DE29511623U1 - Friction clutch with an actuator - Google Patents
Friction clutch with an actuatorInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung mit einem Stellantrieb, wie sie prinzipiell aus der deutschen Offenlegungsschrift 42 38 368 bekannt ist. Der bekannte Stellantrieb wird von einem Elektromotor angetrieben, der von einer Steuerelektronik angesteuert wird. Der Elektromotor wirkt über ein Untersetzungsgetriebe auf ein Ausgangsteil, welches mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht. Das Untersetzungsgetriebe ist als Stirnradgetriebe ausgebildet, welches durch die dort beschriebenen Maßnahmen eine besonders guten Wirkungsgrad aufweist. Auf das Ausgangsteil des Getriebes wirkt eine Ausgleichsfeder, die beim Ausrücken der Reibungskupplung den Elektromotor unterstützt. Im Getriebegehäuse ist gleichzeitig die Steuerelektronik untergebracht, die den Elektromotor ansteuert.The invention relates to a friction clutch with an actuator, as is known in principle from German patent application 42 38 368. The known actuator is driven by an electric motor that is controlled by control electronics. The electric motor acts via a reduction gear on an output part that is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch. The reduction gear is designed as a spur gear, which has a particularly good level of efficiency due to the measures described there. A compensating spring acts on the output part of the gear, which supports the electric motor when the friction clutch is disengaged. The control electronics that control the electric motor are also housed in the gear housing.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für automatisierten Betrieb so auszugestalten, daß der Stellantrieb einen minimalen Raumbedarf aufweist, mit einem sehr geringen Gewicht auskommt und daher preiswert zu erstellen ist, wobei die Steuerelektronik aus dem Stellantrieb auszugliedern ist.The invention is based on the object of designing a friction clutch with an actuator for automated operation in such a way that the actuator requires minimal space, is very light and can therefore be manufactured inexpensively, whereby the control electronics can be separated from the actuator.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist es beispielsweise, daß zumindest die Leistungselektronik im Stellantrieb integriert ist, wodurch der Stellantrieb schwerer und teuerer wird und die Leistungselektronik zusätzlich zum Elektromotor Wärme erzeugt. Dabei muß der Elektromotor selbst schon derart dimensioniert sein, daß er die Wirkungsgradverluste es Getriebes, gegebenenfalls die Wirkungsgradverluste einer hydraulischen Übertragungsstrekke, die Ausrückkraftüberhöhung bei Verschleiß innerhalb der ReibungskupplungA disadvantage of the solutions known from the state of the art is, for example, that at least the power electronics are integrated in the actuator, which makes the actuator heavier and more expensive and the power electronics generate heat in addition to the electric motor. The electric motor itself must be dimensioned in such a way that it can compensate for the efficiency losses of the gearbox, if necessary the efficiency losses of a hydraulic transmission line, the release force increase due to wear within the friction clutch
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und die relativ große Steuerung bei Verwendung einer Membranfeder in der Reibungskupplung ausgleicht. Dadurch ist der [Elektromotor relativ stark überdimensioniert und muß auch bei ungünstiger Konstellation mit einen sehr hohen Steuerstrom angesteuert werden. Eine Ausgliederung der Leistungselektronik verbietet sich bei solchen hohen Steuerströmen schon aus dem Grund, daß diese elektromagnetische Wellen großen Ausmaßes erzeugen und so andere elektrische Bauteile im Kraftfahrzeug stören.and the relatively large control when using a diaphragm spring in the friction clutch compensates. As a result, the electric motor is relatively over-dimensioned and must be controlled with a very high control current even in unfavorable situations. Separating the power electronics is not possible with such high control currents, simply because they generate large electromagnetic waves and thus interfere with other electrical components in the vehicle.
