DE4002713A1 - Pedal operated coupling for motor driven vehicle - consists of a linkage with contact piece and plate spring - Google Patents
Pedal operated coupling for motor driven vehicle - consists of a linkage with contact piece and plate springInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine pedalbetätigbare Kupplungseinrichtung für motorgetriebene Fahrzeuge, insbesondere Schlepper, bei der die Pedalkraft gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer hydraulischen Verstelleinheit und unter Verwendung eines Gestänges auf ein Druckstück einer Kupplung gegen die Kraft einer Tellerfeder, die Reibelemente der Kupplung im Schließsinne belastet, im Öffnungssinne der Kupplung übertragbar ist.The invention relates to a pedal operated Coupling device for motor-driven vehicles, especially tugs where the pedal force if necessary with the interposition of a hydraulic Adjustment unit and using a linkage on a Thrust piece of a clutch against the force of a plate spring, the friction elements of the clutch are loaded in the closing direction, in Opening sense of the clutch is transferable.
Bei motorgetriebenen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, insbesondere Schleppern, kommen infolge der hohen installierten Motorleistungen häufig naß laufende Lamellenkupplungen zum Einsatz. Um das Schleppmoment dieser Kupplungen beim Synchronisieren klein zu halten, ist ein großer Lüftweg notwendig. Wegen der hohen Motorleistungen sind die seitens der Bedienungsperson aufzubringenden Pedalkräfte zum Ein- und Ausrücken der Kupplung beträchtlich, so daß eine leichte und feinfühlige Betätigung nahezu ausgeschlossen ist.In motor-driven agricultural Working machines, especially tractors, come as a result of the high installed engine power often wet running Multi-plate clutches for use. To the drag torque of this Keeping clutches small when synchronizing is one large ventilation path necessary. Because of the high engine power are the operator's responsibility Pedal forces to engage and disengage the clutch considerable, so that an easy and sensitive operation is almost impossible.
Um den vorstehend genannten Nachteilen wirksam zu begegnen, hat man hilfskraftbetätigte Kupplungseinrichtungen entwickelt. Aus der DE-PS 32 02 235 ist eine derartige Einrichtung bekannt geworden. Das Einrücken der Kupplung wird dem Fahrer durch Aufschalten einer hydraulischen Hilfskraft bei Betätigung des Kupplungspedals zum Öffnen der Kupplung erleichtert. Mit dieser Lösung ist zwar eine Reduzierung der aufzubringenden Pedalkräfte möglich, jedoch ist dieser Vorteil mit einem erheblichen baulichen Mehraufwand verbunden, da neben einer hydraulischen Verstelleinheit ein Druckanschluß an einer ständig Drucköl führenden Leitung vorgesehen sein muß. Da die Kupplung indirekt mit dem Kupplungspedal verbunden ist, setzt diese Art der Kupplungsbetätigung zudem eine gewisse Gewöhnung voraus.To effectively address the above drawbacks encounter, you have auxiliary clutch devices developed. From DE-PS 32 02 235 such is Establishment became known. The clutch engages the driver by turning on a hydraulic Assistant when operating the clutch pedal to open the Clutch relieved. With this solution there is one Reduction of the pedal forces to be applied is possible, however is this advantage with a significant structural Additional effort connected, because in addition to a hydraulic Adjustment unit a pressure connection on a constantly pressure oil leading line must be provided. Because the clutch indirectly connected to the clutch pedal, this sets Type of clutch actuation also requires some getting used to ahead.
