion übernimmt eine an dem
Kupplungshebel angreifende Übertotpunktfeder. Zu diesem Grund
prinzip sei beispielsweise die DE-OS 29 23 027 als Stand der
Technik genannt.
Der durch die in Rede stehende Übertotpunktfeder erreichte
Vorteil einer Pedalkraftreduzierung zwischen Totpunkt und
Ausrück-Endstellung des Kupplungshebels wird jedoch durch
den Nachteil erkauft, daß sich die Pedalkraft am Beginn des
Kupplungshebelweges, also von der Einrück-Endstellung des
selben bis zur Erreichung des Totpunktes, in unerwünschter
Weise erhöht.
Eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art mit dem Ziel,
eine niedrige, den Komfort nicht beeinträchtigende Pedal
kraft über den gesamten Kupplungshebelweg zu erreichen, ist
durch die DE-PS 36 36 748 bekannt geworden. Hier wird - als
zusätzliche Federmittel - eine Ausgleichsfeder eingesetzt,
die ständig an dem Kupplungshebel angreift. Dies hat den Nach
teil, daß sich ihre auf den Kupplungshebel wirkende Kraft
ab Erreichen des Totpunktes bis zur Ausrück-Endstellung des
Kupplungshebels in unerwünschter Weise zu der Kraft der Ober
totpunktfeder hinzu addiert. Um diesen nachteiligen Effekt
zu vermindern, schlägt die bekannte Lösung nach der DE-PS 36 36 748
aufwendige Maßnahmen vor, die - einfach ausgedrückt - auf
einer passenden Dimensionierung und/oder Hebelwirkung der
Ausgleichsfeder beruhen. Gänzlich eliminieren läßt sich die
unerwünschte Addition der Federkräfte auf dem Teilstück des
Kupplungshebelweges zwischen Totpunkt und Ausrück-Endstellung
dennoch nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen konstruktiven
Maßnahmen zu erreichen, daß die zusätzlichen Federmittel den
Kupplungshebel ausschließlich auf dem ersten Teilstück des
Kupplungshebelweges zwischen der Einrück-Endstellung und dem
Totpunkt im Sinne einer Verringerung der aufzubringenden
Pedalkraft beaufschlagen, nicht aber auf dem zweiten Teil
stück zwischen Totpunkt und Ausrück-Endstellung des Kupplungs
hebels.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung der
eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß die zusätz
lichen Federmittel so angeordnet und ausgebildet sind, daß
sie nur von der dem eingerückten Zustand der Kupplung ent
sprechenden Endstellung des Kupplungshebels bis zu seiner
Totpunktlage mit ihm in berührender Wirkverbindung stehen.
Dadurch, daß die erfindungsgemäßen zusätzlichen Federmittel
während des Ausrückvorganges der Kupplung ab Erreichen des
Totpunktes des Kupplungshebels mit diesem überhaupt nicht
mehr in Berührverbindung stehen, wird auf diesem zweiten
Teilstück des Kupplungshebelweges eine Einflußnahme der zu
sätzlichen Federmittel auf den Kupplungshebel vollständig
unterbunden, ohne daß es hierfür komplizierter Maßnahmen zur
Drehmomentverringerung (wie sie beim Gegenstand der DE-PS
36 36 748 erforderlich sind) bedarf.
Die zusätzlichen Federmittel können infolgedessen konstruktiv
einfach gestaltet und angeordnet sein. Beispielsweise ist
eine Schraubendruckfeder denkbar. Nach einer bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als zusätz
liche Federmittel ein Gummipuffer dient, der zwischen dem
Kupplungshebel und dem Pedalbock oder einem mit diesem ver
bundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist, derart, daß er
auf dem Kupplungshebelweg zwischen der Totpunktlage des Kupplungs
hebels und dessen dem eingerückten Zustand der Kupplung ent
sprechender Endstellung durch den Kupplungshebel vorgespannt
wird.
Zweckmäßigerweise ist der erfindungsgemäße Gummipuffer in der
Nähe des Kupplungshebelgelenks am Pedalbock oder einem mit
diesem verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet und wirkt
an seinem freien Ende mit dem Kupplungshebel zusammen.
Alternativ ist es aber auch möglich, den Gummipuffer in der
Nähe des Kupplungshebelgelenks am Kupplungshebel selbst zu
befestigen und an seinem freien Ende mit dem Pedalbock oder
einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil zusammenwirken
zu lassen.
