Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrücken und Einrücken
einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei dieser Vorrichtung handelt es sich um eine im Kraftfahrzeugbau
übliche und bekannte Konstruktion, bei der die Kupplung durch wenigstens eine erste
Feder in ihre Einrückstellung beaufschlagt wird. Zum Ausrücken der Kupplung wird
ein mit der Kupplung triebschlüssig verbundenes Pedal über ein Ausrück-Drehmoment
belastet, das die erste Feder überdrückt, wobei eine zweite Feder ein Rückstell-Drehmoment
für das Pedal erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausrücken
und Einrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs so auszugestalten, dass eine Steuerung
der Größe der Ausrück- und/oder der Einrückkraft mit einfachen Mitteln möglich ist.
Diese Mittel sollen insbesondere eine raumgünstige und kostengünstige Konstruktion
ermöglichen. Ferner sollen diese Mittel mit geringen Anpassungsmaßnahmen realisierbar
sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die zugehörigen Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung.
Der Erfindung gemäß dem Anspruch 1 liegt die Erkenntnis zugrunde,
dass die Federkraft wenigstens einer vorhandenen Feder der Vorrichtung sich dazu
eignet, die Größe der Ausrückkraft und/oder Einrückkraft zu steuern.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist die Feder der Rückstellvorrichtung
eine nicht lineare Federkennlinie auf. Hierdurch ist es möglich, durch gezielten
Einsatz einer Vergrößerung und/oder Verringerung der Federkraft die jeweils erforderliche
Größe der Betätigungskraft zum Ausrücken und Einrücken des Pedals an eine ergonomisch
günstige Vorgabe anzupassen. Hierdurch ist ein ergonomisch günstiges Ausrücken oder
Einrücken des Pedals möglich.
Dabei kann die Federkennlinie bezüglich ihrer Federkraft progressiv
ausgebildet sein. Dieser jeweils günstige Verlauf der Federkennlinie kann mit der
zunehmenden Ausrückbewegung oder Einrückbewegung des Pedals so in Übereinstimmung
gebracht werden, dass der günstige Verlauf der Größe der Betätigungskraft beim Ausrücken
und Einrücken des Pedals erreicht wird.
Bei der wenigstens einen Feder mit der nicht linearen Federkennlinie
kann es sich um eine Feder der Kupplung und/oder eines Geberzylinders und/oder eines
Nehmerzylinders und/oder um eine andere oder zusätzliche Feder der Vorrichtung handeln,
die auf die Bewegung des Pedals Einfluss nimmt. Hierbei handelt es sich um Bauteile,
die vorhanden sind und die durch Vorfertigung erfindungsgemäß ausgebildet werden
können. Beim Einsatz solcher angepassten Federn bedarf es nur geringer oder keiner
Anpassungsmaßnahmen für den Einbau, so dass die Lagerhaltung und Montage einfach
ist.
Eine erfindungsgemäße Feder ist vorzugsweise eine Wendelfeder, insbesondere
eine Druck-Wendelfeder. Die nicht lineare Kennlinie lässt sich durch unterschiedliche
Ausgestaltungen erreichen, die jeweils einzeln oder in wahlweisen Kombinationen
vorhanden sein können, z. B. unterschiedliche Steigung und/oder unterschiedliche
Drahtquerschnitte der Wendeln und/oder wenigstens zwei unterschiedliche in Reihe
angeordnete Wendelfedern.
Es lässt sich eine kleine und raumgünstige Konstruktion erreichen,
wenn der Geberzylinder und/oder der Nehmerzylinder jeweils einen Hohlkolben aufweist
bzw. aufweisen und die Feder im Hohlkolben angeordnet ist.