Gelöst wird die eingangs gestellte Aufgabe durch die in den Ansprüchen festgelegten Merkmale. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß die Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatisierte Betrieb versehen ist, umfassend eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuerelektronik, einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingangsteil vom Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgangsteil über ein Übertragungselement mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, eine Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung sowie eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Steuerströme für den Elektromotor soweit abzusenken, daß die Steuerelektronik vom Stellantrieb entfernt untergebracht werden kann. Damit kann die Steuerelektronik an geeigneter Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet werden, wodurch sie einer wesentlich geringeren Belastung thermischer und mechanischer Art ausgesetzt ist. Es ist dabei beispielsweise möglich, die Steuerelektronik in eine bereits vorhandene Kraftfahrzeugelektronik mit zu integrieren. Die Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung kann dabei im Sinne der deutschen Offenlegungsschrift 37 06 849 ausgebildet und wirksam sein. Die Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung - größtenteils im Hinblick auf den Verschleiß an den Reibbelägen der Kupplungsscheibe- kann unterschiedlich ausgeführt sein. Eine der möglichen Ausführungsformen ist in der deutschen Patentschrift 29 20 932 näher erläutert. Durch die Anordnung eines automatischen Verschleißausgleichs in der Reibungs-The object set out at the beginning is achieved by the features defined in the claims. An embodiment according to the invention provides that the friction clutch is provided with an actuator for automated operation, comprising control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with a housing, the input part of which is driven by the electric motor and the output part of which is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, a compensating spring to support the actuating force of the friction clutch and a device for automatically compensating for wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant. This embodiment makes it possible to reduce the control currents for the electric motor to such an extent that the control electronics can be housed away from the actuator. The control electronics can thus be arranged at a suitable location in the motor vehicle, whereby it is exposed to significantly lower thermal and mechanical stress. It is possible, for example, to integrate the control electronics into an already existing motor vehicle electronics system. The compensating spring for supporting the actuating force of the friction clutch can be designed and effective in accordance with German patent application 37 06 849. The device for automatically compensating for wear within the friction clutch - mainly with regard to wear on the friction linings of the clutch disc - can be designed in different ways. One of the possible embodiments is explained in more detail in German patent application 29 20 932. By arranging an automatic wear compensation in the friction clutch
Reg.-Nr. 13 781 | *·.·.; ; *' .*·.:"·· 30.01.95Reg. No. 13 781 | *·.·.; ; *' .*·.:"·· 30.01.95
kupplung ist es möglich, die vorzugsweise als Membranfeder ausgeführte Hauptfeder der Reibungskupplung in einem einzigen Arbeitspunkt arbeiten zu lassen, so daß über die Lebensdauer der Reibungskupplung keine erhöhte Antriebsleistung durch den Elektromotor vorgesehen werden muß.clutch, it is possible to let the main spring of the friction clutch, which is preferably designed as a diaphragm spring, work at a single operating point, so that no increased drive power from the electric motor has to be provided over the service life of the friction clutch.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatisierten Betrieb versehen ist, umfassend eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuereiektronik, einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingansteil vom Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgangsteil über eine Übertragungselement mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, wobei das Untersetzungsgetriebe als schrägverzahntes Stirnradgetriebe, insbesondere mit Evoiventenverzahnung, ausgeführt ist mit einem Eingangszahnrad von höchstens sieben Zähnen, sowie einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung. Hierbei ist in vorteilhafter Weise die bereits beschriebene, automatische Verschleißausgleichseinrichtung kombiniert mit einem Stirnradgetriebe im Stellradantrieb, welches insbesondere mit einer Evolventenverzahnung versehen ist und bei welcher das Eingangszahnrad höchstens sieben Zähne aufweist. Eine solche Getriebeanordnung ermöglicht in einer einzigen Stufe die notwendige Übersetzung zwischen dem Elektromotor und dem Übertragungselement, wobei die angesprochene Verzahnung einen besonders günstigen Wirkungsgrad aufweist. Durch beide Maßnahmen ist es möglich, die Stromstärken zum Ansteuern des Elektromotors soweit abzusenken, daß zumindest die Steuerelektronik separat vom Stellantrieb im Kraftfahrzeug untergebracht werden kann. Dadurch wird der Stallantrieb klein, leicht und preiswert, und seine Unterbringung im Motorraum bereitet keine Schwierigkeiten.A further advantageous embodiment provides that the friction clutch is provided with an actuator for automated operation, comprising control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with a housing, the input part of which is driven by the electric motor and the output part of which is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, the reduction gear being designed as a helical spur gear, in particular with involute gearing, with an input gear of a maximum of seven teeth, and a device for automatically compensating for wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant. In this case, the automatic wear compensation device already described is advantageously combined with a spur gear in the actuator drive, which is in particular provided with involute gearing and in which the input gear has a maximum of seven teeth. Such a gear arrangement enables the necessary transmission between the electric motor and the transmission element in a single stage, whereby the gearing mentioned has a particularly good level of efficiency. Both measures make it possible to reduce the current intensity for controlling the electric motor to such an extent that at least the control electronics can be housed separately from the actuator in the vehicle. This makes the stall drive small, light and inexpensive, and it is not difficult to house it in the engine compartment.
