DE60028718T2

DE60028718T2 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE60028718T2
Application number: DE60028718T
Authority: DE
Inventors: Takao Nagoya-shi Naito; Naoyuki Kariya-shi Maki; Tomomitsu Anjyo-shi Terakawa; c/o Toyota Jidosha K. K. Tetsuya Toyota-shi Kohno
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: EP1118786A2; JP3609675B2; US6431338B1; EP1118786A3; EP1118786B1; DE60028718D1; JP2001182755A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung (nachfolgend Kuppelvorrichtung genannt) für ein Fahrzeug, welche zum Übertragen des von der Fahrzeugantriebseinheit, zum Beispiel von einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung erzeugten Drehmomentes auf das Fahrzeuggetriebe dient. Genauer ausgedrückt, die Erfindung betrifft eine Kuppelvorrichtung, welche in der Lage ist, die mit der Zeit auftretenden Veränderungen der Charakteristik einer Kupplungsscheibe und einer Betätigungseinheit zu verarbeiten.
Stand der Technik
Im allgemeinen ist bei einer Kuppelvorrichtung für ein Fahrzeug eine Lageänderung (Stellungsänderung) der Membranfeder mit dem Verschleißen der Kupplungsbeläge (einer Kupplungsscheibe) zu verzeichnen, so daß zum Lösen der Kupplung eine größere Kraft erforderlich ist (auf die Kupplungsabdeckung wirkt). Zur Beseitigung dieses Problems wird bei der im japanischen Dokument 215150/1993 offenbarten Vorrichtung entsprechend der beim Betätigen der Kupplung auf die Kupplungsabdeckung (auf einen an dieser befestigten Sensor) wirkenden Kraft die Höhe des Auslenkpunktes einer Membranfeder verändert, um die Lage der Membranfeder zu ändern und dadurch Veränderungen in der Charakteristik einer Kupplungsscheibe und einer Betätigungseinheit zum Beispiel zu kompensieren.
Bei einer Kuppelvorrichtung für eine Fahrzeug ist zum Beispiel zwischen dem Membranlager und einem Löselager, zwischen dem Löselager und der Getriebeeingangswelle oder zwischen einem Lösebügel und einem Element, um welches der Lösebügel schwenkt, ein Gleitabschnitt vorhanden. Der Gleitwiderstand des Gleitabschnitts ändert sich mit der Anzahl an Betätigungen der Kuppelvorrichtung (Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem mit dem Schwungrad gekuppelten Zustand in den entkuppelten Zustand oder umgekehrt). Auch der Reibungskoeffizient der Kupplungsscheibe ist zu Beginn der Nutzung klein und wird bis zu einem vorbestimmten Wert größer. Außerdem verändert sich die Leistungscharakteristik einer Betätigungseinheit (z.B. eines Elektromotors) zum Bewegen des Lösebügels durch Aufbringen einer Kraft auf diesen im Laufe der Zeit. Selbst wenn der Verschleiß der Kupplungsbeläge sehr gering ist, um kein Problem zu erzeugen, oder wenn der Verschleiß nach einer herkömmlichen Technologie zum Beispiel kompensiert wird, verändert die Betriebscharakteristik einer Kupplung (besonders die Kupplungsansprechcharakteristik) sich mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kuppelvorrichtung, mit welcher die bei einer konventionellen Kuppelvorrichtung eintretenden Problem gelöst werden können.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe wird eine Kuppelvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, welche folgende Komponenten aufweist: eine Kupplungsscheibe, welche dem zusammen mit der Abtriebswelle der Antriebseinheit rotierenden Schwungrad gegenüber angeordnet ist, eine Anpreßplatte zum Aufbringen einer Berührungsanpreßkraft auf die Kupplungsscheibe, um diese gegen das Schwungrad zu drücken und mit diesem zu kuppeln, eine Membranfeder, welche die Anpreßplatte zur Erzeugung der Berührungsanpreßkraft veranlaßt, einen Lösemechanismus zum Aufbringen einer Kraft auf einen vorbestimmten Abschnitt der Membranfeder, um diese zu verformen und dadurch die Kupplungsscheibe vom Schwungrad zu lösen, und eine Nachstelleinheit zum Verändern der Berührungsanpreßkraft in Abhängigkeit von der Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand oder umgekehrt.
Die Nachstelleinheit verändert die Berührungsanpreßkraft in Abhängigkeit von der Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand oder umgekehrt, wobei die Kupplungswirkung verändert wird, um zum Beispiel Veränderungen des Gleitwiderstandes des Gleitabschnittes zu kompensieren. Dadurch kann die gewünschte Betriebscharakteristik gemäß der vorliegenden Erfindung beibehalten werden. Außerdem kann die Berührungsanpreßkraft in Abhängigkeit von der Veränderung des Reibungskoeffizienten der Kupplungsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend verändert werden.
Die Nachstelleinheit verändert die Berührungsanpreßkraft vorzugsweise so, daß diese sich mit steigender Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand oder umgekehrt kontinuierlich oder schrittweise verringert, um wenigstens für den Reibungskoeffizient der Kupplungsscheibe eine angemessene Berührungsanpreßkraft zu erhalten.
Alternativ kann von der Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft so verändert werden, daß diese kleiner wird, wenn die Anzahl an Betätigungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand oder umgekehrt sich unterhalb eines vorbestimmten Wertes vergrößert, diese aber größer wird, wenn die Anzahl an Umschaltungen den vorbestimmten Wert überschreitet, um wenigstens für den Reibungskoeffizient der Kupplungsscheibe eine angemessene Berührungsanpreßkraft zu erhalten.
Vorzugsweise wird von der Kuppelvorrichtung ein Element bewegt, um auf die Membranfeder eine Kraft aufzubringen, und von der Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft so verändert, daß unter bestimmten Bedingungen der tatsächliche Hub des genannten Elements auf den geschätzten Hub gebracht wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kuppelvorrichtung, bei welcher die mit der Zeit auftretende Veränderung der Kupplungsbetätigungscharakteristik automatisch kompensiert wird, durch Begrenzung des Nachstellzeitpunktes auf einen bestimmten Zeitpunkt aber keine Nachteile für den normalen Fahrzeugbetrieb sich ergeben.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kuppelvorrichtung, bei welcher die mit der Zeit eintretend Veränderung der Kupplungsbetätigungscharakteristik durch Begrenzung des Nachstellzeitpunktes auf einen bestimmten Zeitpunkt präzise kompensiert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu erkennen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch die Kuppelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch die Schnittansicht der in 1 dargestellten Kuppelvorrichtung.
3 zeigt die Vorderansicht der in 1 dargestellten Kuppelvorrichtung.
Die 4A bis 4C zeigen die Wirkungsweise der in 1 dargestellten Kuppelvorrichtung.
5 zeigt die Wirkungsweise des Nachstellelements der in 1 dargestellten Kuppelvorrichtung.
6A zeigt die mit der Zeit sich ändernde Leistungscharakteristik des in Figur angedeuteten Elektromotors.
6B zeigt den mit der Zeit sich ändernden Gleitwiderstand am Gleitabschnitt der in 1 angedeuteten Kupplung.
6C zeigt die zur Beibehaltung der Kupplungsleistung erforderliche Wirkkraft bei Beachtung der mit der Zeit eintretenden Veränderungen im Elektromotor und an den Gleitabschnitten.
7A zeigt die mit der Zeit eintretende Veränderung des Reibungskoeffizienten des für die Kupplungsbeläge verwendeten Reibmaterials.
7B zeigt die erforderliche Berührungsanpreßkraft bei Beachtung der mit der Zeit eintretenden Veränderung des Reibmaterials.
8 zeigt in Diagrammform die Beziehung zwischen der idealen Berührungsanpreßkraft und der Anzahl an Kupplungsbetätigungen.
9 zeigt in Diagrammform die Veränderung der Berührungsanpreßkraft in Abhängigkeit von der Lage der Membranfeder.
10 zeigt im Flußplan ein von der CPU (dargestellt in 1) durchzuführendes Programm.
11 zeigt im Flußplan ein von der CPU (dargestellt in 1) durchzuführendes Programm.
12 zeigt im Flußplan ein von der CPU (dargestellt in 1) durchzuführendes Programm.
13 zeigt im Flußplan ein von der CPU (dargestellt in 1) durchzuführendes Programm.
14 zeigt schematisch die Schnittansicht einer Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt die Vorderansicht der in 14 dargestellten Kupplung.
16 zeigt die Seitenansicht des in der Kupplung gemäß 14 verwendeten Nachstellelements.
17 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Anpreßplatte und das Nachstellelement der Kupplung gemäß 14.
18 zeigt vergrößert das Nachstellelement und die dazu gehörenden peripheren Elemente der in 14 dargestellten Kupplung.
19 zeigt perspektivisch in Explosivdarstellung die Anpreßplatte und das Nachstellelement der in 14 dargestellten Kupplung.
20 zeigt im Flußplan ein von der CPU der Kuppelvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchzuführendes Programm.
Die 21A bis 21D zeigen Ansichten zur Erläuterung eines in der Kupplung gemäß 14 ablaufenden Vorgangs.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
Die Kuppelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der 1 bis 13 beschrieben. Wie aus der schematischen Darstellung in 1 hervor geht, gehört zur Kuppelvorrichtung eine zwischen der Maschine 10 als Antriebseinheit und einem Getriebe 11 angeordnete Reibkupplung 20, eine Betätigungseinheit 30 zum Betätigen der Kupplung 20 und eine Kupplungssteuerschaltung 40 zur Ausgabe eines Instruktionssignals für die Betätigungseinheit 30.
2 zeigt die Details der Reibkupplung 20. Die Hauptkomponenten der in 2 dargestellten Reibkupplung 20 sind ein Schwungrad 21, eine Kupplungsabdeckung 22, eine Kupplungsscheibe 23, eine Anpreßplatte 24, eine Membranfeder 25, ein Löselager 26, ein Lösebügel 27, ein am Getriebegehäuse 11a befestigtes Schwenkstützelement 28 und ein Nachstellkeilelement 29. Die an der Kupplungsabdeckung 22 als Einheit befestigten Kupplungskomponenten wie die Anpreßplatte 24, die Membranfeder 25 und das Nachstellkeilelement 29 können als Kupplungsabdeckbaugruppe bezeichnet werden.