Bei der in der europäischen Patentanmeldung EP-A2 02 55 614 dargestellten und beschriebenen Kupplungseinrichtung kommt eine naß laufende Lamellenkupplung als Anfahr- und Schaltkupplung zur Anwendung. Die Einrichtung ist derart ausgelegt, daß der Ausrückvorgang der Lamellenkupplung zwei-phasig abläuft. In der ersten Phase wird über das Kupplungspedal ein Geberzylinder betätigt, der über eine Hydraulikleitung an einen Kolbenringraum eines Dosierkolbens angeschlossen ist. Unter stetigem Anstieg der am Kupplungspedal aufzubringenden Pedalkraft wird so lange gegen die Kraft einer das Lamellenpaket zusammenpressenden Tellerfeder gearbeitet, bis diese Anpreßkraft gerade überwunden ist. Im weiteren Verlauf der Schwenkbewegung des Kupplungspedals wird ein Elektroschalter geschlossen, so daß ein Absperrventil in seine Öffnungsstellung geschaltet wird. In dieser Stellung fördert eine Pumpe über eine weitere Hydraulikleitung Druckmittel in einen Kolbenringraum eines zusätzlichen Lüftkolbens, der das vollständige Öffnen der Lamellenkupplung mit einem vorgegebenen Lüftspiel besorgt. Ein als Druckwaage arbeitendes Druckbegrenzungsventil soll sicherstellen, daß der Druckaufbau im jeweiligen Kolbenringraum des Dosier- bzw. Lüftkolbens gleichmäßig erfolgt. Die Arbeitsweise des zusätzlichen Lüftkolbens muß exakt auf die des Dosierkolbens abgestimmt sein, was angesichts eines auftretenden Lamellenverschleißes nicht ohne weiteres möglich ist. Der Einsatz von gewellten Lamellen ist nicht möglich, weil der für die erste Kupplungsphase erforderliche Weg zu groß wäre. Zusammengefaßt setzt diese Anordnung neben einem doch bemerkenswerten baulichen Aufwand (zwei Hydraulikkolben, zusätzliches Druckbegrenzungs- und Wegeventil, Anschlag und Elektroschalter) eine feine Abstimmung, die von Zeit zu Zeit justiert werden muß, voraus.In the in the European patent application EP-A2 02 55 614 shown and described Coupling device comes wet Multi-plate clutch as a starting and shift clutch for Application. The device is designed so that the Disengagement process of the multi-plate clutch takes place in two phases. In The first phase is a via the clutch pedal Master cylinder actuated via a hydraulic line a piston annulus of a metering piston is connected. With a steady increase in those to be applied to the clutch pedal Pedal force becomes so long against the force of one Disc pack compressing disc spring worked until this contact pressure has just been overcome. In the further course the pivoting movement of the clutch pedal becomes a Electric switch closed, so that a shut-off valve in its open position is switched. In this position pumps a pump via another hydraulic line Pressure medium in an additional piston annulus Ventilating piston that fully opens the Multi-plate clutch concerned with a predetermined clearance. A pressure relief valve working as a pressure compensator should ensure that the pressure build-up in each Piston annulus of the dosing or venting piston evenly he follows. The operation of the additional air piston must be exactly matched to that of the dosing piston, what in view of the wear of the slats is easily possible. The use of corrugated Slats are not possible because of the first Coupling phase would be too large. In summary, this arrangement is next to one remarkable construction effort (two hydraulic pistons, additional pressure relief and directional valve, stop and Electrical switch) a fine tuning that from time to time must be adjusted beforehand.