Eine weitere Ausführungsform einer Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatisierten Betrieb sieht vor, daß eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuerelektronik vorhanden ist, ferner ein Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingangsteil vom Elektromotor angetriebenAnother embodiment of a friction clutch with an actuator for automated operation provides for control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with a housing, the input part of which is driven by the electric motor
Reg.-Nr. 13 781 ": °.J . i : ,** . \.:"··. 30.01.95Registration number. 13 781 ": °.J . i : ,** . \.:"··. 30.01.95
wird und dessen Ausgangsteil über ein Übertragungselement mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, wobei das Untersetzungsgetriebe als schrägverzahntes Stirnradgetriebe, insbesondere mit Evolventenverzahnung, ausgeführt ist mit einem Eingangszahnrad von höchstens sieben Zähnen, eine Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung sowie eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung. Durch die Verwendung eines wirkungsgradoptimierten Stirnradgetriebes, insbesondere mit Evolventenverzahnung, welches einstufig aufgebaut ist mit einem Eingangszahnrad von höchstens sieben Zähnen, sowie durch das Vorsehen einer Ausgleichsfeder im Stellantrieb zur Unterstützung des Elektromotors beim Ausrückvorgang der Kupplung und durch eine Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung insbesondere an den Reibbelägen der Kupplungsscheibe - zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung ist es möglich, den Strombedarf zum Ansteuern des Elektromotors derart abzusenken, daß die Steuerströme in Größenordnungen von Stromstärken anderer elektrischer Verbraucher im Automobil liegen und somit weder besonders starke Kabel verlegt werden müssen, noch die Gefahr von elektromagnetischer Verseuchung entsteht. Damit ist es erst möglich, die Steuerelektronik komplett - vor allem zusammen mit der Leistungselektronik separat im Kraftfahrzeug unterzubringen und zwar an einer Stelle, die besser temperatur- und vibrationsgeschützt ist.and whose output part is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, the reduction gear being designed as a helical spur gear, in particular with involute gearing, with an input gear of a maximum of seven teeth, a compensating spring to support the actuating force of the friction clutch and a device for automatically compensating for wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant. By using an efficiency-optimized spur gear, in particular with involute gearing, which is designed in one stage with an input gear of a maximum of seven teeth, as well as by providing a compensating spring in the actuator to support the electric motor when the clutch is disengaged and by a device for automatically compensating for wear within the friction clutch, in particular on the friction linings of the clutch disc - to keep the actuating force of the friction clutch constant, it is possible to reduce the power requirement for controlling the electric motor in such a way that the control currents are in the same order of magnitude as the currents of other electrical consumers in the automobile, and thus neither particularly strong cables have to be laid nor is there a risk of electromagnetic contamination. This makes it possible to house the control electronics completely - especially together with the power electronics - separately in the vehicle, in a place that is better protected against temperature and vibration.
Ein weiterer Erfindungsgedanke ist in einer Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatisierten Betrieb zu sehen, umfassend eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuerelektronik, einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingangsteil vom Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgangsteil über ein Übertragungselement mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, einer Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung, einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung, sowie einer Einrich-A further inventive concept is to be seen in a friction clutch with an actuator for automated operation, comprising control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with housing, the input part of which is driven by the electric motor and the output part of which is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, a compensating spring to support the actuating force of the friction clutch, a device for automatically compensating the wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant, and a device
Reg.-Nr. 13 781 J, "&iacgr; # :#.S &iacgr; ' ^O 30.01.95Reg. No. 13 781 J, "&iacgr;# : # .S &iacgr;' ^O 30.01.95
tung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung. Durch die Anordnung eines automatischen Ausgleichs des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung - insbesondere der Reibbeläge der Kupplungsscheibe - ist es möglich, die Ausgleichsfeder gezielt auf die Kupplungshauptfeder abzustimmen, da über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung die Kraft der Kupplungshauptfeder konstant gehalten wird. In Kombination mit einer gleichzeitig vorgesehenen Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft ist es somit möglich, den Elektromotor des Stellantriebs mit sehr geringen Stromstärken zu steuern, wodurch einerseits die Steuerelektronik zumindest in ihrem Leistungsteil erheblich kleiner ausfällt und geringere Verluste aufweist und andererseits die Zuleitung von der Steuerelektronik zum Elektromotor wie jede andere elektrische Leitung im Kraftfahrzeug verlegt werden kann. Dabei kann die Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung unterschiedliche ausgebildet sein. Eine Möglichkeit besteht darin, die in Ausrückrichtung stark degressive Kennlinie einer Membranfeder als Kupplungshauptfeder mit einem elastischen Glied innerhalb des Betätigungsweges zu versehen, so daß dieses der Kupplungshauptfeder entgegenwirkt und eine Absenkung der Betätigungskraft herbeiführt. Das elastische Glied kann beispielsweise in das Kupplungsgehäuse integriert sein, es kann jedoch auch beispielsweise als Belagfederung der Kupplungsscheibe ausgebildet sein.device for reducing the release force of the friction clutch. By arranging an automatic compensation of the wear within the friction clutch - in particular the friction linings of the clutch disc - it is possible to specifically match the compensating spring to the clutch main spring, since the force of the clutch main spring is kept constant over the entire service life of the friction clutch. In combination with a device for reducing the release force provided at the same time, it is thus possible to control the electric motor of the actuator with very low current intensities, which on the one hand means that the control electronics are considerably smaller, at least in their power section, and have lower losses, and on the other hand the supply line from the control electronics to the electric motor can be laid like any other electrical line in the motor vehicle. The device for reducing the release force of the friction clutch can be designed in different ways. One possibility is to provide the strongly degressive characteristic curve of a diaphragm spring as a clutch main spring with an elastic member within the actuation path so that this counteracts the clutch main spring and reduces the actuation force. The elastic member can be integrated into the clutch housing, for example, but it can also be designed as a pad spring for the clutch disc, for example.
