DE102016207465A1 - Electromechanical actuator - Google Patents

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Abstract

Ein elektromechanischer Aktuator umfasst einen Elektromotor und ein Getriebe zur Umwandlung einer eingangsseitig durch den Elektromotor veranlassten Drehbewegung in eine ausgangsseitige Translationsbewegung. Das Getriebe weist in einer Betriebsstellung, die mit einer bestimmungsgemäßen Dauerhalteposition des elektromechanischen Aktuators korrespondiert, einen im Vergleich zu anderen Betriebsstellungen des Getriebes erhöhten Widerstand gegenüber Rückstellungskräften auf. In der Dauerhalteposition werden die Rückstellungskräfte durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes und ein durch den Elektromotor aktiv aufgebrachtes Haltemoment M gehalten.An electromechanical actuator comprises an electric motor and a gearbox for converting a rotational movement caused on the input side by the electric motor into an output-side translational movement. The transmission has in an operating position corresponding to a proper long-term position of the electromechanical actuator, an increased compared to other operating positions of the transmission resistance to restoring forces. In the long-stay position, the restoring forces are maintained by a combination of the increased resistance of the transmission and a holding torque M actively applied by the electric motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier insbesondere auf einen elektromechanischen Aktuator, der beispielsweise zur Betätigung einer Betriebsbremsanlage eines Kraftfahrzeugs oder einer Kraftfahrzeugkupplung eingesetzt werden kann. The invention relates to the field of motor vehicle technology and in particular to an electromechanical actuator which can be used for example for actuating a service brake system of a motor vehicle or a motor vehicle clutch.

Eine Betriebsbremsanlage dient bekanntermaßen dazu, ein Kraftfahrzeug im normalen Betrieb zu verlangsamen und zum Stillstand zu bringen. Sie muss abstufbar sein und auf alle Räder des Fahrzeugs wirken. Mittels einer Kraftfahrzeugkupplung wird an einem Kraftfahrzeug der Wechsel zwischen unterschiedlichen der Getriebestufen möglich. A service brake system is known to slow a motor vehicle in normal operation and bring to a standstill. It must be gradable and act on all wheels of the vehicle. By means of a motor vehicle clutch, the change between different gear stages becomes possible on a motor vehicle.

Beim Gebrauch eines Kraftfahrzeugs kann es vorkommen, dass der Fahrer die Betriebsbremsanlage oder die Kupplung sehr lange betätigt. Erfolgt dies unter Verwendung eines elektromechanischen Aktuators, muss über diesen eine entsprechende Haltekraft bereitgestellt werden. Bei einem elektromechanischen Aktuator wird die Haltekraft in der Regel mittels eines Elektromotors erzeugt. Wird eine solche Betätigung, beispielsweise auch durch eine Fehlbedienung des Fahrer, sehr lange aufrechterhalten, so muss bei einem hohen Bedarf an Haltkraft über den Elektromotor ein großes Moment ohne rotatorische Bewegung bereitgestellt werde. Die dafür benötigten Ströme können zu einem Überhitzen des Elektromotors und des zugehörigen Steuergeräts führen. When using a motor vehicle, it may happen that the driver operates the service brake system or the clutch for a very long time. If this is done using an electromechanical actuator, a corresponding holding force must be provided over this. In an electromechanical actuator, the holding force is usually generated by means of an electric motor. If such an operation, for example, by a faulty operation of the driver, maintained for a long time, it must be provided at a high demand for holding force on the electric motor, a large moment without rotational movement. The required currents can lead to overheating of the electric motor and the associated control unit.

Ein elektromechanischer Aktuator, umfassend einen Elektromotor und ein Getriebe zur Umwandlung einer eingangsseitig veranlassten Drehbewegung durch den Elektromotor in eine ausgangsseitige Translationsbewegung, welches in einer Betriebsstellung, die mit einer bestimmungsgemäßen Dauerhalteposition des elektromechanischen Aktuators korrespondiert, einen im Vergleich zu anderen Betriebsstellungen des Getriebes erhöhten Widerstand gegenüber Rückstellungskräften aufweist, ist aus DE 101 03 295 C1 im Rahmen einer Feststellbremsanlage bekannt. An electromechanical actuator, comprising an electric motor and a transmission for converting an input-side caused rotational movement by the electric motor in an output-side translational movement, which corresponds in an operating position corresponding to a proper long-term position of the electromechanical actuator, compared to other operating positions of the transmission increased resistance Has provisions, is out DE 101 03 295 C1 known in the context of a parking brake system.

