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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Sie bezieht sich somit auf die Betätigung der Kupplung eines Fahrzeugs.
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Die Kupplungsbetätigung kann vollständig mechanisch sein, das heißt sie erfolgt mittels eines mit einem Pedal verbundenen Seils, das von dem Fahrzeugführer mit dem Fuß bedient wird. Es kann sich auch um eine hydraulische Verbindung handeln.
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Des Weiteren kann die Kupplungsbetätigung hilfskraftbetätigt und sogar vollständig gesteuert sein.
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Dazu wird das Fahrzeug mit einer elektrischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtung ausgestattet, die entweder zwischen dem Betätigungspedal und der Kupplung oder im Falle eines Automatikgetriebes stromabwärts einer Regelungsvorrichtung, die des Weiteren das Getriebe steuert, angeordnet wird.
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Aus der
DE 198 32 015 A1 ist eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung bekannt, die einen Drehmomentbegrenzer in Form einer Rutschkupplung innerhalb eines Zahnrades aufweist.
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Aus der
EP 0 538 802 A1 ist ein Weggeber zur Feststellung der Ist-Position eines von einem Stellantrieb bewegbaren Teils bekannt. Der Stellantrieb umfasst einen elektrischen Stellmotor und ein Abtriebsglied in Form einer Zahnstange. Dabei treibt der Stellmotor ein Antriebsglied an, welches wiederum ein Zwischenglied über eine Überlastkupplung antreibt. Die Überlastkupplung kann als reine Reibungskupplung oder mit lösbarer Verrastung zwischen zwei Kupplungsteilen ausgeführt sein.
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Aus der
DE 40 08 835 C2 ist eine kraftschlüssige Welle/Nabe-Verbindung bekannt, die als Rutschkupplung eingesetzt werden kann. Dabei ist zwischen der Welle und der Nabe ein Zwischenraum vorgesehen, der durch ein elastisch vorgespanntes Mitnahmeelement ausgefüllt ist, welches aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung, die einerseits eine mit einem Gewindeteil versehene Drehantriebswelle und andererseits in einem Kasten bzw. Gehäuse ein Kupplungsstellglied, das bezüglich des Kastens bzw. Gehäuses verschiebbar angebracht ist, sowie einen Mechanismus zur Verbindung des Stellglieds mit der Antriebswelle zur Umwandlung von deren Drehung in eine Translationsbewegung des Stellglieds aufweist, wobei dieser Verbindungsmechanismus ein Zahnrad aufweist, das drehbar um eine bezüglich des Kastens bzw. Gehäuses feststehende Hauptachse angebracht ist und durch den Gewindeteil der Antriebswelle in Eingriff genommen wird.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der im Namen der Anmelderin unter der Nummer
FR 2 790 806 A1 veröffentlichten Patentanmeldung bekannt. Diese Vorrichtung hat ihre Qualitäten bereits gezeigt.
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Bei einem Versagen der Kupplung, die eine Erhöhung oder eine Unregelmäßigkeit des an die Betätigungsvorrichtung angelegten Widerstandsmoments mit sich bringt, besteht jedoch die Gefahr einer Erhitzung des Motors und allgemeiner einer Beschädigung der Betätigungsvorrichtung.
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Die Erfindung zielt insbesondere daraufhin ab, diese Gefahren unter Vereinfachung der Ausführung und der Herstellung der Betätigungsvorrichtung zu begrenzen.
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Dazu schlägt die Erfindung eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass der Verbindungsmechanismus einen Drehmomentbegrenzer, über den das Zahnrad mit dem Stellglied verbunden ist, sowie einen drehbar um die Hauptachse angebrachten und mit dem Stellglied verbundenen Kurbelzapfen aufweist, wobei dieser Kurbelzapfen mittels des Drehmomentbegrenzers mit dem Zahnrad verbunden ist.
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Somit koppelt der Begrenzer das Zahnrad rotatorisch an das Stellglied, während die Widerstandskraft, die das Stellglied der Drehung des Rads entgegenstellt, geringer ist als ein vorbestimmter Schwellwert.
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Im Gegensatz dazu entkoppelt der Begrenzer das Stellglied vom Zahnrad, sobald diese Kraft über einen vorbestimmten Schwellwert liegt. In diesem Fall dreht das von der Antriebswelle angetriebene Zahnrad durch, ohne das Stellglied anzutreiben.
