DE19939378B4

DE19939378B4 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE19939378B4
Application number: DE1999139378
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Ratte (FH); Alexander Horst
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: DE19939378A1

Abstract

Eine Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer in einem Antriebsstrang angeordneten Einheit, insbesondere einer Reibungskupplung, umfaßt eine Antriebsanordnung (12), eine durch die Antriebsanordnung (12) zur Durchführung eines Stellvorgangs bewegbare Abtriebsanordnung (18), durch welche eine Ausgangskraft (FA) für die zu betätigende Einheit (14) abgegeben wird und welche eine Reaktionskraft (FR) aufnimmt, und eine Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) zur Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen der Antriebsanordnung (12) und der Abtriebsanordnung (18). Dabei ist vorgesehen, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) dazu ausgebildet ist, die über die Abtriebsanordnung (18) abgegebene Ausgangskraft (FA) in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (FR) zu ändern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer in einem Antriebsstrang angeordneten Einheit, insbesondere einer Reibungskupplung, umfassend eine Antriebsanordnung, eine durch die Antriebsanordnung zur Durchführung eines Stellvorgangs bewegbare Abtriebsanordnung, durch welche eine Ausgangskraft für die zu betätigende Einheit abgegeben wird und welche eine Reaktionskraft aufnimmt, und eine Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung zur Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen der Antriebsanordnung und der Abtriebsanordnung.
In verschiedenen Bereichen werden heutzutage zu betätigende Einheiten, die früher manuell bedient oder betätigt wurden, durch den Einsatz von Stelleinrichtungen betätigt. Dies ist beispielsweise im Kraftfahrzeugbau bei Kupplungen oder Getrieben der Fall. Derartige zu betätigende Einrichtungen erzeugen jedoch häufig relativ große Gegen- oder Reaktionskräfte. Um bereits in der Stelleinrichtung diese Gegen- oder Reaktionskräfte zu kompensieren, weisen diese häufig Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnungen, wie beispielsweise Kompensationsfedern auf. Durch den eigentlichen im allgemeinen elektromotorisch ausgebildeten Antrieb muß dann im wesentlichen nur noch die zur Beschleunigung der zu betätigenden Komponenten erforderliche Kraft sowie eine die vorhandenen Reibkräfte kompensierende Kraft bereitgestellt werden. Die Realisierung dieses Idealfalles ist jedoch nur äußerst schwer möglich. Grund hierfür ist zum einen, daß zur Kraftübertragung häufig Hebelsysteme eingesetzt werden, deren Hebellängen sich in Abhängigkeit von der Schwenklage verändern. Des weiteren besteht das Problem, daß die in den zu betätigenden Einheiten erzeugte Reaktionskraft oftmals auch betriebspunktabhängig ist und sich darüber hinaus mit der Lebensdauer der zu betätigenden Einheit ändern kann. Dies ist beispielsweise bei der Betätigung von Kupplungen der Fall, bei welchen die häufig eingesetzten Kupplungs-Membranfedern eine von der Verschwenklage stark abhängige Reaktionskraft erzeugen. Darüber hinaus ändert sich die Einbaulage derartiger Membranfedern aufgrund des Auftretens von Verschleiß, so daß auch hier einer bestimmten Stellung der Stelleinrichtung nicht immer eine in der gleichen Stellung befindliche Membranfeder zugeordnet werden kann.
Die DE 197 00 935 A1 offenbart eine Stelleinrichtung, welche in Abhängigkeit vom Stellweg aufgrund eines speziell geformten Zahnradübertragungsmechanismus eine sich in definierter Art und Weise ändernde Ausgangskraft erzeugt. Es kann damit beispielsweise eine sich betriebspunktabhängig ändernde Reaktionskraft kompensiert werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einfacher Art und Weise eine Möglichkeit bereitzustellen, mit welcher eine Stelleinrichtung zur Bereitstellung einer gleichbleibenden Stellcharakteristik an sich ändernde Betriebszustände anpaßbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer in einem Antriebsstrang angeordneten Einheit, insbesondere einer Reibungskupplung, umfassend eine Antriebsanordnung, eine durch die Antriebsanordnung zur Durchführung eines Stellvorgangs bewegbare Abtriebsanordnung, durch welche eine Ausgangskraft für die zu betätigende Einheit abgegeben wird und welche eine Reaktionskraft aufnimmt, und eine Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung zur Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen der Antriebsanordnung und der Abtriebsanordnung.
Dabei ist ferner vorgesehen, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung dazu ausgebildet ist, die über die Abtriebsanordnung abgegebene Ausgangskraft in Abhängigkeit von der Reaktionskraft zu ändern.
Die vorliegende Erfindung geht also nunmehr den völlig neuen Weg, die Stelleinrichtung selbsttätig an die ihrer Betätigung entgegenwirkende bzw. auf diese einwirkende Reaktionskraft anzupassen. Dies bietet erhebliche Vorteile. Zum einen wird dadurch die Stelleinrichtung hinsichtlich der Betriebspunktanpassung unabhängig von der zu betätigenden Einheit. Da lediglich von Bedeutung die Größe der erzeugten Reaktionskraft ist, kann darauf verzichtet werden, innerhalb der Stelleinrichtung konstruktive Maßnahmen vorzusehen, die speziell an den Aufbau und die Reaktionscharakteristik einer zu betätigenden Einheit angepaßt sind, wie dies beim angesprochenen Stand der Technik der Fall ist. Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung kann beliebig mit zu betätigenden Einheiten verschiedenen Typs kombiniert werden. Weiter wird durch das Berücksichtigen der Reaktionskraft die systemwesentliche Größe unmittelbar berücksichtigt, und nicht nur sekundäre Parameter, die zwar mit dieser wesentlichen Größe Reaktionskraft in Zusammenhang stehen, von welchen dieser Zusammenhang jedoch oftmals nicht definiert bekannt ist.
Weiter bietet die erfindungsgemäße Stelleinrichtung den Vorteil, daß Antriebsanordnungen mit relativ geringer Dimensionierung eingesetzt werden können, da diese von den in der zu betätigenden Einheit erzeugten Reaktionskräften im wesentlichen unbeeinflußt bleiben. Mit einer derartigen Anordnung kann ferner die Betätigungszeit verringert werden.
Beispielsweise kann bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung vorgesehen sein, daß durch die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung die Ausgangskraft mit zunehmender Reaktionskraft erhöht wird. Erfindungsgemäß umfaßt die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung eine Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung, wobei die Ausgangs kraft von der erzeugten Unterstützungskraft und einer von der Antriebsanordnung erzeugten Betätigungskraft abhängig ist.