Von der vorstehend geschilderten Anordnung ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine pedalbetätigbare Kupplungseinrichtung zur Betätigung einer Lamellenkupplung so auszugestalten, daß bei einfacher Bauweise und unter Verzicht auf eine Hilfskraftbetätigung ein feinfühliges Ein- und Ausrücken der Kupplung bei einem annehmbaren Kupplungspedalweg und geringen Pedalkräften gewährleistet ist. In Erweiterung dieser Aufgabenstellung soll eine Kupplungseinrichtung geschaffen werden, bei der die am Kupplungspedal aufzubringende Kraft zum Ausrücken der Kupplung im Verlauf des Kupplungspedalweges im wesentlichen konstant bleibend ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kennlinie der Tellerfeder eine im Öffnungssinne der Kupplung kleiner werdende Federkraft aufweist und, daß das Druckstück zur Abstützung des anliegenden Teils der Tellerfeder eine Formgebung aufweist, bei der die am Kupplungspedal im Öffnungssinne aufzubringende Kraft als Produkt der kleiner werdenden Federkraft und der Übersetzung des Gestänges einen definierten Verlauf hat.Starting from the arrangement described above is the object of the present invention, a pedal-operated clutch device for actuating a To design a multi-plate clutch so that with simple Construction and without the need for an assistant operator a sensitive engagement and disengagement of the clutch at one acceptable clutch pedal travel and low pedal forces is guaranteed. In extension of this task a coupling device is to be created in which the force to be applied to the clutch pedal to disengage the Clutch in the course of the clutch pedal travel essentially is constant. According to the invention, this becomes achieved that the characteristic of the disc spring in Opening sense of the clutch decreasing spring force has and that the pressure piece for supporting the adjacent part of the plate spring has a shape, where the on the clutch pedal in the opening direction force to be exerted as a product of the shrinking Spring force and the translation of the linkage one has a defined course.
Die vorgeschlagene Lösung geht von der Verwendung preiswerter Tellerfedern aus. Diese Tellerfedern sind so auszulegen, daß die Federkraft mit zunehmendem Federweg absinkt. Durch entsprechende Formgestaltung des Druckstücks ist es möglich, die Tellerfeder beim Ausrücken der Kupplung so in Anlage am Druckstück zu halten, daß die Gesamtübersetzung und damit der Verlauf der am Kupplungspedal aufzubringenden Kräfte exakt vorherbestimmt werden kann. Hierbei ist insbesondere von Vorteil, daß sich die Lösung insgesamt mit einem geringen baulichen Aufwand verwirklichen läßt.The proposed solution is based on use inexpensive disc springs. These disc springs are like this interpret that the spring force with increasing travel sinks. By appropriate shaping of the pressure piece it is possible to remove the disc spring when disengaging the clutch to keep in contact with the pressure piece so that the Overall translation and thus the course of the Forces to be applied clutch pedal exactly predetermined can be. It is particularly advantageous here that the solution as a whole with little construction effort can be realized.
Besonders vorteilhaft ist es, das Druckstück so auszulegen, daß die am Kupplungspedal aufzubringende Kraft konstant bleibend ist (Merkmale des Unteranspruchs 2). It is particularly advantageous if the pressure piece interpret that the force to be applied to the clutch pedal remains constant (features of subclaim 2).
Um die am Kupplungspedal aufzubringende Kraft möglichst konstant zu halten, ist es besonders vorteilhaft, die Gesamtübersetzung so auszulegen, daß sie - bezogen auf den Weg des Kupplungspedals - einen abnehmenden Verlauf ausweist, wie dies im Unteranspruch 5 vorgeschlagen wird. Zur Erzielung einer üblichen Pedalkraft hat sich herausgestellt, daß die Gesamtübersetzung um den Faktor 0,5 bis 0,7 zu verringern ist (Unteranspruch 6). Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hat sich eine von i = ca. 40 auf i = ca. 20 abnehmende Gesamtübersetzung als besonders vorteilhaft herausgestellt, um eine Pedalkraft von etwa 170 N bis 150 N zu erzielen (Maßnahmen, wie in den Unteransprüchen 7 und 8 vorgeschlagen).In order to maintain the applied force on the clutch pedal as constant as possible, it is particularly advantageous to design the overall translation that - based on the way of the clutch pedal - identifies a decreasing gradient, as is proposed in the dependent claim. 5 In order to achieve a normal pedal force, it has been found that the overall gear ratio is to be reduced by a factor of 0.5 to 0.7 (dependent claim 6). In a practical exemplary embodiment, a total transmission ratio that decreases from i = approximately 40 to i = approximately 20 has proven to be particularly advantageous in order to achieve a pedal force of approximately 170 N to 150 N (measures as proposed in subclaims 7 and 8). .
