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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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Eine Betätigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der nachveröffentlichten
DE 10 2013 225 009 A1 der Anmelderin bekannt. Die derartige Betätigungseinrichtung ist Bestandteil einer elektrisch betätigbaren Kupplung, bei der ein Kupplungspedal nicht mehr direkt mechanisch mit der Hydraulik verbunden ist. Stattdessen erfasst ein Sensor eine aktuelle Pedalstellung des Kupplungspedals und sendet daraufhin ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät. Basierend auf diesem Signal betätigt das Steuergerät einen elektrohydraulischen Aktuator oder Aktor, der durch eine Drehbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors einen Kolben in einem Geberzylinder des Hydrauliksystems des Kupplungssystems bewegt. Zur Umwandlung der Drehbewegung der Abtriebswelle des Elektromotors in eine Linearbewegung des mit einer Betätigungsstange verbundenen Kolbens in dem Geberzylinder weist die bekannte Betätigungseinrichtung an der Abtriebswelle eine Verzahnung auf, die mit einer Gegenverzahnung an einem Stirnrad kämmt. An dem Stirnrad ist eine Kulissenstruktur angeordnet, die mit der Betätigungsstange zusammenwirkt, wobei die Kulissenstruktur eine Oberfläche aufweist, die mit einem mit der Betätigungsstange verbundenen Lager zusammenwirkt, und wobei die Oberfläche in Bezug zur Drehachse des Stirnrads einen veränderlichen Abstand aufweist. Dadurch wird bei einer Drehung des Stirnrads die Position des Lagers in Bezug zur Drehachse des Stirnrads verändert, was zu einer Linearbewegung der Betätigungsstange führt.
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Darüber hinaus werden für moderne Kraftfahrzeuge zusätzliche Funktionalitäten entwickelt, um beispielsweise den Kraftstoffverbrauch zu senken oder den Fahrkomfort zu erhöhen. So ist beispielsweise eine Funktionalität eines sogenannten „Segelns“ bekannt, bei der das Fahrzeug in geeigneten Fahrsituationen frei rollen gelassen wird, in dem temporär ein Kraftschluss zwischen den Rädern und der Antriebseinheit des Fahrzeugs durch automatisiertes Betätigen der Kupplung unterbrochen wird. Während eines solchen Segelns wird die Kupplung ggf. über längere Zeitdauern hinweg offen gehalten. Hierzu ist es bei der eingangs genannten Betätigungseinrichtung vorgesehen, dass an der Kulissenstruktur nahe dem Punkt ihres maximalen Radius eine Haltestruktur ausgebildet ist, welche derart ausgeführt ist, dass die Betätigungsstange aufgrund einer Wirkung der Haltestruktur in einem wesentlichen maximal zum Kupplungssteller ausgerückten Position einrastet. Diese Haltestruktur stellt somit eine Hemmeinrichtung dar, bei der auch für den Fall, dass über den Kolben des Geberzylinders Kräfte in Richtung des Übertragungsmechanismus bzw. des Elektromotors eingeleitet werden, die Betätigungsstange bzw. der Kolben in der gewünschten Sollposition verbleibt. Eine derartige Hemmeinrichtung bzw. die maximal möglichen Blockierkräfte, die über die Hemmeinrichtung eingeleitet werden, sind insbesondere von der Geometrie der Haltestruktur und somit generell von der Konstruktion bzw. geometrischen Ausbildung des Stirnrads abhängig.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Hemmeinrichtung bzw. deren Ausbildung nicht an dem Ort bzw. die Ausbildung des Übertragungsmechanismus gekoppelt ist. Insbesondere sollen dadurch beispielsweise gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Halte- bzw. Blockierkräfte erzielbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Hemmeinrichtung als eine von dem Übertragungsmechanismus örtlich getrennt angeordnete Einrichtung ausgebildet ist.