Das Schwungrad 21 in Form einer Gußeisenscheibe ist mit Schrauben an der Kurbelwelle (Abtriebswelle der Antriebseinheit) 10a der Maschine 10 befestigt und rotiert zusammen mit dieser.
Die im wesentliche zylindrische Kupplungsabdeckung 22 hat einen zylindrischen Abschnitt 22a, einen von diesem radial nach innen sich erstreckenden Flanschabschnitt 22b, mehrere an der Innenkante des zylindrischen Abschnitts 22a in Umfangsrichtung in gleichem Abstand zueinander geformte Halteabschnitte 22c und mehrere vom zylindrischen Abschnitt 22a radial nach innen gebogene Anpreßplattenanschläge 22d. Über den vom zylindrischen Abschnitt 22a radial nach außen sich erstreckenden Abschnitt ist die Kupplungsabdeckung 22 mit Schrauben am Schwungrad 21 befestigt und rotiert mit diesem.
Die Kupplungsscheibe 23 ist eine Reibscheibe zum Übertragen der Antriebskraft der Maschine 10 auf das Getriebe 11 und zwischen dem Schwungrad 21 und der Anpreßplatte 24 angeordnet. Die Kupplungsscheibe 23 ist über ein Keilwellenprofil auf der Eingangswelle des Getriebes 11 axial beweglich gelagert. Am Außenabschnitt der Kupplungsscheibe 23 sind beiderseits Beläge 23a bzw. 23b auf genietet. Die Beläge 23a und 23b sind aus einem Reibwerkstoff gefertigt.
Die Anpreßplatte 24 kann sich in Achsrichtung der Eingangswelle des Getriebes hin und her bewegen. Die Kupplungsschei be 23 wird von der Anpreßplatte 24 gegen das Schwungrad 21 gedrückt und von diesem erfaßt, so daß beide zusammen rotieren. Die Anpreßplatte 24 ist über Spannbänder 24a an der Kupplungsabdeckung 22 befestigt und rotiert zusammen mit dieser.
Jedes Spannband 24a ist aus mehreren dünnen Blättchen zusammengesetzt und hat Federwirkung. Wie aus 3 hervor geht, ist ein Ende jedes Spannbandes 24a mit einem Niet R1 am Außenabschnitt der Kupplungsabdeckung 22, dessen anderes Ende mit einem Niet R2 an dem von der Peripherie der Anpreßplatte 24 nach außen sich erstreckenden Abschnitt befestigt. Die auf diese Weise befestigten Spannbänder 24a üben in Achsrichtung eine Kraft auf die Anpreßplatte 24 aus und drücken diese vom Schwungrad 21 weg.
Wie aus den 2 und 4 hervor geht, ist am äußersten peripheren Abschnitt der Anpreßplatte 24 eine Kontaktfläche 24b geformt. Wenn die Anpreßplatte 24 um eine bestimmte Größe in Richtung Membranfeder 25 bewegt wird, berührt die Kontaktfläche 24b den Anpreßplattenanschlag 22d an der Kupplungsabdeckung 22. Radial unter der Kontaktfläche 24b ragt ein Führungsabschnitt 24c aus der Anpreßplatte 24 in Richtung Membranfeder 25. Wie aus 5 hervor geht, ist der Führungsabschnitt 24c an der Anpreßplatte 24 mit zahlreichen radial nach innen auf die Membranfeder 25 gerichteten sägezahnförmigen konischen Vorsprüngen 24d versehen.
Wie aus 3 hervor geht, ist die Membranfeder 25 aus 12 elastischen Segmenten (nachfolgend „Hebelsegmente" genannt) 25a zusammengesetzt, welche an der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 22a der Kupplungsabdeckung 22 radial sich erstreckend angeordnet sind. Wie 2 zeigt, ist jedes Hebelsegment 25a über paarig angeordnete ringförmige Dreh elemente 25b und 25c mit dem jeweiligen Halteabschnitt 22c der Kupplungsabdeckung 22 verbunden und kann um diese relativ zur Kupplungsabdeckung 22 schwenken.
Das als Einstellvorrichtung dienende Nachstellkeilelement 29 ist zwischen den schrägen Vorsprüngen 24d an der Anpreßplatte 24 und dem Außenabschnitt der Membranfeder 25 angeordnet. Das Nachstellkeilelement 29 ist als Ring ausgeführt. Wie aus 5 hervor geht, ist das Nachstellkeilelement 29 mit zahlreichen schrägen Abschnitten 29a versehen, welche die gleiche Form haben wie die schrägen Abschnitte 24d der Anpreßplatte 24. Die schrägen Abschnitte 29a am Nachstellkeilelement 29 und die schrägen Abschnitte 24d an der Anpreßplatte 24 berühren sich an den mit dem Bezugszeichen TP gekennzeichneten Flächen. Die auf die Membranfeder 25 gerichtete Seite des Nachstellkeilelements 29 (Oberseite in 5) ist eben ausgeführt. Das Nachstellkeilelement 29 dient als Element zur Übertragung einer Kraft zwischen der Anpreßplatte 24 und der Membranfeder 25. Das Nachstellkeilelement 29 überträgt die auf die Membranfeder 25 aufgebrachte Kraft und die von dieser erzeugte Kraft auf die Anpreßplatte 24. Die auf die Membranfeder 25 gerichtete Seite des Nachstellkeilelements 29 ist an entsprechenden Stellen mit Einschnitten 29b versehen. Die schrägen Abschnitte 24d der Anpreßplatte 24 sind an entsprechenden Stellen mit einer Durchgangsbohrung 24e versehen. In jeden Einschnitt 29b und die entsprechende Durchgangsbohrung 24e wird das jeweilige Ende einer Zugfeder CS eingehängt. Die auf diese Weise befestigten Zugfedern CS drehen die Anpreßplatte 24 und das Nachstellkeilelement 29 so aufeinander zu, daß der Zahnkamm jedes schrägen Abschnitts 24d an der Anpreßplatte 24 sich dem Zahnkamm des entsprechenden schrägen Abschnitts 29a am Nachstellkeilelement 29 nähert.
Das Löselager 26 ist auf der am Getriebegehäuse 11a vorhandenen Stützhülse 11b gleitend gelagert und umgibt die Eingangswelle des Getriebes 11. Das Löselager 26 hat einen Kraftangriffsabschnitt 26a, über welchen durch Aufbringen eines Druckes der innere Endabschnitt jedes Hebelelements 25a (Mittelabschnitt der Membranfeder 25) in Richtung Schwungrad 21 gedrückt wird.
Der Lösebügel (Gabel) 27 verschiebt beim Aktivieren der Betätigungseinheit 30 das Löselager 26 gleitend. Ein Ende des Lösebügels 27 berührt das Löselager 26, der an dessen anderem Ende vorhandene Abschnitt 27a ein Ende des in der Betätigungseinheit 30 angeordneten Stößels 31. Der Lösebügel 27 wird im wesentlichen an dessen Mittelabschnitt 27b von der am Getriebegehäuse 11a befestigten Feder 27c gegen das als Schwenkpunkt dienende Stützelement 28 gezogen und um dieses geschwenkt.
Von der Betätigungseinheit 30 wird der Stößel 31 vor und zurück bewegt. Zur Betätigungseinheit 30 gehören ein Elektromotor (Gleichstrommotor) 32 und ein an einer geeigneten Stelle am Fahrzeug befestigtes, den Motor 32 stützendes Gehäuse. Im Gehäuse 33 sind eine vom Elektromotor 32 angetriebene Welle, ein in diesem schwenkbar befestigtes Segmentzahnrad (Schneckenrad) 35 in Form eines Flügels und eine Stützfeder 36 untergebracht.
Die Welle 34 ist eine in einen Bogenabschnitt des Segmentzahnrades 35 greifende Schnecke. Ein Ende des Stößels 31 ist am Segmentzahnrad 35 schwenkbar befestigt. Das vom Elektromotor 32 geschwenkte Segmentzahnrad 35 schiebt den Stößel 31 im Gehäuse 33 hin und her.
Beim Schwenken des Segmentzahnrades 35 innerhalb eines bestimmten Bereichs wird die Stützfeder 36 zusammengedrückt. Ein Ende der Stützfeder 36 ist am hinteren Ende des Gehäuses 33, deren anderes Ende am Segmentzahnrad 36 befestigt. Die Stützfeder 36 drückt gegen das Segmentzahnrad 35 und unterstützt somit die vom Elektromotor 32 bewirkte Schwenkbewegung des Segmentzahnrades 35 in Uhrzeigerrichtung und somit die Bewegung des Stößels 31 nach rechts in 2.
Wie aus 1 ebenfalls hervor geht, gehören zur Kupplungssteuerschaltung 40 ein Mikrocomputer (CPU) 41, Schnittstellen 42 bis 44, ein EEPROM 45, eine Leistungsschaltung 46 und eine Antriebsschaltung 47. Die CPU 41 ist mit einem RAM und einem ROM, in welchem ein Programm und eine Tafel (Verweistabelle) gespeichert sind, ausgerüstet. Auf das Programm und die Verweistabelle wird später näher eingegangen.
Die Schnittstelle 42 ist über einen Bus an die CPU 41 und außerdem an einen Schalthebelbelastungssensor 51 zum Erfassen der beim Betätigen des Schalthebels erzeugten Belastung (Schalthebelbelastung), einen Sensor 52 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, einen Sensor 53 zum Erfassen der tatsächlichen Stellung des Übertragungszahnrades, einen Sensor 54 zum Erfassen der Drehzahl der Getriebeeingangswelle und einen an der Betätigungseinheit 30 befestigten, den Hub ST (tatsächlicher Hub) des Stößels 31 über den Schwenkwinkel des Segmentzahnrades 35 erfassenden Sensor 37 angeschlossen. Die Schnittstelle 42 erfaßt die von den Sensoren gesendeten Signale und leitet diese zur CPU 41.