Ein weiterer Erfindungsgedanke sieht vor, daß eine Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für den automatisierten Betrieb mit folgenden Elementen versehen ist: eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuerelektronik, ein Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingangsteil vom Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgangsteil über ein Übertragungselement mit den Betätigungseiemeten der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, wobei das Untersetzungsgetriebe als schrägverzahntes Stirnradgetriebe, insbesondere mit Evolventenverzahnung, ausgeführt ist mit einem Eingangszahnrad von höchstens sieben Zähnen, einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung sowie einer Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung. Durch die Kombination eines verlustarmen Stirnrad-A further inventive concept provides that a friction clutch with an actuator for automated operation is provided with the following elements: control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with a housing, the input part of which is driven by the electric motor and the output part of which is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, the reduction gear being designed as a helical spur gear, in particular with involute gearing, with an input gear of a maximum of seven teeth, a device for automatically compensating for wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant and a device for reducing the release force of the friction clutch. By combining a low-loss spur gear
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getriebes mit einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung und einer Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung ist es möglich, die Steuerströme für den Elektromotor derart stark abzusenken, daß diese keine elektromagnetische Verseuchung der übrigen elektrischen Verbraucher im Kraftfahrzeug mehr darstellt. Es ist also ohne weiteres möglich, die Steuerelektronik an einem für sie besonders günstigen Ort im Kraftfahrzeug unterzubringen.gearbox with a device for automatically compensating for wear within the friction clutch and a device for reducing the release force of the friction clutch, it is possible to reduce the control currents for the electric motor so much that they no longer represent an electromagnetic contamination of the other electrical consumers in the vehicle. It is therefore easily possible to accommodate the control electronics in a particularly convenient location in the vehicle.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gedanke besteht darin, daß eine Reibungskupplung mit einem Stellantrieb für automatisierten Betrieb folgende Bauteile umfaßt: eine vom Stellantrieb getrennt angeordnete Steuerelektronik, einen Elektromotor, eine Untersetzungsgetriebe mit Gehäuse, dessen Eingangsteil vom Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgangsteil über ein Übertragungselement mit den Betätigungselementen der Reibungskupplung in Wirkverbindung steht, wobei das Getriebe als schrägverzahntes Stirnradgetriebe, insbesondere mit Evolventenverzahnung, ausgeführt ist mit einem Eingangsszahnrad von höchstens sieben Zähnen, einer Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung, einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung zur Konstanthaltung der Betätigungskraft der Reibungskupplung, sowie einer Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung. Durch die Kombination des Stellantriebes mit einem Wirkungsgrad optimierten Stirnradgetriebe, mit einer Ausgleichsfeder zur Unterstützung der Betätigungskraft der Reibungskupplung, mit einer Einrichtung zum automatischen Ausgleich des Verschleißes innerhalb der Reibungskupplung und mit einer Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung ist es möglich, mit äußerst geringen Steuerströmen für den Elektromotor auszukommen, so daß die Steuerelektronik getrennt vom Stellantrieb an einem für sie günstigen Ort im Kraftfahrzeug untergebracht werden kann.A further idea according to the invention is that a friction clutch with an actuator for automated operation comprises the following components: control electronics arranged separately from the actuator, an electric motor, a reduction gear with housing, the input part of which is driven by the electric motor and the output part of which is operatively connected to the actuating elements of the friction clutch via a transmission element, the gear being designed as a helical spur gear, in particular with involute gearing, with an input gear of a maximum of seven teeth, a compensating spring to support the actuating force of the friction clutch, a device for automatically compensating the wear within the friction clutch to keep the actuating force of the friction clutch constant, and a device for reducing the release force of the friction clutch. By combining the actuator with an efficiency-optimized spur gear, with a compensating spring to support the actuating force of the friction clutch, with a device for automatically compensating for wear within the friction clutch and with a device for reducing the release force of the friction clutch, it is possible to manage with extremely low control currents for the electric motor, so that the control electronics can be housed separately from the actuator in a convenient location in the vehicle.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zur Absenkung der Ausrückkraft der Reibungskupplung ist in einer Kupplungsscheibe zu sehen, deren Reibbeläge ein Durchmesserverhältnis von Da zu D, von weniger als 1,4 aufweisen. EineA preferred embodiment of the device for reducing the release force of the friction clutch is to be seen in a clutch disc whose friction linings have a diameter ratio of D a to D, of less than 1.4. A
ice;ice;
Reg.-Nr. 13 781 J. !* :..5 J &Igr;·.·! 30.01.95Registration number. 13 781 years !* : .. 5 years &Igr;·.· ! 30.01.95
solche Kupplungsscheibe weist gegenüber herkömmlichen Kupplungsscheiben einen deutliche vergrößerten mittleren Reibradius auf, so daß bei gleicher Drehmomentübertragungsfähigkeit der Reibungskupplung die Anpreßkraft abgesenkt werden kann. Die Absenkung der Anpreßkraft ermöglicht im gleichen Maß Absenkung der Betätigungskräfte.Such a clutch disc has a significantly larger average friction radius than conventional clutch discs, so that the contact pressure can be reduced while the friction clutch has the same torque transmission capacity. Reducing the contact pressure enables the actuation forces to be reduced to the same extent.