Es ist im übrigen vorteilhaft, der Vorrichtung als Weiterbildung oder
unabhängig von der Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 1 eine Einstellvorrichtung zum
Verringern und Vergrößern der Federkraft zuzuordnen. Hierzu eignet sich ein axial
einstellbares Widerlager für die Feder.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Beschreibung,
in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die
in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten
Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Ausrücken und Einrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere
eines Personenkraftwagens;
2 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemäßen
Nehmerzylinders;
3 den Nehmerzylinder in abgewandelter
Ausgestaltung;
4 den Nehmerzylinder in weiter abgewandelter
Ausgestaltung;
5 den Nehmerzylinder in weiter abgewandelter
Ausgestaltung.
Die in 1 in Ihrer Gesamtheit mit
10 bezeichnete Vorrichtung weist ein Pedal 12, insbesondere ein
Fußpedal, auf, das in hängender Anordnung in einem an seinem oberen Ende angeordneten
ersten Gelenk 14 schwenkbar an der Karosserie K gelagert und im Fußraum
16 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In einem z.B.
nach hinten gerichteten Abstand vom ersten Gelenk 14 ist ein zweites Gelenk
18 am Pedal 12 angeordnet, in dem ein Geberzylinder
20 in der Schwenkebene des Pedals 12 schwenkbar mit dem Pedal
12 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Kolbenstange
20a des Geberzylinders 20 durch das Gelenk 18 mit dem
Pedal 12 verbunden, wobei der Geberzylinder 20 in nicht dargestellter
Weise so schwenkbar abgestützt ist, dass die Kolbenstange 20a der Bogenbewegung
des Gelenks 18 bei einer Schwenkbewegung des Pedals 12 zu folgen
vermag. Die sich beim Einschieben des Geberzylinders 20 verkleinernde Arbeitskammer
des Geberzylinders 20 ist durch eine flexible Hydraulikleitung
22 mit einer Arbeitskammer eines Nehmerzylinders 24 verbunden,
so dass beim Vorbewegen bzw. Niedertreten des Pedals 12 die aus dem Geberzylinder
20 verdrängte Hydraulikflüssigkeit den Nehmerzylinder 24 ausschiebt,
der eine Kupplung 26 im Antrieb des Kraftfahrzeugs aus ihrer Einrückstellung in
ihre Ausrückstellung ausrückt. Für den Anschluss der Hydraulikleitung ist am Geberzylinder
20 und am Nehmerzylinder 24 jeweils ein Leitungsanschluss
22a, 22b angeordnet.
Die Kupplung 26 ist in einem andeutungsweise dargestellten
Gehäuse G angeordnet, wobei der Nehmerzylinder 24 ein Loch in der Wandung
des Gehäuses G abgedichtet durchsetzt. Beim Ausführungsbeispiel ist eine Kolbenstange
24a des Nehmerzylinders 24 gegen ein beweglich gelagertes Kupplungselement
26a der Kupplung 26 bewegbar.
Die Kolbenstange 20a des Geberzylinders 20 und die
Kolbenstange 24a des Nehmerzylinders 24 sind jeweils durch eine
im zugehörigen Zylinder angeordnete Feder 20b, 24b, insbesondere
eine Wendel-Druckfeder, in die Ausschubstellung vorgespannt. Außerdem ist der Kupplung
26 eine z. B. darin angeordnete Feder 26b, z. B. eine Wendel-Druckfeder,
zugeordnet, die das bewegbare Kupplungselement 26a in seine Einrückstellung
vorspannt. Zwischen dem Nehmerzylinder 24 und dem Kupplungselement
26a kann ein Hebel 26c, insbesondere. ein Untersetzungshebel,
gelagert sein. Die Kraft der Feder 26b ist stärker als die Kraft der Feder
24b. Letztere wird deshalb durch die Feder 26b überdrückt. Durch
die Feder 24b ist die Anlage des Nehmerzylinders 24 an der Kupplung
26 gewährleistet. Es bedarf deshalb keiner in beide Bewegungsrichtungen
wirksamen Gelenkverbindung zum einen zwischen der Kolbenstange 24a und
dem Hebel 26c und/oder zum anderen zwischen dem Hebel 26c und
dem Kupplungselement 26a sondern lediglich der Anlage dieser Elemente aneinander.