Die Schnittstelle 43 ist über einen Bus an die CPU 41 und über eine Zweirichtungskommunikationsleitung an die Maschinensteuereinheit 60 angeschlossen. Dadurch kann die CPU 41 der Kupplungssteuerschaltung 40 über die Maschinensteuerein heit 60 die vom Drosselöffnungswinkelsensor 55 und vom Maschinendrehzahlsensor 56 gesendeten Informationen erhalten.
Die Schnittstelle 44 ist über einen Bus an die CPU 41 und außerdem an die Antriebsschaltung 47 und an eine Eingangsklemme der ODER-Schaltung 46a in der Leistungsschaltung 46 angeschlossen, so daß entsprechend dem von der CPU 41 gegeben Befehl ein entsprechendes Signal an die Antriebsschaltung 47 und die ODER-Schaltung 46a gesendet wird.
Das EEPROM 45 ist ein Schlafspeicher, welcher bei Unterbrechung der Stromzufuhr zu diesem die eingegebenen Daten gespeichert hält. Der EEPROM 45 ist über einen Bus an die CPU 41 angeschlossen und dient dazu, die von der CPU 41 empfangenen Daten zu speichern und der CPU 41 gespeicherte Daten zu übermitteln, wenn Spannung anliegt.
Zur Leistungsschaltung 46 gehören die ODER-Schaltung 46a, ein Leistungstransistor Tr, dessen Basis an eine Ausgangsklemme der ODER-Schaltung 46a angeschlossen ist, und eine Konstantspannungsschaltung 46b. Der Kollektor des Leistungstransistors Tr ist an den Pluspol der im Fahrzeug installierten Batterie 70, dessen Emitter an die Konstantspannungsschaltung 46b und die Antriebsschaltung 47 angeschlossen. Beim Zuschalten des Leistungstransistors Tr werden die Konstantspannungsschaltung 46b und die Antriebsschaltung 47 mit Strom gespeist. Die Konstantspannungsschaltung 46b dient dazu, die Batteriespannung in eine bestimmte konstante Größe (5 V) umzuwandeln, und ist an die CPU 41, die Schnittstellen 42 bis 44 und an den EEPROM 45 angeschlossen, um diese mit Strom zu speisen. Eine Klemme des vom Fahrzeugführer zu betätigenden Zündschalters 71 ist an die andere Eingangsklemme der ODER-Schaltung 46a, dessen anderer Klemme an den Pluspol der Batterie 70 angeschlossen. Die an die ODER-Schaltung 46a angeschlossene Klemme des Zündschalters 71 ist außerdem an die Schnittstelle 42 angeschlossen, damit die CPU 41 erfassen kann, ob der Zündschalter 71 an- oder ausgeschaltet ist.
Zur Antriebsschaltung 47 gehören vier Schaltelemente (nicht dargestellt), die entsprechend dem über die Schnittstelle 44 empfangenen Signal an oder aus gehen. Diese Schaltelemente bilden eine bekannte Brückenschaltung und werden selektiv angeschaltet, wobei in den Perioden AN eine Steuerung erfolgt. Dadurch speist die Antriebsschaltung 47 den Elektromotor 32 mit Strom, welcher entweder in einer vorbestimmten Richtung oder in der dieser entgegengesetzten Richtung durch den Elektromotor 32 fließt.
Die Maschinensteuereinheit 60 ist hauptsächlich ein nicht dargestellter Mikrocomputer, welcher zum Beispiel die Brennstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt steuert. Wie bereits erwähnt, ist die Maschinensteuereinheit 60 an den Sensor 55 zum Erfassen des Drosselöffnungswinkels TA der Maschine 10 und an den Sensor 56 zum Erfassen der Drehzahl NE der Maschine 10 angeschlossen, um die von diesen Sensoren gesendeten Signale zu empfangen und zu verarbeiten.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der so konfigurierten Kuppelvorrichtung beschrieben. Im Gegensatz zu einer durch ein vom Fahrzeugführer über ein Pedal betätigten herkömmlichen Kupplung wird bei der vorliegenden Kuppelvorrichtung das Kuppeln und Entkuppeln von der Betätigungseinheit 30 automatisch vorgenommen. Das Kuppeln/Entkuppeln erfolgt, wenn die CPU 41 zum Beispiel einen der folgenden Zustände erfaßt: (1) das Fahrzeug wird aus der Bewegung gestoppt (Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist auf eine vorbestimmte Größe gefallen oder hat diese unterschritten); (2) die vom Schalthebelbelastungssensor 51 erfaßte Belastung ist auf eine vor bestimmte Größe angestiegen oder hat diese überschritten (Schaltabsicht des Fahrzeugführers wurde bestätigt); (3) das Beschleunigerpedal wird bei stehendem Fahrzeug betätigt.
Nachfolgend wird das zum Übertragen der Antriebskraft der Maschine 10 auf das Getriebe 11 erforderliche Kuppeln beschrieben. Zuerst wird als Reaktion auf das von der Kupplungssteuerschaltung 40 gesendete Signal von der Antriebsschaltung 47 der Elektromotor 32 mit einem vorbestimmten Strom gespeist, um diesen anzuschalten. Dadurch wird das Segmentzahnrad 35 entgegen Uhrzeigerrichtung geschwenkt und der Stößel 31 nach links in 2 bewegt.
Währenddessen wird von der Membranfeder 25 ein Kraft auf das Löselager 26 aufgebracht, um dieses vom Schwungrad 21 wegzudrücken (nach rechts in 2). Diese Kraft wird über das Löselager 26 auf den Lösebügel 27 übertragen, so daß dieser gegen das Stützelement 28 gedrückt entgegen Uhrzeigerrichtung in 2 schwenkt. Demzufolge wird beim Bewegen des Stößels 31 nach links in 2 der Lösebügel 27 entgegen Uhrzeigerrichtung geschwenkt und dabei der Mittelabschnitt der Membranfeder 25 vom Schwungrad 21 weg bewegt.
In diesem Moment schwenkt die Membranfeder 25 um die Ringelemente 25b und 25c (d.h. verändert ihre Lage), bewegt dadurch das an deren Außenabschnitt anliegende Nachstellkeilelement 29 durch den Anpreßdruck in Richtung Schwungrad 21. Dabei wird die Anpreßplatte 24 über deren schrägen Abschnitt 24d in Richtung Schwungrad 21 bewegt, die Kupplungsscheibe 23 gegen das Schwungrad 21 gedrückt und von diesem in Drehrichtung mitgenommen und somit die Antriebskraft der Maschine 10 auf das Getriebe 11 übertragen.
Nachfolgend wird das Entkuppeln, d.h. das Unterbrechen der Kraftübertragung von der Maschine 10 zum Getriebe 11 beschrieben. Zuerst wird der Elektromotor 32 zugeschaltet, um das Segmentzahnrad in Uhrzeigerrichtung in 2 zu schwenken. Dadurch wird der Stößel 31 nach rechts in 2 geschoben und drückt dabei gegen den Abschnitt 27a des Lösebügels 27, so daß dieser in Uhrzeigerrichtung um das Stützelement 28 schwenkt und das Löselager 26 in Richtung Schwungrad 21 verschiebt.
Dabei drückt der Abschnitt 26a des Löselagers 26 gegen den Mittelabschnitt der Membranfeder 25, so daß diese um die Ringelemente 25b und 25b schwenkt (ihre Lage verändert) und deren Außenabschnitt vom Schwungrad 21 weggedrückt. Dadurch wird die Kraft, welche die Anpreßplatte 24 über das Nachstellkeilelement 29 gegen das Schwungrad 21 drückt, abgebaut. Durch die Spannbänder 24a, welche die Anpreßplatte 24 mit der Kupplungsabdeckung 22 verbinden und ständig eine Zugkraft erzeugen, wird die Anpreßplatte 24 vom Schwungrad 21 und somit etwas von der Kupplungsscheibe 23 weggezogen. Mit dem Lösen der Kupplungsscheibe 23 wird die Kraftübertragung von der Maschine 10 zum Getriebe 11 unterbrochen.
Wenn während der regulären Fahrzeugbewegung entkuppelt werden soll, wird der Hub des Stößels 31 auf eine Größe STO gesteuert, um einen bestimmten Abstand Y zwischen dem Berührungsabschnitt 24b der Anpreßplatte 24 und dem Anpreßplattenanschlag 22d an der Kupplungsabdeckung 22 beizubehalten, dargestellt in 4A.
Beim Betreiben eines mit der Kupplung 20 ausgerüsteten Fahrzeugs wird die Kupplungsscheibe 23 so gesteuert, daß diese entweder am Schwungrad 21 anliegt, nur zur Hälfte an diesem anliegt (sogenannter Halbkuppelzustand) oder von diesem ge trennt ist. Bei wiederholtem Kuppelvorgang verändert sich die Kuppelcharakteristik, besonders hinsichtlich der Zeit für Kuppeln oder das Entkuppeln (nachfolgend „Kupplungsansprechzeit" genannt) oder der Kuppelleistung auf der Grundlage der Kupplungsansprechzeit (nachfolgend „Kupplungsansprechcharakteristik" genannt). Bei der Kuppelvorrichtung dieser Ausführungsform werden die Zeitlichen Veränderungen der Kupplungsbetätigungscharakteristik automatisch kompensiert, um die gewünschte Kuppelcharakteristik zu erhalten. Nachfolgend wird das Prinzip der erwähnten Kompensation bei der vorliegenden Kuppelvorrichtung beschrieben.
Zuerst wird auf die am Elektromotor 32 mit der Zeit eintretenden Veränderungen näher eingegangen. Wie aus 6A hervor geht, ist selbst dann, wenn der durch den Motor 32 fließende Strom unverändert bleibt, eine allmähliche Verringerung des von diesem erzeugten Drehmoments mit der Anzahl an Kuppelvorgängen (Kuppeln – Entkuppeln oder umgekehrt) zu verzeichnen. Das ist darauf zurückzuführen, daß der Motorstrom, welcher zur Erzeugung des Drehmomentes beiträgt, infolge des nahe den Wicklungen sich absetzenden Kohlenstoffs wesentlich geringer wird.