Weiterhin wird vorgeschlagen, den Stellantrieb direkt an einem motorfesten Bauteil, insbesondere am Kupplungsgehäuse, zu befestigen und sein Übertragungselement direkt auf die Ausrückgabel der Reibungskupplung einwirken zu lassen. Mit dieser Lösung - die erst möglich ist durch die Verkleinerung des Stellantriebes und die Auslagerung der Steuerelektronik - können sämtliche mit Verlusten behaftete Übertragungseinrichtungen {Seilzug mit Hose, Hydraulik) umgangen werden und eine direkte Kupplungsbetätigung realisiert werden.It is also proposed to attach the actuator directly to a component fixed to the engine, in particular to the clutch housing, and to allow its transmission element to act directly on the release fork of the friction clutch. With this solution - which is only possible by reducing the size of the actuator and outsourcing the control electronics - all transmission devices that are subject to losses (cable with hose, hydraulics) can be bypassed and direct clutch actuation can be achieved.
Die Möglichkeit der getrennt vom Stellantrieb angeordneten Steuerelektronik beinhaltet auch die Möglichkeit, diese Steuerelektronik ganz oder teilweise in die bereits vorhandenen Elektronik des Kraftfahrzeuges zu integrieren. Damit ist es möglich, den Aufwand an Sensoren und elektrischen Verbindungskabeln deutlich abzusenken. Außerdem ist die gesamte Steuerelektronik zentral angeordnet und somit auch bei Wartungsarbeiten einfacher zugänglich.The option of arranging the control electronics separately from the actuator also includes the option of integrating this control electronics in whole or in part into the existing electronics of the vehicle. This makes it possible to significantly reduce the number of sensors and electrical connection cables. In addition, the entire control electronics are arranged centrally and are therefore easier to access for maintenance work.
Anschließend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:The invention is then explained in more detail using an exemplary embodiment. The following show in detail:
Fig. 1 eine Reibungskupplung im Längsschnitt mit schematischer Darstellung des Stellantriebs und der Steuerelektronik;Fig. 1 a friction clutch in longitudinal section with a schematic representation of the actuator and the control electronics;
Fig. 2 drei Ansichten des Steilantriebes;Fig. 2 three views of the steep drive;
Fig. 3 die vergrößerte Darstellung eines Stellantriebs mit dem prinzipiellenFig. 3 shows an enlarged view of an actuator with the basic
inneren Aufbau.internal structure.
Reg.-Nr. 13 781 .:. «' *..' &idigr; ..·,..* 30.01.95Reg. No. 13 781 .:. «' *..' &idigr; ..·,..* 30.01.95
Die Reibungskupplung 1 besteht aus einem an einer nicht dargestellten Kurbelwelle befestigten Schwungrad 2, an welchem das Kupplungsgehäuse 3 fest angeordnet ist. Innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 ist eine Anpreßplatte 4 vorgesehen, die drehfest mit dem Kupplungsgehäuse 3 verbunden ist, aber axial verlagerbar geführt ist. Üblicherweise erfolgt diese Führung über Tangentialblattfedern. Die Anpreßplatte 4 wird durch eine Kupplungshauptfeder in Form einer Membranfeder 6 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu belastet. Die Membranfeder 6 ist an einem mittleren Durchmesser am Kupplungsgehäuse 3 schwenkbar gelagert, wirkt mit ihrem radial äußeren Rand auf die Anpreßplatte 4 ein und ist nach radial innen hin mit mehreren Federzungen 7 versehen. Diese Federzungen 7 können von einem Ausrücklager 1 2 in Richtung Schwungrad 2 elastisch verformt werden, wodurch die Membranfeder 6 an ihrem Außenumfang in entgegengesetzte Richtung schwenkt und die Anpreßplatte 4 freigibt. Das Ausrücklager 12 ist über eine Ausrückgabel 13 betätigbar, die über ein Übertragungselement 30 mit einem Stellantrieb 14 in Verbindung steht, der über eine Steuerelektronik 15 angesteuert wird, die mit dem Stellantrieb mit einer Steuerleitung 21 bzw. mit einer Sensorleitung 22 verbunden ist. Axial zwischen dem Schwungrad 2 und der Anpreßplatte 4 ist eine Kupplungsscheibe 8 angeordnet, die in ihrem radial äußeren Bereich Reibbeläge 9 aufweist. Die Kupplungsscheibe 8 kann mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 20 versehen sein. Sie ist mit ihrer Nabe 10 drehfest auf die Getriebewelle 11 aufgesetzt, die eine Drehachse 5 definiert. Sämtliche Bauteile der Reibungskupplung 1, die vom Schwungrad 2 angetrieben werden, können um die Drehachse 5 rotieren. Die Reibungskupplung 1 ist mit einer Einrichtung 16 zum automatischen Verschleißausgleich versehen. Diese sieht beispielsweise einen Drehring 18 vor, der konzentrisch zur Drehachse 5 an der Anpreßplatte 4 angeordnet ist und zwar zwischen der Anpreßplatte 4 und der Membranfeder 6. Der Drehring 18 ist gegenüber der Anpreßplatte 4 mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schrägflächen versehen und er wird durch eine Feder 1 9 in Umfangsrichtung vorgespannt. Die Kraft der Feder 19 ist so gerichtet, daß der Drehring 18 bei einer Drehbewegung auf den Schrägflächen auflaufen kann und den Abstand zur Anpreßplatte 4 vergrößern kann. Weiterhin ist die Anpreßplatte 4 mit einer Wegbegrenzungseinrichtung 17 versehen, die die Ausrück-The friction clutch 1 consists of a flywheel 2 attached to a crankshaft (not shown), on which the clutch housing 3 is fixedly arranged. A pressure plate 4 is provided inside the clutch housing 3, which is connected to the clutch housing 3 in a rotationally fixed manner, but is guided so that it can be moved axially. This guidance is usually carried out via tangential leaf springs. The pressure plate 4 is loaded by a clutch main spring in the form of a diaphragm spring 6 in the direction of the flywheel 2. The diaphragm spring 6 is pivotally mounted on a medium diameter on the clutch housing 3, acts with its radially outer edge on the pressure plate 4 and is provided with