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Wenn der Drehung der Antriebswelle nicht entgegengewirkt wird, ist infolgedessen die Gefahr eines Zerbrechens von Teilen der Vorrichtung gering, genauso wie die Gefahr einer Erhitzung des Motors gering ist.
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Der Drehmomentbegrenzer kann einen Reibring aufweisen, der zwischen dem Kurbelzapfen und dem Zahnrad angeordnet ist und zum Beispiel einen sternförmigen Querschnitt aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Kurbelzapfen mittels einer parallel zur Hauptachse und davon entfernt verlaufenden Sekundärdrehachse mit einem Stellglied verbunden.
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Der Kurbelzapfen weist zum Beispiel eine koaxial zum Zahnrad verlaufende zylindrische Buchse auf, die sich zumindest teilweise axial in einer koaxial darin ausgebildeten Bohrung erstreckt, wobei der Drehmomentbegrenzer zwischen der Buchse und der Bohrung angeordnet ist.
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Das Zahnrad wiederum kann mit einer zylindrischen Verkleidung versehen sein, die in die Bohrung eingepresst ist, wobei der Drehmomentbegrenzer zwischen der Buchse und der Verkleidung angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Verbindungsmechanismus mit einer Kraftausgleichsvorrichtung verbunden, die die Wirkung der Antriebswelle auf den Verbindungsmechanismus unterstützen kann.
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Diese Kraftausgleichsvorrichtung weist zum Beispiel eine Druckfeder, die einerseits zwischen dem Kasten und andererseits dem Kurbelzapfen angeordnet ist, sowie gegebenenfalls Mittel zur Führung der Feder auf.
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Diese Führungsmittel umfassen zum Beispiel zwei komplementäre, ineinander schiebbare Teile, die bezüglich einander gleiten können, um sich zusammen an die Länge der Feder anzupassen.
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Die Kraftausgleichsvorrichtung ist vorzugsweise bezüglich des Kastens schwenkbar angebracht, während sie drehbar am Kurbelzapfen des Verbindungsmechanismus montiert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Kupplungsbetätigungsvorrichtung des Weiteren eine Vorrichtung zur Messung des Drehwinkels des Verbindungsmechanismus auf.
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Diese Messvorrichtung weist zum Beispiel einen Linearsensor auf, der ein bezüglich des Kastens feststehendes Element und ein bewegliches Element, das bezüglich des feststehenden Elements verschiebbar angebracht und mit dem Verbindungsmechanismus verbunden ist, umfasst.
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Als Variante weist die Winkelmessvorrichtung einen Drehsensor auf, der ein bezüglich des Kastens feststehendes Element und ein bewegliches Element gegenüber dem feststehenden Element, das um die Hauptachse drehbar angebracht ist, umfasst.
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Dieses bewegliche Element ist vorzugsweise an dem Zahnrad angebracht. Es handelt sich dabei zum Beispiel um eine magnetisierte Rippe, die an dem Zahnrad vorragend vorgesehen ist und eine abnehmende Höhe aufweist, während das feststehende Element des Sensors eine Hallsonde aufweist, die gegenüber der Oberseite der Rippe platziert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Stellglied und der Verbindungsmechanismus der Betätigungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie in einer einzigen Montagerichtung in dem Kasten angebracht werden können.
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Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung der Montage der Betätigungsvorrichtung, wodurch die Automatisierung ihrer Herstellung verstärkt werden kann.
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Darüber hinaus können die Kraftausgleichsvorrichtung und der Sensor so angeordnet sein, dass sie in der Montagerichtung in dem Kasten angebracht werden können, die zum Beispiel parallel zur Hauptachse verläuft.
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Die Erfindung wird bei Lektüre der folgenden Beschreibung einer beispielhaft und nicht einschränkend vorgeschlagenen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen besser verständlich; darin zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung;
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2 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach 1, in der verschiedene Komponenten erkannt werden können;
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3 eine analoge Ansicht zu 2, aus einem anderen Winkel;
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4 eine als Schnitt ausgeführte perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach den vorhergehenden Figuren;
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5 und 6 perspektivische Teilansichten der Vorrichtung nach den vorhergehenden Figuren;
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6 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von Komponenten der Vorrichtung nach den vorhergehenden Figuren;
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7 bis 13 perspektivische Ansichten, die die Montage der Vorrichtung nach den vorhergehenden Figuren darstellen;
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14 eine perspektivische Schnittansicht der montierten Vorrichtung;
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15 eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsvariante;
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16 eine perspektivische Detailansicht, die gewisse Komponenten der Vorrichtung nach 15 darstellt;
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17 bis 20 perspektivische Ansichten gemäß verschiedenen Winkeln und Konfigurationen einer Kraftausgleichsvorrichtung für eine Vorrichtung, wie die in den vorhergehenden Figuren dargestellte.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur elektrischen Betätigung einer hilfskraftbetätigten (oder gesteuerten) Kupplung eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
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Diese Vorrichtung 1 weist einen Elektromotor 2 auf, der an einem Kasten 3 befestigt ist, in dem ein Stellglied 4 verschiebbar montiert ist, das mit einer Stange 5 versehen ist, die teilweise in einem im Inneren des Kastens platzierten Gehäuse 6 aufgenommen wird (2).