Die Kuppelvorrichtung dieser Ausführungsform weist Gleitabschnitte auf, welche zwischen der Membranfeder 25 und dem Löselager 26, zwischen dem Löselager 26 und der Stützhülse 11b, zwischen dem Lösebügel 27 und dem Schwenkstützelement 28 und zwischen dem einen Ende des Stößels 31 und dem Lösebügel 27 vorhanden sind. Wie aus 6B hervor geht, steigt der Gleitwiderstand an den Gleitabschnitten mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen.
Die Verringerung des vom Elektromotor 32 erzeugten Drehmoments oder die Erhöhung des Gleitwiderstandes an den Gleit abschnitten führt zu einer Verlängerung der Kupplungsansprechzeit. Andererseits kann durch eine Verringerung der für die Betätigungseinheit 30 erforderlichen Kraft zum Bewegen des Stößels 31 (Betätigungskraft) die Kupplungsansprechzeit verkürzt werden. Wie aus 6C hervor geht, kann durch allmähliche Verringerung der Betätigungskraft mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen die Kupplungsbetätigungscharakteristik beibehalten (besonders die Kupplungsansprechzeit konstant gehalten) werden.
Wie aus 7A hervor geht, ist bei einer geringen Anzahl an Kupplungsbetätigungen der Reibungskoeffizient des Materials, aus welchem die Kupplungsbeläge 23a und 23b gefertigt sind, noch gering, wird aber mit steigender Anzahl an Kupplungsbetätigungen viel größer, bevor ein bestimmter Wert sich einstellt. Hier gilt die Beziehung TC = A × μ × P, wobei TC das von der Kupplungsscheibe 23 zu übertragende Drehmoment (nachfolgend „Kupplungsdrehmoment" genannt), A einen bestimmten Koeffizient, μ den erwähnten Reibungskoeffizient des Reibmaterials und P die Kraft zum Anpressen der Kupplungsscheibe 23 gegen das Schwungrad 21 repräsentiert. Wie aus 7B hervor geht, kann durch Modifizieren der zur vollständigen Beibehaltung der Kuppelverbindung zwischen der Kupplungsscheibe 23 und dem Schwungrad 21 erforderlichen Kraft (nachfolgend „erforderliche Anpreßkraft" genannt) gemäß der Zeitlichen Veränderung des Reibungskoeffizienten μ, d.h. gemäß der Anzahl an Kupplungsbetätigungen, ein unnötiges Arbeiten der Betätigungseinheit 30, was sonst der Fall wäre, reduziert werden.
Wenn zum Beispiel die genannte Veränderung der Leistungscharakteristik des Elektromotors 32, des Gleitwiderstandes der Gleitabschnitte und des Reibungskoeffizienten des Reibmaterials in Betracht gezogen werden, sollte mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen die Anpreßkraft vorzugsweise entweder schrittweise oder kontinuierlich verringert werden, angedeutet durch die Linie L1 (durchgehende Linie) bzw. die Linie L2 (gestrichelte Linie) in 8.
Wie aus 9 hervor geht, verändert die Anpreßkraft sich mit der Lage der Membranfeder 25 bei vollständiger Kuppelverbindung zwischen der Kupplungsscheibe 23 und dem Schwungrad 21. Eine größere Verschiebung der Membranfeder 25 (Bewegung entlang der X-Achse nach rechts in 9) bedeutet, daß diese flacher wird (der Winkel zwischen der Membranfeder 25 und der Getriebeeingangswelle nähert sich 90 Grad in 2). Die Lageänderung der Membranfeder 25, angedeutet durch den Pfeil in 9, bedeutet eine Verringerung der von der Membranfeder 25 ausgeübten Kraft.
Bei dieser Ausführungsform wird die Anzahl an Kupplungsbetätigungen gezählt (gemessen). Um eine den gezählten Kupplungsbetätigungen angemessene Anpreßkraft zu erhalten, wird die Betätigungseinheit 30 zur Durchführung einer speziellen Aktion verursacht, um das als Nachstellelement dienende Nachstellkeilelement 29 entsprechend zu drehen. Durch Drehen des Nachstellkeilelements 29 wird die Lage der Membranfeder 25 so verändert, daß die genannten, mit der Zeit eintretenden Veränderungen kompensiert werden. Dieses Kompensieren wird nachfolgend anhand der in den 10 bis 13 dargestellten Programme beschrieben.
Mit dem in 10 dargestellten Programm wird das zum Kompensieren der erwähnten, mit der Zeit eintretenden Veränderungen erforderliche Nachstellen durchgeführt. Von der CPU 41 gesteuert läuft dieses Programm in bestimmten Zeitabständen wiederholt ab. Wenn der bestimmte Zeitpunkt gekommen ist, wird von der CPU 41 in Schritt 1000 dieses Programm ge startet. In Schritt 1005 wird von der CPU 41 ermittelt, ob die Kupplung 20 (Kupplungsscheibe 23) voll wirkt. Vollständiges Wirken der Kupplung wird von der CPU 41 erkannt, wenn der Hub ST einem vorbestimmten Hub STKIGO entspricht. Wenn der Hub ST größer ist als der Hub STKIGO, erkennt die CPU 41, daß die Kupplung 20 nicht voll wirkt.
Wenn die Kupplung 20 voll wirkt, wird in Schritt 1005 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1010 übergeht. In Schritt 1010 stellt die CPU 41 das Flag FEK zur Durchführung einer Schätzberechnung auf „1". Das Flag FEK wird zu der Bestimmung verwendet, ob die Berechnung eines etwaigen Kupplungshubs in Schritt 1040 gerechtfertigt ist. Darauf wird später näher eingegangen. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1015 über, in welchem die CPU 41 den in etwa geschätzten Kupplungshub SIST auf den momentanen Hub ST (den vom Hubsensor 37 erfaßten Hub) einstellt, um den in etwa geschätzten Kupplungshub SIST zu initialisieren. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1020 über, in welchem die CPU 41 den Wert der in etwa geschätzten Kupplungshubgeschwindigkeit SIV auf „0" setzt, um diesen Wert SIV zu initialisieren. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1025 über. Wenn in Schritt 1005 die CPU 41 erkennt, daß die Kupplung 20 nicht voll wirkt, erfolgt der Übergang direkt zu Schritt 1025.
In Schritt 1025 wird von der CPU 41 ermittelt, ob die Kupplung 20 unwirksam ist. Wenn die Kupplung 20 nicht wirkt, erkennt die CPU 41 diesen Zustand daraus, daß der Hub ST größer ist als der vorbestimmte Hub STKIGO. Anderenfalls erkennt die CPU 41, daß die Kupplung nicht unwirksam ist. Wenn in Schritt 1025 die CPU 41 erkennt, daß die Kupplung 20 nicht wirkt, wird eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1030 übergeht. In Schritt 1030 setzt die CPU 41 das Flag FEK für die Durchführung einer Schätzberechnung auf „0".
Danach geht der Ablauf zu Schritt 1035 über, in welchem die CPU 41 ermittelt, ob das Flag für die Durchführung einer Schätzberechnung auf „1" steht. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 1040 über, in welchem die CPU 41 das in 11 dargestellte Unterprogramm durchführt, um einen etwaigen Kupplungshub zu berechnen.
Nachfolgend wird anhand von 11 die Berechnung des etwaigen Kupplungshubs beschrieben. Zuerst veranlaßt die CPU 41 den Übergang von Schritt 1100 zu Schritt 1105. In Schritt 1105 berechnet die CPU 41 einen neuen etwaigen Motorstrom SIIM aus dem zuletzt berechneten etwaigen Motorstrom SIIM (Ausgangsgröße „0") und einen Strom IM, welchen die Kupplungssteuereinheit 40 für den Elektromotor 32 vorgibt (momentaner Motorstrom). In dem in Schritt 1105 angezeigten Ausdruck ist Kn eine vorbestimmte Konstante zwischen 0 und 1. Durch diese Berechnung wird die Zeitverzögerung (Zeitverzögerung erster Ordnung) dem etwaigen Motorstrom SIIM in bezug auf den momentanen Motorstrom IM zugeschlagen. Das heißt, in die Berechnung wird die von der Motorinduktivität verursachte Stromverzögerung einbezogen, um einen genaueren Wert des durch den Elektromotor 32 fließenden Stroms zu erhalten.
Im nachfolgenden Schritt 1110 liest die CPU 41 den Wert N des Kupplungsbetätigungszähler aus dem EEPROM 45. N gibt die Anzahl an Umschaltungen vom Kuppeln zum Entkuppeln an. Die Kupplungsbetätigungsanzahl N wird nach dem in 12 dargestellten Programm auf den neuesten Stand gebracht.
Genauer ausgedrückt, jeweils nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird von der CPU 41 das in 12 dargestellte Programm gestartet (Schritt 1200). Danach geht der Ablauf zu Schritt 1205 über, in welchem die CPU 41 ermittelt, ob die Kupplung 20 aus dem Kuppelzustand in den Entkuppelzustand gebracht wurde. Wenn in Schritt 1205 eine positive Antwort „Ja" gegeben wird, geht der Ablauf zu Schritt 1210 über. In Schritt 1210 erhöht die CPU 41 den Wert N des Kupplungsbetätigungszählers um „1". Danach geht der Ablauf zu Schritt 1215 über, um den Wert am Kupplungsbetätigungszähler im EEPROM 45 zu speichern. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1295 über, in welchem die CPU 41 das Programm beendet. Der Grund, weshalb in Schritt 1215 die CPU 41 das Speichern des Werts N am Kupplungsbetätigungszähler in den EEPROM 45 veranlaßt, besteht darin, die momentane Anzahl an Kupplungsbetätigungen zu sichern, wenn der Zündschalter 71 ausgeschaltet wird. Wenn in Schritt 1215 eine negative Antwort „Nein" gegeben wird, geht der Ablauf direkt zu Schritt 1295 über, in welchem die CPU 41 das Programm beendet. Auf diese Weise wird vom Kupplungsbetätigungszähler die Anzahl N an Umschaltungen vom Kuppelzustand in den Entkuppelzustand gezählt.
