DE19905182A1 - Kupplungsbetätigungsteile - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Kupplungsbetätigungsbaugruppen und Betätigungssysteme, die solche Baugruppen enthalten.

Ziel der hier beschriebenen Erfindung ist es, eine verbesserte Ausführung von Kupplungsbetätigungsbaugruppe und Betätigungssystem bereitzustellen, die beide kompakt und leistungswirksam sind und sich besonders für eine Verwendung bei Getrieben eignen, bei denen beispielsweise relativ selten eine Kupplungsbetätigung erfolgt, wie z. B. bei stufenlosen Getrieben (CVT-Ge­ trieben), bei denen die Kupplung häufig lediglich beim Anfahren und Stoppen des Fahrzeugs betätigt werden muß. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aber auch bei Stufengetrieben, wie Schaltgetrieben, verwendet werden.

Dementsprechend wird in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Erfindung eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe bereitgestellt, die aus einem Stützträger, einem am Stützträger angebauten Betätigungsteil und einem drehbar am Stützträger befestigten Kupplungsausrückhebel besteht, wobei das besagte Betätigungsteil auf den Kupplungsausrückhebel einwirkt, um den Hebel zu drehen.

Eine solche Baugruppe baut kompakt, ist leistungswirksam und erfordert keinen getrennten Anbau des Kupplungsausrückhebels.

Der Hebel kann direkt auf den Kupplungsausrückmechanismus (d. h. das Kupplungsausrücklager) einwirken.

Alternativ hierzu kann der Hebel die Kupplung über einen Seilzug oder eine andere Betätigungsverbindung wie eine hydrostatische Leitung betätigen. Auch kann ein elektromotorischer Antrieb direkt auf ein Ausrücklager wirken.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gehört zum Kupplungsbetätigungsteil ein über Hydraulikdruck betätigter Kupplungsbetätigungszylinder. Ein Hydraulikkreis für die Bereitstellung eines Fluids unter Druck wird vorzugsweise, zumindest teilweise, auf dem Stützträger montiert. Zum Hydraulikkreis kann eine durch einen Elektromotor angetriebene, hydraulischen Druck erzeugende Pumpe gehören, wobei deren Förderseite über ein Steuerventil an den Kupplungsbetätigungszylinder angeschlossen ist.

Desgleichen kann auf dem Stützträger ein kleinvolumiger Druckspeicher montiert sein, der zur Weitergabe an den Kupplungsbetätigungszylinder über das Steuerventil unter Druck stehendes Fluid von der Pumpe aufnimmt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann am Stützträger ein elektrisches Betätigungsteil angebaut sein, welches antreibend mit dem Kupplungsausrückhebel verbunden ist. Das elektrische Betätigungsteil kann die Form eines Elektromotors mit gegebenenfalls einem dem Motor nachgeschalteten Getriebe annehmen oder gegebenenfalls über eine Zahnradanordnung antreibend mit dem Kupplungsausrückhebel verbunden sein kann.

In Abhängigkeit von der spezifischen Fahrzeuganwendung kann der Hebel vorteilhafterweise nahe seinem einen Ende am Stützträger drehbar montiert sein, nahe seines anderen Endes mit der zugehörigen Kupplung verbunden sein und vom Betätigungsteil zwischen seinen beiden Enden betätigt werden. Eine solche Ausführungsform ist besonders kompakt und erzielt eine gegebene Verschiebung des kupplungsbetätigungsseitigen Endes des Hebels durch minimale Bewegung des Betätigungsteils.

Gemäß eines zweiten Aspektes der hier beschriebenen Erfindung wird ein Betätigungssystem für eine Fahrzeugkupplung bereitgestellt, zu dem gehören:

• - eine elektrisch gespeiste Kupplungsbetätigungsbaugruppe einschließlich eines Kupplungsbetätigungsteils; und
• - ein elektronisches Steuergerät, das Signale empfängt, die festgelegte Betriebsparameter des Fahrzeugs wiedergeben und das Einrücken oder Ausrücken einer zugehörigen Kupplung für das Anfahren oder Stoppen des betreffenden Fahrzeugs anzeigen, wobei das Steuergerät die die Betriebsparameter kenntlich machenden Signale verarbeitet und dergestalt ausgelegt ist, daß dieses beim Empfang eines Signal, welches die Erfordernis des Einrückens oder Ausrückens der Kupplung anzeigt, das Betätigungsteil zum Einrücken/Ausrücken der besagten Kupplung nach Bedarf ansteuert.

