DE2923027A1

DE2923027A1 - Vorrichtung zum betaetigen einer lamellenfederkupplung eines kraftfahrzeuges, insbesondere eines lastkraftwagens

Info

Publication number: DE2923027A1
Application number: DE19792923027
Authority: DE
Inventors: Manfred Totschnig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1980-12-18
Also published as: SE8004190L; IT1148871B; FR2458433B3; FR2458433A1; IT8022646A0; DE2923027C2

Description

VOLKSWAGENWERK

AKTIENGESELLSCHAFT 2923027

3180 Wolfsburg 1
- 3 -

Unsere Zeichen: K 2754
1702pt-.gn.-kl

Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist das Kupplungspedal im Bereich seiner Schwenkachse mit einem gegen die Längsachse des Kupplungspedals abgewinkelten, ins Fahrzeuginnere weisenden Hebelarm versehen, an dessen Ende das eine Ende einer iJbertotpunktfeder angreift, die mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Lagerbock angelenkt ist, wobei die iJbertotpunktfeder bei Betätigen des Kupplungspedals weiter ins Fahrzeuginnere hineingeschwenkt wird.

Die räumlichen Verhältnisse im Umfeld der Schwenkachse des Kupplungspedals sind in vielen Fällen so beschränkt, daß eine in jeder Weise zufriedenstellend arbeitende Übertotpunktfeder in diesem Bereich nur mit Schwierigkeiten unterzubringen ist.

Membranfederkupplungen, die u. a. wegen der Möglichkeit, auf vergleichsweise kleinem Kaum einen vergleichsweise großen Anpreßdruck zu erzeugen,

.030051/0112

ORIGSNAL

Vorsitzender
das Aufsichtsrats:

Vorstand: Toni Schmilcker, Vorsitzender · Prof. Dr. tocrm. «..nst Fiale ■ Dr. jur. Peter Frerlc · Günter Hart>vich Horst ΜϋπϊΜΒ- · Dr. rer.pol. Werner P. Schmiti! · Gottlieb M. Strobl ■ Prof. Dr. rer. pol. Frludrlch Thomoe

zunehmend - auch im Lastkraftwagenbau - Anwendung finden, besitzen eine Kennlinie, wie sie z. B. in Figur 2 dargestellt und mit A beziffert ist. Bei Betätigung des Kupplungspedals nimmt die aufzuwendende Pedalkraft zunächst im wesentlichen linear, zu und erreicht etwa auf der Hälfte des zur Kupplungs-Ausrückung benötigten Gesamtpedalwegs ihren Maximalwert. Während des restlichen Pedalwegs bleibt sie im wesentlichen konstant.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß einerseits ein . möglichst geringer Bauraum und eine Feder geringer Federkraft erforderlich ist und daß andererseits für die Gesamtanordnung eine Pedalkraft/Pedalweg-Kennlinie erzielt wird, in der die Pedalkraft nach Erreichen Ihres Maximums bei einem bestimmten Pedalweg im wesentlich/konstant bleibt und allenfalls nur geringfügig absinkt, so daß der Fahrzeugführer im zweiten Teil des Pedalwegs nicht den Eindruck eines "Lochs" erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den TJnteransprüchen angegeben.

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

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Betätigen einer Lammellenfederkupplung,

Fig. 2 verschiß&ne Kennlinien und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführung eines Details der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung.