Nach dem Lesen des vom Kupplungsbetätigungszählers angezeigten Wertes N in Schritt 1110 des in 11 dargestellten Programms geht der Ablauf zu Schritt 1115 über. In Schritt 1115 wird von der CPU 41 ermittelt, ob der am Kupplungsbetätigungszähler abgelesene Wert N gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Wert NO. Wenn in Schritt 1115 eine positive Antwort „Ja" gegeben wird, geht der Ablauf zu Schritt 1120 über. In Schritt 1120 bestimmt die CPU 41 die Kupplungsbelastung CL aus der Kupplungsbelastungstabelle (Verweistabelle) 1 und den geschätzten momentanen Kupplungshub SIST (zuletzt geschätzter Kupplungshub SIST).
Der geschätzte Kupplungshub SIST wird in dem später beschriebenen Schritt 1140 auf den neuesten Stand gebracht. Wenn nach dem Verändern des Wertes des Flags FEK von „0" auf „1" Schritt 1120 erstmals durchgeführt wird, entspricht wegen der im bereits beschriebenen Schritt 1015 erfolgten Initialisierung der geschätzte Kupplungshub SIST dem tatsächlichen Hub ST. Die Kupplungsbelastung CL ist die ideale Konstruktionsbelastung, welche der Elektromotor 32 (Betätigungseinheit 30) für den Hub aufnehmen muß. Die in Schritt 1120 zu verwendende Kupplungsbelastungstabelle 1 zeigt eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem Kupplungshub ST und der idealen Kupplungsbelastung CL, wenn die Anzahl an Kupplungsbetätigungen die vorbestimmte Größe NO nicht überschreitet. Wenn die Anzahl N an Kupplungsbetätigungen größer ist als NO, wird in Schritt 1115 eine negative Antwort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1125 übergeht. In Schritt 1125 bestimmt die CPU 41 die Kupplungsbelastung CL aus der Kupplungsbelastungstabelle (Verweistabelle) 2 und schätzt den momentanen Kupplungshub SIST (zuletzt geschätzter Kupplungshub SIST). Die Kupplungsbelastungstabelle 2 zeigt eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem Kupplungshub ST und der idealen Kupplungsbelastung CL, wenn die Anzahl an Kupplungsbetätigungen größer ist als NO. Bei dem gleichen geschätzten Kupplungshub SIST ist die Kupplungsbelastung CL in der Kupplungsbelastungstabelle 2 kleiner als die in der Kupplungsbelastungstabelle 1 dargestellte.
Nach dem Bestimmen der Kupplungsbelastung CL in Schritt 1120 oder 1125 geht der Ablauf zu Schritt 1130 über. In Schritt 1130 berechnet die CPU 41 die etwaige Kupplungshubbeschleunigung SIACC. Die CPU 41 verwendet als neue etwaige Kupplungshubbeschleunigung SIACC eine Größe, welche durch Subtrahieren der Kupplungsbelastung CL von einem Produkt aus dem etwaigen Motorstrom SIIM und einer vorbestimmten Kon stanten KT erhalten wird. Da das vom Elektromotor 32 erzeugte Drehmoment proportional ist dem zu diesem fließenden Strom, repräsentiert das Produkt aus dem etwaigen Motorstrom SIIM und der vorbestimmten Konstante KT die Kraft, mit welcher der Elektromotor 32 den Stößel 31 hin und her bewegt. Demzufolge ist die Größe, welche durch Subtrahieren der Kupplungsbelastung CL von diesem Produkt erhalten wurde, d.h. die in Schritt 1130 erhaltene etwaige Kupplungshubbeschleunigung SIACC, proportional der auf den Stößel 31 wirkenden Kraft. Somit ist die in Schritt 1130 erhaltene Größe die etwaige Beschleunigung des Kupplungshubs ST.
Danach geht der Ablauf zu Schritt 1135 über. In Schritt 1135 integriert die CPU 41 die etwaige Kupplungshubbeschleunigung SIACC affin, um die etwaige Kupplungshubgeschwindigkeit SIV zu erhalten. Genauer ausgedrückt, die CPU 41 addiert das Produkt aus der oben erhaltenen etwaigen Kupplungshubbeschleunigung SIACC und einem Durchführungszyklus t des momentan ablaufenden Programms (t·SIACC) zu der zuletzt erhaltenen etwaigen Kupplungshubgeschwindigkeit SIV. Die CPU 41 verwendet die so erhaltene Größe als neue etwaige Kupplungshubgeschwindigkeit SIV.
Danach geht der Ablauf zu Schritt 1140 über. In Schritt 1140 integriert die CPU 41 die etwaige Kupplungshubgeschwindigkeit SIV affin, um den etwaigen Kupplungshub SIST zu erhalten. Genauer ausgedrückt, die CPU 41 addiert das Produkt aus der erhaltenen etwaigen Kupplungshubgeschwindigkeit SIV und einem Durchführungszyklus t des momentan ablaufenden Programms (t·SIV) zum zuletzt erhaltenen etwaigen Kupplungshub SIST. Die CPU 41 verwendet die so erhaltene Größe als neuen etwaigen Kupplungshub SIST. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1195 über, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet. Auf diese Weise wird gemäß der An zahl N an Kupplungsbetätigungen auf der Grundlage des Stroms IM des Elektromotors 32 der ideale Kupplungshub (etwaiger Zielkupplungshub SIST) bestimmt.
Nach Durchführung der Überschlagsberechnung des Kupplungshubs SIST geht der Ablauf zu Schritt 1045 in 10 über. In Schritt 1045 ermittelt die CPU 41, ob die Differenz zwischen dem etwaigen Kupplungshub SIST und dem tatsächlichen Kupplungshub ST gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert ΔS. Wenn in Schritt 1045 eine positive Antwort „Ja" gegeben wird, heißt das, daß die mit der Zeit eintretenden Veränderungen größer geworden sind und bei dem gleichen zum Elektromotor 32 fließenden Strom der tatsächliche Hub sich vom idealen Hub wesentlich unterscheidet. In diesem Fall ist zum Kompensieren der mit der Zeit eintretenden Veränderungen ein Nachstellen erforderlich, so daß der Ablauf zu Schritt 1050 übergeht. In Schritt 1050 setzt die CPU 41 das Nachstellflag FADJ auf „1". Danach beendet die CPU 41 in Schritt 1095 das momentan ablaufende Programm. Wenn aber in Schritt 1045 eine negative Antwort „Nein" gegeben wird, heißt das, daß ein Nachstellen zum Kompensieren der mit der Zeit eintretenden Veränderungen nicht erforderlich ist. Daraufhin geht der Ablauf zu Schritt 1095 über, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet. Wie bereits erwähnt, ermittelt die CPU 41, ob ein Nachstellen erforderlich ist, und setzt das Nachstellflag FADJ entsprechend dem Ermittlungsergebnis.
Nachfolgend werden anhand des in 13 dargestellten Programms die mit dem Nachstellen verbundenen Aktivitäten beschrieben. Das in 13 dargestellte Programm läuft von der CPU 41 gesteuert in bestimmten Intervallen wiederholt ab. Wenn der vorbestimmte Zeitpunkt gekommen ist, startet die CPU 41 mit Schritt 1300 das Programm, worauf der Über gang zu Schritt 1305 und den nachfolgenden Schritten erfolgt. In den Schritten 1305 bis 1320 ermittelt die CPU 41, ob die Bedingungen zum Nachstellen gegeben sind. Die Beschreibung wird fortgesetzt unter der Annahme, daß alle Bedingungen für das Nachstellen gegeben sind (Schritte 1305 bis 1320). In Schritt 1305 ermittelt die CPU 41, ob das Nachstellerfordernisflag FADJ auf „1" gesetzt ist. Schritt 1305 dient dazu, das Nachstellen nur bei bestehender Erfordernis durchzuführen.
Unter der genannten Annahme ist das Nachstellerfordernisflag FADJ auf „1" gesetzt. Dadurch wird in Schritt 1305 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1310 übergeht. In Schritt 1310 ermittelt die CPU 41, ob die Kupplungsscheibe 23 gelöst ist. Wenn die Kupplung 20 in einem bestimmten Betriebszustand (Bewegungszustand des Fahrzeugs) betätigt wird, kann und sollte das Nachstellen nicht durchgeführt werden.
Unter der genannten Annahme ist die Kupplungsscheibe 23 gelöst. Somit wird in Schritt 1310 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1315 übergeht. In Schritt 1315 ermittelt die CPU 41, ob die Maschinendrehzahl NE größer ist als eine vorbestimmte niedrige Drehzahl α (zum Beispiel 400 min^–1, die zum Betreiben der Maschine 10 erforderlich sind) oder geringer ist als eine vorbestimmte hohe Drehzahl β (zum Beispiel 2000 min^–1, bei welcher die Maschine 10 mehr zu schwingen beginnt).
Schritt 1315 dient zur Durchführung des Nachstellen nur bei geringem Schwingen der Maschine 10 und somit kaum einer Möglichkeit des Auftretens einer Resonanz der Kupplung 20, um fehlerhaftes Nachstellen zu vermeiden. Der Grund, weshalb das Nachstellen nur bei einer Maschinendrehzahl NE größer α möglich ist, besteht darin, daß beim „Parken mit eingelegtem Gang" das Lösen der Kupplungsscheibe 23 eingeschlossen ist. Eine Maschinendrehzahl NE größer α zeigt, daß kein Parken mit eingelegtem Gang vorliegt.