several spring tongues 7 radially inward. These spring tongues 7 can be elastically deformed by a release bearing 1 2 in the direction of the flywheel 2, whereby the diaphragm spring 6 pivots on its outer circumference in the opposite direction and releases the pressure plate 4. The release bearing 12 can be actuated via a release fork 13, which is connected via a transmission element 30 to an actuator 14, which is controlled via control electronics 15, which is connected to the actuator with a control line 21 or with a sensor line 22. A clutch disc 8 is arranged axially between the flywheel 2 and the pressure plate 4, which has friction linings 9 in its radially outer area. The clutch disc 8 can be provided with a torsional vibration damper 20. Its hub 10 is mounted in a rotationally fixed manner on the transmission shaft 11, which defines an axis of rotation 5. All components of the friction clutch 1 that are driven by the flywheel 2 can rotate about the axis of rotation 5. The friction clutch 1 is provided with a device 16 for automatic wear compensation. This provides, for example, a rotating ring 18 which is arranged concentrically to the axis of rotation 5 on the pressure plate 4, namely between the pressure plate 4 and the diaphragm spring 6. The rotating ring 18 is provided with inclined surfaces running in the circumferential direction relative to the pressure plate 4 and is pre-tensioned in the circumferential direction by a spring 19. The force of the spring 19 is directed in such a way that the rotating ring 18 can run onto the inclined surfaces during a rotary movement and can increase the distance to the pressure plate 4. The pressure plate 4 is also provided with a travel limiting device 17 which limits the release
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bewegung der Anpreßplatte 4 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 3 begrenzt. Die Kupplungsscheibe 8 ist im vorliegenden Fall mit Reibbelägen 9 versehene, deren Durchmesserverhältnis Da zur D, kleiner als 1,4 ist. Auf diese Weise wird ein bezogen auf den Außendurchmesser Da sehr großer mittlerer Reibradius erzeugt, wodurch die Reibungskupplung mit einer niedrigen Anpreßkraft der Membranfeder 6 auskommt.movement of the pressure plate 4 relative to the clutch housing 3 is limited. In the present case, the clutch disc 8 is provided with friction linings 9 whose diameter ratio D a to D 1 is less than 1.4. In this way, a very large average friction radius is generated in relation to the external diameter D a , whereby the friction clutch manages with a low contact pressure of the diaphragm spring 6.
In den Fig. 1 und 3 sind drei Ansichten sowie eine vergrößerte Darstellung mit prinzipiellem Innenaufbau des Stellantriebes 14 dargestellt. Der Stellantrieb 14 ist mit einem Elektromotor 23 versehen, der an einem Getriebegehäuse 24 befestigt ist. Er reicht mit dem auf der Motorwelle befestigten Zahnrad 31 in das Getriebegehäuse 24 hinein. Der Elektromotor 23 beinhaltet weiterhin einen Wegsensor 25, der die Stellung des Elektromotors 23 signalisiert. Vom Elektromotor 23 verläuft ein elektrisches Verbindungskabel mit einem Stecker 26 zur Steuerelektronik 15. Über dieses Verbindungskabel 21, 22 wird sowohl der Steuerstrom auf den Elektromotor 23 übertragen als auch die Rückmeldung der Stellung des Elektromotors 23, die der Wegsensor 25 feststellt. Im Getriebegehäuse 24 ist entsprechend Fig. 3 ein Segmentzahnrad 28 schwenkbar angeordnet, welches mit der Motorwelle des Elektromotors 23 über eine Stirnradverzahnung 27 verbunden ist. Diese Verzahnung 27 ist in besonders vorteilhafter Weise eine schrägverzahnte Evolventenverzahnung, wobei das Eingangszahnrad 31 auf der Welle des Elektromotors 23 höchstens sieben Zähne aufweist; vorzugsweise höchstens drei Zähne. Eine solche Verzahnung ist mit einem besonders guten Wirkungsgrad ausgestattet und durch die geringe Zähnezahl des Zahnrades 31 ist eine einstufige Ausführung des Getriebes möglich. Auf das Segmentzahnrad 28 wirkt außerdem eine Ausgleichsfeder 29, die im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 eine sogenannte Übertotpunktsteilung einnimmt und in diesem Zustand keine Kraft auf das System ausübt. Am Segmentzahnrad 28 greift ferner ein Übertragungselement 30 an, welches mit der Ausrückgabel 13 in Wirkverbindung steht.Fig. 1 and 3 show three views and an enlarged view with the basic internal structure of the actuator 14. The actuator 14 is provided with an electric motor 23 which is attached to a gear housing 24. It extends into the gear housing 24 with the gear 31 attached to the motor shaft. The electric motor 23 also contains a displacement sensor 25 which signals the position of the electric motor 23. An electrical connection cable with a plug 26 runs from the electric motor 23 to the control electronics 15. This connection cable 21, 22 transmits both the control current to the electric motor 23 and the feedback of the position of the electric motor 23, which the displacement sensor 25 determines. In the gear housing 24, a segment gear 28 is pivotably arranged as shown in Fig. 3, which is connected to the motor shaft of the electric motor 23 via a spur gear 27. This gearing 27 is particularly advantageously a helical involute gearing, whereby the input gear 31 on the shaft of the electric motor 23 has a maximum of seven teeth; preferably a maximum of three teeth. Such a gearing is equipped with a particularly good efficiency and the small number of teeth of the gear 31 enables a single-stage design of the transmission. A compensating spring 29 also acts on the segment gear 28, which assumes a so-called over-dead center pitch when the friction clutch 1 is engaged and in this state does not exert any force on the system. A transmission element 30 also engages the segment gear 28 and is operatively connected to the release fork 13.
