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Die Erfindung betrifft ein Kupplungsbetätigungssystem mit einem Aktor für die Betätigung einer Kupplung nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Aus dem Stand der Stand der Technik sind vielfältige Lösungen für die Kupplungsbetätigung bekannt, mit dessen Hilfe es möglich ist, mit einer Motor- und Steuereinheit, beispielsweise mit hydraulisch und mechanisch wirkenden Komponenten, Betätigungselemente anzusteuern und entsprechend die Kupplung zu betätigen.
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Beispielsweise Planetenwälzgewindespindeln (PWG) (auch bezeichnet als Planetenwälzgewindespindeltriebe) sind seit vielen Jahren Stand der Technik und werden beispielsweise in
DD 0277308 A5 beschrieben. Aus der Druckschrift
DE 10 2010 047 800 A1 ist beispielsweise ein Planetenwälzgewindetrieb bekannt, der in einem Hydrostataktor in Form eines hydrostatischer Kupplungsaktors enthalten ist, um eine mittels eines Elektromotors erzeugte Drehbewegung in eine Axialbewegung umzuwandeln. Ein Planetenwälzgewindetrieb, mit einer Gewindespindel, und mit einer auf der Gewindespindel angeordneten Mutter, und mit mehreren über den Umfang verteilten, zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordneten Planeten, die am Innenumfang der Mutter sowie am Außenumfang der Gewindespindel abwälzbar angeordnet sind, ist aus der Druckschrift
DE 10 2010 011 820 A1 bekannt. Aus der Druckschrift
WO 2011/050766 ist ein Hydrostataktor in der Art eines hydrostatischen Kupplungsaktors mit einem Geberzylinder enthaltend ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse axial verlagerbaren, eine Druckkammer mit Druck beaufschlagenden Kolben, mit einem einen Drehantrieb in eine Axialbewegung wandelnden Getriebe sowie mit einem das Getriebe drehantreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor bekannt. Zur Begrenzung des Bauraums werden die Bauteile des Hydrostataktors bauraumsparend ineinander integriert. Dabei greift eine Gewindespindel des Getriebes während einer Verlagerung des Kolbens zumindest teilweise axial in den Nachlaufbehälter ein, der radial außerhalb einer ringförmig ausgebildeten Druckkammer angeordnet ist.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin eine noch nicht veröffentlichte Lösung bekannt, welche ein modulares Aktorkonzept für einen Kupplungsaktor beinhaltet. Mit diesem Konzept wird vorgeschlagen ein und denselben Elektromotor (incl. Elektronik) sowohl für elektromechanische als auch für elektrohydraulische Kupplungsbetätigung zu verwenden. Entsprechend ist dieser E-Motor als Modul für wenigstens die beiden aufgezählten Aktorvarianten vorgesehen. Das Motormodul umfasst einen elektromechanischen Linearaktor mit universellem Flansch zur Aufnahme eines Mechanikmoduls und eines Hydraulikmoduls. Beide Module können wahlweise angeflanscht und somit entweder ein elektromechanischer oder ein elektrohydraulischer Aktor komplettiert werden.
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Die bekannten Systeme ermöglichen nur eine Betätigung mittels entsprechender Betätigungselemente, die mechanisch oder hydraulisch auf Druck und dessen Wirkrichtung basieren.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 024 927 A1 ist ein Kupplungsbetätigungssystem mit einem von einer Druckgebereinheit über eine Druckleitung beaufschlagbaren Nehmerzylinder mit einem in einem Gehäuse in Abhängigkeit vom an den Nehmerzylinder abgelegten Druck verlagerbaren, auf ein Betätigungslager zur Betätigung einer gezogenen Reibungskupplung einwirkenden Kolben bekannt, wobei der Nehmerzylinder vollständig in einer Kupplungsglocke untergebracht und bezogen auf eine Drehachse der Reibungskupplung bezüglich seiner Wirkachse gewinkelt angeordnet ist, wobei das Betätigungslager vom Kolben mittels eines Seilzugs betätigt wird. Der Nehmerzylinder mit dem in dessen Gehäuse axial verlagerbaren Kolben ist auf einem die Reibungskupplung umgreifenden Joch fest an dem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und vollständig in der Kupplungsglocke aufgenommen und der mit dem Kolben verbundene Seilzug wird bei Verlagerung des Kolbens nach radial außen gezogen. Der Seilzug wird außen am Gehäuse des Nehmerzylinders vorbeigeführt und ist an dem Ende des Kolbens, welches dem Druckraum abgewandt ist, befestigt. Der Kolben des Nehmerzylinders weist dazu endseitig ein Druckstück auf, auf dem der Seilzug gerundet geführt und eingehängt ist. Von dort wird er zur Rolle geführt. Nachteilig ist der erhöhte Bauraumbedarf, der dadurch entsteht, dass der Seilzug außerhalb des Gehäuses am Zylinder vorbeigeführt wird und die Umlenkrollen erforderlich sind. Weiterhin ist die auf den Kolben wirkende radiale Belastung nachteilig.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aktor zur Betätigung einer Kupplung zu entwickeln, der einen platzsparenden Aufbau aufweist und dessen Wirkprinzip und Wirkrichtung auf Zug veränderbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Kupplungsbetätigungssystem weist ein Aktorikmodul und ein Betätigungsmodul auf, wobei durch das Aktorikmodul das Betätigungsmodul betätigbar ist und das Betätigungsmodul mit einem Betätigungsmittel zur Betätigung einer Kupplung in Wirkverbindung steht und das Betätigungsmodul erfindungsgemäß mit einem Zugmittel kombiniert ist, welches bei Betätigung des Betätigungsmoduls eine Zugkraft auf das Betätigungsmittel überträgt.