Ein solcher Gummipuffer ist einfach herstellbar, läßt sich -
wenn erforderlich - leicht auswechseln und zeichnet sich durch
nur äußerst geringe Geräuschentwicklung aus.
Durch geeignete Wahl einer an sich bekannten Form des Gummikör
pers für den Gummipuffer kann sowohl eine lineare als auch eine
nichtlineare Federkennung erzielt werden.
Bei einer nichtlinearen Federkennung kann in Verbindung mit der
Übertotpunktfederkraft in vorteilhafter Weise ein für den Fah
rer als angenehm empfundener Anstieg der Pedalkraft über dem
Pedalweg erzielt werden.
Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung
dient ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt
und nachstehend beschrieben ist. Es zeigt:
Fig. 1 - in Seitenansicht - einen Kupplungshebel zur
Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung,
Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm bezüglich der während des
Kupplungsbetätigungsvorganges durch eine Ober
totpunktfeder auf den Kupplungshebel nach Fig. 1
ausgeübten Kraft, und
Fig. 3 ein Kraft-Weg-Diagramm bezüglich der während des
Kupplungsbetätigungsvorganges insgesamt am Kupp
lungshebel nach Fig. 1 aufzubringenden Pedal
kraft.
In Fig. 1 bezeichnet 10 einen Kupplungshebel, der bei 11 an ei
nem mit dem (nicht dargestellten) Fahrzeugkörper eines Kraft
fahrzeugs verbundenen Pedalbock 12 angelenkt ist. Es sind drei
verschiedene Stellungen des Kupplungshebels 10 gezeigt, die mit
10′, 10′′ und 10′′′ beziffert sind. Hierbei kennzeichnet 10′
die dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechende End
stellung und 10′′′ die andere Extremstellung des Kupplungshe
bels, in der die Kupplung ausgerückt ist. Mit 10′′ ist eine
Mittelstellung des Kupplungshebels bezeichnet, bei der es sich
um die sogenannte Totpunktlage desselben handelt.
Die Übertragung der bei F in Pfeilrichtung 13 auf den Kupp
lungshebel 10 ausgeübten Pedalkraft auf die (nicht gezeigte)
Kupplung erfolgt hydraulisch. Zu diesem Zweck ist am Pedalbock
12 bei 13, 14 ein Hydraulikzylinder 15 befestigt. Im Hydraulik
zylinder 15 ist ein Hydraulikkolben in Pfeilrichtung 17 beweg
lich angeordnet, dessen Kolbenstange 16 bei 18 am Kupplungshe
bel 10 angelenkt ist.
An einem winkelförmigen Fortsatz 19 des Hydraulikzylinders 15
ist - bei 20 - eine Federführung 21 angelenkt. Eine zweite Fe
derführung 22 greift am Kupplungshebel 10, etwa im unteren
Drittel desselben, gelenkig an. Dieses Gelenk trägt das Bezugs
zeichen 23. Die beiden Federführungen 21, 22 sind in Richtung
ihrer (kongruenten) Längsachsen zueinander verschieblich ausge
bildet und angeordnet. Die Federführungen 21, 22 tragen eine
Schraubendruckfeder 24, die sich hierbei - einerseits - an ei
nem Anschlag 25 der ersten Federführung 21 und - andererseits -
an einem Absatz 26 der zweiten Federführung 22 abstützt.
In dieser Anordnung wirkt die Schraubendruckfeder 24 als Über
totpunktfeder, welche die zum Ausrücken der Kupplung notwendige
Pedalkraft verringert.
In Totpunktlage 10′′ ist die Schraubendruckfeder 24 am stärk
sten vorgespannt. Trotzdem ist die Reduzierkraft (Fig. 2)
gleich Null, da die Federeinhängepunkte bei 20 und 23 sowie der
Drehpunkt 10 des Kupplungshebels 11 auf einer Geraden liegen
und sich somit kein resultierender Hebelarm und damit auch kein
resultierendes Moment aus der Kraft der Schraubendruckfeder 24
einstellt. Wird das Pedal nun in Richtung 10′′′ bewegt, ergibt
sich ein resultierender Hebelarm für die Kraft der Schrauben
druckfeder 24, so daß ein Moment in Richtung Ausrücken der
Kupplung auf den Kupplungshebel 10 ausgeübt wird. Bei Bewegung
des Pedals in Richtung 10′ dagegen entsteht ein Hebelarm der
art, daß das aus der Kraft der Schraubendruckfeder 24 und die
sem Hebelarm resultierende Moment die Pedalbetätigungskraft
verstärkt. In beiden Fällen entspannt sich die Schraubendruck
feder 24 von der dargestellten gestreckten Lage der Übertot
punktfeder wieder.
