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Title:
CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/106271
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a clutch (1) in particular a friction clutch, comprising a diaphragm spring which controls a clutch pressure plate (1) and with which is associated a clutch release means (4, 9) acting on the inner radial zone of the diaphragm spring. Said clutch release means can be actuated with an electromechanical actuator (5) and is designed to cancel the action of the diaphragm spring on the pressure plate when the clutch is engaged. The invention aims at providing a clutch (1) comprising an enhanced electromechanical actuator (5) and an enhanced linkage between said electromechanical actuator and the clutch release means (4, 9). Therefor, a compression spring (10) is mounted in series in the mechanical power transmission chain between the electromechanical actuator (5) which actuates the clutch release means (4, 9) and the clutch release means (4, 9), such that, when the clutch (1) is in closed state, a specific basic force may be exerted on the clutch release means (4, 9), and the vibrations in the direction of the electromechanical actuator (5) are absorbed.

Inventors:
LUEBKE ECKHARDT (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/003747
Publication Date:
November 10, 2005
Filing Date:
April 09, 2005
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
LUEBKE ECKHARDT (DE)
International Classes:
F16D13/50; F16D23/12; F16D23/14; F16D27/00; (IPC1-7): F16D13/50; F16D23/12; F16D23/14
Foreign References:
US3314511A1967-04-18
DE29511623U11995-09-21
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kupplung (1), insbesondere Reibungskupplung, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist, mit einer eine Anpressplatte der Kupplung (1) belastenden Membranfeder, der ein auf den radial inneren Bereich derselben einwirkendes Ausrückmittel (4, 9) zugeordnet ist, welches mittels eines elektromechanischen Aktuators (5) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die me¬ chanische Übertragungskette zwischen dem das Ausrückmittel (4, 9) betrei¬ benden elektromechanischen Aktuator (5) und dem Ausrückmittel (4, 9) eine Andruckfeder (10) seriell derart integriert ist, dass im geschlossenen Zustand der Kupplung (1 ) zum einen eine bestimmte Grundkraft auf das Ausrückmit¬ tel (4, 9) erzeugbar und zum anderen eine Schwingungsentkopplung zum e lektromechanischen Aktuator (5) realisiert ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückmittel (4) durch einen in einer fest mit dem elektromechanischen Aktuator (5) verbundenen Führungsbuchse (6) geführten Kolben (7) gebildet ist, der einenends mit der Membranfeder in Verbindung steht und anderenends im geschlossenen Zustand der Kupplung (1) ausschließlich federelastisch über die Andruckfeder (10), sowie im geöffneten Zustand der Kupplung (1) direkt mit einem axial auf den Kolben (7) wirkenden Verschiebemittel (11) des elektrome¬ chanischen Aktuators (5) wirkverbunden ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (5) einen Elektromotor aufweist, der über ein Getriebe mit dem axial auf die Andruckfeder (10) und/oder den Kol¬ ben (7) wirkenden Verschiebemittel (11) verbunden ist.
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Rollengewindetrieb ausgebildet ist, welches mit einem Ver¬ schiebemittel (11) in Form einer Verschiebespindel antriebstechnisch in Ver¬ bindung steht.
5. Kupplung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückmittel (4) über ein Hebelsystem (8) mit einem separaten und auf den radial inneren Bereich der Membranfeder wirkenden Ausrücklager (9) verbunden ist.
6. Kupplung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, durch ge kennzeichnet, dass das Ausrückmittel (4) selbst das Ausrückla¬ ger (9) bildet.
7. Kupplung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass .die von der Andruckfeder (10) auf das Ausrückmittel (4, 9) ausgeübte Grundkraft über ein definiertes und auf dieselbe aufbringbares Anlegemoment des Elektromotors des elektromechanischen Aktuators (5) realisierbar und in Grenzen stufenlos einstellbar ist.
8. Kupplung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (5) zur Be¬ rücksichtigung eines etwaigen Verschleißes der Kupplung (1) und einer damit einhergehenden Änderung des Ausrückweges mit einem selbstkalibrierenden und sich jeweils auf eine Nullposition des Aktuators (5) setzenden Wegsensor ausgestattet ist, der seinerseits entsprechende Signale an eine Steuerungs¬ und Regelungseinrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors bereitstellt. 47.
9. Kupplung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor für einen inkrementalen oder absoluten Abgleich der Nullposition des Aktuators (5) ausgebildet ist.
10. Kupplung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Elektromotor eine Bremse zur Auf¬ rechterhaltung des erzeugten Anlegemomentes für die Zeit des geschlossenen Zustandes der Kupplung (1) mit integrierter Stromlosschaltung des Elektromo¬ tors während dieser Zeit aufweist.
Description:
Kupplung