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Dadurch wird ein modularer Aktor für eine Kupplungsbetätigung mit Zugwirkung vorzugsweise für Bowdenzugbetätigung als realisierbar. Hierdurch wird die Kupplung automatisierbar bzw. teilautomatisierbar, da über das Zugmittel sowohl eine Zugkraft durch ein Kupplungspedal als auch durch ein Betätigungsmodul ausübbar ist.
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Dabei ist an dem modularen Aktorikmodul, welches eine Elektronik und einen Motor beinhaltet, das Betätigungsmodul befestigt und wiederum über das Betätigungsmodul ein Betätigungssystem an einem gestellfesten Gegenpartner (z.B. eine Kupplungs- oder Getriebeglocke) angeordnet. Vorzugsweise ist das Betätigungsmodul in der Art eines Gewindespindeltriebes ausgebildet, der eine axial verstellbare Antriebsspindel aufweist. Diese ist mit einer im Wesentlichen zentrische Durchgangsbohrung versehen, durch welche mit der Antriebsspindel verbundene das Zugmittel führt, welches in der Art eines Drahtes, Seiles, einer Stange oder dergleichen ausgebildet ist und mit einem ersten Ende mit dem Betätigungsmittel zum Betätigen der Kupplung und mit einem zweiten Ende mit dem Kupplungspedal wirkverbunden ist.
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Die Antriebsspindel ist mittels des Aktors aus einer unbetätigten ersten Endstellung bei welcher sich die Arbeitsspindel in einem eingefahrenen Zustand befindet, in eine ausgefahrene Endstellung bewegbar und dabei mittels des Zugmittels eine Zugkraft auf das auf die Kupplung wirkende Betätigungsmittel übertragbar, wodurch die Kupplung betätigt wird.
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Um ein Verdrillen des Zugmittels zu der rotierenden Arbeitsspindel zu vermeiden weist die Verbindung zwischen Betätigungsmodul/Arbeitsspindel des PWG und Zugmittel vorteilhafter Weise einen Drehfreiheitsgrad auf. Denn höchsten Wirkungsgrad an dieser Verbindungsstelle hätte eine entsprechende Anbindung mit einem auf Druck belastetem Axiallager. Grundsätzlich nicht auszuschließen wäre aber auch eine Anbindung des Zugmittels auf der inneren Seite der Spindel. Als Konstruktionsalternative wäre aber auch eine Durchführung des Zugmittels denkbar, wenn wechselseitige Betätigung, die sich mit der logischen Verknüpfung „Entweder-Oder“ gegenseitig ausschließen sollen, notwendig wären.
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Das Zugmittel kann entweder direkt an das entsprechende Stellglied angeschlossen werden, wenn eine direkte Führung des Zugmittels dies zulässt oder aber auch eine Anbindung mittels eines Bowdenzugs, wenn das Zugmittel umgelenkt werden müsste. Mittels dieses Aktors könnten z.B. Kupplungen direkt über ein Hebelsystem oder ähnliches oder indirekt über die Anbindung des Aktors an das Kupplungspedal betätig werden.
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Der größte Vorteil eines solches Aktors mit Zugmittel und Zugwirkrichtung ist es, dass wenn ein flexibles Zugmittel, z.B. eine einfaches, ungeführtes Seil verwendet wird, kann ein solcher Aktor durch das einfache Durchhängen des Seils durch einen zweiten, in diesem Fall als primär zu betrachtenden Betätigungsvorgang, überstimmt werden. Als Beispiel wäre hier zu nennen, dass der Fahrer, warum auch immer, die Aktion des Aktor nicht gefällt und er mit dem Fuß auf das Pedal tritt. Die beiden Betätigungsmechanismen „manuell“ und „automatisch“, wenn man von einer teilautomatisierten Kupplung ausgeht, stehen damit in einer „Oder“-Konjunktion mit einer entsprechenden Vorrangsordnung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Unbetätigte Darstellung (Betrachtung: Zugwirkrichtung nach rechts) eines Kupplungsbetätigungssystems mit PWG,
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2 eine durch den Aktor betätigte Darstellung (Betrachtung: Zugwirkrichtung nach rechts),
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3 eine durch das Pedal betätigte Darstellung (Aktor in Nullposition).