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Durch die örtlich getrennte Anordnung der Hemmeinrichtung von dem Übertragungsmechanismus wird somit im Wesentlichen eine konstruktive Freiheit bei der Gestaltung der Hemmeinrichtung ermöglicht, die unabhängig von der spezifischen Ausbildung des Übertragungsmechanismus speziell auf die gewünschten bzw. erforderlichen Halte- bzw. Blockierkräfte für die Betätigungsstange optimiert werden kann. Insbesondere wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, einerseits sowohl den Übertragungsmechanismus für sich genommen zu optimieren, als auch andererseits die Hemmeinrichtung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung eines hydraulischen Kupplungsstellers sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In einer ersten konstruktiven Umsetzung des allgemeinen Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass die Hemmeinrichtung als Taumelgetriebe ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung der Hemmeinrichtung ermöglicht bei kompaktem Aufbau der Hemmeinrichtung darüber hinaus die Möglichkeit, eine Übersetzung bzw. Untersetzung der Drehzahl der Abtriebswelle des Elektromotors zu erzielen, so dass beispielsweise das von dem Elektromotor bereitgestellte Drehmoment erhöht werden kann oder aber ein besonders großer Verstellweg erzielbar ist.
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In bevorzugter Anordnung eines derartigen Taumelgetriebes ist es vorgesehen, dass die Eingangswelle des Taumelgetriebes mit der Abtriebswelle des Elektromotors und eine Ausgangswelle des Taumelgetriebes mit einem Eingangselement des Übertragungsmechanismus verbunden sind.
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Besonders einfach und kompakt lässt sich ein derartiges Taumelgetriebe in das Kupplungssystem integrieren, wenn die Eingangswelle des Taumelgetriebes fluchtend zur Abtriebswelle des Elektromotors angeordnet ist.
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Eine zweite, sich von dem Taumelgetriebe als Hemmeinrichtung unterscheidende grundsätzliche Ausführungsform der Hemmeinrichtung sieht vor, dass die Hemmeinrichtung als Maltesterkreuzgetriebe ausgebildet ist, und dass ein Antriebsrad des Malteserkreuzgetriebes mit der Abtriebswelle des Elektromotors und ein in einer Achse gelagertes Sternrad des Malteserkreuzgetriebes dem Übertragungsmechanismus verbunden ist. Ein derartiges Malteserkreuzgetriebe ermöglicht es insbesondere, nahezu beliebig große Halte- bzw. Blockierkräfte aufzunehmen.
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In bevorzugter konstruktiver Ausgestaltung bzw. Anordnung des Malteserkreuzes ist es vorgesehen, dass das Antriebsrad des Malteserkreuzgetriebes unmittelbar mit der Abtriebswelle des Elektromotors verbunden ist, und dass die Abtriebswelle und die Achse des Sternrads parallel zueinander angeordnet sind.
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Zur Erzielung eines möglichst kompakt bauenden Übertragungsmechanismus ist es in Verbindung mit einer soweit beschrieben Hemmeinrichtung vorgesehen, dass der Übertragungsmechanismus als Spindelantrieb ausgebildet ist.
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Die Erfindung umfasst auch ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung eines elektrisch betätigbaren Kupplungssystems unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers,
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2 einen Teilbereich des Kupplungssystems gemäß 1 im Bereich einer als Taumelgetriebe ausgebildeten Hemmeinrichtung in Seitenansicht,
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3 einen Teilbereich des Kupplungssystems gemäß 1, bei der die Hemmeinrichtung als Malteserkreuzgetriebe ausgebildet ist, in Seitenansicht und
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4 eine perspektivische Darstellung des in der 3 verwendeten Malteserkreuzgetriebes.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist stark vereinfacht ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem 100 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das Kupplungssystem 100 umfasst ein Fußpedal 3, das entgegen der Federkraft einer Feder 5 von einem Fahrer niedergedrückt werden kann. Eine aktuelle Position des Fußpedals 3 wird mit Hilfe eines Sensors 7 ermittelt und an ein Steuergerät 9 weitergegeben. Basierend auf den Signalen des Sensors 7 steuert das Steuergerät 9 einen Elektromotor 11 an.
