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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugkomponente, mit einer Aktoreinrichtung, die ein Übertragungsglied zum direkten oder indirekten Übertragen der von ihr generierten Aktorbewegung auf die Kraftfahrzeugkomponente aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftfahrzeugkomponente mit entsprechender Betätigungsvorrichtung.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 027 602 A1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung mit einem einen Elektromotor, ein Getriebe und eine Spindel aufweisenden Aktor und einem Übertragungsglied zum direkten oder indirekten Übertragen der von dem Aktor generierten Aktorbewegung auf die Kupplung.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Betätigungsvorrichtung und eine entsprechend verbesserte Kraftfahrzeugkomponente mit Betätigungsvorrichtung anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei der Betätigungsvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass diese eine Kraft- und/oder Momentkompensationsvorrichtung mit einer Anordnung mehrerer Federelemente zur Kompensation oder zumindest zur Reduktion einer zur Betätigung der Kraftfahrzeugkomponente benötigen Betätigungskraft und/oder eines zur Betätigung der Kraftfahrzeugkomponente benötigen Betätigungsmoments aufweist. Zur Realisierung einer nichtlinearen Kompensation ist zumindest eines der Federelemente dabei bevorzugt als sogenannte Über-Totpunkt-Feder ausgebildet. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind alle Federelemente als sogenannte Über-Totpunkt-Federn ausgebildet. Bevorzugt greifen alle Federelemente direkt an dem Übertragungsglied an.
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Im Zusammenhang mit der Vorliegenden Erfindung werden Drehmomente verkürzt auch einfach als Momente bezeichnet.
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Die Aktoreinrichtung ist insbesondere eine elektromechanische Aktoreinrichtung. Eine solche elektromechanische Aktoreinrichtung weist beispielsweise eine als Elektromotor ausgebildete Antriebsmaschine und ein der Antriebsmaschine nachgelagertes Getriebe, insbesondere einen Spindeltrieb, auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kraft- und/oder Momentkompensationsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass eine aus der Anordnung der Federelemente resultierende
- – Kraft-Weg-Kennlinie an die Betätigungskraft und/oder
- – Moment-Drehwinkel-Kennlinie an das Betätigungsmoment der Kraftfahrzeugkomponente angepasst ist. Der Weg bzw. der Drehwinkel der Kennlinien bezieht sich dabei insbesondere auf die Bewegungsbahn des Übertragungsgliedes.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes der Federelemente das Übertragungsglied mit einem jeweiligen Widerlager der Betätigungsvorrichtung federnd verbindet. Die Widerlager sind in einer Ausgestaltung der Erfindung zur Nachstellung an einem nachführbaren Widerlagerschlitten angeordnet.
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In einem Fall kann das Übertragungsglied ein Betätigungselement zur direkten Betätigung der Kraftfahrzeugkomponente sein. Alternativ weist die Betätigungsvorrichtung mindestens ein dem Übertragungsglied nachgelagertes weiteres Übertragungsglied auf.
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Bei der Kraftfahrzeugkomponente ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass diese eine vorgenannte Betätigungsvorrichtung aufweist. Diese Betätigungsvorrichtung ist dabei an den zu betätigenden Teil der Kraftfahrzeugkomponente angepasst. Die Kraftfahrzeugkomponente ist insbesondere eine Kupplung für einen entsprechenden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Diese Kupplung kann eine im unbetätigten Zustand offene Kupplung sein, bevorzugt ist sie jedoch eine im unbetätigten Zustand geschlossene Kupplung (normal geschlossene Kupplung). Diese im unbetätigten Zustand geschlossene Kupplung kann wiederum eine gezogene Kupplung oder eine gedrückte Kupplung sein. Besonders bevorzugt ist die Kupplung eine gedrückte Kupplung, bei der das Betätigungssystem zum Auskuppeln gedrückt werden muss. Dies kann bei einer Kupplung mit Anpressplatte und Tellerfeder z.B. dadurch realisiert sein, dass der Schwenkpunkt der Tellerfeder radial innerhalb des Kontaktpunkts der Feder mit der Anpressplatte liegt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1 eine Betätigungsvorrichtung mit Kompensationsvorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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2 Kraft-Weg-Kurven zur Erläuterung der Funktion der Kompensationsvorrichtung,