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Die Funktion der dargestellten Reibungskupplung mit dem Stellantrieb für den automatisierten Betrieb ist nun folgende: Die Steuerelektronik 15 ist im Kraftfahrzeug an einer geschützten Stelle untergebracht und stellt über Sensoren den Betätigungswunsch des Fahrers fest. Wird - ausgehend von der Darstellung in Fig. 1 entsprechend dem eingerückten Zustand - ein Ausrückvorgang gewünscht, so stellt die Steuerelektronik 15 eine Steuerspannung für den Elektromotor 23 des Stellantriebs 14 zur Verfügung, so daß der Steuerstrom den Elektromotor 23 antreiben kann. Der Elektromotor 23 treibt über das Stirnradgetriebe 27 das Segmentzahnrad 28 an, wodurch das Übertragungselement 30 die Ausrückgabel 13 derart bewegt, daß das Ausrücklager 12 die Federzungen 7 der Membranfeder 6 in Richtung auf das Schwungrad 2 zu bewegt, so daß die Anpreßplatte 4 vom Schwungrad 2 abhebt und die Reibbeläge 9 der Kupplungsscheibe 8 freigibt. Diese Bewegung wird durch die Ausgleichsfeder 29 unterstützt. Durch die getrennte Anordnung von Steuerelektronik 15 und Stellantrieb 14 ist es nunmehr möglich, den Stellantrieb 14 beispielsweise direkt an einem motorfesten Bauteil zum Beispiel am Kupplungsgehäuse - anzuordnen, wodurch der direkte Antrieb der Ausrückgabel 13 ohne mechanische Übertragungsverluste möglich ist. Eine solche Anordnung war beim Stand der Technik bisher nicht möglich, da zumindest die Leistungselektronik im Stellantriebs 14 angeordnet war um längere Leitungen mit den hohen Steuerströmen zu vermeiden. Dadurch war der Stellantrieb 14 sowohl thermisch hochbelastet als auch zu schwer, um direkt den Motorfibrationen ausgeliefert zu sein. Im Hinblick auf eine weitere Absenkung der Steuerströme für den Elektromotor 23 kann nicht nur das wirkungsgradoptimierte Stirnradgetriebe 27 vorgesehen werden, sondern es sind auch die nachfolgend aufgeführten Maßnahmen sehr vorteilhaft. Die Reibungskupplung 1 ist mit einer Einrichtung 16 zum automatischen Verschleißausgleich innerhalb der Reibungskupplung versehen. Dabei ist in erster Linie an den Verschleiß der Reibbeläge 9 der Kupplungsscheibe 8 gedacht, es können jedoch auch andere Verschleißstellen berücksichtigt werden. Die Einrichtung 16 sorgt zusammen mit der Wegbrenzungseinrichtung 17 dafür, daß bei aufgetretenem Verschleiß an den Reibbelägen 9 und bei ausgekuppelter Stellung die Anpreßplatte 4 in ihrer Ausrückbewegung nach Lüften der Kupplungsscheibe 8 begrenzt wird, so daß der dabei ent-The function of the friction clutch shown with the actuator for automated operation is as follows: The control electronics 15 are housed in the motor vehicle in a protected location and use sensors to determine the driver's desire to operate. If - based on the illustration in Fig. 1 corresponding to the engaged state - a release process is desired, the control electronics 15 provides a control voltage for the electric motor 23 of the actuator 14 so that the control current can drive the electric motor 23. The electric motor 23 drives the segment gear 28 via the spur gear 27, whereby the transmission element 30 moves the release fork 13 in such a way that the release bearing 12 moves the spring tongues 7 of the diaphragm spring 6 in the direction of the flywheel 2 so that the pressure plate 4 lifts off the flywheel 2 and releases the friction linings 9 of the clutch disc 8. This movement is supported by the compensating spring 29. Due to the separate arrangement of control electronics 15 and actuator 14, it is now possible to arrange actuator 14, for example, directly on a component fixed to the motor - for example on the clutch housing - which enables direct drive of release fork 13 without mechanical transmission losses. Such an arrangement was not previously possible in the prior art, since at least the power electronics were arranged in actuator 14 in order to avoid longer cables with the high control currents. As a result, actuator 14 was both subject to high thermal stress and too heavy to be directly exposed to motor vibrations. With a view to further reducing the control currents for electric motor 23, not only can the efficiency-optimized spur gear 27 be provided, but the measures listed below are also very advantageous. Friction clutch 1 is provided with a device 16 for automatic wear compensation within the friction clutch. The primary consideration here is the wear of the friction linings 9 of the clutch disc 8, but other wear points can also be taken into account. The device 16, together with the travel limiting device 17, ensures that when wear occurs on the friction linings 9 and in the disengaged position, the pressure plate 4 is limited in its disengaging movement after the clutch disc 8 has been released, so that the resulting