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen zu entnehmen.Further advantageous features of the invention are the following explanation of an embodiment of the Invention based on the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine pedalbetätigbare Kupplungseinrichtung im Halbschnitt und Fig. 1 is a pedal-operated coupling device in half section and
Fig. 2 den Verlauf der Kennlinie einer Tellerfeder, wie sie bei der Anordnung nach Fig. 1 zur Anwendung gelangt. Fig. 2 shows the course of the characteristic curve of a plate spring, as used in the arrangement according to Fig. 1.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine pedalbetätigbare Kupplungseinrichtung 1 im Halbschnitt dargestellt. Die Kupplungseinrichtung 1 besteht hierbei im wesentlichen aus einer Lamellenkupplung 2 und einer Betätigungsvorrichtung 3.In Fig. 1, a pedal-actuated coupling device 1 is shown in half section in a schematic representation. The clutch device 1 essentially consists of a multi-plate clutch 2 and an actuating device 3 .
Die Lamellenkupplung 2 setzt sich in bekannter Weise aus einem Träger 4 für die Innenlamellen 5 und einem glockenförmigen Träger 6 für die Außenlamellen 7 zusammen. Die Innen- und Außenlamellen 5 und 7 bilden zusammen ein Lamellenpaket 8, das von einer Druckplatte 9 abgeschlossen wird. Der Druckplatte 9 ist diametral gegenüberliegend ein Druckstück 10 zugeordnet. Das Druckstück 10 ist axial verschiebbar auf dem hülsenförmigen Teil 11 des Trägers 4 montiert. Mit seiner in der Zeichnung rechts liegenden ringförmigen Stirnfläche stützt es sich am Innenring 12 eines Axiallagers 13 ab. Ein Außenring 14 des Axiallagers 13 ist in einer Bohrung 15 eines Kolbens 16 geführt. Ein Kolbenringraum 17 des Kolbens 16 steht über eine Hydraulikleitung 18 mit einem Geberzylinder 19 in Verbindung. Der Geberzylinder 19 ist im Bereich einer Fahrerplattform 20, die schematisch angedeutet ist, ortsfest schwenkbeweglich befestigt und steht anderenends über eine Kolbenstange 21 mit dem als Doppelhebel ausgebildeten Kupplungspedal 22 in Verbindung. Die vorstehend aufgeführten Bauelemente bilden insgesamt die eingangs erwähnte Betätigungseinrichtung 3.The multi-plate clutch 2 is composed in a known manner from a carrier 4 for the inner plates 5 and a bell-shaped carrier 6 for the outer plates 7 . The inner and outer plates 5 and 7 together form a plate pack 8 , which is closed by a pressure plate 9 . A pressure piece 10 is assigned to the pressure plate 9 diametrically opposite. The pressure piece 10 is axially displaceably mounted on the sleeve-shaped part 11 of the carrier 4 . With its annular end face lying on the right in the drawing, it is supported on the inner ring 12 of an axial bearing 13 . An outer ring 14 of the thrust bearing 13 is guided in a bore 15 of a piston 16 . A piston annulus 17 of the piston 16 is connected to a master cylinder 19 via a hydraulic line 18 . The master cylinder 19 is pivotally fixed in the area of a driver platform 20 , which is indicated schematically, and is connected at the other end via a piston rod 21 to the clutch pedal 22 designed as a double lever. The components listed above form the actuating device 3 mentioned at the outset.
Eine Tellerfeder 23 liegt im Bereich ihres äußeren Umfangs an der Druckplatte 9 und im Bereich ihres inneren Umfangs am Druckstück 10 an. Zusätzlich ist sie auf Bolzen 24, die Bestandteil des äußeren Lamellenträgers 6 sind, unter seitlicher Abstützung an Wälzringen 25 geführt.A plate spring 23 lies in the area of its outer circumference on the pressure plate 9 and in the area of its inner circumference on the pressure piece 10 . In addition, it is guided on bolts 24 , which are part of the outer disk carrier 6 , with lateral support on rolling rings 25 .