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere Reibungskupplung, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmo¬ tor und einem Getriebe angeordnet ist, mit einer eine Anpressplatte der Kupp¬ lung belastenden Membranfeder, der ein auf den radial inneren Bereich der¬ selben einwirkendes Ausrückmittel zugeordnet ist, welches mittels eines elekt- romechanischen Aktuators betätigbar ist.

Derartige Kupplungen und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen sind seit geraumer Zeit in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Die elekt- romechanischen Aktuatoren weisen dabei eine Andruckfeder auf, die her¬ kömmlich parallel zur mechanischen Übertragungskette angeordnet ist und sich gegen das Ausrückmittel sowie gegen ein festes Gehäuseteil abstützt. Mittels dieser Andruckfeder soll im geschlossenen Zustand der Kupplung eine bestimmte voreingestellte Grundkraft auf das Ausrückmittel, auch als Ausrück¬ lager bezeichnet, erzeugt werden, um die Lebensdauer dessen Lagerkörper zu erhöhen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die im Hinblick auf den elekt- romechanischen Aktuator und dessen Anbindung an ein Ausrückmittel verbes¬ sert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Haupt¬ anspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mittels der bekannten Andruckfeder eine bestimmte voreingestellte Grundkraft auf das Ausrückmittel aufgebracht werden kann, jedoch bisher nicht verhindert wird, dass von an dem Ausrückmittel anliegenden Bauteilen der Kupplung erzeugte oder übertragene Schwingungen bis in den elektromechanischen Aktuator geleitet werden, und diesen gegebenenfalls nachteilig beeinflussen oder gar schädigen.

Demnach wird die gestellte Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in die mechanische Über¬ tragungskette zwischen dem das Ausrückmittel betätigenden elektromechani¬ schen Aktuator und dem Ausrückmittel eine Andruckfeder seriell derart integ¬ riert ist, dass im geschlossenen Zustand der Kupplung zum einen eine be¬ stimmte Grundkraft auf das Ausrückmittel erzeugbar, und zum anderen eine Schwingungsentkopplung zum elektromechanischen Aktuator realisiert ist.

In vorteilhafter Weise wird unter Verwendung einer einzigen Andruckfe¬ der die Erzeugung einer Grundkraft auf das Ausrückmittel mit einer Schwin¬ gungsentkopplung des Aktuators kombiniert. Die Andruckfeder benötigt zur Entfaltung ihrer Wirkung lediglich kleine Federwege, woraus eine kostengüns¬ tigere, kleinere und demgemäss leichtere Andruckfeder sowie ein verringerter Einbauraum für dieselbe resultieren.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausrückmittel durch einen in einer fest mit dem elektromechanischen Aktu¬ ator verbundenen Führungsbuchse geführten Kolben gebildet, der seinerseits einenends mit der Membranfeder und anderenends im geschlossenen Zustand der Kupplung ausschließlich federelastisch über die Andruckfeder sowie im geöffneten Zustand der Kupplung direkt mit einem axial auf den Kolben wir¬ kenden Verschiebemittel des elektromechanischen Aktuators wirkverbunden ist. Das Ausrückmittel und der elektromechanische Aktuator bilden dabei beispielsweise eine bauliche Einheit, welches sich insbesondere hinsichtlich der Montagekosten vorteilhaft auswirkt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektromecha¬ nische Aktuator einen Elektromotor aufweist, der seinerseits über ein Getriebe mit dem axial auf die Andruckfeder und/oder den Kolben wirkenden Verschie¬ bemittel verbunden ist. Das Getriebe kann dabei als Rollengewindetrieb aus¬ gebildet sein, welches mit einem Verschiebemittel in Form einer Verschiebe¬ spindel antriebstechnisch verbunden ist. Des Weiteren kann das Ausrückmittel über ein Hebelsystem mit einem separaten auf den radial inneren Bereich der Membranfeder wirkenden Ausrücklager verbunden sein. Demgegenüber kann es auch angezeigt sein, dass das Ausrückmittel selbst das Ausrücklager bildet.