Durch geeignete Wahl der Federkonstante, der Federvorspannung
und der Geometrie der Federanlenkung läßt sich die gewünschte
Reduzierkennlinie (Fig. 2) einstellen.
Auf dem ersten Teilstück des Kupplungshebelweges, also von der
Stellung 10′ bis zur Totpunktlage 10′′, findet eine an sich un
erwünschte Pedalkrafterhöhung statt, jedoch wird von der Tot
punktlage 10′′ durch die Drehmomentenumkehr die Pedalkraft von
der Schraubendruckfeder 24 unterstützt, und zwar in dem Be
reich, in welchem sonst die Pedalkräfte unangenehm hoch sind.
Die unvermeidliche Pedalkraftvergrößerung auf dem ersten Teil
stück des Kupplungshebelweges ist durch die Hebelgeometrie und
-kinematik des Kupplungshebels 10 einerseits und der Druckfeder
24 bzw. der Federführungen 21, 22 andererseits bedingt. Sie ist
in Fig. 2 in Ordinatenrichtung in Abhängigkeit vom Pedalweg s
des Kupplungshebels 10 aufgetragen. Man erkennt daraus, daß der
(unerwünschte) Pedalkraftanstieg zu Beginn des Kupplungshebel
weges am größten ist, bis zur Totpunktlage T (Stellung 10′′ in
Fig. 1) kontinuierlich auf Null absinkt und sich von da an bis
zur anderen Extremstellung 10′′′ des Kupplungshebels (= Aus
rückzustand der Kupplung) - umgekehrt - im Sinne einer (er
wünschten) Pedalkraftverringerung auswirkt.
Zur Kompensation der unerwünschten Pedalkraftvergrößerung auf
dem Wegstück 10′ bis 10′′ des Kupplungshebels 10 sind nun, wie
Fig. 1 weiterhin erkennen läßt, zusätzliche Federmittel vorge
sehen. Es handelt sich hierbei um einen Gummipuffer 27, der
rückseitig einen Schraubenbolzen 28 aufweist, welcher eine Aus
nehmung 29 im Pedalbock 12 durchsetzt. Die Fixierung des
Schraubenbolzens 28 und damit des gesamten Gummipuffers 27 am
Pedalbock 12 erfolgt durch eine Mutter 30. An seiner freien
Stirnfläche 31 wirkt der Gummipuffer 27 mit dem Kupplungshebel
10 zusammen, allerdings nur auf dem ersten Wegstück 10′ bis
10′′ des Kupplungshebels. Hierzu wird der Gummipuffer 27 durch
den in der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden
Endstellung 10′ befindlichen Kupplungshebel entsprechend vorge
spannt. Wird nun der Kupplungshebel 10 in Pfeilrichtung 13 be
tätigt, so entspannt sich der Gummipuffer 27 bis er in der Tot
punktstellung 10′′ des Kupplungshebels seine gesamte Vorspan
nung verloren hat. Hierbei wird die Pedalkraft F in Pfeilrich
tung 13 entsprechend unterstützt. Anordnung, Dimensionierung
und Vorspannung des Gummipuffers 27 müssen also derart konzi
piert sein, daß ab der Totpunktstellung 10′′ bis zur Endstel
lung 10′′′ (Ausrückzustand der Kupplung) die Berührung zwischen
dem Gummipuffer 27 und dem Kupplungshebel 10 aufgehoben ist.
Umgekehrt, muß auf dem ersten Teilstück 10′ bis 10′′ des Kupp
lungshebels 10 eine Berührung zwischen ihm und dem Gummipuffer
27 gewährleistet sein. Diese Forderungen lassen sich, wie das
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 deutlich macht, in besonders
einfacher Weise realisieren, wenn der Gummipuffer 27 in der
Nähe der Gelenkachse 11 des Kupplungshebels 10 angeordnet ist
und dieser dort eine entsprechende Ausbiegung (in Fig. 1 nach
rechts gerichtet und mit 32 beziffert) aufweist. Der in diesem
Bereich von Kupplungshebel 10 zwischen den Stellungen 10′ und
10′′ zurückgelegte Weg stellt sich als vergleichsweise kurze
Strecke a dar.
