DE102015214435A1

DE102015214435A1 - Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit

Info

Publication number: DE102015214435A1
Application number: DE102015214435.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Dietrich; Lászlo Mán; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: DE102015214435B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, wobei die Absolutwegmesseinrichtung zumindest die folgenden Komponenten aufweist: – einen Rotor einer rotatorischen Antriebseinheit; – eine rotatorisch fixierte Spindel mit einer Spindelachse, welche mittels des Rotors entlang ihrer Spindelachse axial bewegbar ist; – eine erste Messwelle, welche eine erste Drehachse und einen ersten Messmagnet mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld an einer festen ersten Winkelposition der ersten Messwelle aufweist; – eine zweite Messwelle, welche eine zweite Drehachse und einen zweiten Messmagnet mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld an einer festen zweiten Winkelposition der zweiten Messwelle aufweist, wobei die zweite Messwelle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Messwelle mitzudrehen; – einen ersten Winkelsensor zum Erfassen von einer ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets; und – einen zweiten Winkelsensor zum Erfassen von einer zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets. Die Absolutwegmesseinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messwelle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit dem Rotor mitzudrehen. Mit der hier vorgeschlagenen Absolutwegmesseinrichtung ist auf kleinem Bauraum die axiale Absolutweglage einer rotatorisch fixierten Spindel eines Spindelaktors einfach ermittelbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, einen Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit, eine hydraulische Gebereinheit und eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Spindelaktoren für eine hydraulische Gebereinheit bekannt, insbesondere für eine Betätigungseinrichtung einer Reibkupplung eines Kraftfahrzeugs, bei denen eine rotatorisch fixierte Spindel mittels einer rotatorischen Antriebseinheit translatorisch bewegbar ist. Hierzu wird beispielsweise auf die WO 2011/050 766 A1 verwiesen.
Für viele Anwendungszwecke, insbesondere für die Betätigung einer Reibkupplung, ist eine präzise Steuerung des Geberkolbens erwünscht. Ein einfacher und daher häufig umgesetzter Aufbau weist einen direkten Wegsensor auf, mittels welchem die translatorische Bewegung des Geberkolbens selbst erfassbar ist. Nachteilig ist hierbei, dass ein solcher direkter Wegsensor sich über den gesamten Verfahrweg des Geberkolbens erstrecken muss und parallel zum Verfahrweg anzuordnen ist. Eine alternative Erfassungsmethode ist in der DE 10 2009 048 389 A1 dargelegt. Darin wird vorgeschlagen, mittels zweier miteinander kämmender Zahnräder mit Messmagneten die Gesamtumdrehungszahl einer Welle zu erfassen, indem das Übersetzungsverhältnis nahe bei eins gewählt wird. In der Folge stehen die Zahnräder meist unterschiedlich zueinander und unterschiedliche Winkelstellungen zueinander sind einer Gesamtumdrehungszahl zuordenbar. Es sei weiterhin auf die noch nicht veröffentlichte DE 10 2014 222 356 hingewiesen, in welcher ein besonders bauraumeffizienter Aufbau einer Absolutwegmesseinrichtung gezeigt ist. Hierbei ist jedem Gewindegang der Spindel eine eindeutige Winkelstellung der Messmagnete zuordenbar.
Vorliegend weist der Spindelaktor eine translatorisch bewegte und daher rotatorisch fixierte Spindel auf. Somit führt die Spindel keine Drehung aus. Das oben beschriebene Konzept ist zur präzisen Erfassung der translatorisch bewegten Spindel nicht nutzbar.
Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft eine Absolutwegmesseinrichtung für einen Spindelaktor einer hydraulischen Gebereinheit, wobei die Absolutwegmesseinrichtung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:

– einen Rotor einer rotatorischen Antriebseinheit;
– eine rotatorisch fixierte Spindel mit einer Spindelachse, welche mittels des Rotors entlang ihrer Spindelachse axial bewegbar ist;
– eine erste Messwelle, welche eine erste Drehachse und einen ersten Messmagnet mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld an einer festen ersten Winkelposition der ersten Messwelle aufweist;
– eine zweite Messwelle, welche eine zweite Drehachse und einen zweiten Messmagnet mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld an einer festen zweiten Winkelposition der zweiten Messwelle aufweist, wobei die zweite Messwelle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Messwelle mitzudrehen;
– einen ersten Winkelsensor zum Erfassen von einer ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets; und
– einen zweiten Winkelsensor zum Erfassen von einer zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets. Die Absolutwegmesseinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messwelle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit dem Rotor mitzudrehen.

Die Absolutwegmesseinrichtung ist dazu eingerichtet, die Lage eines Betätigungskolbens, also zum Beispiel des Geberkolbens einer hydraulischen Gebereinheit, über die gesamte Erstreckung des Verfahrwegs, beziehungsweise Betätigungswegs, eindeutig erfassen zu können. Hierzu ist keine direkte Messung des Weges des Betätigungskolbens notwendig.
Bei der hier vorgeschlagenen Absolutwegmesseinrichtung ist die Spindel rotatorisch fixiert, beispielsweise über eine schienenartige Spindelführung, und ist mittels eines Rotors axial bewegbar, welcher mithilfe einer translatorisch fixierten steigungstreuen Spindelmutter in das Spindelgewinde eingreift. Besonders bevorzugt ist die Spindelmutter ein sogenanntes steigungstreues Planeten-Wälz-Getriebe (S-PWG) oder ein steigungstreuer Kugelgewindetrieb (KGT). Eine Spindelmutter weist in einer Ausführungsform eine Übersetzung zwischen dem Rotor und der Spindel auf, welche ungleich eins ist. Wird im Folgenden auf die Umdrehung der Spindelmutter abgestellt, so ist die spindelseitige, also auf die Spindel direkt einwirkende, Umdrehung gemeint, wobei zugleich die übersetzende Spindelmutter mit dem Rotor rotatorisch fixiert ist, also rotorseitig keine von eins abweichende Übersetzung vorliegt. Bevorzugt ist die Übersetzung zwischen Rotor und Spindel gleich eins. Die Steigungstreue beschreibt hierbei, dass die Relativbewegung zwischen der Spindelmutter und der Spindel in einem eindeutigen und ohne unbekannte Abweichungen reproduzierbaren Zusammenhang steht. Bei einer besonders einfachen Spindel ist die Gewindesteigung konstant und die Steigungstreue bewirkt, dass die translatorische Relativbewegung der Spindel nach einer vollen Umdrehung (360°) des Rotors beziehungsweise der Spindelmutter jeweils exakt der konstanten Gewindesteigung entspricht.