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Eine (nicht dargestellte) Steuereinheit betätigt den Motor 2 in Abhängigkeit von der einzulegenden Gangstufe, entweder unter Einwirkung des Fahrers, wenn das Getriebe manuell betätigt wird, oder in Abhängigkeit von einem vorher erstellten Programm, wenn das Getriebe automatisch ist.
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Die Stange 5 weist ein inneres Ende, das im Gehäuse 6 aufgenommen wird und mittels dessen die Stange 5 daran befestigt ist, sowie ein gegenüberliegendes äußeres Ende 7 auf, das aus dem Kasten 3 heraus ragt und als Kugelkopf ausgebildet ist, um von einem (nicht dargestellten) Kupplungsbetätigungshebel in Eingriff genommen zu werden.
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Das Gehäuse
6 ist mit einem Spielnachstellmechanismus
8 versehen, der elektrisch betätigt wird und auf die Stange
5 einwirkt, damit sie nach und nach mit der Abnutzung der Reibung der Kupplung eine irreversible Translationsbewegung erfährt. Dieser Spielnachstellmechanismus
8 wird in der vorliegenden Anmeldung nicht ausführlich beschrieben; es wird auf die oben genannte
FR 2 790 806 A1 verwiesen.
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Die Stange 5 ragt durch eine Öffnung 9 aus dem Kasten 3, die durch eine Balgdichtung 10 verschlossen ist, welche die Stange 5 umgibt und dieser gestattet, dicht zu gleiten, wobei ihr ein gewisser Winkelausschlag gestattet wird.
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Der Motor 2 weist eine Drehantriebswelle 11 auf, die sich teilweise im Innenraum des Kastens 3 erstreckt und einen Gewindeteil 12 aufweist.
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Darüber hinaus weist die Betätigungsvorrichtung 1 einen Mechanismus 13 zur Verbindung des Stellglieds 4 mit der Antriebswelle 11 auf, um deren Drehung in eine Translationsbewegung des Stellglieds 4 umzuwandeln.
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Dieser Mechanismus 13 weist ein Zahnrad 14 auf, das drehbar um eine so genannte Hauptachse 15 angebracht ist, die bezüglich des Kastens 3 festgelegt ist und senkrecht zur Achse der Antriebswelle 11 verläuft. Das Zahnrad 14 verläuft tangential zum Gewindeteil 12 der Antriebswelle 11, der es wie ein Schneckenrad-Schnecken-Paar in Eingriff nimmt.
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Weiterhin weist der Verbindungsmechanismus 13 einen Drehmomentbegrenzer 16 auf, über den das Zahnrad 14 mit dem Stellglied 4 verbunden ist. Der Begrenzer 16, der mittels Reibung wirkt, ist dazu angeordnet, das Zahnrad 14 und das Stellglied 4 drehfest zu verbinden, während die Widerstandskraft, die das Stellglied 4 der Drehung des Rads 14 entgegenstellt, unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, und sie zu entkoppeln, sobald diese Kraft über diesem vorbestimmten Schwellwert liegt.
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Wie insbesondere in den 5 und 6 zu sehen, weist der Verbindungsmechanismus 13 einen um die Hauptachse 15 drehbar angebrachten Kurbelzapfen 17 auf. Dieser Kurbelzapfen 17 ist einerseits in einem Abstand von der Hauptachse 15 mit dem Stellglied 4 und andererseits über den Drehmomentbegrenzer 16 mit dem Zahnrad 14 verbunden.