Vorzugsweise ist das Betätigungssystem dergestalt ausgeführt, daß das Betätigungsteil betätigt wird, wenn die zugehörige Kupplung ausgerückt werden soll, und daß die Kupplung über intern in derselben verbaute Federn eingerückt wird. Dies erfordert deshalb lediglich, daß das Betätigungsteil vom System angesteuert wird, wenn Auskuppeln nötig wird.

Typischerweise gehören zu den vom Steuergerät empfangenen, Betriebsparameter des Fahrzeugs widerspiegelnden Signalen eines oder mehrere der nachfolgend genannten:
Kupplungsstellung
Drosselklappenöffnung/Fahrpedalstellung
Fahrgeschwindigkeit
Bremsbetätigung
Betätigung eines Betätigungsteils zur Wahl der Übersetzung eines zugehörigen Getriebes.

Ein solches Betätigungssystem eignet sich besonders zur Verwendung zusammen mit CVT-Getrieben oder anderen automatisierten Schaltgetrieben, da bei solchen Getrieben häufig eine Kupplungsbetätigung lediglich beim Anfahren oder Stoppen des Fahrzeugs erforderlich ist oder gegebenenfalls auch zum Gangwechsel.

Betätigungsbaugruppe und Betätigungsteil gemäß der ersten Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung können leicht im Betätigungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung verwendet werden.

Die hier vorgelegte Erfindung wird nachstehend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen beschrieben, wobei:

Abb. 1 ein Kupplungsbetätigungssystem für ein Fahrzeug zur Verwendung zusammen mit einem CVT-Getriebe und in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Erfindung zeigt;

Abb. 2, 3 und 4 in größerem Detail eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe zeigen, wie sie im in Abb. 1 dargestellten Kupplungsbetätigungssystem zur Anwendung gelangt und

Abb. 5 und 6 eine alternative Auslegung der Kupplungsbetätigungsbaugruppe in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Erfindung zeigen.

Bezugnehmend auf Abb. 1 wird ein Kupplungsbetätigungssystem 10 für ein Fahrzeug gezeigt, über das die Kupplung 11 im Antriebsstrang des Fahrzeugs betätigt wird, wozu ein Motor 12 gehört, der mit einem CVT-Ge­ triebe 13 verbunden ist. Zum Antriebsstrang gehört desgleichen das Vorwärts-Neutral-Rückwärts-Getriebe 15, das über einen Wählhebel 16 geschaltet wird, und der Achsantrieb 17, der die Kraftübertragung zu den Rädern 18 der Fahrzeugs bewirkt. Die Kupplung 11 kann an beliebiger Stelle im Antriebsstrang angeordnet sein, so z. B. zwischen Motor 12 und CVT-Ge­ triebe 13.

Zum Kupplungsbetätigungssystem 10 gehört eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe 20 (in den Abb. 2, 3 und 4 in größerem Detail gezeigt), über die die Kupplung 11 vermittels eines Ausrückhebels 21 aus- und eingerückt wird. Die Betätigungsbaugruppe wird von einem elektronischen Steuergerät 22 angesteuert, welchem Eingangssignale vom Kupplungsstellungssensor 23, vom Drosselklappenstellungs- oder Fahrpedalstellungs-Sensor 24, von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 25, einem Bremsbetätigungssensor 26 und einem Wählhebelstellungs-Sensor 27 bereitgestellt werden.

Wie den Abb. 2 bis 4 entnommen werden kann, gehört zur Kupplungsbetätigungsbaugruppe 20 ein Stützträger 30, an dem ein Elektromotor 31 angebaut ist, der eine Hydraulikpumpe 32 antreibt, die ein unter Druck stehendes Fluid von einem Behälter 33 über ein Rückschlagventil 35 und ein elektromagnetisches Steuerventil 36 zum Kupplungsbetätigungszylinder 34 fördert.