Unter der genannten Annahme ist die Maschinendrehzahl NE höher als die niedrige Drehzahl α und niedriger als die hohe Drehzahl β. Das heißt, daß in Schritt 1315 eine positive Antwort „Ja" gegeben wird und somit der Ablauf zu Schritt 1320 übergeht. In Schritt 1320 ermittelt die CPU 41, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V „0" ist. Schritt 1320 wird durchgeführt, um ein durch Vibrieren des sich bewegenden Fahrzeugs eventuell verursachtes fälschliches Nachstellen zu verhindern. Unter der genannten Annahme steht das Fahrzeug, so daß V „0" ist. Das heißt, daß in Schritt 1320 eine positive Antwort „Ja" gegeben wird und somit der Ablauf zu Schritt 1325 übergeht.
In Schritt 1325 ermittelt die CPU 41, ob der Hub ST größer ist als die Summe aus einem Hub STO, einem Hub SX und einem Hub SY (STO + SX + SY). Wie bereits erwähnt, entspricht der Hub STO dem Hub ST, welcher sich bei gelöster Kupplung 20 während des regulären Maschinenbetriebs ergibt. Der Hub SY entspricht dem Abstand Y zwischen dem Berührungsabschnitt 24b der Anpreßplatte 24 und dem Anpreßplattenanschlag 22d an der Kupplungsabdeckung 22. Der Hub SX ist die Nachstellgröße X, um welche durch Stromeinstellung der Außenabschnitt der Membranfeder 25 vom Außenabschnitt der Anpreßplatte 24 abgehoben wird.
Da die Kupplung 20 in diesem Zustand regulär gelöst ist, entspricht der Hub ST der Größe STO. Demzufolge wird in Schritt 1325 eine negative Antwort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1330 übergeht. In Schritt 1330 setzt die CPU 41 den Strom IM des Elektromotors 32 auf die Einstellgröße IMADJ. Daraufhin beginnt der Hub ST sich allmählich dem in Schritt 1325 genannten Kriterium (STO + SX + SY) zu nähern. Danach geht der Ablauf zu Schritt 1395 über, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet.
Dieses Programm läuft von der CPU 41 gesteuert in bestimmten Zeitintervallen wiederholt ab, um festzustellen, ob in den Schritten 1305 bis 1320 die Bedingungen für das Nachstellen gegeben sind, und um festzustellen, ob in Schritt 1325 der Hub ST dem Kriterium (STO + SX + SY) entspricht.
Folglich wird die Membranfeder 25 aus der in 4A dargestellten Lage in die in 4B dargestellte Lage gebracht. Genauer ausgedrückt, die Membranfeder 25 wird vom Abschnitt 26a in Richtung Schwungrad 21 belastet und schwenkt um die Ringelemente 25b und 25c (verändert ihre Lage). Dadurch wird der Berührungsabschnitt 24b der Anpreßplatte 24 gegen den Anpreßplattenanschlag 22d an der Kupplungsabdeckung gedrückt.
Da zu diesem Zeitpunkt der Hub ST kleiner ist als das Kriterium (der Hub ST hat die Größe STO + SY), wird in Schritt 1325 eine negative Antwort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1330 übergeht. Somit fließt weiterhin der Strom IMADJ zum Elektromotor 32, so daß auch die Lage der Membranfeder sich weiter verändert. Da der Berührungsabschnitt 24b der Anpreßplatte 24 am Anpreßplattenanschlag 22d der Kupplungsabdeckung 22 anliegt, kann die Anpreßplatte 24 nicht weiter bewegt werden. Dadurch wird der Abstand zwischen dem äußersten Abschnitt der Membranfeder 25 und dem schrägen Abschnitt 24d der Anpreßplatte 24 größer. Wie aus 5 hervor geht, schwenken die Zugfedern CS das Nachstellkeilelement 29 in die durch den Pfeil gekennzeichnete Richtung, so daß jeder schräge Abschnitt 29a des Nachstellkeilelements 29 und der jeweilige schräge Abschnitt 24d der Anpreßplatte 24 sich an einer höheren Stelle berühren. Auf diese Weise folgt die ebene Fläche des Nachstellkeilelements 29 der Bewegung des äußersten Abschnitts der Membranfeder 25.
Wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit der Hub ST das Kriterium (STO + SX + SY) erreicht hat, wird in Schritt 1325 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1335 übergeht. In Schritt 1335 setzt die CPU 41 das Nachstellflag FADJ auf „0". Danach geht der Ablauf zu Schritt 1395 über, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet. Damit ist das Nachstellen abgeschlossen. Anschließend wird der Elektromotor 32 mit einem jeder Betriebsbedingung (Fahrzeugfahrbedingung) entsprechenden Strom gespeist, um dadurch eine angemessene Kupplungssteuerung durchzuführen.
Das beschriebene Nachstellen verursacht eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Membranfeder 25 und der Anpreßplatte 24 um die Größe X (4c). Dadurch verändert sich die Lage der Membran, so daß die von dieser auf die Kupplungsscheibe 23 aufgebrachte Berührungsanpreßkraft sich entsprechend dem in 9 angedeuteten Pfeil verändert (Veränderung der die Wirkkraft der Kupplung 20. Durch die Veränderung der Berührungsanpreßkraft werden mit der Zeit eintretenden Veränderungen der Kupplung (mit der Zeit auftretende Veränderungen der Kupplungsbetriebscharakteristik) kompensiert.
Nachfolgend wird der Ablauf des in 13 dargestellten Programms beschrieben, wenn eine der Nachstellbedingungen (Schritte 1305 bis 1320) nicht erfüllt ist. In diesem Fall wird in einem der Schritte 1305 bis 1320 eine negative Ant wort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1395 übergeht, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet. Anschließend wird der Elektromotor 32 mit einem jeder Betriebsbedingung entsprechenden Strom gespeist, um dadurch eine angemessene Kupplungssteuerung durchzuführen.
Wie bereits erwähnt, wird bei der ersten Ausführungsform die Lage der Membranfeder 25 in Abhängigkeit von der Anzahl an Kupplungsbetätigungen verändert, um die Kupplungswirklast, d.h. die Berührungsanpreßkraft ideal zu steuern. Dadurch wird die Kupplungscharakteristik beibehalten und ein unnötig hohes Belasten der Betätigungseinheit 30 verhindert, deren Lebensdauer verlängert und der Stromverbrauch gesenkt.
Nachfolgend wird anhand der 14 bis 21 eine Kuppelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Kuppelvorrichtung der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von jener der ersten Ausführungsform in dem zwischen dem Außenabschnitt der Anpreßplatte 24 und dem Außenabschnitt der Membranfeder 25 angeordneten Nachstellmechanismus (Nachstelleinheit oder Nachstellelement). Elemente, welche jenen der ersten Ausführungsform gleichen, tragen die gleichen Bezugszeichen wie diese und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform ist am Außenabschnitt der Anpreßplatte 24 ein ringförmiges Keilelement 81 so befestigt, daß die an diesem vorhandenen zahlreichen schrägen Abschnitte 81a (19) auf die Membranfeder 25 gerichtet sind. Die schrägen Abschnitte 81a haben Sägezahnform. Zwischen den schrägen Abschnitten 81a und dem Außenabschnitt der Membranfeder 25 ist ein als Teil der Nachstelleinheit dienendes Nachstellkeilelement 82 angeordnet.
Das Nachstellkeilelement 82 hat Ringform und wird vom Keilelement 81 koaxial zu diesem drehbar gehalten. Das Nachstellkeilelement 82 ist mit mehreren schrägen Abschnitten 82a versehen, welche die gleiche Form haben wie die schrägen Abschnitte 81a. Wie aus 17 hervor geht, berühren die schrägen Abschnitte 82a des Nachstellkeilelements 82 die jeweiligen schrägen Abschnitte 81a des Keilelements 81 an der schrägen Ebene TP1. Die auf die Membranfeder 25 gerichtete Stirnseite des Nachstellkeilelements 82 ist eben.
Wie aus 17 ebenfalls hervor geht, ist die auf die Membranfeder 25 gerichtete Stirnseite des Nachstellkeilelements 82 an geeigneten Stellen mit Ausnehmungen 82b versehen. Das an der Anpreßplatte 24 befestigte Keilelement 81 weist an geeigneten Stellen Aufnahmeabschnitte 81b auf. Zwischen jeder Ausnehmung 82b und dem entsprechenden Aufnahmeabschnitt 81b ist eine Zugfeder CS1 gespannt. Diese Zugfedern CS1 ziehen die Anpreßplatte 24 (das Keilelement 81) und das Nachstellkeilelement 82 in entgegengesetzte Richtung aufeinander zu, so daß der Kamm jedes schrägen Abschnitts 81a des Keilelements 81 und der Kamm des entsprechenden schrägen Abschnitts 82a des Nachstellkeilelements 82 sich berühren.
Am Außenabschnitt des Nachstellkeilelements 82 ist ein verzahntes Nachstellelement 83 befestigt. Das verzahnte Nachstellelement 83 ist auf einer Seite mit ersten Sägeblattzähnen (oder dreieckförmigen Zähnen) 83a, welche in gleichem Abstand zueinander in Umfangsrichtung des Nachstellkeilelements 82 angeordnet und auf die Membranfeder 25 gerichtet sind, auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite mit zweiten, um die halbe Teilung der ersten Sägeblattzähne 83a zu diesen versetzten Sägeblattzähnen 83b versehen.
An einer geeigneten Stelle der Anpreßplatte 24 ist ein zylindrisches Element 84 mit nach oben gerichtetem offenen Ende befestigt. Auf dem zylindrischen Element 84 ist eine zylindrische Nachstellratsche 85 mit nach unten gerichtetem offenen Ende drehbar gelagert. Zwischen dem zylindrischen Element 84 und der zylindrischen Nachstellratsche 85 ist eine Schraubenfeder 86 angeordnet. Die Nachstellratsche 85 ist außen mit mehreren Zähnen 85a versehen, welche selektiv mit den am Nachstellelement 83 vorhandenen ersten Sägeblattzähnen 83a und zweiten Sägeblattzähnen 83b in Eingriff gebracht werden (19 und 21).