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3 weitere Kraft-Weg-Kurven zur Erläuterung der Funktion der Kompensationsvorrichtung,
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4 die Betätigungsvorrichtung mit Kompensationsvorrichtung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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5 die Betätigungsvorrichtung mit Kompensationsvorrichtung gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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6 die Betätigungsvorrichtung mit Kompensationsvorrichtung gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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7 Moment-Drehwinkel-Kurven zur Erläuterung der Funktion der Kompensationsvorrichtungen aus den 5 und 6, und
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8 die Betätigungsvorrichtung mit Kompensationsvorrichtung gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugkomponente, mit einer Aktoreinrichtung 10, die einen Elektromotor 12, ein dem Elektromotor nachgeschaltetes Getriebe 14 und ein Übertragungsglied 16 zum direkten oder indirekten Übertragen einer von der Aktoreinrichtung 10 generierten Bewegung auf die Kraftfahrzeugkomponente aufweist. Die Kraftfahrzeugkomponente ist insbesondere eine Kupplung, bevorzugt eine gedrückte Kupplung. Das Getriebe 14 ist als Spindeltrieb ausgebildet, der die Rotationsbewegung des Elektromotors 12 in eine Linearbewegung des Übertragungsgliedes 16 (lineare Aktorbewegung: Doppelpfeil 18) umwandelt. Das Übertragungsglied 16 wird dabei von zwei Elementen einer Linearführung 20 geführt. Die Betätigungsvorrichtung weist weiterhin eine Kraftund/oder Momentkompensationsvorrichtung 22 mit einer Anordnung zweier als sogenannte Über-Totpunkt-Federn (ÜTF) ausgestalteten Federelemente 24, 26 zur Kompensation oder zumindest zur Reduktion der bei Betätigung der Kraftfahrzeugkomponente auf das Übertragungsglied 16 wirkenden Betätigungskraft FK auf. Jedes der Federelemente 24, 26 verbindet das Übertragungsglied 16 federnd mit einem jeweiligen Widerlager 28, 30 der Betätigungsvorrichtung.
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Es ergibt sich folgende Funktion:
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Durch den Einsatz von mehreren (hier zwei) Federelementen 24, 26, genauer gesagt Über-Totpunkt-Federn, die in bestimmten Aktor-Positions-Bereichen gegeneinander arbeiten, wird die Federkraft der Federelemente 24, 26 über die Veränderung der Eigenschaften der einzelnen Federelemente 24, 26 an den Verlauf der Betätigungskraft der Kupplung, also die Kupplungskraft, angepasst.
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In 2 ist ein Diagramm mit den Kraft-Weg-Kennlinien F1, F2 der einzelnen Federelementen 24, 26 und die resultierende Kraft-Weg-Kennlinie Fg der Anordnung aus diesen beiden Federelementen 24, 26 gezeigt.
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Die 3 zeigt ein Diagramm mit dem Kraftverlauf FK der Kupplung und dem Kraftverlauf Fg‘ der Kraft- und/oder Momentkompensationsvorrichtung 22 über dem Einrückweg der Kupplung.
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Die 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung, die im Wesentlichen der in 1 gezeigten Betätigungsvorrichtung entspricht, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Die in 4 gezeigten Variante der Betätigungsvorrichtung weist zwei weitere Federelemente 32, 36 auf, die das Übertragungsglied 16 jeweils federnd mit einem jeweiligen weiteren Widerlager 34, 38 der Betätigungsvorrichtung verbindet. Bei dieser Betätigungsvorrichtung ist ein bezüglich der von der Aktoreinrichtung 10 generierten Bewegung (Doppelpfeil 18) symmetrischer Aufbau der Anordnung aus den Federelementen 24, 26, 32, 36 gewählt um die hohen, auftretenden Querkräfte zu kompensieren. Bezüglich der durch die Längsachse des Übertragungsgliedes 16 gegebenen Symmetrieachse ist das weitere Federelement 32 spiegelsymmetrisch zum Federelement 24 und das weitere Federelement 36 spiegelsymmetrisch zum Federelement 26 angeordnet.
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Das Wirk-Prinzip der Kompensationsvorrichtung 22 mit als Über-Totpunkt-Federn ausgebildeten Federelementen 24, 26 kann auch bei als Schwenk-Aktoren ausgebildeten Aktoreinrichtungen 10 eingesetzt werden. Die 5 und 6 zeigen die entsprechende Anordnung aus Übertragungsglied 16 und Kompensationsvorrichtung 22. Dabei können die Widerlager 28, 30 der Druckfedern 24, 26 außerhalb und/oder innerhalb eines Bewegungskreises 40 der Federenden auf dem als Schwenk-Welle ausgestalteten Übertragungsglied 16 liegen.