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

030051/0112

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungspedal 1 mit einem über die Schwenkachse 11 hinausragenden Hebelarm 15 ausgestattet, an welchem die Druckstange 4I eines Geber Zylinders 4 einer hydraulischen Kupplungsbetätigung angelenkt ist. Zur Unterstützung der Fußkraft beim Auskuppeln der Kupplung ist eine zwischen Kupplungspedal 1 und Fahrzeugaufbau wirksame TJbertotpunktfeder vorgesehen. Diese - als Druckfeder ausgebildete - Feder 3 greift mit ihrem einen Ende zwischen Schwenkachse 11 und Pedalplatte 12 am Kupplungspedal 1 und mit ihrem anderen Ende an einem in der Nachbarschaft der Schwenkachse 11 angeordneten ortsfesten Lagerbock 2 an. Die Anlenkung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise über Kugelgelenke, so daß es im Gegensatz zu einer Anlenkung mittels Bolzen selbst bei einer gewissen Schrägstellung der Feder 3 i*¹ Bezug auf die Längsachse des Kupplungspedals 1 infolge von nicht vermeidbaren Einbautoleranzen zu keinerlei Verklemmungen kommt. Die Feder 3 hesteht im Ausführungsbeispiel aus einem teleskopisch in einer Führungshülse-34 gelagerten Führungsstift 33 und einer die Führungshülse und den Führungsstift umschließenden Schraubenfeder 35» deren Enden sich an Endstücken 3I und- 32 abstützen, welche jeweils stirnseitig mit kalottenartigen Ausnehmungen versehen sind. In die eine Ausnehmung greift ein Kugelkopf 21 des ortsfesten Lagerbocks 2 und in die andere Ausnehmung ein Kugelkopf 14 eines am Kupplungspedal 1 angeschweißten Haltebleches I3. Me beiden Anlenkpunkte der Übertotpunktfeder 3» d. h. die Kugelköpfe I4 und 21 sind räumlich so angeordnet, daß die Wirklinie der Feder 3» d. h. die Verlängerung der Längsachse der Feder im Ruhezustand des Kupplungspedals unterhalbder Schwenkachse 11 verläuft, so daß auf das Kupplungspedal eine dieses in Ruhestellung haltende Kraft ausgeübt wird. Beim Betätigen des Kupplungspedals bewegt sich der Kugelkopf I4 entlang der mit E bezifferten Kreisbahn um die Schwenkachse 11, wobei einzelne Pedalstellungen mit den Ziffern 1 bis 7 gekennzeichnet sind, die in Figur 2 wiederkehren. Beim Schwenken des Kupplungspedals durchläuft die Feder 3 einen kurz vor Punkt 2 liegenden Punkt, den sogenannten umkehr- oder Totpunkt, in dem die Wirklinie der Feder gerade durch die Schwenkachse 11 verläuft, so daß von der Feder keine das Pedal schwenkende Kraft ausgeübt wird. Im weiteren Verlauf der

0300S1/0112

Pedalschwenkung verläuft die Wirklinie der Feder 3 oberhalb der Schwenkachse 11, wobei mit zunehmendem Pedalweg der in Figur 1 mit a bezifferte wirksame Hebelarm der Feder, d. h. der Abstand der Wirklinie der Feder von der Schwenkachse 11 größer wird. Wie leicht erkennbar ist, wird in diesem Bereich der Pedalstellung von der Feder 3 eine fußkraftunterstützende Kraft auf das Kupplungspedal 1 ausgeübt. Beim Schwenken des Kupplungspedals 1 folgt das Endstück 32 der Feder 3 zwangsweise der Bewegung des Kugelkopfes I4, d, h. es bewegt sich entlang der vorerwähnten Kreisbahn E. Diese Kreisbahn weicht - wie Figur 1 erkennen läßt - von der Kreisbahn F ab, die sich ergeben würde, wenn man um den Kugelkopf 21 mit der Länge der in Ruhelage befindlichen Feder 3 als Eadius einen Kreisbogen schlagen würde. Bas bedeutet, daß sich die Feder 3 beim Schwenken des Kupplungspedales längt, was eine entsprechende "Verringerung der Federkraft entsprechend der Druckfederkennung zur Folge hat. Es ist leicht erkennbar, daß die Größe des Hebelarmes a sich zumindest annähernd proportional zum Pedalweg vergrößert. Demgegenüber sind die Anlenkpunkte der Feder 3» d. h. die Lage der Kugelköpfe 21 und I4 so gewählt, daß die Längung der Feder 3 mit der Schwenkung des Kupplungspedals 1 überproportional zunimmt, und zwar in der Weise, daß das Produkt aus jeweils wirksamer Federkraft und wirksamen Hebelarm a der Feder 3 zumindest annähernd bei halbem Pedalweg sein Maximum erreicht. Im unteren Teil der Figur 2 ist mit der Kurve B der pedalwegabhängige Verlauf der an der Pedalplatte 12 wirksamen Unterstützungskraft F eingetragen, welche dem Produkt aus Federkraft und Hebelarm a proportional ist und bei Punkt D den Totpunktdurchgang hat. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erreicht diese Unterstützungskraft F etwa nach zwei Drittel des Pedalweges ihren maximalen Wert, um bei weiterer Pedalbewegung leicht abzufallen. Der Verlauf dieser Unterstützungskraft F ist - im Gegensatz zu einer wirksamen Feder konstanter Federkraft - dem Kennlinienverlauf A der Membranfederkupplung stark angenähert. Bezogen auf die dargestellte Kennlinie A wäre der Verlauf der Kurve B erst dann ideal, wenn das Maximum bereits bei Punkt 4> d. h. beim halben Pedalweg erreicht wäre. Da sich das Maximum der Kennlinie A jedoch mit dem Kupplungsbelagverschleiß