Insbesondere hier ist es dann vorteilhaft, wenn die von der Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung erzeugte Unterstützungskraft hinsichtlich ihrer Größe im wesentlichen der Reaktionskraft entspricht. Daraus resultiert ein System, bei welchem im idealen Zustand Reaktionskraft und Unterstützungskraft im Gleichgewicht sind, und zwar unabhängig von der Größe der Reaktionskraft. Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn die Reaktionskraft sich ändert, durch die unmittelbare Anpassung der Unterstützungskraft von der Antriebsanordnung immer nur diejenige Kraft aufgebracht werden muß, die zur Beschleunigung bzw. zum Überwinden von auftretenden Reibeffekten erforderlich ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung einen zwischen der Antriebsanordnung und der Abtriebsanordnung wirksamen ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich aufweist und einen zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich aufweist, durch welchen die Unterstützungskraft der Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung zu der Abtriebsanordnung abgegeben wird. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, sollte vorgesehen sein, daß wenigstens der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich ein in Abhängigkeit von der Reaktionskraft veränderbares Kraft-Umsetzvermögen aufweist.
Ferner kann vorgesehen sein, daß der erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich und der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich ein in Abhängigkeit von der Reaktionskraft veränderbares Kraft-Umsetzvermögen aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, daß der erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich eine erste Hebelgetriebeanordnung aufweist und daß in Abhängigkeit von der Reaktionskraft ein Hebelverhältnis Eingangshebellänge/Ausgangshebellänge der ersten Hebelgetriebeanordnung veränderbar ist. Beispielsweise kann mit ansteigender Reaktionskraft das Hebelverhältnis der ersten Hebelgetriebeanordnung zunehmen.
Ferner kann vorgesehen sein, daß der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich eine zweite Hebelgetriebeanordnung aufweist und daß in Abhängigkeit von der Reaktionskraft ein Hebelverhältnis Eingangshebellänge/Ausgangshebellänge der zweiten Hebelgetriebeanordnung veränderbar ist. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn mit ansteigender Reaktionskraft das Hebelverhältnis der zweiten Hebelgetriebeanordnung zunimmt.
Die Zunahme der jeweiligen Hebelverhältnisse kann beispielsweise durch Erhöhung der Eingangshebellänge oder/und Verringerung der Ausgangshebellänge bei ansteigender Reaktionskraft erzielt werden.
Um den Aufbau der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung so einfach als möglich gestalten zu können, wird vorgeschlagen, daß wenigstens ein Teil des ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs wenigstens einen Teil des zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs bildet. Dies bedeutet beispielsweise, daß beim Einsatz von Hebelgetriebeanordnungen verschiedene Hebelabschnitte sowohl dem ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich als auch dem zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich zugeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung kann beispielsweise derart aufgebaut sein, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung ein durch die Antriebsanordnung zur Drehung um eine Drehachse antreibbares Übertragungselement umfaßt, daß die Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung eine Unterstützungsfederanordnung aufweist, die in einem ersten Angriffsbereich eine Federkraft auf das Übertragungselement ausübt, und daß die Abtriebsanordnung ein an einem zweiten Angriffsbereich mit dem Übertragungselement wirkungsmäßig gekoppeltes und bei Drehung des Übertragungselements bewegbares Abtriebselement umfaßt, wobei ein erster Abstand zwischen dem ersten Angriffsbereich und der Drehachse oder/und ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Angriffsbereich und der Drehachse in Abhängigkeit von der Reaktionskraft veränderbar ist. Es sei hier darauf hingewiesen, daß die wirkungsmäßige Kopplung des Übertragungselements mit der Abtriebsanordnung selbstverständlich sowohl eine direkte körperliche Zusammenwirkung dieser beiden Baugruppen bedeuten kann, als auch die Zwischenschaltung irgendwelcher Bauglieder oder Baugruppen, die eine gemeinsame Wirkung des Übertragungselements und der Abtriebsanordnung vorsehen, beispielsweise indem sie zur Kraftübertragung zwischen diesen Baugruppen dienen.
Die erfindungsgemäße Wirkungscharakteristik kann bei einem derartigen Aufbau beispielsweise dadurch erhalten werden, daß an dem Übertragungselement eine Führungsbahn mit zur Drehachse nicht konstantem Führungsbahnabstand vorgesehen ist, und daß der erste Abstützbereich bei zunehmender Reaktionskraft entgegen der Wirkung einer Gegen-Federanordnung entlang der ersten Führungsbahn verlagerbar ist.
Diese Verlagerung entlang der Führungsbahn kann beispielsweise durch eine mit einem Abstützendbereich der Unterstützungsfederanordnung zusammenwirkende Zwangsführungsanordnung erzielt werden, durch welche der Abstützendbereich entlang der Führungsbahn bewegbar ist.
Diese Zwangsführungsanordnung kann beispielsweise ein bezüglich des Übertragungselements um die Drehachse gegen die Wirkung der Gegen-Federanordnung drehbares Zwangsführungselement umfassen mit einer Zwangsführungsbahn mit zur Drehachse nicht konstantem Zwangsführungsbahnabstand, wobei die Unterstützungsfederanordnung mit oder nahe ihrem Abstützendbereich in der Zwangsführungsbahn geführt ist und wobei durch Drehung des Zwangsführungselementes bezüglich des Übertragungselementes die Unterstützungsfederanordnung mit ihrem Abstützendbereich zwangsweise entlang der Führungsbahn bewegt wird, und wobei der zweite Angriffsbereich an dem Zwangsführungselement vorgesehen ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann die Zwangsführungsanordnung ein erstes Hebelelement, das um die Drehachse bezüglich des Übertragungselements drehbar ist, umfassen, wobei an einem ersten Hebelabschnitt des ersten Hebelelements der zweite Angriffsbereich vorgesehen ist, ein zweites Hebelelement, das in einem ersten Verbindungsbereich desselben mit einem zweiten Hebelabschnitt des ersten Hebelelements schwenkbar verbunden ist und in einem zweiten Verbindungsbereich desselben mit dem Abstützendbereich der Unterstützungsfederanordnung verbunden ist, und eine zwischen dem ersten Hebelelement und dem zweiten Hebelelement wirkende Gegen-Federanordnung, durch welche das zweite Hebelelement in Richtung minimaler Abstand zwischen Drehachse und zweitem Verbindungsbereich vorgespannt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung vorgesehen sein, daß an dem Übertragungselement eine Führungsbahn mit zur Drehachse nicht konstantem Führungsbahnabstand vorgesehen ist und daß der zweite Angriffsbereich bei zunehmender Reaktionskraft entgegen der Wirkung einer Gegen-Federanordnung entlang der Führungsbahn verlagerbar ist.
Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das Abtriebselement ein sich an der Führungsbahn im zweiten Angriffsbereich abstützendes Abstützorgan aufweist, das entgegen der Wirkung der Gegen-Federanordnung entlang der Führungsbahn bewegbar ist.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ein Kopplungselement vorgesehen sein, das in einem ersten Verbindungsbereich desselben um die Drehachse bezüglich des Übertragungselements drehbar getragen ist und das in einem zweiten Verbindungsbereich desselben mit dem Abtriebs element schwenkbar verbunden ist, sowie ein das Abstützorgan des Abtriebselements bildenden Abstützelement, das in einem ersten Verbindungsbereich desselben mit dem zweiten Verbindungsbereich des Kopplungselements oder/und dem Abtriebselement schwenkbar verbunden ist, und das in einem zweiten Verbindungsbereich desselben an der Führungsbahn abgestützt ist, wobei die Gegen-Federanordnung zwischen dem Kopplungselement und dem Abstützelement wirkt und das Abstützelement in Richtung maximaler Abstand zwischen Drehachse und zweitem Verbindungsbereich desselben vorspannt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung, das die Erzeugung und Weiterleitung verschiedener Kräfte verdeutlicht;
2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
3 eine schematische Ansicht einer nicht erfindungsgemäßen zweiten Ausgestaltungsform der Stelleinrichtung;
4 eine schematische Ansicht einer dritten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;
5 eine schematische Ansicht einer nicht erfindungsgemäßen vierten Ausgestaltungsform der Stelleinrichtung.
Bevor im folgenden konkrete Realisierungen der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung beschrieben werden, wird zunächst mit Bezug auf die 1 allgemein der prinzipielle konstruktive Aufbau sowie die prinzipielle Funktionsweise der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung beschrieben.
Man erkennt in 1, daß die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 im wesentlichen drei elementare Baugruppen umfaßt. Es ist zum einen ein Antrieb 12, beispielsweise ein elektromotorischer Antrieb, dem nachgeschaltet ein Getriebe, beispielsweise in Form eines Schneckengetriebes, zugeordnet sein kann. Der Antrieb 12 erzeugt die zum Verstellen oder Betätigen einer zu betätigenden Einheit 14, beispielsweise einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung oder eines Getriebes, erforderliche Betätigungskraft F_B. Diese Betätigungskraft F_B wird durch eine im folgenden noch detailliert beschriebene Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 in nachfolgend ebenfalls noch beschriebener Art und Weise zu einer Abtriebsanordnung 18 übertragen, welche in Wechselwirkung mit der zu betätigenden Einheit 14 steht.
Die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 kann grundsätzlich in zwei Bereiche gegliedert werden. Dies ist zum einen ein erster Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 20, welcher letztendlich dazu dient, die Betätigungskraft F_B vom Antrieb 12 als Eingangskraft F_{B EIN} aufzunehmen, diese Kraft ggf. mit einem von 1 verschiedenen Umsetzverhältnis umzusetzen und die umgesetzte Kraft F_{B AUS} als Kraft F_B' zur Abtriebsanordnung weiterzuleiten. Wie schematisch in 1 dargestellt, kann dieser erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 20 einen ersten Hebelgetriebemechanismus 22 umfassen, bei welchem beispielsweise zur Kraftübersetzung der Betätigungskraft F_B eine Eingangshebellänge größer ist als eine Ausgangshebellänge. Die umgesetzte Betätigungskraft F_B' ist dann größer als die Betätigungskraft F_B, wobei gleichzeitig eine Betätigungsweguntersetzung stattfindet. Es sei darauf verwiesen, daß hier auch andere Arten von Getriebemechanismen anstelle des dargestellten Hebelgetriebemechanismus 22 zum Einsatz kommen können.
Die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 weist ferner einen zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 24. Dieser zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 24 ist einer Unterstützungskraft-Erzeugungs anordnung 26 zugeordnet bzw. bildet einen Teil davon. In der Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung 26 wird eine Unterstützungs-Eingangskraft F_{U EIN} erzeugt, die beispielsweise über einen zweiten Hebelgetriebemechanismus 28 umgesetzt wird. Die umgesetzte Kraft F_{U AUS} wird dann als Unterstützungskraft F_U von der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 abgegeben. Man erkennt also im Diagramm der 1, daß von der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 eine Gesamtkraft abgegeben wird, die sich zusammensetzt aus der umgesetzten Betätigungskraft F_B' und der Unterstützungskraft F_U. Diese zusammengesetzte Kraft bildet letztendlich dann die Ausgangskraft F_A, die dann von der Abtriebsanordnung 18 auf die zu betätigende Einheit 14 übertragen wird. Dabei erzeugt dann die zu betätigende Einheit 14, beispielsweise eine Kupplung, eine Reaktionskraft F_R, die der Ausgangskraft F_A entgegengerichtet ist und von der zu betätigenden Einheit 14 auf die Abtriebsanordnung 18 und von dieser auf die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 übertragen wird.
Wie bereits vorangehend angesprochen, ist es bei derartigen Systemen im allgemeinen das Ziel, den Antrieb 12 so klein wie möglich zu dimensionieren, so daß beispielsweise auch der Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit relativ schwachem Bordnetz möglich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nunmehr dafür gesorgt, daß bei betriebspunktabhängig sich ändernder Reaktionskraft F_R die zur Betätigung der zu betätigenden Einheit 14 zu erzeugende Betätigungskraft F_B gleichbleiben kann, d. h. eine Änderung der Reaktionskraft F_R wird vollständig in der Stellgliedeinrichtung 10 bereits vor dem Antrieb 12 kompensiert. Der Antrieb 12 selbst spürt letztendlich von der Änderung der Reaktionskraft F_R nichts. Diese Kompensation der Reaktionskraft F_R bzw. eine Änderung der Reaktionskraft F_R findet erfindungsgemäß in der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 statt, insbesondere dort im Bereich des zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs 24. Dort kann beispielsweise durch Veränderung der Wirkungsweise des zweiten Hebelgetriebemechanismus 28 für eine Änderung der Kraftumsetzung und somit eine in Abhängigkeit von der Reaktionskraft F_R sich ändernde Unterstützungskraft F_U gesorgt werden. Auch ist es alternativ oder zusätzlich möglich, in Abhängigkeit von der Reaktionskraft F_R die Eingangskraft F_{U EIN} des zweiten Hebelgetriebemechanismus 28 zu verändern. Idealerweise wird diese im Bereich des zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs 24 stattfindende Anpassung derart vorgenommen, daß grundsätzlich die Reaktionskraft F_R und die Unterstützungskraft F_U im Gleichgewicht sind, d. h. sich im wesentlichen vollständig kompensieren. Die Folge davon ist, daß, wie vorangehend bereits beschrieben, durch die vollständige Aufnahme der Reaktionskraft im zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 24 der Antrieb 12 vom Vorhandensein einer sich wie auch immer ändernden Reaktionskraft F_R nichts spürt und dessen Betätigungskraft F_B bzw. umgesetzte Betätigungskraft F_B' vollständig zur Erzeugung der gewünschten Stellbewegung in der zu betätigenden Einheit 14 genutzt werden kann. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß im reellen Falle immer Reibungskräfte auftreten werden, die bei Änderung der Reaktionskraft F_R zwar zu einer entsprechenden Änderung im zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 24 führen werden, wobei diese entsprechende Änderung jedoch nicht zu einer vollständigen hundertprozentigen Kompensation der geänderten Reaktionskraft F_R führen wird. Ein verbleibender minimaler, jedoch absolut akzeptierbarer Anteil der geänderten Reaktionskraft F_R wird daher gleichwohl über den ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 20 zum Antrieb 12 gelangen.