Weiterhin wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass die von der Andruckfeder auf das Ausrückmittel ausgeübte Grundkraft über ein definiertes und auf dieselbe aufbringbares Anlegemoment des Elektromotors des elektro- mechanischen Aktuators realisierbar und in Grenzen stufenlos einstellbar ist. Durch das Anlegemoment des Elektromotors wird in vorteilhafter Weise be¬ wirkt, dass der Aktuator seine Nullposition gleitend ermittelt und somit auch der Verschleiß der Kupplung beziehungsweise der Reibbeläge der Kupplungs¬ scheibe sowie die Lageänderung der Ausrückmechanik Berücksichtigung fin¬ den können.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der elektromechanische Aktuator in Berücksichtigung eines etwaigen Verschleißes der Kupplung und einer damit einhergehenden Lageänderung der Ausrückmechanik mit einem selbstkalibrie¬ renden und sich jeweils auf eine Nullposition des Aktuators setzenden Weg¬ sensor ausgestattet ist, der seinerseits entsprechende Signale für eine Steue- rungs- und Regelungseinrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors bereit- stellt. Der Wegsensor kann dabei für einen inkrementalen oder absoluten Ab¬ gleich der Nuliposition des Aktuators ausgebildet sein.

Zur Aufrechterhaltung des erzeugten Anlegemomentes für die Zeit des geschlossenen Zustandes der Kupplung kann der Elektromotor eine Bremse mit integrierter Stromlosschaltung des Elektromotors während dieser Zeit auf¬ weisen. Durch diesen Aufbau wird der Elektromotor demgemäss nicht dauer¬ haft bestromt, welches sich vorteilhaft sowohl auf die Lebensdauer desselben als auch auf die Betriebskosten des Kraftfahrzeugs an sich auswirkt.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplung samt Ausrückmittel und ange¬ schlossenem Aktuator im geschlossenen Zustand der Kupplung, und Fig. 2 die Reibungskupplung nach Fig. 1 im offenen Zustand.

Demnach zeigt Fig. 1 eine Kupplung 1 in Form einer Reibungskupplung im geschlossen Zustand, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet ist. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Kupplung 1 ist hinlänglich bekannt, so dass weitestge- hend auf die Erläuterung von Einzelbauteiien derselben.

Die Kupplung 1 setzt sich zunächst aus einem mit einem Schwungrad 2 der Brennkraftmaschine verbundenen Kupplungsgehäuse 3, einer in dem Kupplungsgehäuse 3 drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordneten An¬ pressplatte und einer zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Anpressplatte angeordneten Membranfeder zusammen. Die Membranfeder selbst stützt sich sowohl am Kupplungsgehäuse 3 als auch an der Anpressplatte ab, wodurch die Anpressplatte in Richtung zum Schwungrades 2 gegen eine Kupplungs¬ scheibe mit Reibbelägen vorgespannt wird. Diese Kupplungsseite ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle 12 verbunden.