Nach Erreichen der Dauerhalteposition werden gemäß DE 101 03 295 C1 das Getriebe verriegelt und der Elektromotor für die Zeit des Stillstands des Fahrzeugs abgeschaltet. Zur Verriegelung dient ein Getriebeelement in Form einer Kurvenscheibe, welche in der Dauerhalteposition eine Raststellung in der Fläche der Kurvenscheibe im Sinne einer gegenüber Rückstellungskräften selbsthemmenden Fix-Positionierung eines Verstellelements wie beispielsweise einer Druckstange aufweist. Ein Überhitzen des Elektromotors wird durch dessen Abschaltung im Stillstand vermeiden. Das Lösen einer elektromechanischen Feststellbremsanlage ist jedoch bekanntermaßen etwas träge. After reaching the long-stay position according to DE 101 03 295 C1 the transmission is locked and the electric motor is switched off for the duration of the stoppage of the vehicle. For locking a gear element in the form of a cam, which has a detent position in the surface of the cam in the sense of opposite to restoring forces self-locking fix positioning of an adjustment such as a push rod in the long-term position. Overheating of the electric motor is avoided by switching it off at standstill. The release of an electromechanical parking brake system is known to be somewhat sluggish.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen elektromechanischen Aktuator so weiterzuentwickeln, dass dieser auch zur Betätigung einer Betriebsbremsanlage eines Kraftfahrzeugs oder einer Kraftfahrzeugkupplung eingesetzt werden kann. Based on this, the present invention seeks to further develop such an electromechanical actuator so that it can also be used to actuate a service brake system of a motor vehicle or a motor vehicle clutch.

Diese Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Aktuator gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße elektromechanische Aktuator zeichnet sich dadurch aus, dass in der Dauerhalteposition die Rückstellungskräfte durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes und ein durch den Elektromotor aktiv aufgebrachtes Haltemoment gehalten werden. This object is achieved by an electromechanical actuator according to claim 1. The electromechanical actuator according to the invention is characterized in that in the long-term holding position the restoring forces are maintained by a combination of the increased resistance of the transmission and a holding torque actively applied by the electric motor.

Dies ermöglicht zum einen, ein Überhitzen des Elektromotors bei einer längeren Betätigung zu vermeiden und zum anderen eine höhere Dynamik aus der Dauerhalteposition heraus, so dass auch eine Betriebsbremsanlage oder Kraftfahrzeugkupplung betätigt werden können. This makes it possible, on the one hand, to avoid overheating of the electric motor during a prolonged actuation and, on the other hand, greater dynamics out of the long-term holding position, so that a service brake system or motor vehicle clutch can also be actuated.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben. Further embodiments of the invention are specified in the patent claims.

So kann beispielsweise über den erhöhten Widerstand des Getriebes das Moment des Elektromotors in der Dauerhalteposition auf einen Wert im Bereich von 20 bis 70%, vorzugsweise 30 bis 50% des maximalen Moments des Elektromotors, welches dieser im anderen Betriebsbereich erreicht, abgesenkt werden. Entsprechend reduzieren sich die benötigten Ströme und die damit verbundene Wärmeentwicklung. Thus, for example, via the increased resistance of the transmission, the torque of the electric motor in the long-term holding position can be lowered to a value in the range of 20 to 70%, preferably 30 to 50% of the maximum torque of the electric motor which reaches it in the other operating range. Accordingly, the required currents and the associated heat development reduce.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Getriebe in der Dauerhalteposition nicht selbsthemmend. According to a further embodiment, the transmission is not self-locking in the long-term holding position.

Ferner kann das Getriebe auch derart konfiguriert sein, dass dieses durch die Rückstellungskräfte allein aus der Dauerhalteposition heraus bewegbar ist. Furthermore, the transmission can also be configured such that it can be moved out of the long-term holding position by the restoring forces alone.

Der elektromechanische Aktuator kann beispielsweise ein Kupplungsaktuator für eine Kraftfahrzeugkupplung sein. The electromechanical actuator may be, for example, a clutch actuator for a motor vehicle clutch.

Der elektromechanische Aktuator kann auch ein elektromechanischer Bremskraftverstärker sein, welcher funktional zwischen einem Bremspedalhebel und einer Fahrzeugbremsanlage eingegliedert ist. The electromechanical actuator may also be an electromechanical brake booster, which is functionally integrated between a brake pedal lever and a vehicle brake system.

Er kann auch ein elektromechanischer Bremsaktuator einer Brake-by-wire-Fahrzeugbremsanlage sein. It may also be an electromechanical brake actuator of a brake-by-wire vehicle brake system.

Der elektromechanische Aktuator ist jedoch nicht auf diese Einsatzzwecke beschränkt, sondern kann überall dort, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, wo sich die Notwendigkeit einer Dauerbetätigung des Elektromotors im Stillstand mit einer hohen Entlastungsdynamik ergibt. The electromechanical actuator is not limited to these purposes, but can be used anywhere, especially on a motor vehicle, where there is a need for a continuous operation of the electric motor at a standstill with a high discharge dynamics.

Eine Möglichkeit von vielen zur Ausgestaltung des Getriebes besteht darin, dass dieses ein Getriebeelement in Form einer Kurvenscheibe aufweist, welche getriebeausgangsseitig mit einem Verstellelement in Eingriff steht, wobei die Kurvenscheibe in einem für das das Druckstange vorgesehenen Kontaktbereich eine Vertiefung ausbildet, mit welcher das das Druckstange in der Dauerhalteposition in Eingriff gelangt. One possibility of many for the design of the transmission is that this has a transmission element in the form of a cam, which is geared on the output side with an adjustment, wherein the cam in a provided for the push rod contact area forms a recess with which the push rod engaged in the long-term holding position.