Zum Erfassen der translatorischen Bewegung der Spindel ist es also ausreichend, die rotatorische Bewegung des Rotors und/oder der Spindelmutter zu erfassen. Hierzu sind eine erste Messwelle und eine zweite Messwelle vorgesehen, wobei die erste Messwelle in fester Übersetzung mit dem Rotor mitdreht. Die erste Messwelle ist hierbei direkt oder indirekt von dem Rotor angetrieben. Bei einer indirekten Übersetzung sind Zwischenelemente wie Räder, Zahnräder, Riemen und/oder die zweite Messwelle vorgesehen. Weiterhin ist die zweite Messwelle derart eingerichtet, dass sie direkt oder indirekt angetrieben mit der ersten Messwelle und somit auch mit dem Rotor in fester Übersetzung mitdreht. Besonders bevorzugt wird die zweite Messwelle direkt von dem Rotor angetrieben. Die feste Übersetzung zwischen der ersten Messwelle und der zweiten Messwelle ist dann nur mittelbar, also indirekt, über den Rotor gegeben.
Die erste Messwelle und die zweite Messwelle weisen jeweils zumindest einen Messmagnet auf, welcher eine feste Ausrichtung zu der jeweiligen Messwelle aufweist. Hierdurch ist die Winkelstellung der jeweiligen Messwelle mit der bekannten festen Ausrichtung des Messmagnets von dem jeweiligen Winkelsensor erfassbar. Beispielsweise wird hier für die magnetische Flussdichte genutzt, welche sich mit der Winkelstellung verändert, und mittels verschiedener vorbekannter Winkelsensoren leicht als elektronische Messgröße erfassbar ist. Die erfasste Winkelkonstellation der beiden Messwellen erlaubt einen regelungstechnisch automatisiert erfassbaren Rückschluss auf die absolute translatorische Lage der Spindel. Beispielsweise sind Zwischenmesspunkte vorgesehen und Winkelkonstellationen wiederholen sich. Um eine Uneindeutigkeit der Messung zu vermeiden wird die Messstrecke in Sektoren zwischen den Zwischenmesspunkten eingeteilt und die Messelektronik speichert den aktuellen Sektor. Damit ist eine präzise Messung innerhalb der Sektoren ermöglicht. Zudem ist nicht unbedingt eine zusätzliche Messeinrichtung zur Erfassung der Zwischenmesspunkte notwendig, sondern wird beispielsweise mittels der wiederholten Registrierung einer vorbestimmten Winkelkonstellation erfasst. Durch Addition oder Subtraktion, was mittels der leicht zu erfassenden Drehrichtung berstimmbar ist, wird der aktuelle Sektor bestimmt.
Infolge der Anordnung der ersten Messwelle und der zweiten Messwelle beim Rotor der Antriebseinheit ist ein besonders platzsparender Aufbau möglich. Besonders bevorzugt sind die erste Messwelle und die zweite Messwelle jeweils als Zapfen ausgebildet, welche in einem (starren) Gehäuse des Spindelaktors rotierbar gelagert sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung ist das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Messwelle und der zweiten Messwelle ungleich eins und die Spindel weist eine Anzahl (G) von Gewindegängen auf, wobei bevorzugt die Übersetzung zur ersten Messwelle derart eingerichtet ist, dass die Periodizität der ersten Messwelle einer vollen Umdrehung der zweiten Messwelle multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Spindel ist.
In Hinsicht der Messung und des Bauraums ist es vorteilhaft, eine Übersetzung einzurichten, die nahe bei eins liegt. Zur Auslegung ist hierzu die folgende Formel geeignet: für: ψ(x) = 2πx φ(x) = ∓2πx(m + 1 / N) + α₀ = ∓ψ(x)(m + 1 / N) + α₀
Während ψ die Winkelstellung des ersten Messmagnets an der ersten Messwelle beschreibt, beschreibt φ hierbei die Winkelstellung des zweiten Messmagnets der zweiten Messwelle. Für die Messpunkte werden beliebige Faktoren (x ∊
– Element der reellen Zahlen) gewählt, welche in ganzzahligen Abständen einer vollen Umdrehung der ersten Messwelle entsprechen. In der Regel wird der Anfangswinkel als Nullposition oder Anfangsposition am Anfang des maximalen Verfahrwegs mit x₀ = 0 und die Endposition beim Ende des maximalen Verfahrwegs der Spindel ist als x_max gesetzt. Bei jeder vollen Umdrehung (2π) der ersten Messwelle durchläuft die zweite Messwelle in der gleichen Zeit mehr oder weniger Umdrehungen, welche bei zum Beispiel direkter gegenläufiger Radübersetzung entgegengesetzt, also negative sein können. Dieser Zusammenhang ist durch den Faktor aus der Summe aus einer ersten Ganzzahl (Modulor m ∊
– Element der ganzen Zahlen mit Null, also: ..., –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, ...) und dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N ∊
– Element der ganzen Zahlen ohne Null, also: ..., –3, –2, –1, 1, 2, 3, ...) beschrieben. Hierbei ist die zweite Ganzzahl (N) bevorzugt dem Betrag nach größer als die Anzahl der Umdrehungen der ersten Messwelle über den maximalen translatorischen Verfahrweg der Spindel. Der Winkel α₀ repräsentiert einen eventuell vorliegenden Phasenversatz gegenüber der ersten Messwelle und ist grundsätzlich ein beliebiger Winkel; dieser kann zum Beispiel fertigungsbedingt festgelegt werden. In den folgenden Beispielen wird dieser Phasenversatz der Einfachheit halber als α₀ = 0 gesetzt.