Es sei darauf hingewiesen, daß selbstverständlich die Abtriebsanordnung 18 selbst auch noch einmal eine Kraftumsetzung vornehmen kann, also die aus der Unterstützungskraft F_U und der umgesetzten Betätigungskraft F_B' zusammengesetzte Kraft zum Erhalt der Ausgangskraft F_A noch einmal übersetzt oder untersetzt, und in entsprechender Weise die Reaktionskraft F_R untersetzt bzw. übersetzt und dann zum Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 16 überträgt. Dies kann beispielsweise bei Einsatz einer Hebelanordnung als Abtriebsanordnung 18 oder eines Geberzylinder/Nehmerzylinder- Systems der Fall sein. In diesem Falle ist selbstverständlich eine derartige Abtriebsanordnung mit ihren der Kraftumsetzung noch dienenden Komponenten der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 zuzuordnen, und die Ausgangsseite dieser Abtriebsanordnung, welche dann auf die zu betätigende Einheit einwirkt bzw. mit dieser zusammenwirkt, als die eigentliche, eine vorgegebene Kraft abgebende Abtriebsanordnung zu betrachten.
Im folgenden werden verschiedene Ausgestaltungsvarianten beschrieben, mit welchen das mit Bezug auf die 1 vorangehend beschriebene Funktionsschema einer Stellgliedanordnung mit selbsttätig stattfindender Anpassung der Unterstützungskraft F_U an die Reaktionskraft F_R erzielt wird.
Die 2 zeigt hierzu eine erste Ausgestaltungsform, bei welcher ein Elektromotor 40 über ein Ritzel 42, ein Schneckenrad od. dgl., ein Segmentzahnrad 44 zur Drehung um eine Drehachse A antreibt. In diesem Falle wären der Motor 40 und das Ritzel 42 als der Antrieb 12 wirksam, das Segmentzahnrad 44 bildet ein Übertragungselement 46 der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16.
Ebenfalls um die Drehachse A drehbar angeordnet ist ein Zwangsführungselement 48, das in einem Hebelabschnitt 50 desselben schwenkbar mit einem Stößel 52 verbunden ist. Der Stößel 52 bildet hier die Abtriebsanordnung 18. Der Stößel 52 kann also beispielsweise direkt auf eine zu betätigende Einheit einwirken, beispielsweise eine Membranfeder einer Kupplung, wobei hier selbstverständlich zur Wegüberbrückung ein Geberzylinder/Nehmerzylinder-System zwischengeschaltet sein kann. Es sei darauf hingewiesen, daß das Geberzylinder/Nehmerzylinder-System durch entsprechende Ausgestaltung selbstverständlich zu einer Kraft/Weg-Umsetzung führen kann, und dann beispielsweise die kupplungsseitige Ausgangsseite dieses Systems als die Abtriebsanordnung betrachtet werden könnte oder das gesamte Geberzylinder/Nehmerzylinder-System bereits der Kupplung als zu betätigende Einheit zugeordnet werden kann.
Man erkennt, daß die Stelleinrichtung 10 ferner eine Kompensationsfeder 54 aufweist, die sich mit einem Endbereich an einer Gehäusekomponente oder einer sonstigen feststehenden Komponente abstützt und die sich in einem Abstützendbereich 56, beispielsweise über einen Rollenmechanismus od. dgl. an einer am Segmentzahnrad 44 gebildeten Führungsbahn 58 abstützt. Diese Führungsbahn 58 kann ein Flankenabschnitt des Segmentzahnrads 44 sein. Man erkennt in 2, daß diese Führungsbahn 58 einen sich ändernden Abstand zur Drehachse A bereitstellt. Im Zwangsführungselement 48 ist beispielsweise eine langlochartige oder nutartige Zwangsführungsbahn 60 ausgebildet. In dieser Zwangsführungsbahn 60 ist die Kompensationsfeder 54 mit ihrem Abstützendbereich 56 oder einer daran vorgesehenen Führungsanordnung geführt. Auch die Zwangsführungsbahn 60 weist einen zur Drehachse A hin sich ändernden Radialabstand r auf.
Weiter erkennt man, daß zwischen dem Hebelabschnitt 50 und dem Segmentzahnrad 44 eine Gegenfeder 62 wirkt, welche versucht, den Hebelabschnitt 50 vom Segmentzahnrad 44 wegzupressen. Es sei ferner noch darauf hingewiesen, daß derjenige Bereich, in welchem die Kompensationsfeder 54 sich an der Führungsbahn 58 des Segmentzahnrads 44 abstützt, als ein erster Angriffsbereich 64 betrachtet wird, und derjenige Bereich, in welchem der Stößel 52 mit dem Hebelabschnitt 50 des Zwangsführungselements 48 schwenkbar verbunden ist, als ein zweiter Angriffsbereich 66 betrachtet wird. In diesem zweiten Angriffsbereich 66 ist also der Stößel 52, d. h. die Abtriebsanordnung 18, wirkungsmäßig mit dem Segmentzahnrad 44 der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 gekoppelt, wenngleich diese Kopplung unter Zwischenschaltung des Zwangsführungselements 48 geschieht.
Die Wirkungsweise der in 2 dargestellten Stellgliedeinrichtung wird im folgenden beschrieben.