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Die in den 2 und 3 erkennbare Ausgangswelle 12 des Elektromotors 11 ist Bestandteil einer Betätigungseinrichtung 10 und in Wirkverbindung mit einer Hemmeinrichtung 50 angeordnet. Ein Ausgangselement 51 der Hemmeinrichtung 50 ist mit einem Übertragungsmechanismus 15, insbesondere in Form eines an sich bekannten und daher nicht näher gezeigten Spindelgetriebes 16 verbunden, dessen Ausgangswelle mit einer Betätigungsstange 18 verbunden ist, die dazu dient, einen Kolben 19 eines einen Teil eines Kupplungsstellers 21 bildenden Geberzylinders 22 zu verfahren. Dadurch kann Hydrauliköl durch eine Leitung 23 in einen Nehmerzylinder 24 gepresst werden. Ein Kolben 25 in dem Nehmerzylinder 24 steht in mechanischer Verbindung mit der Kupplung 27 und kann diese, betätigt durch den Nehmerzylinder 24, ausrücken. Eine an der Kupplung 27 vorgesehene Rückstellfeder 29 sorgt für einen entsprechenden Gegendruck auf den Nehmerzylinder 24, so dass bei nachlassender Betätigung des Fußpedals 3 und entsprechender Ansteuerung des Elektromotors 11 die Kupplung 27 wieder eingekuppelt wird. In einem hinteren Bereich des den Kupplungssteller 21 bildenden Geberzylinders 22 ist eine Schnüffelbohrung 30 vorgesehen. Wenn der Kolben 19 weit genug nach hinten über diese Schnüffelbohrung 30 hinaus verfahren wird, kann Hydrauliköl aus einem Reservoir 31 in das Innere des Geberzylinders 22 nachströmen.
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Entsprechend der Darstellung der 2 ist die Hemmeinrichtung 50 bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung als Taumelgetriebe 60 ausgebildet. Das Taumelgetriebe 60 weist in bekannter Art und Weise eine Eingangswelle 61 auf, die mit der Ausgangswelle 12 des Elektromotors 11 drehfest verbunden ist. Die Eingangswelle 61 des Taumelgetriebes 60 treibt eine erste Taumelscheibe 62 mit einer Verzahnung 63 an.
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Eine Gegenverzahnung 64 einer in Bezug zur Drehachse der ersten Taumelscheibe 62 schräg angeordneten zweiten Taumelscheibe 65 kämmt mit der Verzahnung 63 der ersten Taumelscheibe 62 und treibt eine Ausgangswelle 66 des Taumelgetriebes 60 an, welche wiederum als Eingangsglied bzw. Eingangswelle des Übertragungsmechanismus 15 dient.
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In den 3 und 4 ist der Fall dargestellt, bei dem die Hemmeinrichtung 50 in Form eines sogenannten, an sich bekannten Malteserkreuzgetriebes 70 ausgebildet ist. Das Malteserkreuzgetriebe 70 weist ein mit der Ausgangswelle 12 des Elektromotors 11 drehfest verbundenes Antriebsrad 71 mit einem auf einem Teilkreisdurchmesser um die Drehachse 72 des Antriebsrads 71 angeordneten Mitnehmerzapfen 73 auf. Der Mitnehmerzapfen 73 greift bei seiner Drehung zeitweise in radial angeordnete Schlitze 74 eines in einer Achse 75 drehbar gelagerten Sternrads 76 des Malteserkreuzgetriebes 70 ein und dreht dabei die Achse 75 des Malteserkreuzgetriebes 70 jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag. Das Sternrad 76 weist darüber hinaus an seinem Umfang mit einem Radius r versehene Blockierabschnitte 77 auf, die dazu ausgebildet sind, bei einer Drehwinkelposition des Mitnehmerzapfens 73, bei der sich dieser nicht in Wirkverbindung mit einem Schlitz 74 des Sternrads 76 befindet, das Sternrad 76 in seiner Winkelposition zu fixieren bzw. zu blockieren. Die Achse 75 des Malteserkreuzgetriebes 70 dient als Eingangsglied des Übertragungsmechanismus 15.
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Die soweit beschriebene Hemmeinrichtung 50, die als eine von dem Übertragungsmechanismus 15 örtlich getrennt angeordnete Einrichtung ausgebildet ist, kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist es auch denkbar, anstelle eines Spindelgetriebes 16 einen anderen Übertragungsmechanismus 15 zu verwenden, z.B. unter Verwendung einer aus dem Stand der Technik an sich bekannten Kurvenscheibe o.ä.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013225009 A1 [0002]