Bei einem möglichen Kupplungsaktuator kann die Dauerhalteposition so gelegt werden, dass diese bei einem vollständigen Lüften der Kupplung erreicht wird. Tritt der Fahrer das Kupplungspedal durch und hält dieses, so wird in der Dauerhalteposition das durch den Elektromotor bereitzustellende Moment und damit der Motorstrom reduziert. In a possible clutch actuator, the long-term holding position can be set so that it is achieved in a complete ventilation of the clutch. If the driver passes the clutch pedal and holds it, the torque to be provided by the electric motor and thus the motor current is reduced in the long-term holding position.

Bei einem möglichen elektromechanischen Bremskraftverstärker kann die Dauerhalteposition in den Bereich des maximalen Bremspedalwegs gelegt werden. Wird beispielsweise über einen Zeitschalter eine länger anhaltende Bremsbetätigung mit hoher Bremskraft erkannt, kann durch ein eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors das Getriebe in die der Dauerhalteposition entsprechende Betriebsstellung mit reduziertem Motormoment gebracht werden. Hierzu kann gegebenenfalls zusätzlich ein Schwellwert für das Niveau der Bremskraft vorgegeben werden, ab dem das System aktiv wird. In a possible electro-mechanical brake booster, the long-term stop position may be placed within the range of the maximum brake pedal travel. If, for example, a longer-lasting brake actuation with high braking force is detected via a timer, the transmission can be brought into the operating position with reduced engine torque corresponding to the long-stop position by a corresponding control of the electric motor. For this purpose, if appropriate, additionally a threshold value for the level of the braking force can be specified, from which the system becomes active.

Ferner können hierzu weitere Parameter wie beispielsweise die Betriebstemperatur des Elektromotors und die Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Bleibt die Betriebstemperatur unter einer bestimmten Schwelle, können die Zeitdauer und/oder das Niveau der Bremskraft, ab dem das System aktiv wird, angehoben werden. Furthermore, further parameters such as, for example, the operating temperature of the electric motor and the driving speed can be taken into account. If the operating temperature remains below a certain threshold, the duration and / or the level of the braking force from which the system becomes active can be increased.

Über die Fahrgeschwindigkeit kann eine Aktivierung des Systems beispielsweise auf bestimmte Fahrzustände, insbesondere den Stillstand des Fahrzeugs beschränkt werden. About the driving speed activation of the system can be limited, for example, to certain driving conditions, especially the stoppage of the vehicle.

Nachfolgend wir die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: In the following we will explain the invention with reference to embodiments shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine schematische Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen Aktuators nach der Erfindung, 1 a schematic representation of a possible embodiment of an electromechanical actuator according to the invention,

2 ein Diagram zur Veranschaulichung des vom Elektromotor des elektromechanischen Aktuators bereitgestellten Moments M in Abhängigkeit des Betätigungswegs s des elektromechanischen Aktuators aus dessen Ausgangsstellung bei 0% Betätigungsweg bis zu 100% Betätigungsweg sowie zur Veranschaulichung der jeweils zu haltenden Rückstellungskräfte F, 2 a diagram illustrating the provided by the electric motor of the electromechanical actuator torque M as a function of the actuation path s of the electromechanical actuator from its initial position at 0% actuation travel up to 100% actuation path and to illustrate the respective restoring forces F to be held

3 einen elektromechanischen Aktuator als Kupplungsaktuator für eine Kraftfahrzeugkupplung, 3 an electromechanical actuator as a clutch actuator for a motor vehicle clutch,

4 einen elektromechanischen Aktuator als elektromechanischen Bremskraftverstärker einer Fahrzeugbremsanlage mit mechanischen Durchgriff vom Bremspedal zur Fahrzeugbremsvorrichtung, 4 an electromechanical actuator as an electromechanical brake booster of a vehicle brake system with mechanical passage from the brake pedal to the vehicle brake device,

5 einen elektromechanischen Aktuator als Bremsaktuator einer Brake-by-wire Fahrzeugbremsanlage, 5 an electromechanical actuator as a brake actuator of a brake-by-wire vehicle brake system,

6 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführung des Getriebes des elektromechanischen Aktuators in der der Dauerhalteposition entsprechenden Betriebsstellung, und in 6 a schematic representation of a possible embodiment of the transmission of the electromechanical actuator in the long-holding position corresponding operating position, and in

7 eine schematische Darstellung des Getriebes aus 6 in einer anderen als der Dauerhalteposition entsprechenden Betriebsstellung. 7 a schematic representation of the transmission 6 in an operating position other than the long-term stop position.

Der in 1 schematisch dargestellte elektromechanische Aktuator 1 weist einen Elektromotor 2 und ein Getriebe 3 auf. Der Elektromotor 2 ist an eine Eingangsseite des Getriebes 3 angeschlossen, welches ausgangsseitig mit einem translatorisch bewegbaren Verstellelement 4, beispielsweise einer Druckstange 5 oder dergleichen gekoppelt ist. The in 1 schematically illustrated electromechanical actuator 1 has an electric motor 2 and a gearbox 3 on. The electric motor 2 is at an input side of the gearbox 3 connected, which output side with a translationally movable adjusting element 4 , For example, a push rod 5 or the like is coupled.

Über das Verstellelement 4 kann beispielsweise eine Fahrzeugbremsvorrichtung, eine Fahrzeugkupplung oder generell eine Rückstellungskräfte F liefernde Einrichtung betätigt werden. Der elektromechanische Aktuator 1 ist derart ausgelegt, um solchen Rückstellungskräften F entgegengerichtete Kräfte bereitzustellen und gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Hierfür ist unter anderem eine bestimmte Halteposition vorgesehen, die im Folgenden auch als Dauerhalteposition bezeichnet wird und einen Zustand beschreibt, in dem der elektromechanische Aktuator 1 eine bestimmte Rückstellungskraft F in aus seiner Ruheposition ausgelenkter Stellung im Stillstand über einen gewissen Zeitraum hält. About the adjustment 4 For example, a vehicle brake device, a vehicle clutch, or a device generally providing a restoring force F can be actuated. The electromechanical actuator 1 is designed to provide counteracting forces to such restoring forces F and, if necessary, to sustain them over a longer period of time. For this purpose, among other things, a certain holding position is provided, which is also referred to below as a long-term holding position and describes a state in which the electromechanical actuator 1 a certain restoring force F holds in deflected from its rest position position at a standstill over a period of time.

Das Getriebe 3 ist derart konfiguriert, um eine eingangsseitig durch den Elektromotor 2 veranlasste Drehbewegung in eine ausgangsseitige Translationsbewegung umzuwandeln. Es kann daher auch als Rot-Trans-Getriebe bezeichnet werden. The gear 3 is configured to be an input side by the electric motor 2 caused to convert rotary motion in an output-side translation movement. It can therefore also be called a red-trans gearbox.

Ferner weist das Getriebe 3 eine Betriebsstellung auf, die mit der bestimmungsgemäßen Dauerhalteposition des elektromechanischen Aktuators 1 korrespondiert und einen im Vergleich zu anderen Betriebsstellungen des Getriebes 3 erhöhten Widerstand gegenüber Rückstellungskräften F aufweist. Eine solche Widerstanderhöhung kann beispielsweise durch einen Veränderung der Getriebeübersetzung und/oder veränderte Reibungsverhältnisse, beispielsweise mittels einer Reibungsbremse oder einer weiter unten noch näher erläuterten Ausgestaltung eines Getriebeglieds (vgl. 6 und 7) erzielt werden. Furthermore, the gearbox has 3 an operating position that corresponds to the intended Long-term position of the electromechanical actuator 1 corresponds and one compared to other operating positions of the transmission 3 increased resistance to restoring forces F has. Such a resistance increase can be achieved, for example, by a change in the gear ratio and / or changed friction conditions, for example by means of a friction brake or a configuration of a transmission element explained in greater detail below (cf. 6 and 7 ) be achieved.

Dieser erhöhte Widerstand der Getriebes 3 ermöglicht es, in der Dauerhalteposition das vom Elektromotor 2 bereitgestellte Moment M zu reduzieren. In der Dauerhalteposition werden nämlich die Rückstellungskräfte F durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes 3 und ein durch den Elektromotor 2 aktiv aufgebrachtes Moment M, nachfolgend auch als Haltemoment bezeichnet, gehalten. This increased resistance of the transmission 3 makes it possible, in the long-term holding position, that of the electric motor 2 to reduce the moment M provided. Namely, in the long-stay position, the restoring forces F become by a combination of the increased resistance of the transmission 3 and one by the electric motor 2 actively applied moment M, hereinafter also referred to as holding torque held.

2 zeigt das von dem Elektromotor 2 bereitgestellte Moment M in Abhängigkeit des Betätigungswegs s des elektromechanischen Aktuators 1 aus dessen Ausgangsstellung bei einem Betätigungsweg s von 0% bis zu einem Betätigungsweg s von 100%, d.h. maximaler translatorischer Auslenkung des Aktuators 1. Ferner ist der Verlauf der getriebeausgangsseitig angreifenden Rückstellungskraft F dargestellt. Wie man 2 entnehmen kann, fällt bei einem Betätigungsweg von 100% das Moment M100% des Elektromotors 2 in der Dauerhalteposition gegenüber dem maximalen Moment M des Elektromotors 2 deutlich ab. Ein geringeres Moment ist praktisch gleichbedeutend mit einem reduzierten Motorstrom, wodurch wiederum die Wärmeentwicklung in der Dauerhalteposition reduziert wird. 2 shows that of the electric motor 2 provided moment M as a function of the actuation path s of the electromechanical actuator 1 from its initial position at an actuation travel s from 0% to an actuation travel s of 100%, ie maximum translatory deflection of the actuator 1 , Furthermore, the course of the transmission output side attacking restoring force F is shown. How one 2 can take, falls at an actuation travel of 100%, the torque M 100% of the electric motor 2 in the long-term stop position with respect to the maximum torque M of the electric motor 2 clearly off. A lower torque is practically equivalent to a reduced motor current, which in turn reduces heat buildup in the steady state position.

Trotz Verringerung des Motormoments M kann in der Dauerhalteposition das Niveau der zu haltenden Rückstellungskraft F aufrechterhalten werden, und zwar ohne eine aufwändige mechanische Verriegelung oder Verrastung des Getriebes 3. Allein die Erhöhung des Widerstands des Getriebes 3 gestattet eine Verminderung des Moments M des Elektromotors 2. Mit anderen Worten, der Elektromotor 2 wird in der Dauerhalteposition kontinuierlich bestromt. Diese Aufrechterhaltung der Bestromung in der Dauerhalteposition ermöglicht ein schnelles Ansprechen des elektromechanischen Aktuators 1 bei einem Verlassen der Dauerhalteposition, so dass ein erfindungsgemäßer elektromechanischer Aktuator 1 für dynamische Betriebszustände gut geeignet ist. Despite the reduction of the engine torque M, the level of the restoring force F to be maintained can be maintained in the long-term holding position, without a complicated mechanical locking or latching of the transmission 3 , Alone the increase of the resistance of the transmission 3 allows a reduction of the moment M of the electric motor 2 , In other words, the electric motor 2 is energized continuously in the long-term holding position. This maintenance of the energization in the long-term position allows a fast response of the electromechanical actuator 1 when leaving the long-term holding position, so that an inventive electromechanical actuator 1 is well suited for dynamic operating conditions.

Über den erhöhten Widerstand des Getriebes 3 kann das Moment M des Elektromotors 2 in der Dauerhalteposition auf einen Wert im Bereich von 20 bis 70% des maximalen Moments M des Elektromotors 2, welches dieser im anderen Betriebsbereich, d.h. außerhalb der Dauerhalteposition, insbesondere vor Erreichen der Dauerhalteposition, erreicht, abgesenkt werden. About the increased resistance of the transmission 3 can the moment M of the electric motor 2 in the long-hold position to a value in the range of 20 to 70% of the maximum torque M of the electric motor 2 , which this in the other operating range, ie outside the long-term holding position, in particular before reaching the long-term position, reached, are lowered.

Vorzugsweise liegt das Moment M des Elektromotors 2 in der Dauerhalteposition bei einem Wert im Bereich von 30 bis 50% des maximalen Moments M. Preferably, the moment M of the electric motor is located 2 in the long-term hold position at a value in the range of 30 to 50% of the maximum moment M.

Ohne die Unterstützung durch die Haltekraft des Elektromotors 2 würde sich der elektromechanische Aktuator 1 unter Einwirkung der Rückstellungskräfte F aus der Dauerhalteposition in Richtung seiner Ausgangsstellung bei s = 0% zurückbewegen. Das Getriebe 3 ist in der Dauerhalteposition nicht selbsthemmend. Without the support of the holding power of the electric motor 2 would be the electromechanical actuator 1 under the influence of the restoring forces F move back from the long-stay position towards its initial position at s = 0%. The gear 3 is not self-locking in the long-term holding position.

Der Eintritt in und Austritt aus der Dauerhalteposition erfolgt vorzugsweise fließend. Der Widerstand des Getriebes als Funktion des Betätigungswegs s ist für den Bereich aus der anderen Betriebsstellung in die der Dauerhalteposition entsprechende Betriebsstellung vorzugsweise stetig differenzierbar. The entry and exit from the long-stay position is preferably carried out fluently. The resistance of the transmission as a function of the actuation travel s is preferably continuously differentiable for the range from the other operating position into the operating position corresponding to the long-term holding position.

Ein elektromechanischer Aktuator 1 kann zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt werden. Nachfolgend werden zum Zweck der Erläuterung, jedoch ohne Beschränkung hierauf, einige Beispiele näher beschrieben. An electromechanical actuator 1 can be used for different purposes. Hereinafter, for purposes of explanation, but not limitation, some examples will be described in more detail.

3 zeigt als erstes Beispiel einen elektromechanischen Aktuator 1, der als Kupplungsaktuator für eine Kraftfahrzeugkupplung 6 verwendet wird. Die Kraftfahrzeugkupplung kann hierbei insbesondere auch an einem automatisierten Schaltgetriebe vorgesehen sein. Wird die Kupplung länger gelüftet, so kann durch eine Reduzierung des Moments des Elektromotors 2 einer zu starken Erwärmung desselben entgegengewirkt werden. Die Rückstellungskräfte F werden hier in der Dauerhalteposition durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes 3 und das durch den Elektromotor 3 aktiv aufgebrachtes Haltemoment M100% im Gleichgewicht gehalten. 3 shows as a first example an electromechanical actuator 1 as a clutch actuator for a motor vehicle clutch 6 is used. The motor vehicle clutch can in this case also be provided in particular on an automated manual transmission. If the clutch is released longer, so can by reducing the torque of the electric motor 2 excessive heating of the same are counteracted. The restoring forces F are here in the long-term position by a combination of the increased resistance of the transmission 3 and that by the electric motor 3 actively applied holding torque M kept 100% in equilibrium.

4 zeigt als zweites Beispiel einen elektromechanischen Aktuator 1, der als elektromechanischer Bremskraftverstärker eingesetzt wird. Der elektromechanischen Aktuator 1 ist hierbei funktional zwischen einem Bremspedal 7 und einer Fahrzeugbremsvorrichtung 8, von welcher vorliegend lediglich der Hauptbremszylinder dargestellt ist, eingegliedert. Der elektromechanische Bremskraftverstärker unterstützt den Fahrer bei der Betätigung der Betriebsbremse in dem Sinn, dass am Hauptbremszylinder in der Regel die Fußkraft des Fahrers und eine durch den elektromechanischen Aktuator 1 bereitgestellte Unterstützungskraft addiert zur Wirkung kommen. Die jeweils nötige Unterstützungskraft wird in einem Steuergerät 9 ermittelt und über die Bestromung des Elektromotors 2 eingestellt. 4 shows as a second example an electromechanical actuator 1 , which is used as an electromechanical brake booster. The electromechanical actuator 1 is functionally between a brake pedal 7 and a vehicle brake device 8th , of which in the present case only the master cylinder is shown, incorporated. The electromechanical brake booster assists the driver in the operation of the service brake in the sense that the brake master cylinder usually the driver's foot force and by the electromechanical actuator 1 provided support force added to the effect come. The necessary support force is in one control unit 9 determined and on the energization of the electric motor 2 set.

Die Dauerhalteposition liegt hierbei im Bereich des maximalen Bremspedalwegs. Wird das Bremspedal 7 voll durchgetreten, um die Dauerhalteposition zu erreichen, wird dort das benötigte Moment des Elektromotors 2 reduziert. Durch eine entsprechende Ansteuerung über das Steuergerät 9 kann diese Position gegebenenfalls auch ohne Zutun des Fahrers aufrechterhalten werden. The long-term stop position is in the range of the maximum brake pedal travel. Will the brake pedal 7 fully penetrated to reach the long-term position, there is the required moment of the electric motor 2 reduced. By an appropriate control via the control unit 9 If necessary, this position can be maintained without the intervention of the driver.

Ferner ist es möglich, diese Position gezielt durch eine momentane Erhöhung der Unterstützungskraft anzufahen, so dass dann in der Dauerhalteposition das Moment des Elektromotors 2 zurückgenommen werden kann. Furthermore, it is possible to specifically approach this position by a momentary increase in the assisting force, so that then in the long-term holding position the torque of the electric motor 2 can be withdrawn.

Eine länger anhaltende Bremsbetätigung mit hoher Bremskraft kann beispielsweise mittels eines Zeitschalters erkannt werden. Befindet sich hierbei der elektromechanische Aktuator 1 nicht in der Dauerhalteposition, besteht jedoch im Hinblick auf die Wärmeentwicklung am Elektromotor 2 Entlastungsbedarf, so kann, sofern dies mit dem aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs vereinbar ist, durch eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 2 über das Steuergerät 9 das Getriebe 3 in die der Dauerhalteposition entsprechende Betriebsstellung mit reduziertem Motormoment M gebracht werden. A longer-lasting braking operation with high braking force can be detected for example by means of a timer. Is this the electromechanical actuator 1 not in the long-term position, but exists with regard to the heat generation of the electric motor 2 Relief requirement, so, if this is consistent with the current operating condition of the vehicle, by a corresponding control of the electric motor 2 via the control unit 9 The gear 3 are brought into the holding position corresponding operating position with reduced engine torque M.

Eine solche Vorgehensweise kann gegebenenfalls auch auf Zustände beschränkt werden, bei denen der Fahrer über das Bremspedal 7 ein bestimmtes Mindestniveau der Bremskraft anfordert. Dazu kann beispielsweise ein Schwellwert für das Niveau der Bremskraft vorgegeben werden, ab dem das System aktiv wird. Such an approach may also be limited to conditions where the driver depresses the brake pedal 7 Requires a certain minimum level of braking force. For this purpose, for example, a threshold value for the level of the braking force can be specified, from which the system becomes active.

Ferner können für eine solche Vorgehensweise weitere Parameter wie beispielsweise die Betriebstemperatur des Elektromotors 2 und die Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt werden. Bleibt die Betriebstemperatur unter einer bestimmten Schwelle, können die Zeitdauer und/oder das Niveau der Bremskraft, ab dem das System aktiv wird, angehoben werden. Further, for such a procedure further parameters such as the operating temperature of the electric motor 2 and the driving speed are taken into account. If the operating temperature remains below a certain threshold, the duration and / or the level of the braking force from which the system becomes active can be increased.

Über die Fahrgeschwindigkeit kann eine Aktivierung des Systems auf bestimmte Fahrzustände beschränkt werden. Beispielsweise wäre es möglich, ein aktives Verfahren in die Dauerhalteposition nur bei Fahrzeugstillstand vorzunehmen. The driving speed can be used to limit activation of the system to certain driving conditions. For example, it would be possible to carry out an active procedure in the long-stay position only when the vehicle is at a standstill.

5 zeigt als weiteres Beispiel einen elektromechanischen Aktuator 1, welcher ein elektromechanischer Bremsaktuator einer Brake-by-wire-Fahrzeugbremsanlage ist. Im Vergleich zum Beispiel gemäß 4 entfällt hier der mechanische Durchgriff vom Bremspedal 7 auf die Fahrzeugbremsvorrichtung 8. Zur Vermittlung eines Pedalgefühls wirkt das Bremspedal 7 mit einem Bremspedalsimulator 14 zusammen. Die Rückstellungskräfte F in der Dauerhalteposition werden hier somit durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes 3 und das durch den Elektromotor 3 aktiv aufgebrachte Haltemoment im Gleichgewicht gehalten. 5 shows as another example an electromechanical actuator 1 , which is an electromechanical brake actuator of a brake-by-wire vehicle brake system. Compared to the example according to 4 here eliminates the mechanical penetration of the brake pedal 7 on the vehicle brake device 8th , The brake pedal acts to convey a pedal feel 7 with a brake pedal simulator 14 together. The restoring forces F in the long-term position are thus hereby a combination of the increased resistance of the transmission 3 and that by the electric motor 3 actively applied holding moment held in equilibrium.

Mit Bezug auf die 6 und 7 wird abschließend ein mögliches Beispiel für das Getriebe 3 als ein Beispiel von vielen erläutert. Das Getriebe 3 weist hier ein Getriebeelement 10 in Form einer Kurvenscheibe 11 auf. Diese Kurvenscheibe 11 ist um eine Drehachse A drehbar gelagert. Sie wird durch den nicht näher dargestellten Elektromotor 2 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Getriebeelemente angetrieben. Die Kurvenscheibe 11 weist an ihrem Außenumfang einen Kontaktbereich 12 auf, der mit einem ausgangsseitigen Getriebeelement oder dem translatorischen Verstellelement 4, beispielsweise einer Druckstange 5, in Eingriff steht. Über die Kurvenscheibe 11 lässt sicht das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 3 zwischen einem eingangsseitigen Drehwinkel und einem ausgangsseitigen translatorischen Betätigungsweg s variabel gestalten. With reference to the 6 and 7 Finally, a possible example of the transmission 3 as an example of many explained. The gear 3 has a gear element here 10 in the form of a cam 11 on. This cam 11 is rotatably mounted about a rotation axis A. It is by the electric motor, not shown 2 optionally driven with the interposition of other transmission elements. The cam 11 has a contact area on its outer periphery 12 on, with an output-side gear element or the translational adjustment 4 , For example, a push rod 5 , is engaged. About the cam 11 lets see the transmission ratio of the transmission 3 s variable between an input-side rotation angle and an output-side translational actuating travel s.

Zur Erhöhung des Widerstands des Getriebes 3 weist die Kurvenscheibe 11 in ihrem Kontaktbereich 12 eine Vertiefung 13 für die Dauerhalteposition auf. Gelangt das Verstellelement 4 durch Drehen der Kurvenscheibe 11 in die Vertiefung 13, so nimmt der Widerstand des Getriebes 3 gegen Rückstellungskräfte F deutlich zu. Die Vertiefung 13 ist hierzu entsprechend geformt. Um diesen erhöhten Widerstand kann der Elektromotor 2 in der Dauerhalteposition entlastet werden. To increase the resistance of the gearbox 3 points the cam 11 in her contact area 12 a depression 13 for the long-term stop position. Get the adjustment 4 by turning the cam 11 into the depression 13 , so takes the resistance of the transmission 3 against provisions F significantly. The depression 13 is shaped accordingly. To this increased resistance, the electric motor 2 be relieved in the long-term holding position.

Beim Verlassen der Dauerhalteposition steht der Elektromotor 2 bereits unter Strom, so dass eine aktive Rückstellung des elektromechanischen Aktuators 1 in Richtung seiner Ausgangsstellung mit hoher Dynamik abgewickelt werden kann. When leaving the Dauerhalteposition is the electric motor 2 already under power, allowing an active reset of the electromechanical actuator 1 can be handled in the direction of its initial position with high dynamics.

7 zeigt die Kurvenscheibe 11 in einer Ausgangsstellung des Getriebes 3, in welcher der Betätigungsweg s bei 0% liegt. Hier müssen keine Kräfte gehalten werden. Durch Drehung um die Achse A wird das Verstellelement 4 aufgrund des sich ändernden Abstands des Kontaktpunkts an der Kontaktfläche 12 von der Drehachse A verlagert. Der Betätigungsweg s nimmt hierbei zu und erreicht in 6 in der Vertiefung 13, welche gleichbedeutend mit der Dauerhalteposition ist, seine 100%-Stellung. Da das Getriebe 3 in dieser Stellung einen erhöhten Widerstand gegen die Rückstellungskräfte F bereitstellt, kann das Moment M des Elektromotors wie in 2 gezeigt abgesenkt werden, ohne dass hierbei der Elektromotor 2 ganz ausgeschaltet wird. Dieser ist vielmehr für eine Bewegung aus der Dauerhalteposition heraus sofort und daher mit hoher Dynamik betriebsbereit. 7 shows the cam 11 in a starting position of the transmission 3 in which the actuating travel s is 0%. No forces have to be held here. By rotation about the axis A, the adjusting element 4 due to the changing distance of the contact point at the contact surface 12 shifted from the axis of rotation A. The actuation path s increases in this case and reaches in 6 in the depression 13 , which is equivalent to the permanent position, its 100% position. Because the gear 3 In this position provides an increased resistance to the restoring forces F, the moment M of the electric motor as in 2 be shown lowered, without this, the electric motor 2 is turned off completely. This is rather for a movement out of the Long-term stop position immediately and therefore ready for operation with high dynamics.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiterer Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained in detail above with reference to an embodiment and further modifications. In particular, individual technical features, which have been explained above in the context of further individual features, can be implemented independently of these and in combination with further individual features, even if this is not expressly described, as long as this is technically possible. The invention is therefore expressly not limited to the described embodiments and modifications, but includes all embodiments defined by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
elektromechanischer Aktuator electromechanical actuator
2 2
Elektromotor electric motor
3 3
Getriebe transmission
4 4
Verstellelement adjustment
5 5
Druckstange pushrod
6 6
Fahrzeugkupplung vehicle clutch
7 7
Bremspedal brake pedal
8 8th
Fahrzeugbremsvorrichtung Vehicle brake device
9 9
Steuergerät control unit
10 10
Getriebeelement gear element
11 11
Kurvenscheibe cam
12 12
Kontaktfläche contact area
13 13
Vertiefung deepening
14 14
Bremspedalsimulator Brake pedal simulator
A A
Drehachse der Kurvenscheibe Rotary axis of the cam
F F
Rückstellungskraft (translatorisch) Resilience (translational)
M M
Moment des Elektromotors 2 Moment of the electric motor 2
s s
Betätigungsweg actuating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10103295 C1 [0004, 0005] DE 10103295 C1 [0004, 0005]

Claims (8)

Elektromechanischer Aktuator (1), umfassend: einen Elektromotor (2), und ein Getriebe (3) zur Umwandlung einer eingangsseitig durch den Elektromotor (2) veranlassten Drehbewegung in eine ausgangsseitige Translationsbewegung, das in einer Betriebsstellung, die mit einer bestimmungsgemäßen Dauerhalteposition des elektromechanischen Aktuators (1) korrespondiert, einen im Vergleich zu anderen Betriebsstellungen des Getriebes (3) erhöhten Widerstand gegenüber Rückstellungskräften aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dauerhalteposition die Rückstellungskräfte durch eine Kombination des erhöhten Widerstands des Getriebes (3) und ein durch den Elektromotor (2) aktiv aufgebrachtes Haltemoment gehalten werden. Electromechanical actuator ( 1 ) comprising: an electric motor ( 2 ), and a transmission ( 3 ) for converting an input side by the electric motor ( 2 ) caused rotational movement in an output-side translational movement, which in an operating position, with a proper long-term position of the electromechanical actuator ( 1 ) corresponds, compared to other operating positions of the transmission ( 3 ) has increased resistance to restoring forces, characterized in that in the steady-state position the restoring forces are determined by a combination of the increased resistance of the transmission ( 3 ) and a by the electric motor ( 2 ) actively applied holding torque can be maintained. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den erhöhten Widerstand des Getriebes (3) das Moment des Elektromotors (2) in der Dauerhalteposition auf eine Wert im Bereich vom 20 bis 70%, vorzugsweise 30 bis 50% des maximalen Moments des Elektromotors (2), welches dieser im anderen Betriebsbereich erreicht, abgesenkt wird. Electromechanical actuator according to claim 1, characterized in that via the increased resistance of the transmission ( 3 ) the moment of the electric motor ( 2 ) in the long-hold position to a value in the range of 20 to 70%, preferably 30 to 50% of the maximum torque of the electric motor ( 2 ), which reaches this in the other operating range is lowered. Elektromechanischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) in der Dauerhalteposition nicht selbsthemmend ist. Electromechanical actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission ( 3 ) is not self-locking in the long-term holding position. Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) derart konfiguriert ist, dass dieses durch die Rückstellungskräfte allein aus der Dauerhalteposition heraus bewegbar ist. Electromechanical actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmission ( 3 ) is configured such that it is movable by the restoring forces alone from the Dauerhalteposition. Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (1) ein Kupplungsaktuator für eine Kraftfahrzeugkupplung (6) ist. Electromechanical actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electromechanical actuator ( 1 ) a clutch actuator for a motor vehicle clutch ( 6 ). Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (1) ein elektromechanischer Bremskraftverstärker ist, welcher funktional zwischen einem Bremspedal (7) und einer Fahrzeugbremsvorrichtung (8) eingegliedert ist. Electromechanical actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electromechanical actuator ( 1 ) is an electromechanical brake booster which is functionally connected between a brake pedal ( 7 ) and a vehicle brake device ( 8th ) is incorporated. Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (1) ein elektromechanischer Bremsaktuator einer Brake-by-wire-Fahrzeugbremsanlage ist. Electromechanical actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electromechanical actuator ( 1 ) is an electromechanical brake actuator of a brake-by-wire vehicle brake system. Elektromechanischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) ein Getriebeelement (10) in Form einer Kurvenscheibe (11) aufweist, welche getriebeausgangsseitig mit einem Verstellelement (4) in Eingriff steht und die Kurvenscheibe (11) in einem für das Verstellelement (4) vorgesehenen Kontaktbereich eine Vertiefung (13) ausbildet, mit welcher das Verstellelement (4) in der Dauerhalteposition in Eingriff gelangt. Electromechanical actuator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the transmission ( 3 ) a transmission element ( 10 ) in the form of a cam ( 11 ), which gear output side with an adjusting element ( 4 ) is engaged and the cam ( 11 ) in one for the adjusting element ( 4 ) provided contact area a recess ( 13 ) forms, with which the adjusting element ( 4 ) is engaged in the long-term holding position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10103295C1 (en) 2001-01-25 2002-09-05 Siemens Ag Electromotive parking brake, especially for a motor vehicle

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