Für eine besonders bauraumgünstige Konfiguration läuft die zweite Messwelle mit einer wenig aufwendigen Übersetzungseinrichtung nur leicht nach oder vor, also wird dafür die erste Ganzzahl m = 1 gesetzt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung beträgt das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor und der ersten Messwelle eins.
Eine volle Umdrehung des Rotors und/oder der Spindelmutter bewirkt einen axialen Vorschub der Spindel um den Betrag der (vorliegenden) Gewindesteigung. Somit wird nach jeder vollen Umdrehung des Rotors und/oder der Spindelmutter ein Gangwechsel bei der Spindel vollzogen. Somit ist das Übersetzungsverhältnis derart eingerichtet, dass eine volle Umdrehung der ersten Messwelle einem Gangwechsel der Spindelmutter beziehungsweise einem Vorschub der Spindel um den Betrag der jeweils bei dem Gewindegang vorliegenden Gewindesteigung entspricht. Besonders bevorzugt ist das Übersetzungsverhältnis mittels der Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes des Rotors und der gleichen Anzahl der Zähne des ersten Zahnkranzes, welche direkt miteinander kämmen, eingerichtet. Aber auch bei einer indirekten Übersetzung von dem Rotor auf die erste Messwelle ist bevorzugt das Übersetzungsverhältnis eins.
Mit einer Übersetzung gemäß der vorangehenden Beschreibung ist infolge des oben beschriebenen Zusammenhangs zwischen der ersten Winkelstellung ψ(x) der ersten Messwelle und der zweiten Winkelstellung φ(x) der zweiten Messwelle der zweite Messmagnet über den gesamten Verfahrweg der Spindel bei jedem (unterschiedlichen) Gangwechsel stets an einer anderen Winkelposition als der erste Messmagnet. Besonders bevorzugt sind der erste Messmagnet und der zweite Messmagnet über den gesamten Verfahrweg bei beliebigen Zwischenverfahrpositionen der Spindel immer in unterschiedlichen beziehungsweise messtechnisch unterscheidbaren Winkelkonstellationen zueinander angeordnet und nicht allein bei einem Gangwechsel in unterschiedlichen beziehungsweise messtechnisch unterscheidbaren Winkelkonstellationen zueinander angeordnet.
Besonders günstiger Weise für möglichst große Abstände zwischen den einzelnen Winkelstellungen des zweiten Messmagnets bei den jeweiligen Gangwechseln ist m = 1 und N = G + 1 gesetzt, wobei G die Anzahl der Gewindegänge ist, also mit x₀ = 0 ist x_max = G. Es sind aber auch deutlich schnellere und deutlich langsamere Übersetzungen gemäß diesem Zusammenhang möglich. Mit beispielsweise 32 Gewindegängen wird die zweite Ganzzahl (N) demnach auf 33 gesetzt. Erst beim theoretisch 33ten Gewindegang ist der Faktor der Periodizität der zweiten Messwelle wieder ganzzahlig: (x_max + 1)( 1 / N) = (G + 1)( 1 / G + 1) = 1
Und erst damit würde sich eine doppelte Winkelkonstellation (wie beim nullten Gewindegang) der beiden Messmagnete wiederholen, jedoch weist die erste Messwelle keinen 33ten Gewindegang auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung weist der Rotor einen Antriebszahnkranz auf und die erste Messwelle ist mittels dieses Antriebszahnkranzes antreibbar, wobei die erste Messwelle einen ersten Zahnkranz aufweist, welcher bevorzugt direkt mit dem Antriebszahnkranz kämmt.
Bei dieser Ausführungsform ist eine sichere Bewegungsübertragung zwischen dem Rotor und der ersten Messwelle erzielbar, wobei bereits durch die Anzahl der Zähne eine für die Messung geeignete Übersetzung einstellbar ist. Bevorzugt kämmen der erste Zahnkranz der ersten Messwelle und der Antriebszahnkranz des Rotors direkt miteinander. Dadurch ist ein einfacher und bauraumsparender Aufbau erzielt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung weist die zweite Messwelle bevorzugt einen zweiten Zahnkranz auf, welcher bevorzugt direkt mit dem Antriebszahnkranz kämmt.
Mittels des zweiten Zahnkranzes ist eine sichere Bewegungsübertragung zwischen der ersten Messwelle beziehungsweise dem Rotor und der zweiten Messwelle erzielbar. Hierbei ist durch die Anzahl der Zähne eine für die Messung geeignete Übersetzung einstellbar, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Messwelle und der zweiten Messwelle ungleich eins, bevorzugt wie oben beschrieben, eingerichtet ist. Besonders bevorzugt kämmen der zweite Zahnkranz und der Antriebszahnkranz direkt miteinander. Ganz besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes der Anzahl der Gewindegänge der Spindel oder einem Vielfachen davon. Die Anzahl der Zähne des ersten Zahnkranzes entspricht einem Vielfachen der Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes und die Anzahl der Zähne des zweiten Zahnkranzes entspricht einem Vielfachen der Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes plus oder minus einer Zahl, die kleiner ist als die Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes, bevorzugt eins. Dadurch ist ein Übersetzungsverhältnis erreicht, welches wie oben beschrieben bauraumsparend sowie einfach und sicher auslesbar eingerichtet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Absolutwegmesseinrichtung sind die erste Messwelle und die zweite Messwelle diametral zueinander, bevorzugt mit den jeweiligen Messmagneten in einer gemeinsamen Ebene, bezogen auf die Spindelachse angeordnet.
