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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem dedizierten Hybridgetriebe (DHT-Getriebe), mit einem elektromechanischen Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung, der elektromotorisch antreibbar ist, und einer elektromotorisch antreibbaren Pumpe zur Hydraulikmittelversorgung.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits elektrische Pumpenaktoren (EPA) bekannt, bei denen ein elektrischer Motor als Pumpenmotor eine Pumpe zur Hydraulikmittelversorgung, wie zur Kühlmittelversorgung, oder zur Kupplungsbetätigung antreibt. Zum Beispiel offenbart die
WO 2012/113 368 A2 eine hydraulische Einrichtung, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung, mit einem nahe der Kupplung angeordneten hydraulischen Arbeitszylinder, wobei der Arbeitszylinder über eine hydraulische Leitung mit einer Volumenstromquelle verbunden ist und wobei der Volumenstrom der Volumenstromquelle durch eine Steuereinheit in Abhängigkeit von Signalen der der hydraulischen Einrichtung zugeordneten Sensoren steuerbar ist, wobei die Volumenstromquelle durch eine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Kombination aus einem Elektromotor und einer hydraulischen Pumpe gebildet ist.
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Auch offenbart ein anderes Dokument, etwa die
WO 2015/149 778 A1 eine Getriebesteuerung zum fluidischen Betätigen eines Getriebes, das mehrere Gänge umfasst, die mit Hilfe einer Getriebeaktoreinrichtung gewählt und geschaltet werden können, und zum fluidischen Betätigen von zwei Teilkupplungen einer Doppelkupplung. Dabei umfasst die Getriebesteuerung zwei Reversierpumpenaktoren, denen jeweils eine der Teilkupplungen zugeordnet ist und die jeweils zwei Anschlüsse aufweisen, an die ein fluidisches UND-Ventil angeschlossen ist, das als dritten Anschluss einen Tankanschluss aufweist, wobei die Getriebeaktoreinrichtung über eine fluidisches ODER-Ventil an die zwei Reversierpumpenaktoren angeschlossen ist.
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Zudem offenbart ein weiteres Dokument, etwa die
WO 2015/117 612 A2 , einen modularen Kupplungsaktor mit einer Planetenwälzgewindespindel zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs. Eine Kühlmittelpumpe wird über einen separaten Antrieb angetrieben.
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Ferner ist aus der
DE 10 2007 014 831 A1 eine Doppelkupplung mit entsprechender Aktorik bekannt. Hier ist eine Pumpe zur Unterstützung der Betätigung vorgesehen. Auch aus der
DE 10 2016 215 149 A1 ist eine weitere relevante Aktorik bekannt.
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Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass zum elektromechanischen Antrieb für eine Kupplungsaktorik und eine Kühlmittelpumpe immer zwei separate Motoren erforderlich sind, was durch das Vorsehen der zwei Motoren kostenintensiv ist, oder der Antrieb des Kühlmittelumlaufs und der Kupplungsbetätigung mittels einer gemeinsamen Pumpe elektrohydraulisch, wie durch einen elektrischen Pumpenaktor (EPA) erfolgt, was jedoch für eine trockene elektromechanische Aktorik nicht einsetzbar ist.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll eine Betätigungseinrichtung bereitgestellt werden, die einen Antrieb einer Hydraulikmittelversorgung und eine Kupplungsbetätigung durch eine (trockene) elektromechanische Aktorik ermöglicht. Zudem soll eine Anzahl der Bauteile der Betätigungseinrichtung verringert werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kupplungsaktor und die Pumpe durch einen gemeinsamen Elektromotor angetrieben sind. Demnach wird eine gemeinsame E-Maschine zum Antrieb der Pumpe und der elektromechanischen Aktorik zur Kupplungsbetätigung verwendet. Mit anderen Worten kann bei jeder Umdrehung des Elektromotors zur Kupplungsbetätigung die Pumpe mitangetrieben werden.