In Fig. 3 ist nun in Form eines Diagramms gezeigt, wie der
durch die Übertotpunktfeder (Druckfeder 24) auf dem ersten
Teilstück 10′ bis 10′′ des Kupplungshebels 10 bewirkte (uner
wünschte) Anstieg der Pedalkraft F durch den Gummipuffer 27
kompensiert wird. Hierbei ist eine obere Kurve mit 33 und eine
untere Kurve mit 34 bezeichnet. Die obere Kurve 33 veranschau
licht die vom Fahrer des betreffenden Kraftfahrzeugs aufzubrin
gende Pedalkraft F beim Niederdrücken des Kupplungshebels 10,
also beim Ausrücken der Kupplung. Die untere Kurve 34 stellt
dagegen die beim Einrücken der Kupplung für den Rücklauf des
Kupplungshebels zur Verfügung stehende Rückstellkraft dar.
Wichtig ist im vorliegenden Fall das erste Teilstück des Kupp
lungshebelweges zwischen der eingerückten Endstellung 10′ und
der Totpunktlage T (10′′). In dünnen Linien ist hier gezeigt,
welchen Verlauf die Kurven 33, 34 nehmen würden, wenn der Gum
mipuffer 27 nicht vorgesehen wäre. Es ist erkennbar, daß in
diesem Fall zu Beginn des Kupplungsausrückvorganges am Kupp
lungshebel 10 bereits eine vergleichsweise hohe Kraft F1 aufzu
bringen wäre, die sich dann bis etwa zum Totpunkt T (10′′) auf
einen Minimalwert verringern würde und anschließend - infolge
des sich verstärkenden Kupplungsfederwiderstandes - kontinuier
lich ansteigt (Kurve 33). Wie in dick ausgezogenen Linien ange
deutet und mit 33 p bzw. 34 p bezeichnet, stellt sich dagegen der
Verlauf der Kurven 33, 34 im Bereich 10′ bis 10′′ (T) dar, wenn
die erfindungsgemäßen zusätzlichen Federmittel (Gummipuffer 27)
zum Einsatz kommen. Hier beginnt die Pedalkraft F bei Null und
steigt bis zum Totpunkt 10′′ (T), etwa ebenso wie auf dem wei
teren Kupplungsbetätigungsweg, kontinuierlich an.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit einem an einem Pedalbock oder einem
ähnlichen ortsfesten Lagerteil angelenkten Kupplungshebel,
der zwei Endstellungen aufweist, von denen eine dem einge
rückten und die andere dem ausgerückten Zustand der Kupplung
entspricht, ferner mit einer am Kupplungshebel angreifenden
Übertotpunktfeder, die bei einer Stellung des Kupplungs
hebels zwischen der Totpunktlage und einer Endstellung eine
in Richtung dieser Endstellung gerichtete Kraft auf den
Kupplungshebel ausübt, und mit zusätzlichen Federmitteln,
die den Kupplungshebel im Sinne einer Verringerung der
Pedalkraft beaufschlagen, die auf ihn zwischen der dem ein
gerückten Zustand der Kupplung entsprechenden Endstellung
und der Totpunktlage aufzubringen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Federmittel
(27) so angeordnet und ausgebildet sind, daß sie nur von
der dem eingerückten Zustand der Kupplung entsprechenden
Endstellung (10′) des Kupplungshebels (10) bis zu seiner
Totpunktlage (10′′) mit ihm in berührender Wirkverbindung
stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Federmittel
ein Gummipuffer (27) dient, der zwischen dem Kupplungs
hebel (10) und dem Pedalbock (12) oder einem mit diesem
verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist, derart, daß
er auf dem Kupplungshebelweg (s) zwischen der Totpunkt
lage (10′′) des Kupplungshebels (10) und dessen dem einge
rückten Zustand der Kupplung entsprechender Endstellung (10′)
durch den Kupplungshebel (10) vorgespannt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) in der Nähe
des Kupplungshebelgelenks (11) am Pedalbock (12) oder einem
mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil angeordnet ist und
an seinem freien Ende (31) mit dem Kupplungshebel (10) zu
sammenwirkt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) in der Nähe
des Kupplungshebelgelenks (11) am Kupplungshebel (10) befe
stigt ist und an seinem freien Ende mit dem Pedalbock (12)
oder einem mit diesem verbundenen ortsfesten Bauteil zusam
menwirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) eine li
neare Federkennlinie aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gummipuffer (27) eine nicht
lineare Federkennlinie aufweist.
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