Es sei zunächst der Fall angenommen, daß der Antrieb 12 in einem entregten Zustand ist und somit keine Betätigung erfolgen soll. Ferner sei angenommen, daß momentan ein Gleichgewichtszustand herrscht, so daß der Stößel 52 im wesentlichen ruhiggehalten ist. Ändert sich nunmehr aufgrund irgendwelcher Umstände die auf den Stößel 52 entgegen der Richtung des Pfeils S einwirkende Reaktionskraft F_R, so führt dies dazu, daß die Tendenz entsteht, das Zwangsführungselement 48 in der Darstellung der 2 entgegen dem Uhrzeigersinn zu verdrehen. Da über das Zwangsführungselement 48 und die Gegenfeder 62 dann eine Kraft auf das Segmentzahnrad 44 übertragen wird, würde zunächst noch die Tendenz entstehen, die Kompensationsfeder 54 zu komprimieren. Da diese jedoch stärker ausgebildet ist als die Gegenfeder 62, wird durch die sich ändernde Reaktionskraft unter Kompression der Gegenfeder 62 nunmehr das Zwangsführungselement 48 bezüglich des Segmentzahnrads 44 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Diese Verschwenkung hat jedoch zur Folge, daß der Schnittpunkt zwischen der Zwangsführungsbahn 60 und der Führungsbahn 58 aufgrund des sich ändernden Radialabstands r der Zwangsführungsbahn 60 von der Drehachse A sich ebenfalls von der Drehachse A entfernt. Die Folge davon ist, daß eine Länge L₁, welche den radialen Abstand des ersten Angriffsbereichs 64 von der Drehachse A wiedergibt, zunimmt und gleichzeitig die Kompensationsfeder 54 stärker gespannt wird.
Man erkennt ferner in 2, daß die Kraftübertragung von der Kompensationsfeder 54 zu dem Stößel 52 über einen Hebelgetriebemechanismus vonstatten geht, bei welchem ein erster Hebelabschnitt, nämlich ein Eingangshebelabschnitt, durch den zwischen dem ersten Angriffsbereich 64 und der Drehachse A liegenden Bereich des Segmentzahnrads 44 gebildet ist, und ein Ausgangshebelabschnitt aufgrund der kraftmäßigen Abstützung des Zwangsführungselements 48 über die Gegenfeder 62 durch den Hebelabschnitt 50 des Zwangsführungselements 48 definiert ist und somit die Länge L₂ aufweist. Ändert sich nunmehr der Abstand L₁, so ändert sich auch die effektive Eingangshebellänge dieses Hebelgetriebemechanismus, welche effektive Hebellänge in bekannter Weise durch den auf die Kraftwirkungsrichtung der Kompensationsfeder 54 orthogonal stehenden Abstand zur Drehachse A hin definiert ist. Aufgrund der Zunahme der Eingangshebellänge, welche unmittelbar mit der Zunahme der Länge L₁ zusammenhängt, verändert sich das Hebelverhältnis dieses Hebelgetriebemechanismus, welcher anschaulich durch die Längen L₁ und L₂ dargestellt werden kann, im Sinne einer Vergrößerung, wenn als Hebelverhältnis Eingangshebellänge zu Ausgangshebellänge betrachtet werden. Diese Vergrößerung bedeutet aber, daß die durch die Feder 54 als Eingangskraft F_U
EIN erzeugte und ebenfalls erhöhte Federkraft durch diesen Hebelgetriebemechanismus L₁, L₂ stärker übersetzt wird und somit die erzeugte Unterstützungskraft F_U in Reaktion zur erhöhten Reaktionskraft F_R ebenfalls erhöht wird. Wie bereits angesprochen, ist, auftretende Reibungskräfte unberücksichtigt, diese Reaktion derart, daß die erzeugte Unterstützungskraft F_U die einwirkende Reaktionskraft F_R vollständig kompensiert. Soll dann zusätzlich auch noch eine Betätigung der zu betätigenden Einheit stattfinden, so wird der Antrieb 12 erregt, wobei die Betätigungskraft F_B des Antriebs 12 dann über einen Hebelgetriebemechanismus, definiert durch die Wirkungslängen L₃, was letztendlich der radiale Abstand des Wirkungsbereichs des Segmentzahnrads 44 von der Drehachse A ist, und L₂, umgesetzt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer Änderung der Reaktionskraft eine geringfügige Änderung der Lage des Stößels 52, d. h. der Abtriebsanordnung 18, auftreten kann. Dies kann beispielsweise durch eine dem Stößel 52 zugeordnete Lagesensoranordnung erfaßt werden und es kann dann durch entsprechende Erregung des Antriebs 40 eine Nachführung erzeugt werden, so daß der Stößel 52 wieder in seine ursprüngliche Lage gebracht wird.
Man erkennt also, daß im Sinne der in 1 dargestellten funktionellen Charakterisierung die Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung 26 gebildet ist durch die Kompensationsfeder 54 und die Hebellängen L₁ und L₂, jeweils gebildet am Segmentzahnrad 44 bzw. Zwangsführungselement 48, wobei diese Baugruppen letztendlich auch den zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich 24 bzw. dessen zweiten Hebelgetriebemechanismus 28 definieren. Der erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich ist dann im wesentlichen durch die Hebellängen L₃ und L₂ bzw. die diese Hebellängen aufweisenden bzw. charakterisierenden Bauelemente Segmentzahnrad 44 und Zwangsführungselement 48 definiert. Die zwischen dem Antrieb 12 und dem Stößel 52 liegenden und wirkenden Baugruppen bilden die Kraft-Übertragungs/Umsetz-Anordnung 16.
Eine Abwandlung der in 2 dargestellten Ausgestaltungsform, bei welcher ebenfalls zur Anpassung an die sich ändernde Reaktionskraft die Eingangshebellänge bzw. eine mit dieser in unmittelbarem Zusammenhang stehenden Größe, nämlich die Länge L₁, verändert wird, ist in 3 dargestellt.
Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs ”a” beschrieben.