Durch diese vorteilhafte Anordnung sind sowohl die erste Messwelle als auch die zweite Messwelle direkt von dem Rotor antreibbar, bevorzugt mittels Antriebszahnkranz und erstem Zahnkranz beziehungsweise zweitem Zahnkranz. Die Anordnung der Messmagnete in einer gemeinsamen Ebene erlaubt einen axial bauraumsparenden Aufbau. Weiterhin sind die erste Messwelle und die zweite Messwelle trotz bauraumsparender Anordnung derart weit voneinander beabstandet, dass sich die Magnetfelder der Messmagnete gegenseitig nicht oder zumindest so wenig beeinflussen, dass deren Winkelstellung ohne weitere messtechnische oder regelungstechnische Maßnahmen direkt von dem jeweiligen Winkelsensor auslesbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die Spindel translatorisch zwischen den Messmagneten verfährt, bildet die Spindel selbst oder eine Spindelführung für die Spindel eine magnetische Barriere, welche einen störenden Einfluss vom jeweils anderen Messmagnet abschirmt oder zumindest reduziert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Spindelaktor für eine hydraulische Gebereinheit vorgeschlagen, wobei der Spindelaktor eine Absolutwegmesseinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und eine rotatorische Antriebseinheit zum gesteuerten Rotieren des Rotors aufweist, wobei die axial bewegbare Spindel eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten Gewindesteigung zum translatorischen Bewegen der Spindel mittels der rotatorischen Antriebseinheit aufweist, und wobei die Spindel zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung einen vorbestimmten maximalen Verfahrweg aufweist, und
wobei die erste Messwelle eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit dem Rotor mitzudrehen, und
wobei bevorzugt die zweite Messwelle der Absolutwegmesseinrichtung in einer solchen festen Übersetzung mit der ersten Messwelle und dem Rotor mitdrehbar ist, dass die Periodizität der zweiten Messwelle einer vollen Umdrehung der ersten Messwelle multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Spindel ist.
Der Spindelaktor weist eine Spindel auf, welche über eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten, also bekannten, Gewindesteigung eine translatorische Bewegung infolge der Drehung einer antreibenden Spindelmutter ausführt. Die Spindelmutter ist dabei fest mit dem Rotor der rotatorischen Antriebseinheit verbunden. Es besteht also ein klarer geometrischer Zusammenhang zwischen einer rotatorischen Bewegung der Spindelmutter beziehungsweise eines vorliegenden Gewindegangs und der translatorischen, beziehungsweise axialen, (Absolutweg-)Lage der Spindel. Die Spindel ist dabei zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung entlang eines vorbestimmten maximalen Verfahrwegs axial hin und her bewegbar. Auf diesen maximalen Verfahrweg ist eine feste Übersetzung zwischen dem Rotor und erster und zweiter Messwelle derart eingerichtet, dass die zweite Messwelle über eine vollständige Umdrehung des Rotors und/oder der Spindelmutter bei jedem Gangwechsel jeweils in einem anderen Winkel im Vergleich zu allen anderen Gangwechseln ausgerichtet ist. Ein Gangwechsel wird bei einer vorbestimmten Winkelstellung des ersten Messmagnets und der Spindel definiert und wiederholt sich also nach jeder vollen Umdrehung des Rotors und/oder der Spindelmutter. Daraus folgend wird die Spindel bei einer vollen Umdrehung axial um den Betrag der Gewindesteigung fortbewegt. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass in bevorzugten Ausführungsformen mit der oben beschriebenen Anordnung auch Zwischenstellungen der Spindel zwischen den Gangwechseln eindeutig auslesbar sind.
Die zweite Messwelle ist also mittels einer solchen festen Übersetzung verbunden, die eine unterschiedliche Periodizität bewirkt. Das bedeutet, dass die zweite Messwelle eine volle Umdrehung entweder schneller oder langsamer durchläuft als die erste Messwelle. Diese Übersetzung ist dabei bevorzugt derart eingerichtet, dass über den gesamten Verfahrweg der Spindel die zweite Messwelle zum Zeitpunkt eines Gangwechsels an der Spindel nie an der gleichen Stelle also der gleichen Winkelstellung steht. Es wird für Details möglicher Ausführungsformen insoweit auf die vorangehenden Erläuterungen verwiesen. Infolge dieser definierten abweichenden Periodizität ist mit einer erfassten zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets bei einem Gangwechsel, also zum Zeitpunkt einer definierten ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets, der Spindel der anliegende Gewindegang, also die translatorische (axiale) Absolutweglage der Spindel, eindeutig bestimmbar und die rotatorische Antriebseinheit, bevorzugt eine elektrische Antriebseinheit, zum Beispiel ein Servomotor, direkt mit dieser Messgröße steuerbar und/oder regelbar, bevorzugt entsprechend einer vorgegebenen Stellgröße direkt kommutierbar.
Hierbei ist eine sehr kleine Baugröße der Absolutwegmesseinrichtung umsetzbar, mit zugleich einer einfachen und wenig fehleranfälligen Messelektronik. Darüber hinaus ist die Absolutweglage der Spindel in jeder (Zwischen-)Winkelstellung der ersten Messwelle jederzeit ohne Speicherung von Zwischenwinkelstellungen ermittelbar, sofern über den maximalen Verfahrweg, bevorzugt nach der obigen Vorgabe, keine doppelte Konstellation der Winkelstellungen der ersten Messwelle und der zweiten Messwelle auftritt. Somit muss die Spindel nicht in eine andere Absolutweglage überführt werden, um die vorliegende Absolutweglage (exakt) bestimmen zu können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine hydraulische Gebereinheit für eine Reibkupplung vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:

– einen Spindelaktor gemäß der obigen Beschreibung;
– einen Geberkolben, welcher mit der Spindel zur translatorischen Bewegung fest verbindbar ist; und
– einen Geberzylinder zur Aufnahme des Geberkolbens und einer hydraulischen Flüssigkeit, wobei der Geberzylinder mittels der hydraulischen Flüssigkeit kommunizierend mit einem Nehmerzylinder verbindbar ist.

Die Spindel des Spindelaktors ist hierbei mittels der rotatorischen Antriebseinheit verfahrbar, zum Beispiel eines Servomotors, und die rotatorische Antriebseinheit wird mittels der Messung der ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets, und gegebenenfalls der zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets, gemäß der obigen Beschreibung als Regelgröße gesteuert. Die Spindel ist dabei fest mit einem Geberkolben verbunden. Bevorzugt ist die Spindel einstückig mit einem Geberkolben gebildet. Der Geberkolben führt somit eine translatorische Bewegung entlang der Spindelachse aus, indem die Spindel mittels der Gewindesteigung der Gewindegänge von der rotierbaren Spindelmutter entlang der Spindelachse axial verschoben wird. Somit ist eine hydraulische Flüssigkeit in dem Geberzylinder mittels des Geberkolbens verdrängbar beziehungsweise ansaugbar, sodass ein hiermit kommunizierend verbundener Nehmerzylinder steuerbar ist und eine Kraft vom Geberzylinder auf den Nehmerzylinder übertragbar ist. Ganz besonders bevorzugt ist hiermit eine schnelle und exakte Betätigung des Geberkolbens möglich. Zudem sind hohe Kräfte, die zum Beispiel zum Anpressen einer Reibkupplung notwendig sind, erzeugbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der hydraulischen Gebereinheit sind die Winkelsensoren auf einer gemeinsamen Platine angeordnet, bevorzugt zur endseitigen Anordnung beim Rotor vom Geberkolben gesehen hinter der rotatorischen Antriebseinheit.