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Das Kupplungsbetätigungssystem weist gemäß der Darstellungen in den 1 bis 3 einen modularen Aktorikmodul 1 auf, der die Elektronik 2 und einen Motor 3 (bevorzugt einen Elektromotor) beinhaltet und mit dem einem Betätigungsmodul in Form einer Planetenwälzgewindespindel (PWG) 4 betätigbar ist. Die PWG 4 beinhaltet eine bei Betätigung des Antriebes rotatorisch antreibbare und einen axialen Stellweg vollführende Arbeitsspindel 5, die mit einer nicht bezeichneten Durchgangsbohrung versehen ist, durch welche ein Zugmittel 6, hier ein Seil führt. Ein erstes Ende 5.1 der Arbeitsspindel 5 weist in Richtung zur nicht dargestellten Kupplung.
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Das Gehäuse 7 des Betätigungsmoduls, hier des PWGs, ist am Aktorikmodul 1 befestigt und kann über einen Flansch 8 wiederum an einem gestellfesten Gegenpartner, z.B. einer Kupplungs- oder Getriebeglocke befestigt werden. Alternativ wären als Gegenpartner Spritzwand, Kupplungspedal oder Chassis denkbar.
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Ein erstes Ende 6.1 des Zugmittels 6 wird mit dem nicht dargestellten Betätigungsmittel zum Betätigen der Kupplung verbunden und das zweite Ende 6.2 mit dem nicht dargestellten Kupplungspedal.
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An dem Zugmittel 6 ist an dem Bereich, der sich in dem Gehäuse 7 befindet, ein Pressling 9 befestigt, der die axiale Bewegung des Zugmittels 6 zwischen dem darauf zuweisenden Ende zweiten Ende 5.2 der Arbeitsspindel 5 und einem Anschlag 7.1 am Gehäuse 7 begrenzt. Die Antriebsspindel ist aus einer unbetätigten ersten Endstellung, die in 1 dargestellt ist und bei welcher sich die Arbeitsspindel 6 in einem eingefahrenen Zustand befindet, in eine ausgefahrene Endstellung bewegbar, die in 2 dargestellt ist und dabei mittels des Zugmittels 6 eine Zugkraft F hier in den Darstellungen nach rechts auf das auf die Kupplung wirkende Betätigungsmittel übertragbar, wodurch die Kupplung betätigt wird
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Eine durch das nicht dargestellte Pedal betätigte Variante zeigt 3, wobei sich der Aktor mit dem PWG in Nullposition befindet. Bei Verwendung eines Zugmittels in Form eines flexiblen einfach ungeführten Seiles durch das einfach durchhängen des Seils durch einen zweiten, in diesem Fall als primär zu betrachtenden Betätigungsvorgang, kann der Aktor mit dem PWG überstimmt werden. Als Beispiel wäre hier zu nennen, dass der Fahrer, warum auch immer, die Aktion des Aktor nicht gefällt und er mit dem Fuß auf das Pedal tritt. Die beiden Betätigungsmechanismen „manuell“ und „automatisch“, wenn man von einer teilautomatisierten Kupplung ausgeht, stehen damit in einer „Oder“-Konjunktion mit einer entsprechenden Vorrangsordnung.
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In dem neuen, hier dargestellten Betätigungsmodul in Form der PWG 4 ist die Antriebsspindel 5 erstmalig durchgebohrt um ein entsprechendes Zugmittel 6 (Draht, Seil, Stange, etc.) aufzunehmen. Am hier linken oder äußeren Ende (2) wird das Zugmittel 4 an der Antriebsspindel 5 befestigt. Um ein evtl. Verdrillen des Zugmittels vorzubeugen kann die Verbindung mit einem entsprechenden Drehfreiheitsgrad versehen werden. Denn höchsten Wirkungsgrad an dieser Verbindungsstelle hätte eine entsprechende Anbindung mit einem auf Druck belastetem Axiallager. Grundsätzlich nicht auszuschließen wäre aber auch eine Anbindung des Zugmittels auf der inneren Seite der Arbeitsspindel 5. Als Konstruktionsalternative wäre aber auch eine Durchführung des Zugmittels 6 denkbar, wenn wechselseitige Betätigung, die sich mit der logischen Verknüpfung „Entweder-Oder“ gegenseitig ausschließen sollen, notwendig wären.
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Das Zugmittel 6 kann entweder direkt an das entsprechende Stellglied angeschlossen werden, wenn eine direkte Führung des Zugmittels dies zulässt oder aber auch eine Anbindung mittels eines Bowdenzugs, wenn das Zugmittel 6 umgelenkt werden müsste.
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Mittels dieses Aktors könnten z.B. Kupplungen direkt über ein Hebelsystem oder ähnliches oder indirekt über die Anbindung des Aktors an das Kupplungspedal betätig werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktorikmodul
- 2
- Elektronik
- 3
- Motor
- 4
- Planetenwälzgewindespindel (PWG)
- 5
- Arbeitsspindel erstes Ende der Arbeitsspindel zweites Ende der Arbeitsspindel
- 6
- Zugmittel erstes Ende des Zugmittels zweites Ende des Zugmittels
- 7
- Gehäuse
- 8
- Flansch
- 9
- Pressling
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 0277308 A5 [0003]
- DE 102010047800 A1 [0003]
- DE 102010011820 A1 [0003]
- WO 2011/050766 [0003]
- DE 102010024927 A1 [0006]