Auch wenn die Kupplungsbetätigungsbaugruppe 20 in den Abb. 2 bis 4 so dargestellt ist, daß ein plattenartiger Stützträger 30 für die separate Montage von Motor, Pumpe, Steuerventil und Hebel dient, so könnte diese Baugruppe doch auch aus einem Gußblock mit integriertem Ventil und Pumpengehäuse sowie integriertem Drehzapfen bestehen und zudem eine Verschlußplatte für eine Öffnung im Gehäuse der Kupplung 11 tragen, durch die der Hebel 21 hindurchreicht.

Zum Kupplungsbetätigungszylinder 34 gehört ein verschiebbar in eine Bohrung 38 eingepaßter Kolben 37, durch den der Arbeitsraum 39 gebildet wird, welcher durch die Pumpe 32 mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden kann. Der Kolben 37 betätigt eine Stößelstange 40, die ihrerseits wiederum auf den Kupplungsausrückhebel 21 einwirkt, der zwischen seinen beiden Enden auf einem Drehzapfen 41 drehbar montiert ist. Das eine Ende 21a der Hebels 21 betätigt ein zur Kupplung 11 gehöriges Kupplungsausrücklager 42. Die Winkelstellung des Hebels 21 und damit die Einrückstellung der Kupplung 11 wird, wie oben beschrieben, durch einen Sensor 23 nachgewiesen, der der Einfachheit halber die Form eines Drehpotentiometers am Drehzapfen 41 haben kann.

Wie aus dem oben Gesagten erkannt werden kann, ist die Bauweise der Kupplungsbetätigungsbaugruppe besonders kompakt und bietet zudem den Vorteil, daß der Drehpunkt zur Anbringung des Kupplungsausrückhebels 21 Bestandteil der Baugruppe bildet und mithin nicht separat am Fahrzeug montiert werden muß.

Das Kupplungsbetätigungssystem arbeitet wie folgt:
Wenn der Wählhebel 16 in der Neutralstellung steht, wird die Kupplung 11 durch Druckbeaufschlagung des Kupplungsbetätigungszylinders 34 in der ausgerückten Stellung gehalten. Wenn der Fahrer Vorwärtsfahrt wählen möchte, bringt er den Wählhebel 16 in die Vorwärtsfahrt-Stellung; die Wählhebelbewegung wird vom Sensor 27 ermittelt und an das Steuergerät 22 gemeldet. Daraufhin gibt das Steuergerät 22 auf Leitung 50 ein Öffnungssignal an das elektromagnetische Steuerventil 36, was den Durchtritt vom Arbeitsraum 39 zum Behälter 33 freigibt und somit den Arbeitsraum 39 druckentlastet, indem das unter Druck stehende Fluid in den Behälter 33 ablaufen kann. Das Fahrzeug kann daraufhin in Vorwärtsrichtung bewegt werden, wobei das Getriebe, wie beispielsweise CVT-Getriebe, in der entsprechenden Übersetzung arbeitet, was entweder durch das Steuergerät 22 eingeregelt wird, mit größerer Wahrscheinlichkeit jedoch durch ein separates Steuergerät (nicht gezeigt) geleistet wird.

Möchte der Fahrer jetzt das Fahrzeug stoppen, was Ausrücken der Kupplung 11 erforderlich macht, werden die verschiedenen Sensoren 24, 25 und 26 diese Fahreranforderung ermitteln. Hat die über den Sensor 25 abgenommene Fahrgeschwindigkeit einen entsprechend niedrigen Wert erreicht, wird vom Steuergerät 22 auf Leitung 51 ein Einschaltsignal an den Motor 31 gegeben. Hierdurch wird die Pumpe 32 angetrieben, die den Arbeitsraum 39 des Zylinders 34 über das Steuerventil 36 mit Hydraulikdruck beaufschlagt, wobei das Steuerventil jetzt aufgrund eines Betätigungssignals auf Leitung 50 den Arbeitsraum 39 mit der Pumpe 32 verbindet. Damit wird der Kolben 37 in der Bohrung 38 verschoben, dreht den Hebel 21 um den Drehzapfen 41 und rückt die Kupplung 11 aus.