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Dies hat den Vorteil, dass eine separate Pumpe zur Hydraulikmittelversorgung, insbesondere zum Antrieb des Kühlmittelumlaufs, nicht notwendig ist, so dass die Anzahl der benötigten Bauteile sind, und die Betätigungseinrichtung kompakter und kostengünstiger ausgebildet werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Betätigungseinrichtung einen Freilauf besitzen, der zwischen dem Kupplungsaktor und der Pumpe angeordnet ist. Das heißt, dass zwischen dem elektromechanischen Kupplungsaktor und dem Verbund aus der Pumpe und dem Elektromotor ein Freilauf angeordnet ist, der es dem Elektromotor ermöglicht, die Kupplung zu betätigen. Durch das Vorsehen des Freilaufs kann der Elektromotor den Kupplungsaktor nicht aktiv zurückstellen, was aber aufgrund der für die Rückstellung in der Kupplung gespeicherten Energie, beispielsweise durch eine Rückstellfeder, nicht nötig ist. Da in einer Kupplungsbetätigung üblicherweise keine Zugkräfte übertragen werden, mit denen der Kupplungsaktor, wenn kein Freilauf vorgesehen wäre, die Kupplung schneller zurückstellen könnte, entstehen gegenüber der Rückstellung durch die in der Kupplung gespeicherte Energie, wie über die Rückstellfedern, keine Dynamiknachteile. Der Kupplungsaktor kann bei Bedarf die Rückstellung der Kupplung gezielt verlangsamen. Erfindungsgemäß ist es demnach durch den Freilauf möglich, den Elektromotor weiter zu drehen, wenn eine Endstellung der Kupplung erreicht ist, was ohne Freilauf nicht möglich wäre. Somit kann die Pumpe durch weitere Drehung des Elektromotors beliebig lange angetrieben werden, maximal bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Kupplung erneut betätigt werden muss.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausführungsform kann die Pumpe zwischen dem Freilauf und dem Elektromotor angeordnet sein oder kann der Elektromotor zwischen dem Freilauf und der Pumpe angeordnet sein. Das heißt, dass die Pumpe auf der gleichen Seite des Elektromotors wie der Freilauf oder auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet werden kann. Entscheidend ist demnach, dass der Freilauf nicht zwischen dem Elektromotor und der Pumpe angeordnet ist.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn der Kupplungsaktor als ein Linearaktor ausgebildet ist, durch den eine Drehbewegung des Elektromotors mittels eines Rotations-Linear-Getriebes in eine Linearbewegung zur Betätigen der Kupplung umsetzbar ist. Somit kann die Kupplung in einfacher Weise elektromechanisch betätigt werden.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Rotations-Linear-Getriebe des Linearaktors als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Kugelgewindetriebe haben sich vorteilhafterweise als besonders robust und kompakt zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung erwiesen.
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Weiter ist es bevorzugt, wenn das Rotations-Linear-Getriebe des Linearaktors nicht selbsthemmend ausgebildet ist. Dadurch wird ein selbsttätiges Zurückstellen der Kupplung ermöglicht, so dass die Kupplung ihren stabilen Zustand einnehmen kann, wenn der Kupplungsaktor durch den Freilauf von der Drehbewegung des Elektromotors entkoppelt ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kupplungsaktor einen Hebelaktor besitzt. Der Hebelaktor kann als ein selbst-öffnender Hebelaktor oder ein Scharnier-Hebelaktor ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Hebelaktor eine Traverse auf, deren Verlagerung durch die Linearbewegung des Linearaktors eine Betätigung der Kupplung erzwingt. Somit muss der Elektromotor, um die Kupplung betätigt zu halten, bestromt werden. Stromlos nimmt die Kupplung ihren unbetätigten/stabilen Zustand ein. Die erfindungsgemäße Anordnung ist daher insbesondere dann sinnvoll, wenn die Kupplung nur für vergleichsweise geringe Zeitanteile betätigt werden muss, um eine Überhitzung der zu kühlenden Komponenten verhindern zu können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen der Pumpe und einer Antriebswelle des Elektromotors ein weiterer Freilauf angeordnet sein. Dadurch kann eine Betätigungsdynamik der Kupplung erhöht werden, da die Pumpe nicht mehr bei der Betätigung der Kupplung mitgedreht wird.