Bei den vorbekannten Einrichtungen zum Erfassen der Absolutweglage der Spindel ist es notwendig, zumindest einen zusätzlichen Sensor oder Anschlag vorzusehen, welcher im Bereich des Verfahrwegs der Spindel angeordnet ist. Alternativ ist gemäß dem Stand der Technik ein aufwändiges und gegebenenfalls langsames Kalibrierungsverfahren notwendig. Hier ist es nun erstmals möglich, die gesamte Messanordnung endseitig, also außerhalb des Bereichs des Verfahrwegs der Spindel, anzuordnen, wobei sogar die gesamte Messelektronik zusammengefasst auf einer einzigen Leiterplatte endseitig, und gegebenenfalls als separates Bauteil, anordbar ist. Besonders bevorzugt sind die erste Messwelle und die zweite Messwelle von Geberkolben aus betrachtet hinter den rotatorischen Lagern für die Spindelmutter, bevorzugt hinter der rotatorischen Antriebseinheit, angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher vorgeschlagen, wobei die Reibkupplung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:

– zumindest ein Reibpaket mit zumindest einer Reibplatte und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe, über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
– zumindest eine Betätigungseinrichtung mit einem Nehmerzylinder zum Verpressen des zumindest einen Reibpakets; und
– zumindest eine kommunizierend mit dem Nehmerzylinder verbindbare hydraulische Gebereinheit gemäß einer Ausführungsform nach der obigen Beschreibung.

Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reibfläche, welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibfläche ein übertragbares Drehmoment ergibt. Bei einer Doppelkupplung sind zwei separat betätigbare Reibpakete vorgesehen, welche jeweils mit einer eigenen Ausgangswelle, bevorzugt einer der Getriebewellen eines Doppelgetriebes, verbunden sind, sodass ein Drehmoment unterbrechungsfrei oder zumindest unterbrechungsarm über jeweils eine Ausgangswelle übertragbar ist.
Damit ein möglichst präziser Anpressvorgang für ein Reibpaket möglich ist, bei dem vor allem schnell und verschleißarm gekuppelt werden kann, ist eine Betätigung des Nehmerzylinders mittels der oben beschriebenen Gebereinheit besonders vorteilhaft. Damit ist in jeder Situation die Absolutweglage des Geberkolbens bestimmbar und zugleich sehr genau einstellbar. Ganz besonders vorteilhaft ist der Aufbau dabei raumsparend, einfach montierbar, zuverlässig und verbraucht sehr wenig Energie zum Auslesen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung muss keine Bewegung des Geberkolbens und eine damit zwangsläufig einhergehende Geberkolbeneingabe vorgenommen werden, um die Absolutweglage der Spindelmutter (exakt) zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher eine Antriebsmaschine mit einer Abtriebswelle und eine Reibkupplung nach obiger Beschreibung aufweist, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels Reibkupplung schaltbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebsmaschine, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachte Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann den Antrieb, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen vorgesehen, die mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft, weil ein hohes Drehmoment präzise und verschleißarm realisierbar ist. Zugleich ist die Dauer bis zur Bestimmung der Absolutwegposition des Geberkolbens gegenüber vergleichbar einfach aufgebauten Absolutwegmesseinrichtungen deutlich verringert, bevorzugt ein Bewegen des Geberkolbens zur Bestimmung der Absolutweglage nicht notwendig und insgesamt die Präzision der Betätigung erhöht.
Gemäß am weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs nach der obigen Beschreibung antreibbar ist.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine hydraulische Gebereinheit besonders geringer Baugröße auf, die zugleich den erhöhten Anforderungen an übertragbaren Drehmomenten bei gleichbleibender oder sogar verlängerter Lebensdauer der Reibbeläge nachkommt.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
1: ein Spindelaktor im seitlichen Schnitt;
2: eine Absolutwegmesseinrichtung in geschnittener Draufsicht;
3: eine schematische Darstellung eines Spindelaktors;
4: eine Doppelkupplung mit Gebereinheit; und
5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
In 1 ist ein Spindelaktor 2 mit einer Absolutwegmesseinrichtung 1 gezeigt, welche hier endseitig angeordnet ist. Die Spindel 6 des Spindelaktors 2 ist entlang ihrer Spindelachse 7 aus der hier gezeigten minimal eingefahrenen Lage (Anfangsstellung) in der Darstellung nach rechts (hin zu einer Endstellung) bewegbar, indem der Rotor 4 der rotatorischen Antriebseinheit 5 mittels des Stators 56 um die Spindelachse 7 gedreht wird. Bei einer Drehung des Rotors 4 wird eine hierzu rotatorisch fixierte Spindelmutter 57 um die Spindelachse 7 gedreht, welche in das Gewinde der Spindel 6 eingreift, und die Spindel 6 wird entsprechend in der Darstellung nach rechts oder links axial bewegt. Im vorliegenden Beispiel ist die Übersetzung vom Rotor 4 auf die Spindel 6 mittels der Spindelmutter 57 eins, sodass eine volle Umdrehung des Rotors 4 die Spindel 6 um den Betrag der Gewindesteigung beziehungsweise um einen Gewindegang axial bewegt. Damit die Spindel 6 eine axiale Bewegung entlang der Spindelachse 7 ausführt, ist endseitig eine Spindelführung 59 vorgesehen, mittels welcher die Spindel 6 schienenartig geführt ist, und sich somit nicht oder zumindest während einer konstanten Bewegung in einer Richtung