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Kuppelvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Wie bei der Kuppelvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird beim Zurückbewegen eines nicht dargestellten Stößels durch eine nicht dargestellte Betätigungseinheit während des regulären Fahrzeugbetriebs der Mittelabschnitt der Membranfeder 25 vom Schwungrad 21 weg bewegt. In diesem Moment schwenkt die Membranfeder 25 um die Ringelemente 25b und 25c (d.h. verändert ihre Lage), so daß auf das Nachstellkeilelement 82 ein Druck wirkt und dieses in Richtung Schwungrad 21 bewegt wird. Durch die dabei auf das Keilelement 81 und somit auf die Anpreßplatte 24 wirkende Kraft wird die Kupplungsscheibe 23 von der Anpreßplatte 24 gegen das Schwungrad 21 gedrückt, von dieser in Drehrichtung mitgenommen und auf diese Weise die Antriebskraft von der Maschine 10 auf das Getriebe 11 übertragen.
Bei dem in 18 dargestellten Kuppelzustand während des regulären Fahrzeugbetriebs hat die obere Stirnfläche 85b der Ratsche 85 keine Berührung mit der Kupplungsabdeckung 22. Dadurch bleibt der Zahn 85a der Ratsche 85 in Eingriff mit einem zweiten Sägezahn 83b der Nachstellzahnstange 83, so daß das Nachstellkeilelement 82 sich relativ zur Anpreßplatte 24 drehen kann.
Nachfolgend wird das Entkuppeln zum Unterbrechen der Antriebskraftübertragung von der Maschine 10 auf das Getriebe 11 beschrieben. Zum Entkuppeln wird ein nicht dargestellter Elektromotor angeschaltet, um den Stößel nach vorn zu bewegen und dadurch ein nicht dargestelltes Löselager in Richtung Schwungrad 21 zu drücken. Von dem in der Nähe des Mittelabschnitts der Membranfeder 25 liegenden Abschnitt 26a wird die Membranfeder 25 in Richtung Schwungrad 21 gedrückt und schwenkt um die Ringelemente 25b und 25c (ändert ihre Lage), so daß deren Außenabschnitt vom Schwungrad abgehoben wird.
Dadurch wird die Kraft, welche die Anpreßplatte 24 über das Nachstellkeilelement 82 gegen das Schwungrad 21 drückt, abgebaut. Da die Anpreßplatte 24 über die Spannbänder 24a mit der Kupplungsabdeckung 22 verbunden ist und diese Spannbänder ständig eine Zugkraft auf die Anpreßplatte 24 ausüben, wird diese etwas von der Kupplungsscheibe 23 abgehoben. Dadurch wird die Kupplungsscheibe 23 gelöst und die Antriebskraftübertragung von der Maschine 10 auf das Getriebe 11 unterbrochen.
Der Hub des Stößels der Betätigungseinheit wird so gesteuert, daß in dem so erreichten Entkuppelzustand während des regulären Fahrzeugbetriebs die Stirnfläche 85b der Ratsche 85 die Kupplungsabdeckung 22 berührt und die Feder 86 leicht zusammendrückt. Wie in 21B schematisch dargestellt, bleibt in diesem Zustand der Zahn 85a der Ratsche 85 in Eingriff mit dem Sägezahn 83b der Nachstellzahnstange 83. Dadurch wird ein Drehen des Nachstellkeilelements 82 relativ zur Anpreßplatte 24 verhindert. Anzumerken ist, daß der Hub des Stößels entsprechend gesteuert werden kann, um auch im entkuppelten Zustand bei regulärem Fahrzeugbetrieb ein geringes Spiel Z zwischen der Stirnseite 85b der Ratsche 85 und der Kupplungsabdeckung 22 beizubehalten, wie aus 18 ersichtlich ist. In diesem Fall ist beim Entkuppeln während des regulären Fahrzeugbetriebs ein relatives Gleiten zwischen der Ratsche 85 und dem zylindrischen Element 84 zu verzeichnen, so daß diese Elemente weniger verschleißen.
Nachfolgend wird anhand des in 20 dargestellten Programms anstatt des in 13 dargestellten Programms das Nachstellen zum Kompensieren der mit der Zeit auftretender Veränderungen der Kuppelvorrichtung beschrieben. Das in 20 dargestellte Programm unterscheidet sich von dem in 13 dargestellten Programm nur darin, daß Schritt 1335 gegen Schritt 2025 ausgetauscht wurde. Deshalb tragen alle anderen Schritte in 20 die gleichen Bezugszeichen wie die identischen Schritte in 13, so daß auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird. Auch bei der zweiten Ausführungsform laufen die in den 10 bis 12 dargestellten Programme in vorbestimmten Intervallen ab, wobei das Nachstellflag FADJ auf „1" oder „0" gestellt und die Anzahl N an Kupplungsbetätigungen gezählt wird.
In Schritt 2000 startet die CPU 41 das Programm. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Bedingungen zum Nachstellen gegeben sind, wird in jedem der Schritte 1305 bis 1320 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 2025 übergeht. In Schritt 2025 ermittelt die CPU 41, ob der Hub ST des Stößels größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert L0.
Der Grenzwert L0 ist wesentlich größer als der Hub beim Entkuppeln während des regulären Fahrzeugbetriebs. Wenn nach Erfüllung der Bedingungen in den Schritten 1305 bis 1320 die CPU 41 zum ersten Mal zur Durchführung von Schritt 2025 übergeht, ist der Hub ST kleiner als der vorbestimmte Grenzwert L0. Demzufolge wird in Schritt 2025 eine negative Antwort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 1330 übergeht. In Schritt 1330 stellt die CPU 41 den zum Elektromotor 32 fließenden Strom IM auf einen ausreichend großen vorbestimmten Strom IMADJ und geht dann zu Schritt 2095 über, um das momentan ablaufende Programm zu beenden.
Danach führt die CPU 41 die Schritte 1305 bis 1320 und 2025 in vorbestimmten Intervallen wiederholt durch, um in den Schritten 1305 bis 1320 zu ermitteln, ob die Bedingungen für das Nachstellen gegeben sind, und in Schritt 2025 zu ermitteln, ob der Hub ST größer ist als der Grenzwert L0. Wenn eine der Bedingungen zur Durchführung des Nachstellens nicht gegeben ist, bevor der Hub ST den Grenzwert L0 erreicht, wird im entsprechenden der Schritte 1305 bis 1320 eine negative Antwort „Nein" gegeben, so daß der Ablauf zu Schritt 2095 übergeht, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet.
Wenn die Bedingungen zur Durchführung des Nachstellens bestehen bleiben, wird der Strom des Elektromotors 32 auf der Größe IMADJ gehalten. Demzufolge verändert die Lage der Membranfeder 25 sich weiter. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit legt die Stirnfläche 85b der Ratsche 85 sich gegen die Kupplungsabdeckung 22. Dadurch wird ein weiteres Bewegen der Ratsche 85 verhindert. Da aber die zwischen der Anpreßplatte 24 und der Kupplungsabdeckung 22 angeordneten Spannbänder 24a eine Zugkraft erzeugen, wird die Abdeckplatte 24 gegen die Kraft der Feder 86 vom Schwungrad 21 weg bewegt.
Damit beginnt die Lage der Nachstellzahnstange 83 sich relativ zur Ratsche 85 zu ändern. Wenn die Lageänderung eine vorbestimmte Größe erreicht oder diese überschreitet, wird der Zahneingriff zwischen dem Zahn 85a an der Ratsche 85 und dem zweiten Sägezahn 83b der Zahnstange 83 aufgehoben, wie aus 21C hervor geht. Die von den Zugfedern CS1 ausgeübten Kräfte bewirken ein Drehen des Nachstellkeilelements 82 relativ zur Anpreßplatte 24 (zum Keilelement 81). In diesem Zustand kann der Zahn 85a an der Ratsche 85 mit dem ersten Sägezahn 83a in Eingriff kommen. Wenn dieser Zahneingriff erfolgt ist, wird ein Weiterdrehen des Nachstellelements 82 verhindert. Durch diesen Vorgang ändert die Berührungsstelle zwischen dem schrägen Abschnitt 81a des Keilelements 81 und dem jeweiligen schrägen Abschnitt 82a des Nachstellkeilelements 82 sich um die halbe Teilung der ersten Sägezähne 83a (zweiten Sägezähne 83b).
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit wird der Hub ST größer als der Grenzwert L0 und demzufolge in Schritt 2025 eine positive Antwort „Ja" gegeben, so daß der Übergang zu Schritt 1335 erfolgt. In Schritt 1335 setzt die CPU 41 das Nachstellflag FADJ auf „0". Danach geht der Ablauf zu Schritt 20956 über, in welchem die CPU 41 das momentan ablaufende Programm beendet.
Wenn dann nach einem nicht dargestellten Programm die Kupplungsscheibe 23 wieder in den regulären Entkupplungszustand gebracht wird, nehmen auch die Nachstellzahnstange 83 und die Ratsche 85 wieder die reguläre Lage zueinander ein. Da in diesem Fall der Zahn 85a der Ratsche 85 und der erste Sägezahn 83a nicht miteinander in Eingriff stehen, verursachen die von den Schraubenfedern CS1 erzeugten Kräfte erneutes Drehen des Nachstellkeilelements 82 relativ zur Anpreßplatte 24 (zum Keilelement 81). Wenn der Zahn 85a der Ratsche 85 und der zweite Sägezahn 83a ineinander greifen, wird ein Weiterdrehen des Nachstellkeilelements 82 verhindert. Der Kontakt zwischen dem schrägen Abschnitt 81a des Keilelements 81 und dem entsprechenden schrägen Abschnitt 82a des Nachstellkeilelements 82 ändert sich um eine weitere halbe Teilung der ersten Sägezähne 83a (zweiten Sägezähne 83b). Dadurch wird die Lage der Membranfeder 25 während des regulären Fahrzeugbetriebs korrigiert und somit die Kupplungswirkkraft, d.h. die Berührungsanpreßkraft entsprechend der Anzahl an Kupplungsbetätigungen verändert.