Bei der nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform gemäß 3 ist um die Drehachse A drehbar ein erstes Hebelelement 70a vorgesehen. Ein erster Hebelabschnitt 72a ist in seinem freien Endbereich mit dem Stößel 52a schwenkbar verbunden, so daß in diesem freien Endbereich der zweite Angriffsbereich 66 gebildet ist. An einem bezüglich der Drehachse A entgegengesetzt liegenden zweiten Hebelabschnitt 74a ist in einem mittleren Bereich ein zweites Hebelelement 76a um eine zur Drehachse A im wesentlichen parallel liegende Achse in einem ersten Verbindungsbereich 78a desselben schwenkbar angebracht. In seinem zweiten Verbindungsbereich 80a ist das zweite Hebelelement 76a mit dem Abstützendbereich 56a der Kompensationsfeder 54a gekoppelt. In oder nahe diesem zweiten Verbindungsbereich 80a ist das zweite Hebelelement 76a oder/und die Kompensationsfeder 54a an der Führungsbahn 58a abgestützt. Zwischen dem ersten Hebelelement 70a, d. h. dem zweiten Hebelabschnitt 74a desselben, und dem zweiten Hebelelement 76a wirkt eine Gegenfeder 82a. Diese greift am freien Endbereich des zweiten Hebelabschnitts 74a des ersten Hebelelements 70a einerseits und einem mittleren Bereich des zweiten Hebelelements 76a andererseits an und ist in der dargestellten Ausgestaltung eine Schraubendruckfeder. Durch diese Gegenfeder 82a ist das zweite Hebelelement 76a bezüglich des ersten Hebelelements 70a in einer Richtung vorgespannt, in welcher der Abstand L₁ zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 80a und der Drehachse A minimiert ist. Es ist somit zunächst auch der mit der Länge L₁ in unmittelbarer Zusammenhang stehenden Eingangshebel des die Kraft der Kompensationsfeder 54a auf den Stößel 52a übertragenden Hebelgetriebemechanismus L₁, L₂ minimal. Steigt nun die Reaktionskraft, welche auf den Stößel 52a in einer der Richtung S entgegengerichteten Wirkung einwirkt, an, so wird das zweite Hebelelement 70a zunächst entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Da das zweite Hebelelement 76a in seinem zweiten Verbindungsbereich 80a durch die Kompensationsfeder 54a gegen eine Bewegung zunächst blockiert ist, wird bei Verschwenkbewegung des ersten Hebelelements 70a die Gegenfeder 82a komprimiert und aufgrund dieser Kompression das zweite Hebelelement 76a bezüglich des ersten Hebelelements 70a bzw. dessen zweiten Hebelabschnitt 74a derart verschwenkt, daß der erste Eingriffsbereich 64a bezüglich der Drehachse A nach radial außen verlagert wird und die Länge L₁ zunimmt. Aufgrund dieser Zunahme der Länge L₁ steigt, ebenso wie vorangehend beschrieben, auch der effektive Wirkungshebel an der Eingangsseite des die Kraft der Kompensationsfeder 54a übertragenden Hebelgetriebemechanismus an, so daß nunmehr die durch die Kompensationsfeder 54a erzeugte Kraft zum Bereitstellen der Unterstützungskraft F_U stärker übersetzt wird und dementsprechend die angestiegene Reaktionskraft F_R kompensiert wird. Im Idealfalle findet nunmehr diese Kompensation wieder vollständig unter Außerachtlassung des Antriebs 12 statt. Wird der Antrieb 12, d. h. der Elektromotor 40a erregt und dadurch das Segmentzahnrad 44a zur Drehung um die Drehachse A angetrieben, so kann nunmehr über das zweite Hebelelement 76a die Gegenfeder 82a und das erste Hebelelement 70a diese Betätigungskraft mit einem Hebelverhältnis, das im wesentlichen durch die Längen L₃ und L₂ definiert ist, umgesetzt und als umgesetzte Betätigungskraft F_B' auf den Stößel 52a übertragen werden.
Die 4 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei welcher zur Anpassung an die Reaktionskraft eine ausgangssseitige Hebellänge verändert wird. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs ”b” bezeichnet.
Man erkennt zunächst, daß der Abstützendbereich 56b der Kompensationsfeder 54b bezüglich des Segmentzahnrads 44b in definierter Position gehalten ist, d. h. der erste Angriffsbereich 64b bzw. dessen Abstand zur Drehachse A, definiert durch die Länge L₁, ist im wesentlichen unveränderlich. Am Segmentzahnrad 44b ist jedoch eine Nut oder langlochartige Führungsbahn 90b ausgebildet, in welche der Stößel 52b beispielsweise mit einem umgebogenen Ende oder einem mit diesem gekoppelten Eingriffsabschnitt eingreift. Dieser Eingriffsabschnitt od. dergl. des Stößels 52b bildet dann ein Abstützorgan 92b desselben, mit welchem dieser mit dem Segmentzahnrad 44b und somit der Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung 16 wirkungsmäßig gekoppelt ist. Mit diesem Abstützorgan 92b ist nun der Stößel 52b entgegen der Wirkung einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Gegenfeder 94b entlang der Führungsbahn 90b verlagerbar, so daß entsprechend auch der zweite Angriffsbereich 66b sich entlang dieser Führungsbahn 90b verlagert. Tritt eine Erhöhung der Reaktionskraft auf, so wird durch die bezüglich der Kraftwirkungsrichtung schräggestellte Führungsbahn 90b der Stößel 52b mit seinem Abstützorgan 92b unter Kompression der Feder 94b bei ansteigender Reaktionskraft in einer Richtung bewegt, in welcher die Länge L₂ verringert wird. Diese Länge L₂ steht mit dem effektiven Wirkungshebel an der Ausgangsseite des Hebelgetriebemechanismus, durch welchen die Federkraft der Kompensationsfeder 54b auf den Stößel 52b übertragen wird, in unmittelbarem Zusammenhang oder gibt diesen vor. Bei ansteigender Reaktionskraft nimmt also der effektive Wirkungshebel bzw. die Länge L₂ ab, dadurch steigt das Verhältnis Eingangshebellänge zu Ausgangshebellänge wieder an und die durch die Kompensationsfeder 54b bereitgestellte Federkraft wird durch den Hebelgetriebemechanismus, welcher durch die Längen L₁ und L₂ bzw. die entsprechenden Abschnitte des Segmentzahnrads 44 definiert ist, nimmt zu. Bei Abnahme der Reaktionskraft findet eine Kompensation in entgegengesetzter Richtung statt.
Eine Abwandlung zu diesem Funktionsprinzip, bei welchem eine ausgangsseitige Hebellänge verändert wird, ist in 5 gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs ”c” beschrieben.