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In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann der Elektromotor in einer ersten Drehrichtung zum Betätigen der Kupplung und in einer zweiten Drehrichtung zum Antreiben der Pumpe antreibbar sein. Somit wird die Pumpe nur angetrieben, wenn der Elektromotor in rückwärtiger Richtung gedreht wird. Somit kann ein Elektromotor mit geringerer Leistung eingesetzt werden, da die Pumpe und die elektromechanische Kupplungsbetätigung nicht gleichzeitig angetrieben werden müssen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung als eine Normally-Closed-Kupplung, die zum Öffnen betätigbar ist, oder als eine Normally-Open-Kupplung, die zum Schließen betätigbar ist, ausgebildet. Das heißt, dass die Kupplung genau einen stabilen Zustand besitzt. Vorzugsweise ist die Kupplung als eine Normally-Closed-Kupplung ausgebildet, wenn sie einen größeren Zeitanteil geschlossen als geöffnet sein muss. Vorzugsweise ist die Kupplung als eine Normally-Open-Kupplung ausgebildet, wenn sie einen größeren Zeitanteil geöffnet als geschlossen sein muss. Die Kupplung ist so ausgebildet, dass sie zur Betätigung bestromt werden muss, und stromlos ihren stabilen Zustand einnimmt. Der stabile Zustand bei einer Normally-Open-Kupplung ist der geöffnete Zustand. Der stabile Zustand bei einer Normally-Closed-Kupplung ist der geschlossene Zustand.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung, bei der zwischen einem beispielsweise als Gewindetrieb ausgebildeten Kupplungsaktor zum Betätigen einer Kupplung und einem Motor-Pumpen-Verbund ein Freilauf angeordnet ist. Dadurch kann die Kupplung über den Motor betätigt werden. Der Motor-Pumpen-Verbund kann beispielsweise durch eine Kühlmittelpumpe und einen Elektromotor gebildet sein, wobei die Kühlmittelpumpe beispielsweise direkt an den Elektromotor angeflanscht ist. Die Pumpe kann auf der dem Freilauf zugewandten Seite des Motors oder auf der dem Freilauf abgewandten Seite des Motors angeordnet sein. Der Freilauf ist also nicht direkt zwischen dem Elektromotor und der Pumpe angeordnet. Durch das Vorsehen des Freilaufs in der Betätigungseinrichtung kann der Kupplungsaktor nicht aktiv durch den Elektromotor zurückgezogen werden. Die Rückstellung der Kupplung erfolgt üblicherweise über eine Rückstellfeder der Kupplung. Das heißt, dass die Energie für die Rückstellung in der Kupplung gespeichert ist und zur Verfügung gestellt werden kann. Der Kupplungsaktor kann die Rückstellung bei Bedarf gezielt verlangsamen.
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Durch die Anordnung des Freilaufs ist es nun also möglich, den Elektromotor weiter zu drehen, nachdem die Endstellung der Kupplung erreicht ist, was ohne einen Freilauf nicht möglich wäre. Somit kann die Pumpe beliebig lange durch eine weitere Drehung des Elektromotors angetrieben werden, bis eine erneute Kupplungsbetätigung erforderlich ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Kupplung nur für vergleichsweise geringe Zeitanteile betätigt werden muss, da ansonsten, d.h. bei hohen Zeitanteilen zur Kupplungsbetätigung, eine Überhitzung der zu kühlenden Komponenten nicht verhindert werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 1 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Betätigungseinrichtung 1 weist einen elektromechanischen Kupplungsaktor 2 auf. Der Kupplungsaktor 2 ist ausgelegt, um eine Kupplung 3 zu betätigen. Der Kupplungsaktor 2 ist elektromotorisch antreibbar. Die Betätigungseinrichtung 1 weist eine Pumpe 4 zur Hydraulikmittelversorgung auf. Die Pumpe 4 ist elektromotorisch antreibbar. Erfindungsgemäß sind der Kupplungsaktor 2 und die Pumpe 4 durch einen gemeinsamen Elektromotor 5 antreibbar.