nicht verdrehen kann. Die hier dargestellte Spindelmutter 57 ist ein sogenanntes steigungstreues Planeten-Wälz-Getriebe (S-PWG). Sofern ein steigungstreuer Betrieb erwünscht ist, ist aber auch zum Beispiel ein Kugelgewindetrieb (KGT) einsetzbar. Der Rotor 4 weist hier endseitig einen Antriebszahnkranz 20 auf, mittels welchem eine erste Messwelle 8 mit dem ersten Zahnkranz 21 und eine zweite Messwelle 13 mit dem zweiten Zahnkranz 22 mit dem Antriebszahnkranz 20 kämmen, und hier also direkt angetrieben werden. Die erste Messwelle 8 ist hierbei um eine erste Drehachse 9 rotierbar und weist einen ersten Messmagnet 10 auf. Die zweite Messwelle 13 ist um die zweite Drehachse 14 rotierbar und weist einen zweiten Messmagnet 15 auf. Die Messmagnete 10 und 15 sind derart mit den Messwellen 8 beziehungsweise 13 verbunden, dass sie mit ihrer jeweiligen Messwelle 8 beziehungsweise 13 um die jeweilige Drehachse 9 beziehungsweise 14 mitrotieren. Die Ausrichtung, also die Winkelposition beziehungsweise die aktuelle Winkelstellung, des ersten Messmagnets 10 ist hierbei von einem ersten Winkelsensor 18 und die des zweiten Messmagnets 15 von einem zweiten Winkelsensor 19 erfassbar. Die Winkelposition ist durch die (individuelle) Anordnung des Messmagnets an der jeweiligen Messwelle und anschließende Kalibrierung beziehungsweise durch eine exakte Montageposition an der jeweiligen Messwelle bestimmt. Die jeweilige Winkelposition ist im Betrieb unveränderlich und der Messeinrichtung somit dauerhaft bekannt. Die (aktuelle) Winkelstellung beschreibt die (ausgelenkte) Lage der jeweiligen Messwelle, welche von der Messeinrichtung basierend auf der im Betrieb unveränderlichen Winkelposition der Messmagneten ermittelbar ist. Der erste Winkelsensor 18 und der zweite Winkelsensor 19 sind hierbei auf einer gemeinsamen Platine 29 angeordnet, sodass ein einfacher Aufbau der Messelektronik ermöglicht ist, welcher zugleich bauraumsparend ist. Die Messmagnete 10 und 15 sind hierbei in einer gemeinsamen Ebene 23 quer zur Spindelachse 7 ausgerichtet, sodass der Abstand zur Platine 29 möglichst gleich ist. Hierdurch wird die Auslegung der Messelektronik bei einer Anordnung auf einer gemeinsamen Platine 29 besonders einfach.
In 2 ist eine Absolutwegmesseinrichtung 1 in einer geschnittenen Draufsicht gezeigt, wobei bevorzugt die gezeigte Absolutwegmesseinrichtung 1 in einem Spindelaktor 2 wie in 1 dargestellt angeordnet ist. In dieser Darstellung ist weiterhin der Stator 56 zu erkennen, mittels dessen der Rotor 4 gesteuert um die Spindelachse 7 verdrehbar ist. Zentral bei der Spindelachse 7 ist die Spindel 6 geschnitten dargestellt, welche sich durch den Rotor 4 hindurch erstreckt. Um die Spindel 6 herum ist ein Antriebszahnkranz 20 angeordnet, welcher fest mit dem Rotor 4 rotierbar ist. Die erste Messwelle 8 und die zweite Messwelle 13 sind in einer rotatorisch fixierten Gehäuseplatte 60 um ihre jeweilige Drehachse 9 beziehungsweise 14 rotierbar. Die erste Messwelle 8 wird hierbei über den ersten Zahnkranz 21 von dem Antriebszahnkranz 20 angetrieben und die zweite Messwelle 13 wird über den zweiten Zahnkranz 22 ebenfalls von dem Antriebszahnkranz 20 angetrieben. Der hier rein symbolisch dargestellte erste Messmagnet 10 ist hierbei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit dem Nordpol und Südpol symmetrisch zur ersten Drehachse 9 angeordnet und befindet sich hier in einer ersten Winkelposition 12 beziehungsweise Winkelstellung. Die Winkelposition bestimmt die relative Lage des jeweiligen Messmagneten zur entsprechenden Messwelle und die Winkelstellung beschreibt die (ausgelenkte) Lage der jeweiligen Messwelle. Das entsprechende (angedeutet dargestellte) erste Magnetfeld 11 und dessen erste Winkelposition 12 beziehungsweise Winkelstellung sind von einem ersten Winkelsensor 18 (vergleiche 1) erfassbar. Der hier rein symbolisch dargestellte zweite Messmagnet 15 ist hierbei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit dem Nordpol und Südpol symmetrisch zur zweiten Drehachse 14 angeordnet und befindet sich hier in einer zweiten Winkelposition 17 beziehungsweise Winkelstellung. Das entsprechende (angedeutet dargestellte) zweite Magnetfeld 16 und dessen zweite Winkelposition 17 beziehungsweise Winkelstellung sind von einem zweiten Winkelsensor 19 (vergleiche 1) erfassbar. Hier sind die erste Messwelle 8 und die zweite Messwelle 13 bezogen auf die Spindelachse 7 diametral zueinander angeordnet. In dieser Anordnung sind die Messmagnete 10 und 15 in einer möglichst kompakten Anordnung so weit wie möglich voneinander beabstandet, sodass sich die Magnetfelder 11 und 16 zumindest im Bereich der Winkelerfassung nicht oder möglichst wenig gegenseitig stören. Die Übersetzung zwischen dem Rotor 4 und den Messwellen 8 und 13 ist dabei derart eingerichtet, dass sich die erste Messwelle 8 und die zweite Messwelle 13 mit einer unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit drehen. Dies ist beispielsweise darüber eingestellt, dass der zweite Zahnkranz 22 der zweiten Messwelle 13 zumindest einen Zahn mehr oder weniger, bevorzugt genau einen Zahn mehr oder weniger, als der erste Zahnkranz 21 der ersten Messwelle 8 aufweist. Besonders bevorzugt ist die Anzahl der Zähne des ersten Zahnkranzes 21 der ersten Messwelle 8 identisch mit der Anzahl der Zähne des Antriebszahnkranzes 20 des Rotor 4, sodass die erste Messwelle 8 jeweils eine vollständige Umdrehung durchführt, wenn der Rotor 4 eine vollständige Umdrehung durchgeführt hat.