Wie das Ausführungsbeispiel nach 1 im
Weiteren zeigt, kann eine weitere Feder 28, insbesondere eine Wendelfeder,
vorgesehen sein, die z. B. in einem Teleskopstab 30 angeordnet ist und
mit zunehmender Vorbewegung bzw. Ausrückbewegung des Pedals 12 aus seiner
Anfangsstellung A auf dem Ausrückweg Wa ein sich vergrößerndes Hilfs-Drehmoment
M1 auf das Pedal 12 ausübt. Die vom Fahrer aufzubringende Ausrückkraft
Fa ist somit spätestens im Endbereich des Ausrückweges Wa durch die Unterstützung
der Feder 28 zunehmend verringert. Dies ist ergonomisch günstig und erwünscht
und wird durch eine Anordnung der Feder 28 oder des Teleskopstabes
30 erreicht, bei der in der Anfangsstellung des Pedals 12 die
durch Gelenke 32, 34 gebildeten Stützpunkte der Feder
28 bzw. des Teleskopstabes 30 bezüglich des Gelenks
14 im wesentlichen auf einer radialen Linie liegen.
Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Linie vom , Gelenk
14 nach hinten, wobei das hintere Gelenk 32 an der Karosserie
K angeordnet ist und das vordere Gelenk 34 in einem Abstandsbereich a vom
Gelenk 14 angeordnet ist, der gleich oder größer ist als der Abstand b
zwischen den Gelenken 14, 18, insbesondere etwa das 1,5-fache
dieses Abstands b aufweist.
Die Feder 26b bildet mit ihrer in die Rückstellrichtung gerichteten
Kupplungs-Federkraft Fk, die Feder 24b mit ihrer entgegen der Rückstellrichtung
gerichteten Federkraft Fn und die Feder 20b mit ihrer in der Rückstellrichtung
gerichteten Federkraft Fg eine resultierende Rückstellteilkraft
Frt, die ein Rückstell-Drehmoment M2 auf das Pedal 12 ausübt. Unter Berücksichtigung
des in die Vorbewegungsrichtung Va des Pedals 12 wirksamen Drehmoments
M1 und der vorhandenen Reibung ergibt sich zur Vorbewegung des Pedals
12 ein erforderliches Ausrückmoment M3, das größer ist als die Summe der
vorgenannten Drehmomente M1 und M2 (M3 > –M1 +M2), wobei die Summe der Federkräfte
Fk, Fn und Fg die resultierende Rückstellteilkraft Frt ergeben, nämlich Fk –
Fn + Fg = Frt (unter Berücksichtigung des durch den Hebel 26c herbeigeführten
Übersetzungsverhältnisses).
Hierdurch ist eine Rückstellvorrichtung Rs zum Zurückstellen des Pedals
12 gebildet.
Es nehmen somit nicht nur die Kupplungs-Feder 26b mit ihrer
Federkraft Fk sondern auch die Federn 24b, 20b mit den Federkräften
24n, 20g und die jeweils wirksame Kraft der Feder 28
Einfluss auf das vom Fahrer aufzubringende Ausrückmoment M3.
Wenigstens eine der das Rückstell-Drehmoment M2 erzeugenden Federn
26b, 24b, 20b weisen eine nicht lineare Kennlinie auf.
Hierdurch ist es auf einfache und raumsparende Weise möglich, die auf dem Ausrückweg
Wa zwischen der Anfangsstellung A und der Endstellung E und dem Einrückweg We zwischen
der Endstellung E und der Anfangsstellung A erforderliche Größe der Ausrückkraft
Fa und der Einrückkraft Fe an ergonomisch günstige und vorteilhafte Kraftverläufe
anzupassen.
Besonders vorteilhaft ist ein Kraftverlauf, bei dem die Ausrückkraft
Fa beim Vorbewegen des Pedals 12 auf dem Ausrückweg Wa zunächst ansteigt
und auf der zweiten Weghälfte wieder abfällt. In der Rückbewegungsrichtung Re von
der Endstellung E zur Anfangsstellung A ist ein entsprechender Kraftverlauf ebenfalls
vorteilhaft.
Nachfolgend werden weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele einer
Feder 20b mit progressiver Kennlinie für einen Nehmerzylinder
20 beschrieben.
Die 2 bis 5
zeigen jeweils einen Nehmerzylinder 24 mit einem Hohlkolben 36,
von dessen einem Stirnende sich die Kolbenstange 24a erstreckt. Im Hohlraum
38 des Hohlkolbens 36 ist die jeweils als Druck-Wendelfeder ausgebildete
Feder 24 z. B. zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnenden des
Zylindergehäuses und des Kolbens 36 angeordnet. Im der Kolbenstange
24a abgewandten Endbereich des Zylindergehäuses ist jeweils ein Leitungsanschluss
22b für die Hydraulikleitung 22 vorhanden. Die Gleitfuge der Kolbenführung
ist jeweils durch einen Dichtring 40 abgedichtet, der in einer Ringnut
sitzt, die z. B. in der Gehäusewandung angeordnet ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach 2 ist die
bezüglich ihrer Federkraft progressive Kennlinie der Feder 24b durch eine
sich von Wendel zu Wendel z. B. gleichmäßig vergrößernde Teilung T, T1 gebildet.
Beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist die
bezüglich ihrer Federkraft progressive Kennlinie der Feder 24b durch sich
von Wendel zu Wendel z. B. gleichmäßig vergrößernde Querschnitte d, d1, d2 gebildet.
Beim Ausführungsbeispiel nach 4 ist die
bezüglich ihrer Federkraft progressive Kennlinie der Feder 24b dadurch
gebildet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Federn 24b mit unterschiedlichen
Federcharakteristiken axial hintereinanderliegend angeordnet sind. Hierbei kann
es sich z. B. um Federn 24b unterschiedlicher Teilung T und/oder Drahtdurchmesser
d handeln. Zur besseren gegenseitigen Abstützung ist zwischen den Federn
24b eine Stützscheibe 42 angeordnet. Mit zwei in Reihe angeordneten
unterschiedlichen Federn 24b lassen sich unter anderem auf bestimmten Abschnitten
starke Veränderungen der Federkennlinie erreichen, z. B. abknickende Federkennlinienabschnitte.
Beim Ausführungsbeispiel nach 5, das
beispielhaft ebenfalls einen Nehmerzylinder 24 betrifft, ist eine stufenlos
oder in Stufen wirksame Einstellvorrichtung 44 zum Verringern oder Vergrößern
der Federkraft Fn oder zum Anpassen der Vorrichtung 10 an Einbauunterschiede
oder an den Verschleißzustand der Kupplung 26 vorgesehen. Mit der Einstellvorrichtung
44 kann z.B. das der Kolbenstange 24a abgewandte Widerlager
46 der Feder 24b verstellbar und in der jeweiligen Verstellposition
feststellbar sein. Das Widerlager 46 kann durch einen Federring
48 gebildet sein, der in wenigstens zwei oder mehreren axial hintereinanderliegend
angeordneten Ringnuten 50 in der Innenwandung des Zylinders wahlweise einsetzbar
ist und eine axiale Stützschulter für das zugehörige Ende der Feder 24b
bildet.
Für eine Kompensation des Verschleißes der Kupplung 26 ist
das Widerlager 46 in 1 nach rechts zu verstellen.
Wenn z. B. der Nehmerzylinder 24 eine Feder 24b
mit progressiver Federkennlinie aufweist, vergrößert sich die Federkraft Fn mit
zunehmender Vorbewegung des Pedals 12 auf dem Ausrückweg Wa. Hierdurch
wird die Federkraft der Feder 26b der Kupplung 26 verringert.
Deshalb sinkt auch die erforderliche Ausrückkraft Fa am Pedal 12 mit zunehmender
Ausrückbewegung, insbesondere im Endbereich des Ausrückweges Wa, was aus ergonomischen Gründen
günstig und erwünscht ist.