030051/Olia

zunehmend weiter nach rechts verlagert, stellt der dargestellte Kennlinienverlauf B für die gesamte Kupplungsbelaglebensdauer einen günstigen Mittelwert dar. Die strichpunktiert dargestellte Kennlinie C der vom Fahrzeugführer aufzubringenden Pedalkraft, die durch die Überlagerung der Kurven A und B entsteht, weist daher zwischen den Pedalweg-Punkten 4 und. 5 eine leichte Absenkung auf, die jedoch so gering ist, daß sie vom Fahrzeugführer nicht als unangenehmes "Loch" empfunden wird.

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

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

In den Einsatzfällen, in denen die benötigte Kraft zum Ausrücken der Membranfederkupplung so groß ist, daß sie selbst mit Unterstützung einer tJbertotpunktfeder für den Fahrzeugführer unzumutbar groß ist, ist es in der vorgeschlagenen Vorrichtung in einfacher Weise möglich, die Übertotpunktfeder mit einer zusätzlichen Servoeinrichtung zu kombinieren. In Figur 3 ist eine entsprechend ausgebildete Einrichtung schematisch dargestellt, die anstelle der in Figur 1 gezeigten tJbertotpunktfeder eingesetzt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Feder 3 eine hydraulisch oder luftbetätigte Servoeinrichtung

030051/0112

5 parallelgeschaltet. Diese Servoeinrichtung weist einen Arbeitszylinder 51 auf, in dem einerseits die Feder 3 und andererseits ein axial verschieblicher Kolben 52 gelagert sind, wobei sich die Feder zwischen Kolben 52 und Sylinderboden 54 abstützt. Der Druckluft- oder Hydraulikanschluß ist mit 55 angedeutet. Diese Einrichtung wird mit dem freien Kolbenstangenende 56 einerseits und dem freien Zylindergehäuseende 55 andererseits am Kupplungspedal 1 bzw. am Lagerbock 2 angelenkt, wobei Kupplungsgehäuseende und Kolbenstangenende zur Aufnahme der Eugelköpfe 14 bzw. 21 kalottenförmige Ausformungen .besitzen.