Der Membranfeder ist ein auf den radial inneren Bereich derselben ein¬ wirkendes Ausrückmittel 4 zugeordnet, welches seinerseits mittels eines elekt- romechanischen Aktuators 5 betätigbar sowie geeignet ist, in an sich bekannter Weise beim Kuppeln die Belastung der Membranfeder auf die Anpressplatte aufzuheben und dieselbe antriebstechnisch von der Verbrennungskraftmaschi¬ ne zu trennen. Der Aktuator 5 stützt sich vorzugsweise an einem festen Bauteil, wie beispielsweise dem nicht näher gezeigten Getriebegehäuse ab.

Das Ausrückmittel 4 ist durch einen in einer fest mit dem elektromecha- nischen Aktuator 5 verbundenen und an dem Gehäuse desselben angeflansch¬ ten Führungsbuchse 6 geführten Kolben 7 gebildet, der seinerseits gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform über ein Hebelsystem 8 mit einem an sich bekannten separaten und koaxial zur Membranfeder angeordneten Aus¬ rücklager 9 verbunden ist.

Das Ausrücklager 9 wirkt beim Auskuppeln infolge einer Axialbewegung des Kolbens 7, vorliegend zur Kupplung 1 hin, auf den radial inneren Bereich der Membranfeder, wodurch deren Belastung auf die Anpressplatte aufgeho¬ ben und infolgedessen der Drehmomentübertragungsweg von der Brennkraft¬ maschine zur Getriebeeingangswelle 12 unterbrochen wird (Fig. 2).

Wie Fig. 1 und Fig. 2 weiter zeigen, ist nunmehr erfindungsgemäß in die mechanische Übertragungskette zwischen dem das Ausrückmittel 4 antreiben¬ den elektromechanischen Aktuator 5 und dem Ausrückmittel 4 seriell eine An¬ druckfeder 10 derart integriert, dass im geschlossenen Zustand der Kupplung 1 (Fig. 1 ) zum einen eine bestimmte Grundkraft auf das Ausrückmittel 4 bezie¬ hungsweise Ausrücklager 9 erzeugbar ist, und zum anderen eine Schwin¬ gungsentkopplung zum elektromechanischen Aktuator 5 realisiert ist.

Demnach ist der Kolben 7 des Ausrückmittels 4 einenends mit der Membranfeder und anderenends im geschlossenen Zustand der Kupplung 1 ausschließlich federelastisch über die Andruckfeder 10 mit einem axial auf denselben wirkenden Verschiebemittel 11 des elektromechanischen Aktua- tors 5 wirkverbunden.

Nicht zu vermeidende Schwingungen von Bauteilen der Ausrückmecha¬ nik, wie vorliegend des Hebelsystems 8, sind nunmehr im geschlossenen Zu¬ stand der Kupplung 1 vom Aktuator 5 abgekoppelt bzw. werden durch die An¬ druckfeder 10 absorbiert.

Der elektromechanische Aktuator 5 weist im wesentlichen einen an sich bekannten und demgemäss nicht näher gezeigten Elektromotor auf, der sei¬ nerseits über ein Getriebe mit dem axial auf die Andruckfeder 10 wirkenden Verschiebemittel 11 verbunden ist. Als vorteilhaft haben sich insoweit Getriebe in Form von Rollengewindetrieben bewährt, die auf ein Verschiebemittel 11 in Form einer Verschiebespindel wirken. Durch diese Maßnahme ist eine kompak¬ te Bauweise des Aktuators 5 erzielbar, die ihrerseits mit einem reduzierten Bauraum einhergeht.