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stehende Spalt zwischen dem Außendurchmesser der Membranfeder 6 und dem Drehring 18 durch Verdrehen des Drehrings 18 durch die Feder 19 ausgeglichen wird. Dadurch wird erreicht, daß über die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung 1 die Membranfeder 6 ihre Stellung innerhalb des Kupplungsgehäuses 3 exakt beibehält und somit ihre Anpreßkraft !konstant hält als auch ihre Ausrückkraft konstant hält. Damit können sämtliche Teile der Betätigungseinrichtung der Reibungskupplung 1 genau auf diese Membranfederkraft abgestimmt werden und es müssen keine Sicherheitszuschläge vorgesehen werden. Dies gilt natürlich auch für die Bereitstellung des maximalen Steuerstromes für den Elektromotor 23. Weiterhin kann eine Einrichtung zum allmählichen Abbau des übertragenen Drehmomentes vorgesehen werden, welche zum Beispiel eine Federung der Rebbeläge 9 beinhaltet oder ein elastische Nachgiebigkeit des Kupplungsgehäuses 3, die zusammen mit dem in Ausrückrichtung abfallenden Federkraftverlauf der Membranfeder 6 dafür sorgt, daß die Betätigungskraft der Membranfeder 6 abgesenkt werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist darin zu sehen, das Verhältnis der Durchmessen der Reibbeläge 9 Da zu D, auf einen Wert kleiner als 1,4 abzusenken. Dadurch wird der wirksame Reibradius an den Reibbelägen 9 nach radial außen verlagert, so daß bei gleicher Drehmomentübertragungsfähigkeit der Reibungskupplung 1 die Anpreßkraft der Membranfeder 6 abgesenkt werden kann. In Verbindung mit der im Stellantrieb 14 angeordneten Ausgleichsfeder 29, die den Ausrückvorgang der Reibungskupplung unterstützt, ist es möglich, die bisher notwendigen Steuerströme für den Elektromotor 23 ganz erheblich auf ein Maß abzusenken, welches es erlaubt, die Steuerelektronik 15 getrennt vom Stellantrieb 14 anzuordnen, da die Steuerströme von ihrer Größe her die übrigen Verbraucher im Kraftfahrzeug nicht mehr beeinflussen.the gap between the outer diameter of the diaphragm spring 6 and the rotating ring 18 is compensated for by turning the rotating ring 18 by the spring 19. This ensures that the diaphragm spring 6 maintains its position exactly within the clutch housing 3 over the entire service life of the friction clutch 1 and thus keeps its contact force !constant as well as its release force constant. This means that all parts of the actuating device of the friction clutch 1 can be precisely coordinated with this diaphragm spring force and no safety margins have to be provided. This naturally also applies to the provision of the maximum control current for the electric motor 23. Furthermore, a device for gradually reducing the transmitted torque can be provided, which includes, for example, a suspension of the diaphragm pads 9 or an elastic flexibility of the clutch housing 3, which together with the spring force curve of the diaphragm spring 6 falling in the release direction ensures that the actuating force of the diaphragm spring 6 can be reduced. Another possibility is to reduce the ratio of the diameters of the friction linings 9 D a to D , to a value of less than 1.4. This shifts the effective friction radius on the friction linings 9 radially outwards, so that the contact pressure of the diaphragm spring 6 can be reduced with the same torque transmission capacity of the friction clutch 1. In conjunction with the compensating spring 29 arranged in the actuator 14, which supports the disengagement process of the friction clutch, it is possible to reduce the previously necessary control currents for the electric motor 23 quite considerably to a level that allows the control electronics 15 to be arranged separately from the actuator 14, since the control currents no longer influence the other consumers in the vehicle in terms of their size.
FRP Ho/keFRP Ho/ke
Claims (8)
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1995
- 1995-07-19 DE DE29511623U patent/DE29511623U1/en not_active Expired - Lifetime
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