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Zwischen dem Kupplungsaktor 2 und einem Verbund aus der Pumpe 4 und dem Elektromotor 5, ist ein Freilauf 6 angeordnet. Der Freilauf 6 ermöglicht, dass die Kupplung 3 über den Elektromotor 5 betätigbar ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Pumpe 4 zwischen dem Freilauf 6 und dem Elektromotor 5 angeordnet. Der Elektromotor 5 kann aber auch zwischen dem Freilauf 6 und der Pumpe 4 angeordnet sein. Das heißt, dass die Pumpe 4 auf einer dem Freilauf 6 zugewandten Seite des Elektromotors 5 oder auf einer dem Freilauf 6 abgewandten Seite des Elektromotors 5 angeordnet sein kann, auch wenn letzterer Fall nicht dargestellt ist. Der Freilauf 6 zum Ermöglichen der Kupplungsbetätigung kann nicht zwischen der Pumpe 4 und dem Elektromotor 5 angeordnet sein, da der Freilauf 6 erfindungsgemäß eine Rückstellung der Kupplung 3 von dem Betrieb des Elektromotors 5 entkoppelt.
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Insbesondere ist die Pumpe 4 als eine Kühlmittelpumpe 7 ausgebildet. Die Kühlmittelpumpe 7 kann beispielsweise direkt an dem Elektromotor 5 angeflanscht sein. Zwischen einer Antriebswelle des Elektromotors 5 und der Pumpe 4 kann ein zusätzlicher Freilauf vorgesehen sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist. Dadurch kann die Pumpe 4 so mit dem Elektromotor 5 verbunden werden, dass der Kupplungsaktor 2 in einer ersten Drehrichtung des Elektromotors 5 und die Pumpe 4 in einer zweiten Drehrichtung des Elektromotors 5 antreibbar ist. Das heißt, dass die Pumpe 4 dann nur angetrieben wird, wenn die Kupplung 3 nicht betätigt wird.
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Der Kupplungsaktor 2 ist als ein Linearaktor 8 ausgebildet. Durch den Linearaktor 8 kann eine Drehbewegung des Elektromotors 5 mittels eines Rotations-Linear-Getriebes in eine Linearbewegung zur Betätigen der Kupplung 3 umgesetzt werden. Beispielsweise ist das Rotations-Linear-Getriebe als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet. Insbesondere ist das Rotations-Linear-Getriebe des Linearaktors 8 nichtselbsthemmend ausgebildet, so dass die Kupplung 3 zurückgestellt werden kann.
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Der Kupplungsaktor 2 weist einen Hebelaktor 9 auf. Der Hebelaktor 9 besitzt einen Scharnieraktor-Hebel 10 und eine Traverse 11. Die Linearbewegung des Rotations-Linear-Getriebes verlagert die Traverse 11, so dass der Scharnieraktor-Hebel 10 um sein Hebelgelenk 12 zum Betätigen, hier zum Öffnen, der in der dargestellten Ausführungsform als eine Normally-Open-Kupplung 13 ausgebildeten Kupplung 3, verlagert wird. Durch den Scharnieraktor-Hebel 10 wird ein Betätigungslager 14, d.h. ein Ausrücklager oder ein Einrücklager, verlagert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungseinrichtung
- 2
- Kupplungsaktor
- 3
- Kupplung
- 4
- Pumpe
- 5
- Elektromotor
- 6
- Freilauf
- 7
- Kühlmittelpumpe
- 8
- Linearaktor
- 9
- Hebelaktor
- 10
- Scharnieraktor-Hebel
- 11
- Traverse
- 12
- Hebelgelenk
- 13
- Normally-Open-Kupplung
- 14
- Betätigungslager