In 3 ist eine schematische Darstellung eines Spindelaktors 2 mit einer Absolutwegmesseinrichtung 1 dargestellt. Die Spindel 6 ist hierbei entlang ihrer Spindelachse 7 über einen maximalen Verfahrweg 24 mittels der rotatorischen Antriebseinheit 5 hin und her bewegbar. Die Spindel 6 ist hierbei in einer maximal ausgefahren Endstellung gezeigt und gestrichelt in einer minimalen Anfangsstellung gezeigt. Die rotatorische Antriebseinheit 5 setzt sich hierbei wiederum aus einem Stator 56 und einem von diesem Stator 56 angetriebenen Rotor 4 zusammen, wobei der Rotor 4 eine axial und rotatorisch mit dem Rotor 4 fixierte Spindelmutter 57 umfasst. Mit dem Rotor 4 fixiert ist ein Antriebszahnkranz 20, mittels welchem die erste Messwelle 8 über den ersten Zahnkranz 21 und die zweite Messwelle 13 über den zweiten Zahnkranz 22 verdrehbar ist. Mit der ersten Messwelle 8 fest verbunden ist ein erster Messmagnet 10 vorgesehen, dessen Winkelstellung mittels eines ersten Winkelsensors 18 erfassbar ist. Mit der zweiten Messwelle 13 fest verbunden ist ein zweiter Messmagnet 15 vorgesehen, dessen Winkelstellung mittels eines zweiten Winkelsensors 19 erfassbar ist. Mittels dieser eindeutigen Konstellation der Winkelstellungen der ersten Messwelle 8 und der zweiten Messwelle 13 ist bei einem steigungstreuen Antrieb der Spindel 6 die absolute Position der Spindel 6 jederzeit ohne Speicherung von Zwischenpositionsdaten und/oder mathematischer Integration ermittelbar.
In 4 ist beispielhaft eine Reibkupplung 25 als (trockene) Doppelkupplung dargestellt, welche mittels eines Nehmerzylinders 28 und jeweils einer ersten Betätigungseinrichtung 46 und einer zweiten Betätigungseinrichtung 47 ein über eine Abtriebswelle 31 um die Rotationsachse 30 eingegebenes Drehmoment über das erste Reibpaket 34 auf die erste Ausgangswelle 48 und über das zweite Reibpaket 35 auf die zweite Ausgangswelle 49 abgibt. Das erste Reibpaket 34 setzt sich hier aus mehreren Reibplatten, nämlich einer ersten Anpressplatte 36, einer ersten Zwischenplatte 37 und einer ersten Gegenplatte 38, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer ersten Anpressreibscheibe 39 und einer ersten Gegenplattenreibscheibe 40, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Das zweite Reibpaket 35 setzt sich hier aus mehreren Reibplatten, nämlich einer zweiten Anpressplatte 41, einer zweiten Zwischenplatte 42 und einer zweiten Gegenplatte 43, sowie hier aus mehreren Reibscheiben, nämlich einer zweiten Anpressreibscheibe 44 und einer zweiten Gegenplattenreibscheibe 45, für welche auch Reiblamellen verwendbar sind, zusammen. Die Reibpakete 34 und 35 sind über eine hydraulische Gebereinheit 3 mit einem Spindelaktor 2, bevorzugt nach einer oben gezeigten Ausführungsform, mittels einer Hydraulikleitung 58, bevorzugt automatisiert, über den Nehmerzylinder 28 betätigbar. Hierzu ist ein Geberkolben 26 im Geberzylinder 27 mittels der Spindel 6 hin und her bewegbar, sodass eine hydraulische Flüssigkeit in der hydraulischen Gebereinheit 3 verdrängt und in den Nehmerzylinder 28 eingepresst wird.
In 5 ist ein Antriebsstrang 50, umfassend eine Antriebsmaschine 52, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 31, eine Reibkupplung 25 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 32 und rechtes Antriebsrad 33, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 50 ist hier in einem Kraftfahrzeug 51 angeordnet, wobei die Antriebsmaschine 52 mit ihrer Motorachse 55 quer zur Längsachse 54 vor der Fahrerkabine 53 angeordnet ist.
Mit der hier vorgeschlagenen Absolutwegmesseinrichtung ist auf kleinem Bauraum die axiale Absolutweglage einer rotatorisch fixierten Spindel eines Spindelaktors einfach ermittelbar.