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Des Weiteren ist er mit einer Vorrichtung 18 zur Speicherung mechanischer Energie verbunden, die zur Unterstützung des Motors 2 in seiner Wirkung an dem Zahnrad 14 und zum Ausgleich mindestens eines Teils der Kraft, der das Stellglied 4 am Rad 14 entgegenwirkt, angeordnet ist, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Der Kurbelzapfen 17 weist eine zylindrische Buchse 19 auf, die koaxial zum Zahnrad 14 verläuft und sich zumindest teilweise axial in einer koaxial darin ausgebildeten Bohrung 20 erstreckt, wobei der Drehmomentbegrenzer 16 wiederum einen Reibring 21 aufweist, der zwischen der Buchse 19 und der Bohrung 20 angeordnet und festgeklemmt montiert ist.
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Wie insbesondere in 4 zu sehen, besteht der Kurbelzapfen aus mehreren montierten, parallelen, in einem axialen Abstand zueinander angeordneten Einzelteilen, nämlich außer der Buchse 19 einer Stützplatte 22 und einem Kniehebel 23, die sich alle beide radial zur Buchse 19 erstrecken und axial darauf aufgepresst sind. Genauer weist die Buchse 19 einen zylindrischen Mittelteil 24 auf, der auf beiden Seiten durch zwei zylindrische Endteile verlängert ist, deren Durchmesser kleiner ist als der des Mittelteils 24, nämlich einen unteren Endteil 25, der in die Bohrung 20 des Rads 14 eingeführt wird, und einen oberen Endteil 26, der sich mit dem Mittelteil 24 axial vorragend zum Rad 14 erstreckt (4).
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An seiner Verbindungsstelle mit dem unteren Endteil 25 und dem oberen Endteil 26 bildet der Mittelteil 24 eine untere Schulter 27 bzw. eine obere Schulter 28. Die Stützplatte 22 und der Hebel 23 liegen alle beide an der unteren Schulter 27 bzw. an der oberen Schulter 28 an, wobei der Mittelteil 24 somit einen Steg bildet, der zwischen ihnen einen Mindestabstand aufrechterhält.
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Die Stützplatte 22 weist eine längliche Form auf und enthält zwei Arme 29, 30, die sich einander gegenüber auf beiden Seiten der Hauptachse 15 erstrecken, wobei sich der erste 29 im Wesentlichen gegenüber dem Berührungspunkt zwischen der Antriebswelle 11 und dem Zahnrad 14 erstreckt, während sich der zweite 30 auf der Seite dieses Punktes erstreckt (5).
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Der Hebel 23 erstreckt sich allgemein nur auf einer Seite der Hauptachse 15. Er weist einen proximalen Teil 31 auf, der sich radial in der Lotrechten des ersten Arms 29 von der Achse 15 erstreckt und von einem distalen Teil 32 verlängert wird, der mit dem proximalen Teil 31 einen Winkel zwischen 80° und 120° bildet, so dass der Hebel 23 in Draufsicht ein allgemein L-förmiges Profil aufweist.
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Wie in 4 zu sehen, sind die Stützplatte 22 und der Hebel 23 durch eine Sekundärachse 33 verbunden, die sich parallel zur Hauptachse 15 in einem Abstand zu dieser erstreckt. Die Sekundärachse 33 ist drehbar bezüglich der Platte 22 und des Hebels 23 angebracht, wobei ihre Enden in zwei koaxialen Bohrungen aufgenommen sind, die in der Platte 22 am Ende ihres ersten Arms 29 bzw. im Hebel 23 an der Verbindungsstelle zwischen seinem proximalen 31 und distalen 32 Teil ausgebildet sind.
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Wie in 14 zu sehen, ist das Gehäuse 6 des Stellglieds 4 auf der Seite der Hauptachse mit einem vorragenden Finger 34 versehen, dessen Ende mit einem Loch versehen ist, durch das sich die Sekundärachse 33 erstreckt, so dass das Stellglied 4 drehfest mit dem Kurbelzapfen um diese Achse 33 ist.
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Wie gesehen, ist der Kurbelzapfen 17 mit einer Kraftausgleichsvorrichtung 18 verbunden. Diese Vorrichtung 18 weist eine Druckfeder 35 auf, die zwischen dem Kasten 3 und dem Hebel 23 eingeklemmt ist. Genauer ist die Feder 35 gleichzeitig an zwei ineinander schiebbaren Führungen angebracht, nämlich einerseits einer proximalen Führung 36, die sich auf der Seite des Hebels 23 befindet, an dem sie drehbar um eine parallel zur Hauptachse verlaufende Achse 38 angebracht ist, die ein im Hebel 23 am Ende seines distalen Teils 32 ausgebildetes Loch durchquert, und andererseits eine distale Führung 37, die sich auf der Seite des Kastens 3 befindet, an dem sie drehbar um eine ebenfalls parallel zur Hauptachse 15 verlaufende Achse 39 angebracht ist.