Bei der in 5 dargestellten nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform ist um die Drehachse A schwenkbar ein Kopplungselement 96c vorgesehen, das also in seinem ersten Verbindungsbereich 98c um die Drehachse A schwenkbar getragen ist und in seinem zweiten Verbindungsbereich 100c mit dem Stößel 92c schwenkbar verbunden ist. Ferner ist im Bereich dieser Kopplung zwischen dem Stößel 52c und dem Kopplungselement 96c ein Abstützelement 102c an seinem ersten Verbindungsbereich 108 mit dem Stößel 52c oder/und dem Kopplungselement 96c derart verbunden, daß es bezüglich diesen beiden Elementen schwenkbar ist. Zwischen dem Abstützelement 102c und dem Kopplungselement 96c wirkt eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Gegenfeder 104c, welche das Abstützelement 102c bezüglich des Kopplungselements 96c derart vorspannt, daß die Länge L₂ maximal wird. Diese Länge L₂ definiert jedoch wieder eine Hebellänge bzw. steht mit dieser in unmittelbarem Zusammenhang, mit welcher Hebellänge der Stößel 52c über das Abstützelement 102c bzw. dessen zweiten Verbindungsbereich 110c mit dem Segmentzahnrad 44c zusammenwirkt. Im Bereich dieser Abstützung des zweiten Verbindungsbereichs 110c an einer am Segmentzahnrad 44c vorgesehenen Führungsbahn 106c ist der zweite Angriffsbereich 66c gebildet.
Bei ansteigender Reaktionskraft wird der Stößel 52c in der 5 wieder entgegen der Richtung S beaufschlagt, durch die Schrägstellung des Verbindungselements 102c bezüglich der Führungsbahn 106c, welche zur Drehachse A wieder einen sich ändernden Abstand aufweist, wird unter Kompression der Gegenfeder 104c das Abstützelement 102c um seinen ersten Verbindungsbereich 108c in der Darstellung der 5 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so daß gleichzeitig auch die Länge L₂ abnimmt und somit das Hebelverhältnis, welches mit dem Verhältnis L₁/L₂ in unmittelbarem Zusammenhang steht, erhöht. Die durch die Kompensationsfeder 54c bereitgestellte Federkraft kann dann wieder in verstärktem Maße übersetzt auf den Stößel 52c geleitet werden.
Man erkennt insbesondere in 4 und 5, daß durch die mit der Reaktionskraft auftretende Veränderung einer ausgangsseitigen Hebellänge, sowohl eine ausgangsseitige Hebellänge des die von der Kompensationsfeder bereitgestellte Federkraft umsetzenden Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs als auch eine Ausgangshebellänge des die Betätigungskraft des Antriebs 12 zur Abtriebsanordnung 18 übertragenden Hebelgetriebemechanismus (im wesentlichen definiert durch die Längen L₃ und L₂) verändert wird, so daß bei beiden Hebelgetriebemechanismen, d. h. bei beiden Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereiche, eine Erhöhung der zu der Abtriebsanordnung geleiteten Kräfte stattfindet.
Ferner erkennt man, daß bei allen vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen die beiden Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereiche, durch welche einerseits die durch die Kompensationsfeder bereitgestellte Kraft und andererseits durch durch den Antrieb bereitgestellte Antriebskraft unter Kraft- bzw. Wegumsetzung zur Abtriebsanordnung geleitet werden, bereichsweise gleiche Komponenten bzw. Wirkungsbereiche beinhalten. Dies führt zu einem besonders einfachen konstruktiven Aufbau, da nicht völlig unabhängig voneinander wirkende Funktionsmechanismen vorgesehen werden müssen.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung, insbesondere bei den in den 2–4 dargestellten Ausgestaltungsvarianten, die Stelleinrichtung durch entsprechende Verschwenkung des Segementzahnrads in eine selbstblockierende Stellung gebracht werden kann. Dies ist eine Stellung, in welcher die Kompensationsfeder durch Entspannen beispielsweise einer Kupplungsmembranfeder maximal oder nahezu maximal gespannt ist. Die selbstblockierende Stellung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß das Segmentzahnrad so weit verschwenkt wird, daß zunächst der Drehpunkt des Segmentzahnrades, der erste Angriffsbereich, also derjenige Bereich, in welchem die Kompensationsfeder am Segmentzahnrad angreift, und der Abstützbereich, in welchem die Kompensationsfeder an einem feststehenden Bauteil abgestützt ist, auf einer Linie liegen, und dann das Segmentzahnrad über diese Totpunktlage hinaus noch etwas weiter verschwenkt wird, so daß die Kompensationsfeder nunmehr die Tendenz hätte, das Segmentzahnrad in der entgegengesetzten Richtung zu verschwenken, also in den Darstellungen in einer Richtung im Gegenuhrzeigersinn. In dieser Stellung kann dann ein Anschlag beispielsweise für das Segmentzahnrad vorgesehen sein, um eine weitere Bewegung in dieser der durch die Kompensationsfeder unterstützten Stellrichtung entgegengesetzten Richtung zu verhindern. Für einen nachfolgenden Stellvorgang wird dann zunächst der Antrieb erregt, um das System aus dieser Übertotpunktlage und über den Totpunkt hinaus wieder in einen Zustand zu bringen, wie er in den 2–4 dargestellt ist, in welchem durch die gespannte Kompensationsfeder die zur Durchführung des Stellvorgangs gewünschte oder erforderliche Gegenkraft erzeugt wird. Auch die Bewegung in diese Übertotpunktlage kann durch Unterstützung des Antriebs erfolgen.
Durch Bereitstellen einer derartigen selbstblockierenden Stellung des erfindungsgemäßen Systems kann dieses in einen sicheren Zustand gebracht werden, in welchem nicht irgendwelche zusätzlichen Kräfte, beispielsweise durch einen selbstblockierenden Antrieb, aufgebracht werden müssen, um die gesamte Stelleinrichtung in einer definierten Stellung zu halten.
Insbesondere dann, wenn bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eine derartige Übertotpunktlage vorhanden ist, ist es vorteilhaft, die Möglichkeit einer Notbetätigung zu schaffen, so daß beispielsweise bei Ausfall des Antriebsmotors 40 oder einem gesamten Energieausfall eine Kupplung ausgekuppelt werden kann oder eine sonstige zu betätigende Einheit in einem einmaligen Stellvorgang notbetätigt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß von außen her die Motorwelle oder ein Zahnrad oder ein Schneckenrad, welche im normalen Betrieb leer mitlaufen, beispielsweise durch eine Kurbel oder ein sonstiges Werkzeug in Bewegung versetzt werden, um auf diese Art und Weise wieder eine Bewegung über die Totpunktlage hinaus zu erzielen und dann durch das Entspannen der Kompensationsfeder einen einmaligen Notbetätigungsvorgang zu erhalten. Auch wenn keine Übertotpunktlage vorgesehen ist, wie sie vorangehend beschrieben wurde, kann durch eine derartige manuelle Eingriffsmöglichkeit dafür gesorgt werden, daß beispielsweise bei einem selbsthemmenden Antrieb und bei einem Energieausfall oder einem Ausfall des Antriebsmotors durch Handbetätigung eine Kupplung in einen ausgerückten Zustand gebracht werden kann, um ein Fahrzeug abzuschleppen.