Bezugszeichenliste

1: Absolutwegmesseinrichtung
2: Spindelaktor
3: hydraulische Gebereinheit
4: Rotor
5: rotatorische Antriebseinheit
6: Spindel
7: Spindelachse
8: erste Messwelle
9: erste Drehachse
10: erster Messmagnet
11: erstes Magnetfeld
12: erste Winkelposition
13: zweite Messwelle
14: zweite Drehachse
15: zweiter Messmagnet
16: zweites Magnetfeld
17: zweite Winkelposition
18: erster Winkelsensor
19: zweiter Winkelsensor
20: Antriebszahnkranz
21: erster Zahnkranz
22: zweiter Zahnkranz
23: gemeinsame Ebene
24: maximaler Verfahrweg
25: Reibkupplung
26: Geberkolben
27: Geberzylinder
28: Nehmerzylinder
29: gemeinsame Platine
30: Rotationsachse
31: Abtriebswelle
32: linkes Antriebsrad
33: rechtes Antriebsrad
34: erstes Reibpaket
35: zweites Reibpaket
36: erste Anpressplatte
37: erste Zwischenplatte
38: erste Gegenplatte
39: erste Anpressreibscheibe
40: erste Gegenplattenreibscheibe
41: zweite Anpressplatte
42: zweite Zwischenplatte
43: zweite Gegenplatte
44: zweite Anpressreibscheibe
45: zweite Gegenplattenreibscheibe
46: erste Betätigungseinrichtung
47: zweite Betätigungseinrichtung
48: erste Ausgangswelle
49: zweite Ausgangswelle
50: Antriebsstrang
51: Kraftfahrzeug
52: Antriebsmaschine
53: Fahrerkabine
54: Längsachse
55: Motorachse
56: Stator
57: Spindelmutter
56: Hydraulikleitung
59: Spindelführung
60: Gehäuseplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/050766 A1 [0002]
DE 102009048389 A1 [0003]
DE 102014222356 [0003]

Claims

Absolutwegmesseinrichtung (1) für einen Spindelaktor (2) einer hydraulischen Gebereinheit (3), wobei die Absolutwegmesseinrichtung (1) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: – einen Rotor (4) einer rotatorischen Antriebseinheit (5); – eine rotatorisch fixierte Spindel (6) mit einer Spindelachse (7), welche mittels des Rotors (4) entlang ihrer Spindelachse (7) axial bewegbar ist; – eine erste Messwelle (8), welche eine erste Drehachse (9) und einen ersten Messmagnet (10) mit einem zugehörigen ersten Magnetfeld (11) an einer festen ersten Winkelposition (12) der ersten Messwelle (8) aufweist; – eine zweite Messwelle (13), welche eine zweite Drehachse (14) und einen zweiten Messmagnet (15) mit einem zugehörigen zweiten Magnetfeld (16) an einer festen zweiten Winkelposition (17) der zweiten Messwelle (13) aufweist, wobei die zweite Messwelle (13) eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit der ersten Messwelle (13) mitzudrehen; – einen ersten Winkelsensor (18) zum Erfassen von einer ersten Winkelstellung des ersten Messmagnets (10); und – einen zweiten Winkelsensor (19) zum Erfassen von einer zweiten Winkelstellung des zweiten Messmagnets (15), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messwelle (8) eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit dem Rotor (4) mitzudrehen.
Absolutwegmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Messwelle (8) und der zweiten Messwelle (13) ungleich eins ist und die Spindel (6) eine Anzahl (G) von Gewindegängen aufweist, wobei bevorzugt die Übersetzung zur ersten Messwelle (8) derart eingerichtet ist, dass die Periodizität der ersten Messwelle (8) einer vollen Umdrehung der zweiten Messwelle (8) multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Spindel (6) ist.
Absolutwegmesseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Rotor (4) und der ersten Messwelle (8) eins beträgt.
Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (4) einen Antriebszahnkranz (20) aufweist und die erste Messwelle (8) mittels dieses Antriebszahnkranzes (20) antreibbar ist, wobei die erste Messwelle (8) einen ersten Zahnkranz (21) aufweist, welcher bevorzugt direkt mit dem Antriebszahnkranz (20) kämmt.
Absolutwegmesseinrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die zweite Messwelle (13) bevorzugt einen zweiten Zahnkranz (22) aufweist, welcher bevorzugt direkt mit dem Antriebszahnkranz (20) kämmt.
Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Messwelle (8) und die zweite Messwelle (13) diametral zueinander, bevorzugt mit den jeweiligen Messmagneten (10,15) in einer gemeinsamen Ebene (23), bezogen auf die Spindelachse (7) angeordnet sind.
Spindelaktor (2) für eine hydraulische Gebereinheit (3), wobei der Spindelaktor (2) eine Absolutwegmesseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine rotatorische Antriebseinheit (5) zum gesteuerten Rotieren des Rotors (4) aufweist, wobei die axial bewegbare Spindel (6) eine Mehrzahl von Gewindegängen mit einer definierten Gewindesteigung zum translatorischen Bewegen der Spindel (6) mittels der rotatorischen Antriebseinheit (5) aufweist, und wobei die Spindel (6) zwischen einer Anfangsstellung und einer Endstellung einen vorbestimmten maximalen Verfahrweg (24) aufweist, und wobei die erste Messwelle (8) eingerichtet ist, in fester Übersetzung mit dem Rotor (4) mitzudrehen, und wobei bevorzugt die zweite Messwelle (13) der Absolutwegmesseinrichtung (1) in einer solchen festen Übersetzung mit der ersten Messwelle (8) und dem Rotor (4) mitdrehbar ist, dass die Periodizität der zweiten Messwelle (13) einer vollen Umdrehung der ersten Messwelle (8) multipliziert mit der Summe aus einer beliebigen ersten Ganzzahl (m) und aus dem Kehrwert einer zweiten Ganzzahl (N) entspricht, wobei die zweite Ganzzahl (N) betragsmäßig größer als die Anzahl (G) der Gewindegänge der Spindel (6) ist.
Hydraulische Gebereinheit (3) für eine Reibkupplung (25), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: – einen Spindelaktor (2) nach Anspruch 7, – einen Geberkolben (26), welcher mit der Spindel (6) zur translatorischen Bewegung fest verbindbar ist; und – einen Geberzylinder (27) zur Aufnahme des Geberkolbens (26) und einer hydraulischen Flüssigkeit, wobei der Geberzylinder (27) mittels der hydraulischen Flüssigkeit kommunizierend mit einem Nehmerzylinder (28) verbindbar ist.
Hydraulische Gebereinheit (3) nach Anspruch 8, wobei die Winkelsensoren (18 19) auf einer gemeinsamen Platine (29) angeordnet sind, bevorzugt zur endseitigen Anordnung beim Rotor (4) vom Geberkolben (26) gesehen hinter der elektrischen Antriebseinheit (5).
Reibkupplung (25) mit einer Rotationsachse (30) zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle (31) mit einem Verbraucher (32, 33), wobei die Reibkupplung (25) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: – zumindest ein Reibpaket (34, 35) mit zumindest einer Reibplatte (36, 37, 38, 41, 42, 43) und zumindest einer korrespondierenden Reibscheibe (39, 40, 44, 45), über welches im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist; – zumindest eine Betätigungseinrichtung (46, 47) mit einem Nehmerzylinder (28) zum Verpressen des zumindest einen Reibpakets (34, 35); und – zumindest eine kommunizierend mit dem Nehmerzylinder (28) verbindbare hydraulische Gebereinheit (3) nach Anspruch 8 oder 9.