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Wie in 2 zu sehen, ist die Ausgleichsvorrichtung 18 in einem Ansatz 40 des Kastens 3 untergebracht, in dem sie um die Achse 39 entlang einer Winkelöffnung von mehreren Grad – zum Beispiel von 2° bis 10° – winkelförmig ausschlagen kann.
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Jede Führung 37, 38 weist eine kreisförmige Unterlagsplatte 41, 42 auf, die auf der geometrischen Achse der Feder 35 zentriert ist, wobei die Achse in einer sich senkrecht zur Hauptachse 15 erstreckenden Ebene verläuft. Die Unterlagsplatten 41, 42 sind zueinander weisend durch komplementäre Stangen 43, 44 verlängert, von denen eine erste 43 ein Vollprofil in Form eines Kreuzes aufweist, von dem einer der Zweige 43a breiter ist als der andere 43b und von dem der zweite 44, der ein kreuzförmiges Profil aufweist, eine Kontur 45 besitzt, die zur ersten Stange 43 komplementär ist, so dass die Stangen 43, 44 unter Beibehaltung ihrer gegenseitigen Ausrichtung ineinander geschoben und parallel zur geometrischen Achse der Feder 35 gleiten können.
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Die Feder 35 ist gemeinsam an den Stangen 43, 44 angebracht und liegt mit ihren beiden Enden an den Unterlagsplatten 41, 42 an, zwischen denen sich komprimiert die Führungen 37 und 38 befinden, die bezüglich einander gleiten, um sich gemeinsam an die Länge der Feder 35 anzupassen, wenn sie komprimiert wird oder sich im Gegensatz dazu ausdehnt.
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Der größere Zweig 43a der ersten Stange 43 weist eine Breite auf, die etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Feder 35. Das Gleiche gilt für die Abmessung der zweiten Stange 44, die senkrecht zur Breite des Zweigs 43a gemessen wird. Auf diese Weise wird die Feder 35 unabhängig von ihrer Länge ohne die Gefahr einer Durchbiegung immer genau geführt.
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Die Drehung des Rads 14 und des Kurbelzapfens 17 wird durch zwei Lagerbuchsen geführt, nämlich einer unteren Lagerbuchse 46 und einer oberen Lagerbuchse 47, die jeweils einen auf die Hauptachse 15 aufgeschobenen axialen Teil 48 aufweisen, der zwischen dieser und der Buchse 19 angeordnet und durch einen Bund 49, der bei der unteren Lagerbuchse 46 am unteren Ende 25 der Buchse 19 anliegt und bei der oberen Lagerbuchse 47 an ihrem unteren Ende 26 anliegt, verlängert wird. Die Lagerbuchsen 46 und 47 sind vorzugsweise selbstschmierend, um die Drehung des Kurbelzapfens 17 um die Hauptachse 15 zu erleichtern.
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Wie in 4 zu sehen, liegt die untere Lagerbuchse 46 direkt an einer unteren Wand 50 des Kastens 3 an, in der eine zylindrische Aufnahme 51 für ein unteres Ende 52 der Hauptachse 15 ausgebildet ist. Die obere Lagerbuchse 47 liegt hingegen indirekt über einen Steg 54 an einer oberen Wand 53 des Kastens 3 an, in der das obere Ende 55 der Hauptachse 15 aufgenommen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Zahnrad 14 aus einem thermoplastischen Material hergestellt, das gegenüber Stahl den Vorteil aufweist, leicht und zu geringeren Kosten in Form gebracht zu werden, und dies bei einer geringeren Trägheit, wodurch sich das Reaktionsvermögen der Betätigungsvorrichtung 1 erhöht. In diesem Fall steht der Reibring 21 nicht direkt mit der im Zahnrad 14 ausgebildeten Bohrung 20 in Berührung, wobei eine in die Bohrung 20 eingepresste metallische Verkleidung 56 zwischen dieser und dem Ring 21 angeordnet ist. Diese Verkleidung 56 verringert beträchtlich den Verschleiß des Zahnrads 14.
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Der Reibring 21 ist wiederum aus einem metallischen Material hergestellt und weist vorzugsweise im Querschnitt ein sternförmiges Profil auf, das ihm eine gewisse radiale Elastizität verleiht (8). Der Ring 21 wird vor der Montage zwischen der Achse 15 und dem Rad 14 vorgespannt, um sie drehfest unter normalen Gebrauchsbedingungen, das heißt, wenn die von dem Stellglied 4 entgegengesetzte Widerstandskraft unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt, zu verbinden.