Fig. 2 zeigt die Kupplung 1 im geöffneten Zustand. Danach wurde mit¬ tels des Elektromotors über das Verschiebemittel 11 auf die Andruckfeder 10 eine derartige deren Federkraft überwindende Betätigungskraft aufgebracht, dass sich zum einen das Verschiebemittel 11 direkt stirnseitig am Kolben 7 abstützt, und zum anderen derselbe so weit axial zur Kupplung 1 hin verscho¬ ben ist, dass über das Hebelsystem 8 eine solche Betätigungskraft auf das Ausrücklager 9 und demgemäss auf die Membranfeder ausübbar ist, die die Belastung der Membranfeder auf die Anpressplatte aufhebt und damit die Kupplung öffnet.

Für den Fachmann ist im Kenntnis der Erfindung sicherlich leicht nach¬ vollziehbar, dass die von der Andruckfeder 10 im geschlossenen Zustand der Kupplung 1 auf das Ausrückmittel 4 und demgemäss auch auf die Membranfe¬ der der Kupplung 1 ausgeübte Grundkraft über ein definiertes und auf die An¬ druckfeder 10 aufbringbares Anlegemoment des Elektromotors des elektrome- chanischen Aktuators 5 realisierbar und in Grenzen stufenlos einstellbar ist.

Insoweit kann es auch angezeigt sein, den elektromechanischen Aktua- tor 5 zur Berücksichtigung eines etwaigen Verschleißes der Kupplung 1 und einer damit einhergehenden Änderung des Ausrückweges mit einem selbstka¬ librierenden und sich jeweils auf eine Nullposition des Aktuators 5 setzende Wegsensor auszustatten, der seinerseits entsprechende Signale an eine Steu- erungs- und Regelungseinrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors des Aktuators 5 bereitstellt (nicht näher dargestellt). Der Wegsensor kann dabei für einen inkrementalen oder absoluten Abgleich der Nullposition des Aktuators 5 ausgebildet sein.

Durch diese Maßnahme kann über die gesamte Lebensdauer der Kupp¬ lung 1 beziehungsweise deren Kupplungsbeläge im geschlossenen Zustand der Kupplung 1 eine nahezu konstante Grundkraft auf das Ausrückmittel 4 beziehungsweise das Ausrücklager 9 gewährleistet werden.

Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dem Elektromotor eine an sich bekannte und demgemäss nicht näher zu beschreibende Bremse zur Aufrechterhaltung des erzeugten Anlegemomentes für die Zeit des geschlos¬ senen Zustandes der Kupplung 1 mit integrierter Stromlosschaltung des Elekt- romotors während dieser Zeit zuzuordnen, wodurch eine Dauerbestromung des Elektromotors entbehrlich wird. Im Ergebnis ist auch dadurch eine Erhöhung der Lebensdauer des Elektromotors selbst und eine Verringerung der Betriebs¬ kosten des Kraftfahrzeugs an sich zu erwarten.

Das erläuterte Ausführungsbeispiel stellt auf ein Ausrückmittel 4 ab, wel¬ ches über ein Hebelsystem 8 und ein separates Ausrücklager 9 über die Membranfeder der Kupplung 1 wirkverbunden ist. Demgegenüber kann es unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein, das Ausrückmittel selbst als Ausrücklager auszubilden, wobei dann gemäß einer weiteren möglichen Aus¬ führungsform der Kolben 7 des Ausrückmittels 4 direkt auf den radial inneren Bereich der Membranfeder einwirkt.

Bei einer derart ausgestalteten Kupplung ist dann sowohl eine radiale Anordnung des Ausrückmittels 4 samt Kolben 4 und Aktuator 5 neben der Ge¬ triebeeingangswelle 12 als auch eine koaxiale Anordnung wenigstens des Ausrückmittels 4 samt Kolben 7 zur Getriebeeingangswelle 12 denkbar (nicht näher gezeigt). Bezuαszeichen

1 Kupplung 2 Schwungrad 3 Kupplungsgehäuse 4 Ausrückmittel 5 elektromechanischer Aktuator 6 Führungsbuchse 7 Kolben 8 Hebelsystem 9 Ausrücklager 10 Andrückfeder 11 Verschiebemittel 12 Getriebeeingangswelle