Die in Fig. 2 schematisch wiedergegebene Kennlinie K der Tellerfeder 23 zeigt von einem Federweg S 1 und einer Federkraft F 1 ausgehend einen kontinuierlich abnehmenden Verlauf, so daß bei einem Federweg S 2 eine reduzierte Federkraft F 2 vorliegt.The characteristic curve K of the plate spring 23 shown schematically in FIG. 2 shows a continuously decreasing course starting from a spring travel S 1 and a spring force F 1 , so that a reduced spring force F 2 is present with a spring travel S 2 .
Um die am Kupplungspedal 22 durch den Fahrer aufzubringende Pedalkraft gezielt zu beeinflussen - bezogen auf den Verschiebeweg des Druckstücks 10 in Axialrichtung zum Öffnen der Lamellenkupplung 2 - weist das Druckstück 10 zur Abstützung des an ihm anliegenden Teils 26 der Tellerfeder 23 eine Formgebung auf, bei der die am Kupplungspedal 22 im Öffnungssinne aufzubringende Pedalkraft als Produkt der kleiner werdenden Federkraft (vergleiche Fig. 2) und der Übersetzung des Gestänges (Betätigungseinrichtung 3 und Druckstück 10) einen definierten Verlauf hat. Somit wird mit dieser Ausführung Betätigungsarbeit zum Öffnen der Kupplung eingespart. Mit zunehmender axialer Verschiebung des Druckstücks 10 wird der Auswirkung der kleiner werdenden Federkraft der Tellerfeder 23 dadurch entgegengewirkt, daß der wirksame Hebelarm des am Druckstücks 10 anliegenden Teils 26 der Tellerfeder 23 stetig verringert wird. Dies ist durch die stetige Verlagerung des Anlagepunktes des Teils 26 am Druckstück 10 radial nach außen hin - bezogen auf das Zentrum der Tellerfeder 23 - in der Weise möglich, daß der der Tellerfeder 23 zugewandte Bereich 27 des Druckstücks 10 eine im wesentlichen radienförmige Krümmung aufweist, wie dies aus der Zeichnung entsprechend Fig. 1 ohne weiteres ersichtlich ist. Durch die Verlagerung der Anlage des Druckstücks 10 am Teil 26 der Tellerfeder 23 findet insgesamt eine Verringerung der Übersetzung statt, so daß die am Kupplungspedal aufzubringende Pedalkraft bei sich verringernder Federkraft der Tellerfeder 23 nicht, wie dies bei gleichbleibend unveränderter Übersetzung der Fall wäre, gleichermaßen verringert wird. Vielmehr wird die aufzubringende Pedalkraft relativ erhöht, so daß sie - bezogen auf den Weg des Kupplungspedals 22 - im wesentlichen konstant bleibt.In order to influence to be applied by the driver on the clutch pedal 22 the pedal force specifically - in relation to the displacement of the pressure member 10 in axial direction for opening the lamellae clutch 2 - 10, the pressure piece for supporting the bearing against him part 26 of the plate spring 23 is a molding on in which the pedal force to be applied to the clutch pedal 22 in the opening direction as a product of the decreasing spring force (see FIG. 2) and the translation of the linkage (actuating device 3 and pressure piece 10 ) has a defined course. This saves actuation work for opening the clutch. With increasing axial displacement of the thrust member 10, the effect of the decreasing spring force of the plate spring 23 is counteracted in that the effective lever arm of the applied pressure on the piece 10 is part of the plate spring 26 continuously reduces the 23rd This is possible due to the constant displacement of the contact point of the part 26 on the pressure piece 10 radially outwards - with respect to the center of the plate spring 23 - in such a way that the area 27 of the pressure piece 10 facing the plate spring 23 has an essentially radial curvature, as can easily be seen from the drawing corresponding to FIG. 1. By shifting the system of the pressure piece 10 on the part 26 of the plate spring 23 there is an overall reduction in the translation, so that the pedal force to be applied to the clutch pedal does not decrease as the spring force of the plate spring 23 decreases, as would be the case with a constant, unchanged translation becomes. Rather, the pedal force to be applied is increased relatively, so that it remains essentially constant with respect to the path of the clutch pedal 22 .