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Die 5 zeigt einen Schwenk-Aktor mit zwei außen gelagerten Über-Totpunkt-Federn. Für die Über-Totpunkt-Feder mit dem „weicheren“ Kraftverlauf bietet sich allerdings an, das Widerlager innerhalb des Bahnkreises 40 anzuordnen. Die 6 zeigt einen Schwenk-Aktor mit je einer außen und einer innen liegenden Über-Totpunkt-Feder. Auch hier ergibt sich, wie in 7 zu sehen ist, ein Summenkraftverlauf, der sich gut zur Kompensation der Einrückkraft einer zugedrückten Kupplung eignet.
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In 7 ist ein Diagramm mit den Moment-Drehwinkel-Kennlinien M1, M2 der einzelnen Federelemente 24, 28 und die resultierende Moment-Drehwinkel-Kennlinie Mg der Anordnung aus diesen beiden Federelementen 24, 28 gezeigt. Somit dokumentiert 7 den (Dreh-)Momentenverlauf Mg bei geeigneter Kompensation mit zwei Über-Totpunkt-Federn.
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Jede nichtlineare Kompensation erforderte eine Ein- bzw. Nachstellung, damit die Kompensationskraft Fg über die gesamte Lebensdauer zur Last passt. Hier ergibt sich die Möglichkeit die Nachstellung in die Kompensation zu integrieren.
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Die 8 zeigt eine entsprechende Betätigungsvorrichtung mit Nachstellfunktion. Dazu werden die Widerlager 28, 30 der als ÜTFs ausgebildeten Federelemente 24, 26 gemeinsam verschoben. Da bei zugedrückten Kupplungen die Kennlinie durch Verschleiß länger wird, muss die Kompensation in Betätigungsrichtung mitwandern. Bei einer Auslegung der Kompensation für sicheres Selbstöffnen wird dir Kompensationskraft im Bereich der offenen Kupplung negativ. Damit wirkt hier eine Kraft auf die Widerlager in positive Richtung, die somit für die Nachstellbewegung genutzt werden kann. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Nachstellung über einen nachführbaren Widerlagerschlitten 42, an dem die Widerlager 28, 30 angeordnet sind. Neben dem Widerlagerschlitten 42 weist die Nachstell-Anordnung weiterhin axiale Freiläufe 44, eine Führungsstruktur 46, einen Nachstellschlitten 48, der sich in Nachstellrichtung über eine Feder 50 an der Führungsstruktur 46 abstützt, sowie Verriegelungen 52 auf.
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Damit hier der Widerlager-Schlitten 42 nicht zu weit geschoben wird, ist ein Anschlag erforderlich, der über den Nachstellschlitten 48 realisiert ist. Der Anschlag muss aber durch das Anfahren eines großen Einrückwegs verschoben werden können. Dafür ist eine, durch die Aktoreinrichtung 10 lösbare Verriegelung 52 im Anschlag erforderlich, sodass die Aktoreinrichtung 10 den Anschlag im Verschleißfall leicht verschieben kann. Die Aktoreinrichtung 10 wirkt dazu über einen (im Beispiel am Übertragungsglied 16 angeordneten) Mitnehmer auf die Verriegelung 52.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Aktoreinrichtung
- 12
- Elektromotor
- 14
- Getriebe
- 16
- Übertragungsglied
- 18
- Doppelpfeil
- 20
- Führung
- 22
- Kompensationsvorrichtung
- 24
- Federelement
- 26
- Federelement
- 28
- Widerlager
- 30
- Widerlager
- 32
- Federelement
- 34
- Widerlager
- 36
- Federelement
- 38
- Widerlager
- 40
- Bahnkreis
- 42
- Widerlagerschlitten
- 44
- Axialfreilauf
- 46
- Führungsstruktur
- 48
- Nachstellschlitten
- 50
- Feder
- 52
- Verriegelung
- F1, F2, Fg, Fg'
- Federkräfte
- x
- Weg
- FK
- Fahrzeugkomponenten-Kraft
- M1, M2, Mg
- Momente
- φ
- Drehwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005027602 A1 [0002]