Der oben beschriebene Vorgang des Auskuppelns kann auch durch andere Fahrermaßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise ein Bewegen des Wählhebels 16 aus der Vorwärtsfahrt-Stellung in die Neutralstellung oder aus der Rückwärtsfahrt-Stellung in die Neutralstellung.

Wie erkannt werden kann, ist die oben beschriebene Anordnung besonders leistungswirksam, da die Pumpe 32 nur laufen muß, wenn eine Druckbeaufschlagung des Zylinders 34 erforderlich ist, weshalb das System auch keinen Druckspeicher benötigt. Falls erforderlich, kann ein kleinvolumiger Speicher vorgesehen werden, der ein schnelleres Ansprechen des Systems für das Ausrücken der Kupplung ermöglicht.

Die Abb. 5 und 6 zeigen schematisch eine alternative Kupplungsbetätigungsbaugruppe, bei der der Betätigungszylinder 34 auf einen Kupplungsausrückhebel 121 einwirkt, der an seinem einen Ende drehbar auf einem Drehzapfen 41 montiert ist. An seinem anderen Ende 121a ist der Hebel mit der zugehörigen Kupplung verbunden, entweder für eine direkte Betätigung des Kupplungsausrücklagers oder, wie in Abb. 5 gezeigt, über einen an die Kupplung angeschlossenen Seilzug 122. Falls gewünscht, könnte der Seilzug 122 durch eine hydrostatische Verbindung ersetzt werden.

Die Stößelstange 40 des Betätigungszylinders 34 wirkt auf den Hebel 121 zwischen dessen Enden dergestalt ein, daß eine besonders kompakt bauende und leistungswirksame Hebelanordnung erhalten wird. Hierbei steht die Axialbewegung x der Stößelstange 40, die erforderlich ist, um eine Axialbewegung y des Seilzugs 122 zu bewirken, im gleichen Verhältnis steht wie das Hebelverhältnis X/Y, welches die Abstände zwischen den Kraftwirklinien der Stößelstange 40 und des Seilzugs 122 zum Drehzapfen 41 widerspiegelt. Mithin kann eine relativ große Verschiebung y bei einer relativ kleinen Verschiebung x der Stößelstange erzielt werden.

Diese Anordnung von Betätigungszylinder 34 und Hebel 121 könnte getrennt zum Einsatz gelangen, wenn der Stützträger 30 an der Trennlinie 30' endigt und die verbleibenden Systemteile an einem vom Betätigungszylinder 34 abgesetzten Ort montiert werden. Mithin würde der Kupplungsbetätigungsmechanismus in seiner einfachsten Ausführung lediglich aus Betätigungszylinder 34, zugehörigem Drehzapfen 41 und angeschlossenem Betätigungshebel 121 bestehen, die alle auf einem gemeinsamen Stützträger 30 montiert sind, wobei der Kupplungsstellungssensor hierbei noch zum Drehzapfen des Hebel gehört.

In Übereinstimmung mit einer alternativen Auslegungsform kann zum Kupplungsbetätigungsmechanismus ein Elektromotor gehören, der auf der Stützplatte 30 montiert ist und über eine geeignete Zahnradanordnung antreibend mit dem Kupplungsausrückhebel 21 verbunden ist. Das Steuergerät 22 versorgt den Elektromotor mit Strom, um nach Bedarf die Kupplung ein- oder auszukuppeln.

Zu einer Kupplungsbetätigungsbaugruppe gehört ein Stützträger, ein auf dem Stützträger montiertes Betätigungsteil und ein auf dem Stützträger drehbar angebauter Kupplungsausrückhebel, wobei das Betätigungsteil auf den Hebel wirkt, um den Hebel zu drehen und nach Bedarf eine Kupplung einzurücken oder auszurücken.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter­ ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei­ bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah­ rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrift­ folgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (18)

1. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß hierzu ein Stützträger, ein auf dem Stützträger montiertes Betätigungsteil und ein Kupplungsausrückhebel gehören, wobei letzterer auf dem Stützträger drehbar montiert ist und das Betätigungsteil auf den Hebel wirkt, um diesen zu drehen.

2. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß es sich bei dem Betätigungsteil um einen Hydraulikzylinder handelt.

3. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Hydraulikkreis zur Bereitstellung eines unter Druck stehenden Fluids an den Kupplungsbetätigungszylinder zumindest teilweise auf dem Stützträger montiert ist.

4. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 3, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Hydraulikkreis eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe und ein Steuerventil gehören.

5. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 3 oder 4, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Hydraulikkreis ein Druckspeicher gehört.

6. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Stützträger ein plattenförmiger Trägerteil gehört, auf dem die Bauteile getrennt montiert sind, wobei am plattenförmigen Trägerteil ein Drehzapfen für den Hebel bereitgestellt wird.

7. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Stützträger ein Gußblock gehört, wobei von besagten Gußblock ein Drehzapfen für den Hebel bereitgestellt wird und durch den Gußblock eine oder mehrere Gehäuseanordnungen für die Bauteile des Hydraulikkreises vorgegeben werden.

8. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß es sich beim Betätigungsteil um ein elektrisches Betätigungsteil handelt.

9. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 8, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Betätigungsteil ein Elektromotor gehört.

10. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß Anspruch 9, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kupplungsausrückhebel vom Elektromotor über eine Zahnradanordnung angetrieben wird.

11. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Hebel direkt auf den Kupplungsausrückmechanismus einwirkt.

12. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Hebel auf den Kupplungsausrückmechanismus über einen Seilzug oder ein anderes Betätigungsglied wie eine hydrostatische Leitung einwirkt.

13. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stützträger eine Verschlußplatte für eine Öffnung in einem Kupplungsgehäuse darstellt und der Hebel angepaßt ist, um durch besagte Öffnung hindurchzureichen, wenn der Stützträger die Öffnung verschließt.

14. Eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Baugruppe zusammen mit einem stufenlosen Getriebe (CVT-Getriebe) eingesetzt wird.

15. Ein Kupplungsbetätigungssystem, zu dem eine Kupplungsbetätigungsbaugruppe gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche und ein elektronisches Steuergerät gehören, wobei das Steuergerät die Ansteuerung des Betätigungsteils versieht.

16. Ein Kupplungsbetätigungssystem gemäß Anspruch 15, bei dem das elektronische Steuergerät Signale empfängt, die festgelegte Betriebsparameter des Fahrzeugs wiedergeben und das Einrücken oder Ausrücken einer zugehörigen Kupplung für das Anfahren oder Stoppen des betreffenden Fahrzeugs anzeigen, wobei das Steuergerät die die Betriebsparameter kenntlich machenden Signale verarbeitet und dergestalt ausgelegt ist, daß dieses beim Empfang eines Signal, welches die. Erfordernis des Einrückens oder Ausrückens der Kupplung anzeigt, das Betätigungsteil zum Einrücken/Ausrücken der besagten Kupplung nach Bedarf ansteuert.

17. Ein Kupplungsbetätigungssystem, zu dem gehören:
eine elektrisch betätigte Betätigungsbaugruppe, die ein Kupplungsbetätigungsteil mit einschließt; und ein elektronisches Steuergerät, das Signale empfängt, die festgelegte Betriebsparameter des Fahrzeugs wiedergeben und das Einrücken oder Ausrücken einer zugehörigen Kupplung für das Anfahren oder Stoppen des betreffenden Fahrzeugs anzeigen, wobei das Steuergerät die die Betriebsparameter kenntlich machenden Signale verarbeitet und dergestalt ausgelegt ist, daß dieses beim Empfang eines Signal, welches die Erfordernis des Einrückens oder Ausrückens der Kupplung anzeigt, das Betätigungsteil zum Einrücken/Ausrücken der besagten Kupplung nach Bedarf ansteuert.

18. Ein Kupplungsbetätigungssystem gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem zu den vom Steuergerät empfangenen, die Betriebsparameter kenntlich machenden Signalen solche gehören, die für einen oder mehrere der folgenden Betriebsparameter stellvertretend sind: Kupplungsstellung, Drosselklappenöffnung/Fahrpedalstellung, Fahrgeschwindigkeit, Bremsbetätigung und Betätigung eines Betätigungsteils zur Wahl der Übersetzung eines zugehörigen Getriebes.