Claims

Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung einer in einem Antriebsstrang angeordneten Einheit, insbesondere einer Reibungskupplung, umfassend: – eine Antriebsanordnung (12), – eine durch die Antriebsanordnung (12) zur Durchführung eines Stellvorgangs bewegbare Abtriebsanordnung (18), durch welche eine Ausgangskraft (F_A) für die zu betätigende Einheit (14) abgegeben wird und welche eine Reaktionskraft (F_R) aufnimmt, – eine Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) zur Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen der Antriebsanordnung (12) und der Abtriebsanordnung (18), dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) dazu ausgebildet ist, die über die Abtriebsanordnung (18) abgegebene Ausgangskraft (F_A) in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) zu ändern, derart dass die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) eine Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung (26) umfaßt, und daß die Ausgangskraft (F_A) von der erzeugten Unterstützungskraft (F_U) und einer von der Antriebsanordnung (12) erzeugten Betätigungskraft (F_B) abhängig ist, wobei die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) einen zwischen der Antriebsanordnung (12) und der Abtriebsanordnung (18) wirksamen ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (20) aufweist und einen zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (24) aufweist, durch welchen die Unterstützungskraft (F_U) der Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung (26) zu der Abtriebsanordnung (18) abgegeben wird und wobei wenigstens der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (24) ein in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) veränderbares Kraft-Umsetzvermögen aufweist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) die Ausgangskraft (F_A) mit zunehmender Reaktionskraft (F_R) erhöht wird.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung (26) erzeugte Unterstützungskraft (F_U) hinsichtlich ihrer Größe im wesentlichen der Reaktionskraft (F_R) entspricht.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (20) und der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (24) ein in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) veränderbares Kraft-Umsetzvermögen aufweisen.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (20) eine erste Hebelgetriebeanordnung (22) aufweist und daß in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) ein Hebelverhältnis Eingangshebellänge/Ausgangshebellänge der ersten Hebelgetriebeanordnung (22) veränderbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit ansteigender Reaktionskraft das Hebelverhältnis der ersten Hebelgetriebeanordnung (22) zunimmt.
Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereich (24) eine zweite Hebelgetriebeanordnung (28) aufweist und daß in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) ein Hebelverhältnis Eingangshebellänge/Ausgangshebellänge der zweiten Hebelgetriebeanordnung (28) veränderbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit ansteigender Reaktionskraft (F_R) das Hebelverhältnis der zweiten Hebelgetriebeanordnung (28) zunimmt.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Hebelverhältnis durch Erhöhung der Eingangshebellänge oder/und Verringerung der Ausgangshebellänge bei ansteigender Reaktionskraft (F_R) zunimmt.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des ersten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs (20) wenigstens einen Teil des zweiten Kraft-Übertragungs/Umsetz-Bereichs (24) bildet.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-Übertragungs/Unterstützungs-Anordnung (16) ein durch die Antriebsanordnung (12) zur Drehung um eine Drehachse (A) antreibbares Übertragungselement (46; 46a; 46b; 46c) umfaßt, daß die Unterstützungskraft-Erzeugungsanordnung (26) eine Unterstützungsfederanordnung (54; 54a; 54b; 54c) aufweist, die in einem ersten Angriffsbereich (64; 64a; 64b; 64c) eine Federkraft auf das Übertragungselement (46; 46a; 46b; 46c) ausübt, und daß die Abtriebsanordnung (18) ein an einem zweiten Angriffsbereich (66; 66a; 66b; 66c) mit dem Übertragungselement (46; 46a; 46b; 46c) wirkungsmäßig gekoppeltes und bei Drehung des Übertragungselements (46; 46a; 46b; 46c) bewegbares Abtriebselement (53; 52a; 52b; 52c) umfaßt, wobei ein erster Abstand (L₁) zwischen dem ersten Angriffsbereich (64; 64a; 64b; 64c) und der Drehachse (A) oder/und ein zweiter Abstand (L₂) zwischen dem zweiten Angriffsbereich (66; 66a; 66b; 66c) und der Drehachse (A) in Abhängigkeit von der Reaktionskraft (F_R) veränderbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Übertragungselement eine Führungsbahn (58; 58a) mit zur Drehachse (A) nicht konstantem Führungsbahnabstand vorgesehen ist, und daß der erste Angriffsbereich (64; 64a) bei zunehmender Reaktionskraft (F_R) entgegen der Wirkung einer Gegen-Federanordnung (62; 82a) entlang der ersten Führungsbahn (58; 58a) verlagerbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine mit einem Abstützendbereich (56; 56a) der Unterstützungsfederanordnung (54; 54a) zusammenwirkende Zwangsführungsanordnung (48; 70a; 76a), durch welche der Abstützendbereich (56; 56a) entlang der Führungsbahn (58; 58a) bewegbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführungsanordnung (48) umfaßt: ein bezüglich des Übertragungselements (46) um die Drehachse (A) gegen die Wirkung der Gegen-Federanordnung (62) drehbares Zwangsführungselement (48) mit einer Zwangsführungsbahn (60) mit zur Drehachse (A) nicht konstantem Zwangsführungsbahnabstand (r), wobei die Unterstützungs-Federanordnung (54) mit oder nahe ihrem Abstützendbereich (56) in der Zwangsführungsbahn (60) geführt ist und wobei durch Drehung des Zwangsführungselementes (48) bezüglich des Übertragungselementes (46) die Unterstützungsfederanordnung (54) mit ihrem Abstützendbereich (56) zwangsweise entlang der Führungsbahn (58) bewegt wird, und daß der zweite Angriffsbereich (66) an dem Zwangsführungselement (48) vorgesehen ist.
Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Übertragungselement (46b; 46c) eine Führungsbahn (90b; 106c) mit zur Drehachse (A) nicht konstantem Führungsbahnabstand vorgesehen ist und daß der zweite Angriffsbereich (66b; 66c) bei zunehmender Reaktionskraft (F_R) entgegen der Wirkung einer Gegen-Federanordnung (94b; 104c) entlang der Führungsbahn (90b; 106c) verlagerbar ist.
Stelleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement (92b; 92c) ein sich an der Führungsbahn (90b; 106c) im zweiten Angriffsbereich (66b; 66c) abstützendes Abstützorgan (92b; 102c) aufweist, das entgegen der Wirkung der Gegen-Federanordnung (94b; 104c) entlang der Führungsbahn (90b; 106c) bewegbar ist.