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung findet eine naß laufende Lamellenkupplung Verwendung, bei der die Federkraft der Tellerfeder vom F 1 = 7130 N (Kupplung geschlossen) auf F 2 = 3000 N (Kupplung geöffnet) abfällt. Die Gesamtübersetzung (Änderung der Federhebelübersetzung und Übersetzung der Betätigungseinrichtung) beträgt zu Beginn der Ausrückbewegung i = 38. Sie fällt auf einen Wert von i = 22 bei vollständig geöffneter Lamellenkupplung ab. Die Pedalkraft bewegt sich hierbei in einem Bereich von anfänglich 169 N bis 152 N.In a practical embodiment of the clutch device, a wet-running multi-plate clutch is used, in which the spring force of the disc spring drops from F 1 = 7130 N (clutch closed) to F 2 = 3000 N (clutch open). The total gear ratio (change in the spring lever ratio and gear ratio of the actuating device) is i = 38 at the start of the disengagement movement. It drops to a value of i = 22 when the multi-plate clutch is fully open. The pedal force ranges from 169 N to 152 N initially.
Neben der gezielten Beeinflussung des Verlaufs der Pedalkraft zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch weitere Vorteile aus. Die Lamellenkupplung 2 wird von der Tellerfeder 23 im Schließsinne beaufschlagt, so daß das Fahrzeug bedarfsweise angeschleppt werden kann, ohne daß eine Erhöhung der Kupplungskräfte eintritt. Die Kupplungsbetätigung erfolgt durch Muskelkraft, so daß der Druckpunkt am Kupplungspedal gut wahrgenommen werden kann. Ebenfalls treten keine Ansprechzeiten auf. In addition to specifically influencing the course of the pedal force, the arrangement according to the invention is distinguished by further advantages. The multi-plate clutch 2 is acted upon by the plate spring 23 in the closing direction, so that the vehicle can be towed as needed without increasing the clutch forces. The clutch is actuated by muscle power so that the pressure point on the clutch pedal can be perceived well. There are also no response times.
BezugszeichenReference numerals
1 Kupplungseinrichtung
2 Lamellenkupplung
3 Betätigungsvorrichtung
4 Träger der Innenlamellen 5
5 Innenlamellen
6 Träger der Außenlamellen 7
7 Außenlamellen
8 Lamellenpaket
9 Druckplatte
10 Druckstück
11 hülsenförmiger Teil des Trägers 4
12 Innenring
13 Axiallager
14 Außenring
15 Bohrung
16 Kolben
17 Kolbenringraum
18 Hydraulikleitung
19 Geberzylinder
20 Fahrerplattform
21 Kolbenstange
22 Kupplungspedal
23 Tellerfeder
24 Bolzen
25 Wälzringe
26 Teil der Tellerfeder 23
27 der Tellerfeder 23 zugewandte Bereich
K Kennlinie der Tellerfeder 23
S 1, S 2 Federwege
F 1, F 2 Federkräfte 1 coupling device
2 multi-plate clutch
3 actuating device
4 inner lamella supports 5
5 inner slats
6 supports of the outer slats 7
7 outer slats
8 plate pack
9 pressure plate
10 pressure piece
11 sleeve-shaped part of the carrier 4
12 inner ring
13 thrust bearings
14 outer ring
15 hole
16 pistons
17 piston annulus
18 hydraulic line
19 master cylinders
20 driver platform
21 piston rod
22 clutch pedal
23 disc spring
24 bolts
25 rolling rings
26 part of the plate spring 23
27 facing the plate spring 23
K characteristic curve of disc spring 23
S 1 , S 2 travel
F 1 , F 2 spring forces
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 7990 FRIEDRICHSHAFEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |