DE102018126771A1

DE102018126771A1 - Aktuatorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018126771A1
Application number: DE102018126771.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Greb; Laszlo Man
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-04-30
Also published as: WO2020083437A1; KR20210080384A; CN112912647B; CN112912647A; US20210381593A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung (10) zur Betätigung einer Parksperre (18) und zur Durchführung mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion bei einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Hydraulikeinheit (12), die eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und/oder Ventile (38) aufweist.Es ist vorgesehen, dass die Aktuatorvorrichtung (10) weiterhin einen mit der Hydraulikeinheit (12) fest verbundenen Betätigungszylinder (14) zur mechanischen Betätigung einer Parksperrenmechanik (16) der Parksperre (18) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktuatorvorrichtung zur Betätigung einer Parksperre und zur Durchführung mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion bei einem Kraftfahrzeug, mit einer Hydraulikeinheit, die eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und/oder Ventile aufweist.
Eine Aktuatorvorrichtung (oder Aktorvorrichtung) ist ein Gerät, das elektrische Signale in physikalische Größen, wie zum Beispiel mechanische Bewegung, umsetzt.
Im vorliegenden Fall erfolgt diese Umsetzung mittels der elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe der Hydraulikeinheit. Diese erzeugt entsprechende Drücke bzw. Volumenströme an Hydraulikanschlüssen der Hydraulikeinheit. Derartige Aktuatorvorrichtungen sind auch als EPAs (Electric pump actuators) bekannt und werden zur hydraulischen Ansteuerung von Antriebsstrang-Komponenten von Kraftfahrzeug-Antriebssträngen, wie Reibkupplungen, Getrieben, Parksperren, etc. genutzt. Die Durchführung der weiteren Fahrzeugfunktion kann beispielsweise eine Betätigung einer weiteren Kraftfahrzeugkomponente des Kraftfahrzeugs oder ein Schmieren/Temperieren mindestens einer Kraftfahrzeug- Komponente mittels von der Hydraulikpumpe gepumpter Hydraulikflüssigkeit sein.
Die Druckschrift DE 10 2015 211 305 B3 zeigt eine Parksperren-Kupplungs-Kombination mit derartigen Aktuatorvorrichtungen, Reibungskupplungen und einem Parksperrensystem. Dabei sind die Reibungskupplungen und das Parksperrensystem über Hydraulikleitungen mit den Aktuatorvorrichtungen verbunden. Jede der Aktuatorvorrichtungen weist eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe sowie einen Satz Magnetventile auf. Das Parksperrensystem weist einen Betätigungszylinder zur Betätigung einer Parksperrenmechanik auf.
Es ist Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, durch die Bauraum eingespart wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Bei der erfindungsgemäßen Aktuatorvorrichtung zur Betätigung einer Parksperre und zur Durchführung mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion bei einem Kraftfahrzeug, welche eine Hydraulikeinheit umfasst, die ihrerseits eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und/oder Ventile aufweist, ist vorgesehen, dass die Aktuatorvorrichtung weiterhin einen mit der Hydraulikeinheit fest verbundenen Betätigungszylinder zur mechanischen Betätigung einer Parksperrenmechanik der Parksperre aufweist.
Bei einigen Kraftfahrzeugen ist im Bereich der Parksperrenmechanik nicht nur genug Platz für den Betätigungszylinder sondern auch für die Einheiten einer derartigen Aktuatorvorrichtung. In diesem Fall kann Bauraum effektiver genutzt werden, indem der Betätigungszylinder in eine Aktuatorvorrichtung integriert wird, die an dieser Position im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs montiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betätigungszylinder ein Zylindergehäuse aufweist, dass Bestandteil eines Gehäuses der Aktuatorvorrichtung ist.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Zylindergehäuse einstückig mit einem Gehäuse der Hydraulikeinheit verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Betätigungszylinder seinerseits einen Kolben und ein mittels des Kolbens bewegbares Betätigungselement zur Betätigung einer Parksperrenmechanik der Parksperre auf. Ein solcher Betätigungszylinder ist prinzipiell bekannt, jedoch nicht als integraler Bestandteil einer Aktuatorvorrichtung mit einer Hydraulikeinheit, die ihrerseits eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und/oder Ventile aufweist.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Betätigungselement als Stößel ausgebildet ist, der an einem Kopfende des Betätigungszylinders aus diesem herausragt. Bei Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikeinheit schiebt der Kolben das Betätigungselement weiter aus dem Zylindergehäuse des Betätigungszylinders bis zu einer Endposition heraus. Spätestens bei Erreichen dieser Endposition betätigt der Betätigungszylinder die Parksperre über deren Parksperrenmechanik. Mit anderen Worten ist der Betätigungszylinder ein Druckzylinder.
Weiterhin ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Betätigungszylinder eine Rückstellfeder zum Rückführen des vom Kolben bewegten Betätigungselement in eine Ruheposition aufweist. Die Rückstellfeder führt das Betätigungselement wieder weiter in das Zylindergehäuse des Betätigungszylinders zurück.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Betätigungszylinder eine elektromagnetische Halteeinrichtung zum Halten des Betätigungselement in einer die Parksperre nicht sperrend haltenden, also offen haltenden, Position auf. Diese Position ist in der Regel die bereits erwähnte Endposition. Die Halteeinrichtung ist bevorzugt als einfacher Elektromagnet ausgebildet. Der Kolben bildet dabei insbesondere einen Anker dieses Elektromagnets.
Die Durchführung der mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion ist insbesondere

(a) eine hydraulische Betätigung mindestens einer weiteren Kraftfahrzeug- Komponente und/oder
(b) ein Schmieren und/oder Temperieren mindestens einer Kraftfahrzeug-Komponente mittels von der Hydraulikpumpe gepumpter Hydraulikflüssigkeit.

Die entsprechende Kraftfahrzeug-Komponente ist insbesondere eine Antriebsstrang-Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hydraulikeinheit mindestens einen Hydraulikanschluss zur Durchführung der mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion, insbesondere der hydraulischen Betätigung der mindestens einen weiteren Kraftfahrzeug-Komponente aufweist. Derartige Hydraulikanschlüsse sind auch bei den geläufigen Aktuatorvorrichtungen zur Betätigung von Antriebsstrang-Komponenten eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs bekannt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aktuatorvorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung der Aktuatorvorrichtung aufweist. Über diese Steuereinheit können die Hydraulikpumpe und die Ventile sowie optional auch Komponenten des Betätigungszylinders (wie beispielsweise die elektromagnetische Halteeinrichtung) angesteuert werden.
Prinzipiell kann die Aktuatorvorrichtung jedwede Art von äußeren elektrischen Kontakten aufweisen. Mit Vorteil ist jedoch vorgesehen, dass die Steuereinheit einen Zentralstecker als zentrale Schnittstelle zur Ansteuerung der Aktuatorvorrichtung aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine Aktuatorvorrichtung mit einem Betätigungszylinder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie eine über den Betätigungszylinder betätigbare Parksperrenmechanik,
2: die Aktuatorvorrichtung aus einer anderen Perspektive,
3 die Aktuatorvorrichtung in einer ersten Schnittdarstellung und
4 die Aktuatorvorrichtung in einer zweiten Schnittdarstellung.

Die 1 zeigt eine Aktuatorvorrichtung 10 zur Betätigung von Antriebsstrang-Komponente eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Diese Aktuatorvorrichtung 10 wird im Folgenden oftmals auch als EPA (Electric pump actuator) bezeichnet. Die Aktuatorvorrichtung 10 weist eine Hydraulikeinheit 12 und einen mit der Hydraulikeinheit 12 auf einer Seite fest verbundenen Betätigungszylinder 14 zur mechanischen Betätigung einer Parksperrenmechanik 16 einer Parksperre 18 auf. Diese Parksperre 18 ist eine der Antriebsstrang-Komponenten des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Die Aktuatorvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 20 auf. Teil dieses Gehäuse 20 ist ein Zylindergehäuse 22 des Betätigungszylinders 14. Der Betätigungszylinder 14 erstreckt sich in Richtung der Parksperrenmechanik 16 und schließt dort an seinem offenen Ende mit einem Deckel 24 ab, über den das Zylindergehäuse 22 abgeschlossen ist. Der Deckel 24 weist eine Öffnung auf, durch die sich ein als Stößel 26 ausgebildetes Betätigungselement 28 aus dem Inneren des Betätigungszylinders 14 heraus in Richtung der Parksperrenmechanik 16 erstreckt. Der Stößel 26 wird oftmals auch als Kolbenstange bezeichnet. Der Betätigungszylinder 14 ist hier als Druckzylinder ausgebildet. Mittels der Aktuatorvorrichtung 10 kann die Parksperre 18 mechanisch und zumindest eine weitere Antriebsstrang-Komponente, beispielsweise eine Reibungskupplung, hydraulisch betätigt werden.
Auf den Aufbau und Details der Funktion der hier gezeigten Parksperrenmechanik 16 soll nicht weiter eingegangen werden, da der Fokus dieser Patentanmeldung nicht auf der Parksperre 18, sondern auf der Aktuatorvorrichtung 10 mit ihrer zusätzlichen mechanischen Funktion liegt.
Details zur Hydraulikeinheit 12 sind in der 1 nicht erkennbar, da es sich um eine Außenansicht der Aktuatorvorrichtung 10 handelt. Dennoch gibt die Form des Gehäuses 20 Hinweise auf einige der vom Gehäuse 20 eingehausten Komponenten. Im Gehäuseteil des Gehäuses 20, der die Hydraulikeinheit 12 einhaust, ist ein Pumpendom 30 erkennbar, unter dem sich eine (selbst nicht dargestellte) elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe befindet.
Ganz allgemein ist unter einem Aktuator (oder Aktor) ein Gerät zu verstehen, das elektrische Signale in mechanische Bewegung oder andere physikalische (Steuer-) Größen umsetzt. Dies geschieht hier über die elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe. Die hier gezeigte Aktuatorvorrichtung 10 wird daher auch als EPA bezeichnet und dient als solche zur hydraulischen Ansteuerung von zumindest einer Antriebsstrang-Kom ponente.
Die 2 zeigt die Aktuatorvorrichtung 10 aus einer anderen Perspektive, nämlich von der dem Betätigungszylinder 14 abgewandten Seite der Aktorvorrichtung 10. Dort befindet sich eine weitere Einheit der Aktuatorvorrichtung 10 mit einem (Zentral-)Stecker 32, nämlich die Steuereinheit 34 der Aktuatorvorrichtung 10. Die Steuereinheit 34 ist hier geöffnet dargestellt und gibt den Blick frei auf eine Steuerungsplatine 36 der Steuereinheit 34. Auf der Platine 36 ist die Steuerungselektronik der Steuereinheit 34 verschaltet. Über diese Steuereinheit 34 werden die wesentlichen Komponenten der Aktuatorvorrichtung 10 elektrisch/elektronisch angesteuert. Die elektrische/elektronische Schnittstelle nach außen ist dabei der (Zentral-)Stecker 32.
Die 3 und 4 zeigen Schnittdarstellungen durch einen solchen Teil der Aktuatorvorrichtung 10 der den Betätigungszylinder 14 einschließt. Bei beiden Figuren ist gut erkennbar, dass das Zylindergehäuse 22 Teil des Gehäuses 20 des EPAs, also der Aktuatorvorrichtung 10 ist. Weiterhin sind (Magnet-)Ventile 38 der Hydraulikeinheit 12 erkennbar, über die die entsprechenden Hydraulik-Kanäle zur Ansteuerung der Antriebsstrang-Komponenten freigeschaltet oder gesperrt werden.
Die 3 zeigt den Aufbau des Betätigungszylinders 14 im Detail. Dieser ist ein Hydraulikzylinder, genauer gesagt ein einfachwirkender Hydraulikzylinder. Im Innenraum 40 des Zylinders 14 befindet sich ein Kolben 42, der einen vorderen Teil des Stößels 26 bei entsprechender Druckbeaufschlagung gegen die rücktreibende Kraft einer (als Druckfeder ausgestalteten) Rückstellfeder 44 weiter aus dem offenen Ende des Betätigungszylinders 14 heraustreibt. Die Steuerung des Kolbens 42 erfolgt über den Druckaufbau durch die Hydraulikpumpe und die Schaltstellung der Ventile 38. Der Kolben 42 selbst ist aus ferromagnetischem Material gefertigt. Im Innenraum 40 des Zylinders 14 befindet sich weiterhin eine elektromagnetische Halteeinrichtung 46 zum Halten des Kolbens 42 in der vorgerückten Stellung, bei der der Stößel 26 weit aus dem Zylindergehäuse herausragt und die Parksperre 18 bzw. deren Parksperrenmechanik 16 betätigt. Die elektromagnetische Halteeinrichtung 46 ist als einfacher Haltemagnet ausgestaltet.
Die 4 zeigt insbesondere die Maßnahmen zur elektrischen Kontaktierung der elektromagnetischen Halteeinrichtung 46. Diese erfolgt über einen sogenannten Lead-Frame 48.
Im Folgenden sollen Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden:

Der EPA 10 weist als zentrale Komponenten die Hydraulikeinheit 12 mit elektromotorisch angetriebener Hydraulikpumpe sowie zusätzlich (Steuer-)Ventilen 38 zur Verschaltung der verschiedenen „Verbraucher“ sowie die zentrale Steuerungselektronik der Steuereinheit 34 in einem gemeinsamen Gehäuse 20 auf. Dieser EPA 10 wird in der Basisversion mit z.B. zwei „Verbrauchern“ (für z.B. Kühlölumlauf und Kupplungsbetätigung) um den Betätigungszylinder 14 so erweitert, dass dessen Zylindergehäuse 22 im Gehäuse 20 des EPAs integriert ist. Der Betätigungszylinder 14 weist einen linear verschiebbaren Betätigungskolben 42 auf. Über die als Magnetventile ausgebildeten Ventile 38 kann dieser Kolben 42 gegen die Last der (geschlossenen) Parksperrenmechanik 16 durch den von der Pumpe erzeugten Hydraulikdruck verschoben werden (wodurch die Parksperre 18 geöffnet wird).

Die im Zylinder 14 angeordnete elektromagnetische Halteeinrichtung 46 kann den Kolben 42 in der betätigten Stellung fixieren und diese Position auch drucklos halten. Die Stromversorgung der elektromagnetischen Halteeinrichtung 46 erfolgt über im (vorzugsweise Kunststoff-) Gehäuse integrierte Lead-Frames 48, welche beim Zusammenbau des Aktuators 10 an die Steuerungsplatine 36 in Montagerichtung angeschlossen werden. Somit entfallen sowohl Verbindungskabel sowie -stecker und auch eine sonst erforderliche separate Steuerungsplatine für die Ansteuerung der Ventile 38 bzw. der elektromagnetischen Halteeinrichtung 46.
Mit anderen Worten wird das bekannte EPA-Konzept mit elektromechanischer Hydraulikpumpe, Ventil(en) 38 und Steuerungselektronik hier um ein Magnetventil und einen als Druckzylinder ausgestalteten Betätigungszylinder 14 erweitert, der in das EPA-Gehäuse 20 integriert ist. Der EPA 10 weist zur Parksperrenbetätigung eine mechanische Schnittstelle, nämlich den (auch Kolbenstange genannten) Stößel 26 des Druckzylinders auf. Die Stromversorgung und Ansteuerung aller Bauteile ist im Gehäuse 20 untergebracht, es entfallen Verbindungskabel und -stecker und eine separate Steuerungsplatine für die Ansteuerung des Ventils 38 bzw. der elektromagnetischen Halterung. Es wird eine Wire-Frame-Kontaktierung 48 verwendet. Der EPA 10 bietet eine hohe Bauteilintegration ohne körperliche Trennung und ein Gehäuse 20 für alle Funktionen. Der EPA 10 muss in der Nähe der mechanischen Parksperre 18 angeordnet sein, alle weiteren Funktionen wie Kühlölversorgung, Kupplungs- und Gangbetätigung sind mittels frei verlegbarer Hydraulikleitungen (nicht gezeigt) zu erreichen.
Bezugszeichenliste

10: Aktuatorvorrichtung
12: Hydraulikeinheit
14: Betätigungszylinder
16: Parksperrenmechanik
18: Parksperre
20: Gehäuse
22: Zylindergehäuse
24: Deckel
26: Stößel
28: Betätigungselement
30: Pumpendom
32: (Zentral-)Stecker
34: Steuereinheit
36: Steuerungsplatine
38: Ventile
40: Innenraum
42: Kolben
44: Rückstellfeder
46: elektromagnetische Halteeinrichtung
48: Lead-Frame

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

DE 102015211305 B3 [0004]

Claims

Aktuatorvorrichtung (10) zur Betätigung einer Parksperre (18) und zur Durchführung mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion bei einem Kraftfahrzeug, mit einer Hydraulikeinheit (12), die eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und/oder Ventile (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorvorrichtung (10) weiterhin einen mit der Hydraulikeinheit (12) fest verbundenen Betätigungszylinder (14) zur mechanischen Betätigung einer Parksperrenmechanik (16) der Parksperre (18) aufweist.
Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder (14) ein Zylindergehäuse (22) aufweist, dass Bestandteil eines Gehäuses (20) der Aktuatorvorrichtung (10) ist.
Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (22) einstückig mit einem Gehäuse der Hydraulikeinheit (12) verbunden ist.
Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder (14) seinerseits einen Kolben (42) und ein mittels des Kolbens (42) bewegbares Betätigungselement (28) zur Betätigung der Parksperrenmechanik (16) aufweist.
Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (28) als Stößel (26) ausgebildet ist, der an einem Kopfende des Betätigungszylinders (14) aus diesem herausragt.
Aktuatorvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder (14) eine Rückstellfeder (44) zum Rückführen des vom Kolben (36) bewegten Betätigungselement (34) in eine Ruheposition aufweist.
Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungszylinder (14) eine elektromagnetische Halteeinrichtung (46) zum Halten des Betätigungselements (34) in einer die Parksperre (18) offen haltenden Position aufweist.
Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung der mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion - eine hydraulische Betätigung mindestens einer weiteren Kraftfahrzeug-Komponente und/oder - ein Schmieren und/oder Temperieren mindestens einer Kraftfahrzeug-Komponente mittels von der Hydraulikpumpe gepumpter Hydraulikflüssigkeit ist.
Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinheit (12) mindestens einen Hydraulikanschluss zur Durchführung der mindestens einer weiteren Fahrzeugfunktion aufweist.
Aktuatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (34) zur Steuerung der Aktuatorvorrichtung (10).