Der Einbau einer Servoeinrichtung an dieser Stelle - im Gegensatz zum Einbau direkt an der Kupplung - hat den Vorteil, daß wegen der wirksamen tJberSetzungen verhältnismäßig kleine Servokräfte benötigt werden und demzufolge ein kleiner Servozylinder 51 Verwendung finden kann. Die Steuerung der Servokraft, d. h. der Druckluft oder der Hydraulikflüssigkeit erfolgt in üblicher Weise und kann beispielsweise mittels des Hydraulikdrucks des Geber 4 einer hydraulischen Kupplungsbetätigung gesteuert werden. Um die Servokraft ebenfalls an den Verlauf der Kennlinie A anzupassen, d. h. um eine etwa vom halben Pedalweg abnehmende Servokraft zu erzielen, kann beispielsweise innerhalb des Servozylinders 51 eine z. B. gefesselte Feder vorgesehen werden, welche etwa bei halbem Pedalweg - der Kraft der Feder 3 sowie des Hydraulikdrucks entgegenwirkend - zur Wirkung kommt«

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

Abschließend sei vermerkt, daß den in Figur 2 gezeigten Kennlinien eine Vorrichtung zum Betätigen einer Lamellenfederkupplung von 280 mm Durchmesser zugrunde liegt, bei der eine Kupplungs-Pedallänge von 320 mm, ein Abstand zwischen Schwenkachse 11 und Kugelkopf 14 von 210 mm, ein Abstand zwischen Schwenkachse 11 und Kugelkopf 21 von 110 mm und ein wirksamer Hebelarm a der Feder 3 in Ruhelage von 9 mm gewählt worden ist, wobei die verwendete Feder mit 40 kp vorgespannt

030061/0112

war. Unter diesen Bedingungen stieg der wirksame Hebelarm a bei Betätigung des Pedals z. B. über den Wert a = 48 m in der Pedalstellung 4 auf den Wert a = 86 mm in der End-Pedalstellung an. Es liegen demzufolge vergleichsweise große wirksame Hebelarme vor.

030051/0112

Claims

VOLKSWÄGENWERK AKTIENGESELLSCHAFT 9 0 9^097 3180 Wolfsburg 1 Unsere Zeichen: K 2754 i702pt-gn-kl AHSPEÜCHE

1. J Tor rieht Ting zum Betätigen einer Lamellenfeder-Kupplung eines

Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Lastkraftwagens, mit einem Kupplungspedal und einer zwischen Kupplungspedal und Fahrzeugaufbau wirksamen Übertotpunktfeder, die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung bei in Ruhelage befindlichem Kupplungspedal eine das Kupplungspedal in dieser Lage haltende Rückstellkraft ausübt und die bei Betätigen des Kupplungspedals sowie nach Überschreiten eines Totpunktes eine die Fußkraft unterstützende Kraft abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (3) mit flacher Kennung vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende am Kupplungspedal (1) zwischen dessen Pedalplatte (12) und dessen Schwenkachse (11) und mit ihrem anderen Ende an einem in der Nachbarschaft der Schwenkachse (11) angeordneten ortsfesten Lagerbock (2) angelenkt istr

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

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Feder (3) eine luftdruck- oder hydraulischbetätigte Servoeinrichtung (5) parallelgeschaltet ist.

030051/0112

Vorsitzender Vorstand: Toni Schmucker, Vorsitzender · Prof. Or. techn. Ernst Fiala · Dr. jur. Peter Frerk · Günter Hartwich

des Aufsichtsrats: Horst Münzr.er · Dr. rer.pol. Werner P. Schmidt · Goü'ieb M. Strobl · Prof. Dr. rer. pol. Friedridi Tliornio

Hans Birnbaum Sitz der Gesellschaft: Wolfsburq Amtsgericht Wolfsburg HRb

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß Feder (3) und Servoeinrichtung (5) eine "bauliche Einheit bilden.

4· Vorrichtung nach Anspruch 3>

dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (5) einen Arbeitszylinder (51) niit einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben (52) aufweist,

daß die Feder (3) ebenfalls im Arbeitszylinder (5I) - sich zwischen Kolben (52) und Zylinderboden (54) abstützend - gelagert ist

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

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung der Feder (3) und/oder der Servoeinrichtung (5) am Lagerbock (2) sowie am Kupplungspedal (1) über Kugelgelenke (21/3I bzw. 21/55 und I4/32 bzw. U/56) erfolgt.

_f„ _ , _Λ, »12Ϊ IrCTED

030051/0113