DE102004040586A1 - Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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    • F16H—GEARING
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    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force

Abstract

Es wird ein Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Automatisierung eines Schaltgetriebes, vorgeschlagen, der aus einem elektrostriktiven Material hergestellt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Automatisierung eines Schaltgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Automatisierung der Getriebefunktionen gewinnt zunehmend an Bedeutung; automatisierte Schaltgetriebe, die eine derartige Automatisierung aufweisen, weisen den Vorteil auf, dass der Fahrer vom Gangwechsel im Fahrzeug entlastet wird. Es wird dadurch insgesamt ein komfortabler und sicherer Betrieb ermöglicht. Des weiteren weisen automatisierte Schaltgetriebe signifikante Kostenvorteile auf. Hierbei wird bei der Kupplungsbetätigung nach dem Stand der Technik durch einen entsprechenden elektromechanischen Aktuator eine Translationsbewegung üblicherweise auf das Ausrücklager der Kupplung übertragen. Ähnliche Konstruktionen werden auch zur Schaltungsautomatisierung verwendet, wobei zum Wählen und Schalten zwei kinematisch unabhängige Bewegungen notwendig sind, die nach dem Stand der Technik üblicherweise von elektromechanischen Getriebestellern durchgeführt werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene elektromechanische Aktuatoren bekannt. Diese sind entweder mit selbsthemmenden Schneckengetrieben und linearer Kompensation bzw. mit großer Stirnradübersetzung und nichtlinearer Kompensation ausgeführt.
  • Diese Konstruktionen sind in nachteiliger Weise aufwendig, da Getriebe, beispielsweise zur Wandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung benötigt werden, welche auch relativ viel Bauraum erfordern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Aktuatoren für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Automatisierung eines Schaltgetriebes, anzugeben, welche die oben erwähnten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Aktuatoren nicht aufweisen. Insbesondere sollen die erfindungsgemäßen Aktuatoren wenig Bauraum beanspruchen und einfach aufgebaut sein, wobei die Verwendung von Getrieben zur Bewegungswandlung vermieden werden soll.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird vorgeschlagen, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs benötigten Aktuatoren, insbesondere diejenigen, die zur Automatisierung eines Schaltgetriebes benötigt werden, aus einem elektrostriktiven Material herzustellen.
    •
  • Bei elektrostriktiven Materialien wird die Geometrie in Abhängigkeit von einem an den Materialien anliegenden elektrischen Feld verändert, wobei die Dehnung proportional zum Quadrat des in der Kristallstruktur lokal anliegenden Feldes ist. Gemäß der Erfindung soll diese Eigenschaft genutzt werden, um die Automatisierung eines Schaltgetriebes zu realisieren.
  • Zur Erzeugung einer Antriebsachse für eine Stellbewegung ist gemäß der Erfindung nur ein Block oder Stab aus einem geeigneten elektrostriktiven Material als Aktuator erforderlich, an den eine Spannung angelegt werden kann. In Abhängigkeit von der angelegten Spannung wird durch einachsige Ausdehnung oder Kontraktion eine Linearbewegung erzeugt, ohne dass zusätzliche Getriebe eingesetzt werden müssen, wobei in vorteilhafter Weise kontinuierliche Bewegungen möglich sind.
  • Ferner kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass das eine nicht fest angeordnete und somit bewegliche Ende des Blockes bzw. Stabes direkt auf die zu betätigenden Schaltelemente einwirken kann, wie z.B. Schaltausleger, Schaltstangen, Schaltschienen, Kupplungsausrückhebel, etc.
  • Elektrostriktive Aktuatoren zeichnen sich durch eine besonders hohe Energiedichte aus, derart, dass die erfindungsgemäßen Aktuatoren unmittelbar am gewünschten Einsatzort anordbar sind. Beispielsweise kann der Aktuator zur Kupplungsautomatisierung als ringförmiger Zentralausrücker ausgebildet sein, der direkt auf das Ausrücklager der Kupplung wirkt. In vorteilhafter Weise kann zur Schaltungsautomatisierung ein stab- oder blockförmiger Aktuator aus einem elektrostriktiven Material direkt auf die zu schaltende Schiebemuffe einwirken.
  • Vorzugsweise sind die Aktuatoren aus elektrostriktiven Polymeren hergestellt, welche sehr gute elektrostriktive Eigenschaften aufweisen.
  • Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Aktuatoren aus einem elektrostriktiven Material gleichzeitig als Sensoren zu verwenden, wodurch die Notwendigkeit des Einbaus zusätzlicher Lagesensoren entfällt.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird die Realisierung der Automatisierung eines Schaltgetriebes auf einfache Weise und mit geringen Bauraumanforderungen ermöglicht. Des weiteren können die erfindungsgemäßen Aktuatoren weitere im Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorhandene herkömmliche Aktuatoren ersetzen.

Claims (7)

  1. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Automatisierung eines Schaltgetriebes, dadurch gekennzeichnet , dass er aus einem elektrostriktiven Material hergestellt ist.
  2. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem elektrostriktiven Polymer hergestellt ist.
  3. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Erzeugung einer Antriebsachse als ein Block oder Stab ausgebildet ist, an den eine Spannung angelegt werden kann.
  4. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eine nicht fest angeordnete und somit bewegliche Ende des Blockes bzw. Stabes direkt auf das zu betätigende Schaltelement einwirkt.
  5. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zur Kupplungsautomatisierung als ringförmiger Zentralausrücker ausgebildet ist, der direkt auf das Ausrücklager der Kupplung wirkt.
  6. Aktuator für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator zur Schaltungsautomatisierung direkt auf die zu schaltende Schiebemuffe einwirkt.
  7. Verwendung eines Aktuators nach einem der vorangehenden Ansprüche zusätzlich als Lagesensor.
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