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Wie insbesondere in 5 zu sehen, ist die Betätigungsvorrichtung 1 des Weiteren mit einer Vorrichtung 57 zur Messung des Drehwinkels des Rads 14 ausgestattet. Diese Vorrichtung 57 weist einen Linearsensor 58 mit Hall-Effekt auf, der mit einem am Kasten 3 befestigten Gehäuse 59 versehen ist, in dem eine Stange 60 verschiebbar befestigt ist. Diese Stange 60 ist an ihrem freien Ende mit einer Gabel 61 mit U-förmigem Querschnitt versehen, die mit einem Stift 62 in Gleiteingriff gelangt, der in einem Abstand zur Hauptachse 15, zu der er sich parallel erstreckt, vom zweiten Arm 30 der Stützplatte 22 ragt.
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Die Ruhestellung der Betätigungsvorrichtung 1 wird in 5 dargestellt. In dieser Stellung sind der drehfest mit dem Zahnrad 14 verbundene Kurbelzapfen 17 und die Ausgleichsvorrichtung 18 so angeordnet, dass die geometrische Achse der Feder 35 die Hauptachse 15 schneidet. Infolgedessen ist das von der Ausgleichsvorrichtung 18 unter der Schubkraft der Feder 35 ausgeübte Drehmoment gleich Null. Somit ist das System im Gleichgewicht, solange keine Drehung auf das Zahnrad 14 übertragen wird.
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Sobald die Antriebswelle 11 unter der Steuerung der Steuervorrichtung – unter Einwirkung des Fahrers oder automatisch – das Zahnrad 14 (entgegen dem Uhrzeigersinn in 5) in Drehung versetzt, treibt dieses wiederum den Kurbelzapfen 17 an, der um die Hauptachse 15 schwenkend die Ausgleichsvorrichtung 18 winkelförmig von ihrer Ausgleichsstellung, wie oben definiert, entfernt.
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Unter der auf den Hebel 23 ausgeübten Schubkraft der Feder 35 legt die Ausgleichsvorrichtung 18 an dem Kurbelzapfen 17 ein Drehmoment an, das dem von der Antriebswelle 11 über das Zahnrad 14 angelegten hinzugefügt wird.
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Da die Summe dieser Drehmomente größer ist als das von dem Stellglied 4 unter der Schubkraft der elastischen Glieder der Kupplung entgegenwirkende Widerstandsmoment, schiebt der Kurbelzapfen 17 das Stellglied 4 nach außen des Kastens 3 wie ein Kurbeltriebsystem, wobei die Bewegung, mit der das Stellglied 4 beaufschlagt wird, eine Kombination aus einer Translationsbewegung und einer Rotationsbewegung ist, die auf der Balgdichtung 10 zentriert ist.
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Die Stange 60 des Sensors 58, die ursprünglich aus dem Gehäuse 59 ausgetreten ist, wird unter der Schubkraft des Stifts 62, die die Drehung des Kurbelzapfens 17 unter Gleiten in der Gabel 61 begleitet, in das Innere des Gehäuses zurückgeschoben.
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Die Stange 60 ist zum Beispiel mit einer magnetischen Mehrpolplatte versehen, die aus mehreren aneinander angrenzenden Bereichen mit einer Magnetisierungsrichtung besteht, die umgekehrt zu einem Bereich verläuft, der bezüglich zweier daran angrenzender Bereiche positioniert ist, während der Sensor 58 mit einer Hallsonde versehen ist, die am Eintrittsteil der Stange 60 im Gehäuse 59 angeordnet ist und aufeinander folgende Umkehrungen der Polarität der Mehrpolplatte erfasst, um ein zur Verschiebung der Stange 60 proportionales Signal zu liefern.
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Durch eine einfache Verarbeitung des Signals, zum Beispiel in der Steuereinheit der Betätigungsvorrichtung 1, kann die Winkelverschiebung des Kurbelzapfens 17 gemessen und mit der gewünschten theoretischen Verschiebung in Abhängigkeit von der Drehung der Antriebswelle 11 verglichen werden.
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Wenn die tatsächliche Winkelverschiebung des Kurbelzapfens 17 gleich oder im Wesentlichen gleich seiner theoretischen Verschiebung ist, bedeutet dies, dass der Kurbelzapfen 17 und das Rad 14 ordnungsgemäß gekuppelt sind und dass die Vorrichtung 1 bei der Betätigung der Kupplung auf keine Schwierigkeiten trifft.
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Wenn der Gangwechsel registriert ist, wirkt die Betätigungsvorrichtung 1 umgekehrt zu dem gerade Beschriebenen, wobei die Antriebswelle 11 das Rad 14 in die entgegengesetzte Richtung antreibt (das heißt im Uhrzeigersinn in 5), bis sich die Vorrichtung 1 erneut in ihrer Ruhestellung befindet.
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Sobald der von dem Stellglied 4 entgegengesetzte Widerstand über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, das heißt das von dem Stellglied 4 an den Kurbelzapfen 17 angelegte Widerstandsmoment größer ist als die Summe der von der Antriebswelle 11 und der Ausgleichsvorrichtung 18 angelegten Drehmomente, wird der als Funktion des Schwellwerts kalibrierte Reibring 21 vom Kurbelzapfen 17 oder vom Rad 14 getrennt, so dass dieser, immer noch von der Antriebswelle 11 angetrieben, durchdreht, ohne den Kurbelzapfen 17 antreiben zu können, von dem er somit immer noch getrennt ist.
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Da sich das Rad 14 trotz der durch den Reibring 21 bewirkten Reibung frei dreht, erfährt der Motor 2 nur eine minimale oder sogar gar keine Erhitzung. Die Teile der Vorrichtung 1 und insbesondere die den Verbindungsmechanismus 13 bildenden Teile erfahren keine Belastung. Daraus ergibt sich eine erhöhte Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Betätigungsvorrichtung 1.
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Die mit der Winkelmessvorrichtung 57 verbundene Steuereinheit wird von dieser darüber informiert, dass die Drehung des Kurbelzapfens 17 blockiert ist. Sie kann so programmiert sein, dass sie in diesem Fall das Anhalten des Motors 2 ansteuert, um jeglichen unnützen Energieverbrauch zu vermeiden. Sie kann auch so programmiert sein, dass sie den Fahrer über ein Versagen des Systems unterrichtet, zum Beispiel unter Beleuchtung einer Anzeigelampe auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs.
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Die Montage der Betätigungsvorrichtung 1 wird von dem leeren Kasten 3 aus, an dem nur der Motor 2 befestigt ist, wie folgt durchgeführt.
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Zunächst wird das untere Ende 52 der Hauptachse 15 in die entsprechende, in der unteren Wand 50 des Kastens 3 ausgebildete zylindrische Aufnahme 51 eingepresst (7).
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Danach bildet man eine erste Unterbaugruppe 63, die die untere Lagerbuchse 46, das Zahnrad 14, die Verkleidung 56, den Reibring 21, die Stützplatte 22, die Buchse 19, die Sekundärachse 33 und den Stift 62 umfasst. Diese Teile werden in einer parallel zur Achse des Zahnrads 14 verlaufenden einzigen Richtung montiert (8).
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Die Verkleidung 56 wird zunächst in die Bohrung 20 des Rads 14 eingepresst. Danach wird der Reibring in die Verkleidung 56 eingeschoben. Die Stützplatte 22 wird auf den unteren Endteil 25 der Buchse 19 aufgepresst, bis sie an der unteren Schulter 27 zur Anlage kommt. Dann wird der untere Endteil 25 der Buchse 19 in den Reibring eingeführt, bis die Stützplatte 22 am Zahnrad 14 zur Anlage kommt. Die Sekundärachse 33 und der Stift 62 werden in die entsprechenden Löcher eingeführt, die im ersten bzw. im zweiten Arm 29, 30 der Stützplatte 22 ausgebildet sind, wobei die untere Lagerbuchse 46 in den unteren Endteil 25 der Buchse 19 eingeführt wird.
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Dann wird diese Unterbaugruppe 63 auf die Hauptachse 15 aufgeschoben (9).
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Der Sensor 58 wird parallel zur Hauptachse 15 so angeordnet, dass die Gabel 61 auf den Stift 62 aufgeschoben wird (9 und 10).
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Das Stellglied 4 wird ebenfalls parallel zur Hauptachse 15 angeordnet, so dass sein Finger 34 auf die Sekundärachse 33 aufgeschoben wird (10 und 11), während die Stange 5 die Öffnung 9 durchquert, in der der Balg 10 angeordnet ist.
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Es wird eine zweite Unterbaugruppe 64 gebildet, die die Ausgleichsvorrichtung 18 und den Hebel 23 umfasst, der um die Achse 38 der proximalen Führung 36 drehbar daran befestigt ist.
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Diese zweite Unterbaugruppe 64 ist parallel zur Hauptachse 15 angeordnet, so dass der Hebel 23 gemeinsam auf die Hauptachse 15 und die Sekundärachse 33 aufgeschoben wird, bis der Hebel 23 an der oberen Schulter 28 anliegt, während die Drehachse 39 der distalen Führung 37 in einer im Kasten 2 am Ende seines Ansatzes 40 vertieft ausgebildeten zylindrischen Aufnahme 65 aufgenommen wird (11 und 12).
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Dann wird der obere Lagerzapfen 47, immer noch parallel zur Hauptachse 15, in den oberen Endteil 26 der Buchse 19 eingeführt (12). Danach wird der Steg 54 auf das obere Ende 55 der Achse 15 aufgeschoben.
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Dann kann der Kasten 3 wieder geschlossen werden, wobei die obere Wand 53 des Kastens an dem Steg 54 zur Anlage kommt und dadurch gewährleistet, dass der Verbindungsmechanismus 13 festgehalten wird (14).
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Die gerade beschriebene Montage ist insbesondere aufgrund der Tatsache, dass die inneren Komponenten der Betätigungsvorrichtung 1 aufeinander folgend in einer einzigen Richtung, im vorliegenden Fall parallel zur Hauptachse 15, montiert werden, besonders einfach. Diese Befestigung wird durch die Konfiguration und die Anordnung der Komponenten, insbesondere des Verbindungsmechanismus 13, des Stellglieds 4, der Ausgleichsvorrichtung 18 und des Sensors 58, gestattet. Somit ist es möglich, die Montage der Betätigungsvorrichtung 1 zumindest teilweise zu automatisieren.
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Eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 zur Betätigung der Kupplung wird in den 15 und 16 dargestellt. Die der oben beschriebenen Ausführungsform gemeinen Elemente behalten ihre Bezugszahlen, während die Bezugszahlen der modifizierten Elemente behalten werden und mit einem zusätzlichen Zeichen „'” versehen werden.
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Diese Variante unterscheidet sich von der soeben beschriebenen Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausführung des Zahnrads 14' und des Sensors 58'.
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Wie in 15 zu sehen, bildet das Zahnrad 14' keine Vollscheibe wie oben beschrieben, sondern es ist durchbrochen, um einen auf der Hauptachse 15 zentrierten Winkelsektor zu bilden, der sich über eine Winkelöffnung von ca. 120° um die Achse 15 erstreckt. Dadurch ergibt sich ein wesentlicher Platzgewinn.
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Der Sensor 58' wiederum weist ein bei 66 geschlitztes Gehäuse 59' auf, das am Kasten 3 befestigt und in der Lotrechten des Zahnrads 14' angeordnet ist, welches mit einer magnetisierten Rippe 67 versehen ist, die sich in einem Kreisbogen erstreckt und deren Höhe gleichmäßig abnimmt.
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Der Sensor 58' weist eine Hallsonde auf, deren empfindlicher Teil sich am Grund des Schlitzes 66 befindet. Der Sensor 58' ist so angebracht, dass er die Rippe 67 überlappt, wobei sich die Hallsonde somit in der Lotrechten der Oberseite der Rippe 67 befindet. Wenn das Zahnrad 14' in Drehung versetzt wird, misst der Sensor 58' somit die Änderung des durch die Sonde in Abhängigkeit von der Winkelposition der Rippe 67 erfassten Magnetfelds.
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Eine der Vorteile dieser Konstruktion des Sensors 58' besteht darin, dass das Gehäuse 59' und die Rippe 67 direkt an den feststehenden Funktionsteilen (im vorliegenden Fall der Kasten bzw. das Gehäuse 3) und dem beweglichen Funktionsteil (das Zahnrad 14') der Vorrichtung 1 angebracht sind. Da kein Zwischengelenk vorgesehen ist, das ein Funktionsspiel einführen kann, gestattet der Sensor 58' die Messung der relativen Verschiebung der Teile der Vorrichtung 1, im vorliegenden Fall des Zahnrads 14', bezüglich des Kastens bzw. des Gehäuses 3.
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Was den Rest anbetrifft, ist die allgemeine Konstruktion der Vorrichtung 1 unverändert. Die Montage wiederum entspricht dem oben beschriebenen Verfahren.