Wenn, wie bereits erwähnt, bei der zweiten Ausführungsform die mit der Zeit auftretenden Veränderungen der Kuppelvorrichtung kompensiert werden müssen (wenn das Nachstellflag FADJ auf „1" gesetzt ist), wird in einem einzigen Nachstellvorgang der Abstand zwischen dem Außenabschnitt der Anpreßplatte 24 und dem Außenabschnitt der Membranfeder 25 um die Größe einer Teilung der zweiten Sägezähne 83b vergrößert, um die Lage der Membranfeder 25 zu verändern. Bei der zweiten Ausführungsform wird durch den Zahneingriff zwischen dem Zahn 85a und einem ersten Sägezahn 83a oder einem zweiten Sägezahn 83b das Drehen des Nachstellkeilelements 82 verhindert. Dadurch bleibt während des regulären Fahrzeugbetriebs die Nachstellgröße unverändert, so daß das Kuppeln/-Entkuppeln immer angemessen erfolgen kann. Außerdem kann bei der zweiten Ausführungsform der Grenzwert L0 ausreichend groß gewählt werden, so daß gegenüber der ersten Ausführungsform, bei welcher der Abstand zwischen der Anpreßplatte 24 und der Membranfeder 25 exakt um den Wert X vergrößert wird, das Nachstellen auf einfachere Weise erfolgt.
Wie bereits beschrieben, wird bei der Kuppelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lage der Membranfeder 25 in Abhängigkeit von der Anzahl an Kupplungsbetätigungen nachgestellt, um zum Beispiel Veränderungen in der Leistungscharakteristik des Elektromotors 32, Widerstandsänderungen der Gleitabschnitte und Veränderungen des Reibungskoeffizienten μ der Kupplungsbeläge 23a und 23b zu kompensieren und immer die gewünschte Kupplungswirkcharakteristik beizubehalten. Die Kuppelvorrichtung ist so konfiguriert, daß das Nachstellen durchgeführt wird, wenn zum Beispiel die Kupplungsabdeckung weniger Fahrzeugschwingungen ausgesetzt ist, um die Möglichkeit einer übermäßigen Veränderung der Lage der Membranfeder 25 zu reduzieren.
Anzumerken ist, daß Modifikationen und Veränderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind, ohne vom Geltungsbereich abzuweichen. So kann zum Beispiel anstatt der mit dem Elektromotor 32 ausgerüsteten Betätigungseinheit 30 eine hydraulische Betätigungseinheit (Hydraulikzylinder) verwendet werden, um den Stößel 31 durch Aufbringen eines Hydraulikdrucks, welcher zum Beispiel durch ein Magnetventil gesteuert wird, hin und her zu bewegen. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird zur Veränderung der Lage der Membranfeder 25 durch Nachstellen die Betätigungseinheit 30 nur angesteuert, wenn die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Resonanz der Kupplungsabdeckung durch Schwingungen gering ist. Das Steuern zur Veränderung der Lage der Membranfeder 25 kann aber auch unter anderen Bedingungen erfolgen. Die Kupplungssteuerschaltung 40 und die Betätigungseinheit 30 können zu einer einzigen Einheit zusammengefaßt oder separat verwendet werden.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die Anzahl an Kupplungsbetätigungen direkt gezählt und die Berührungsanpreßkraft in Abhängigkeit von den gezählten Kupplungsbetätigungen verändert. Die Berührungsanpreßkraft kann zum Beispiel auch durch einen gemessenen Bewegungsweg oder eine gemessene Zeit, welche die Anzahl an Kupplungsbetätigungen indirekt repräsentieren, verändert werden. Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform wird die Berührungsanpreßkraft mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen geringer. Wie die in 8 angedeutete Linie L3 (Strich-Punkt-Linie) zeigt, kann die Berührungsanpreßkraft so verändert werden, daß diese sich mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen (vom Zähler angezeigte Größe N) allmählich verringert, bis eine vorbestimmte Anzahl an Kupplungsbetätigungen erreicht ist, und von diesem Punkt aus mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen wieder ansteigt.
Wenn in diesem Fall die Anzahl an Kupplungsbetätigungen (vom Zähler angezeigter Wert N) die vorbestimmte Größe erreicht, wird die Veränderung der Berührungsanpreßkraft (d.h. die durch das Nachstellelement bewirkte Lageänderung der Membranfeder 25) beibehalten. Danach verändert im Kuppelzustand die Lage der Membranfeder 25 sich automatisch mit zunehmendem Verschleiß der Kupplungsbeläge 23a und 23b, so daß auch die Berührungsanpreßkraft sich ändert. Da in diesem Fall die Kupplungsansprechzeit sich mit der Anzahl an Kupplungsbetätigungen verlängert, kann der Fahrzeugführer daraus einen zunehmenden Verschleiß des Kupplungsbelags 23 erkennen.
Diese Erfindung kann auf noch auf andere Arten in der Praxis umgesetzt oder verkörpert werden, ohne von deren Inhalt oder wesentlichem Charakter abzuweichen. Deshalb dienen die darin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen nur zur Illustration und sind keineswegs als Beschränkung anzusehen, wobei der Geltungsbereich der Erfindung durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist und alle Veränderungen zu den Ansprüchen gehörend anzusehen sind.
Zur Kuppelvorrichtung gehören eine Kupplungsscheibe, eine Anpreßplatte zum Bewegen der Kupplungsscheibe durch Aufbringen eines Drucks, eine Membranfeder zum Aufbringen einer Kraft auf die Anpreßplatte und Bewegen dieser in Richtung Schwungrad, ein gegen den Mittelabschnitt der Membranfeder sich legendes Löselager, ein Lösebügel und eine Betätigungseinheit. Die Anpreßplatte und der Außenabschnitt der Membranfeder berühren einander über schräge Abschnitte der Anpreßplatte und ein Anstellkeilelement. Bei dieser Kuppelvorrichtung wird die Anzahl an Kupplungsbetätigungen gezählt. Um die gewünschte Berührungsanpreßkraft entsprechend der gezählten Anzahl an Kupplungsbetätigungen zu erhalten, wird das Nachstellkeilelement bezüglich der Anpreßplatte gedreht und dadurch die Lage der Membranfeder verändert.

Claims

Kuppelvorrichtung für ein Fahrzeug, welche aufweist: eine Kupplungsscheibe (23), welche einem zusammen mit der Abtriebswelle einer Antriebseinheit (10a) rotierenden Schwungrad (21) gegenüber angeordnete ist, eine Anpreßplatte (24) zum Aufbringen einer Berührungsanpreßkraft auf die Kupplungsscheibe, um diese gegen das Schwungrad zu drücken und beide miteinander zu kuppeln, eine Membranfeder (25), welche die Anpreßplatte zur Erzeugung der Berührungsanpreßkraft veranlaßt, einen Lösemechanismus zum Aufbringen einer Kraft auf einen bestimmten Abschnitt der Membranfeder, um diese zu verformen und dabei die Kupplungsscheibe vom Schwungrad zu lösen, gekennzeichnet durch eine Nachstelleinheit zum Verändern der Berührungsanpreßkraft entsprechend der Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe (23) aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand und umgekehrt.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft so verändert, daß diese sich mit zunehmender Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand und umgekehrt verringert.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft schrittweise verringert.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft so verändert, daß diese mit zunehmender Anzahl an Umschaltungen der Kupplungsscheibe aus dem gelösten Zustand in den gekuppelten Zustand und umgekehrt geringer wird, wenn die Anzahl an Umschaltungen kleiner ist als eine vorbestimmte Größe, und mit zunehmender Anzahl an Umschaltungen größer wird, wenn die Anzahl an Umschaltungen die vorbestimmte Größe überschreitet.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösemechanismus eine Betätigungseinheit zum Erzeugen einer Kraft und Aufbringen dieser Kraft auf einen bestimmten Abschnitt der Membranfeder durch Bewegen eines Elementes aufweist.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit eine Hubschätzkomponente aufweist, welche den Hub des genannten Elements auf der Grundlage einer über die Membranfeder auf dieses aufzubringenden berechneten idealen Reaktionskraft und einer von der Betätigungseinheit in etwa erzeugten Kraft schätzt und die Berührungsanpreßkraft so verändert, daß der tatsächliche Hub des genannten Elements dem geschätzten Hub entspricht und dadurch das Nachstellen erfolgt.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit aufweist: eine Komponente zum Berechnen der auf das genannte Element aufzubringenden idealen Reaktionskraft auf der Grundlage des zu einem bestimmten Zeitpunkt vorher geschätzten Hubs dieses Elements, und eine Komponente zum Schätzen der von der Betätigungseinheit zu erzeugenden Kraft auf der Grundlage des von der Betätigungseinheit gesendeten Signals.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubschätzkomponente den Hub durch Einbeziehen der Hubgeschwindigkeit des genannten Elements schätzt, wobei die Hubgeschwindigkeit durch Einbeziehen der auf der Grundlage der idealen Reaktionskraft und der geschätzten Kraft berechneten Hubbeschleunigung des genannten Elements berechnet wird.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nur verändert, wenn die Differenz zwischen dem tatsächlichen Hub und dem geschätzten Hub des genannten Elements eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn entsprechend den Fahrzeugantriebsbedingungen die Kupplungsscheibe mit dem Schwungrad gekuppelt wird.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn das Fahrzeug bei angepreßter Kupplungsscheibe geparkt wird.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn die Drehzahl der Fahrzeugantriebseinheit geringer ist als eine vorbestimmte Größe.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn durch Schwingen der Antriebseinheit eine Resonanz der Kupplung eintritt.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn die Drehzahl der Fahrzeugantriebseinheit größer ist als eine vorbestimmte Drehzahl.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinheit die Berührungsanpreßkraft nicht verändert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht Null ist.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösemechanismus aufweist: ein Löselager, welches mit der Membranfeder in Berührung kommt, ein Lösebügel zum Bewegen des Löselagers durch Aufbringen eines Drucks, den Stößel einer Betätigungseinheit für das Auslenken des Lösebügels zum Bewegen des Löselagers.
Kuppelvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachstelleinheit ein Mechanismus zum Verändern des Abstandes zwischen dem Außenabschnitt der Membranfeder und der Anpreßplatte gehört.