DE102020204243A1 - Actuating device for actuating a device of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Betätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung einer Vorrichtung, insbesondere einer Kupplungsvorrichtung (17), eines Kraftfahrzeugs, welche Betätigungsvorrichtung (1) ein mit der Vorrichtung, insbesondere der Kupplungsvorrichtung (17), gekoppeltes oder koppelbares Stellelement (2), insbesondere ein Schieberelement, aufweist, das mit einem Zahnstangenabschnitt (3) gekoppelt ist oder einen Zahnstangenabschnitt (3) aufweist und mittels einer Antriebseinrichtung (7) relativ zu einem Gehäuse (5) der Betätigungsvorrichtung (1) bewegbar ist, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) durch Bewegung des Stellelements (2) dazu ausgebildet ist, einen Zustand der Vorrichtung, insbesondere einen Kupplungszustand der Kupplungsvorrichtung (17), zu verändern, insbesondere die Kupplungsvorrichtung (17) zu öffnen oder zu schließen, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) eine Federeinrichtung (10) mit wenigstens einem mit dem Zahnstangenabschnitt (3) und/oder dem Stellelement (2) gekoppelten Federelement (11, 12) aufweist.Actuating device (1) for actuating a device, in particular a coupling device (17), of a motor vehicle, which actuating device (1) has an actuating element (2), in particular a slide element, which is coupled or can be coupled to the device, in particular the coupling device (17), which is coupled to a rack section (3) or has a rack section (3) and can be moved relative to a housing (5) of the actuating device (1) by means of a drive device (7), the actuating device (1) being moved by moving the actuating element (2 ) is designed to change a state of the device, in particular a coupling state of the coupling device (17), in particular to open or close the coupling device (17), the actuating device (1) having a spring device (10) with at least one with the Toothed rack section (3) and / or the actuating element (2) coupled spring element (11, 12) a shows.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer Vorrichtung, insbesondere einer Kupplungsvorrichtung, eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an actuating device for actuating a device, in particular a coupling device, of a motor vehicle.
Betätigungsvorrichtungen zur Betätigung von Kupplungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Diese dienen einer automatischen Betätigung der Kupplungseinrichtung, zum Beispiel in Abhängigkeit der Ansteuerung durch eine Steuerungseinrichtung. Mit anderen Worten bedient nicht der Benutzer die Kupplungseinrichtung, sondern diese wird mittels einer Betätigungseinrichtung betätigt, die durch eine Antriebseinrichtung angetrieben wird. Beispielsweise können derartige Betätigungsvorrichtungen in Fahrzeugmodelle nachgerüstet werden, die üblicherweise manuell geschaltet werden, d.h., dass die Kupplungsvorrichtung normalerweise durch einen Benutzer durch Betätigung eines Kupplungspedals geöffnet und geschlossen wird.Actuating devices for actuating coupling devices of motor vehicles are basically known from the prior art. These are used for automatic actuation of the clutch device, for example as a function of the activation by a control device. In other words, the user does not operate the coupling device, but this is actuated by means of an actuating device which is driven by a drive device. For example, such actuation devices can be retrofitted in vehicle models which are usually switched manually, i.e. the clutch device is normally opened and closed by a user by operating a clutch pedal.
Zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung ist sonach eine auf eine benutzerseitige Betätigung ausgerichtete Kupplungscharakteristik zu berücksichtigen, insbesondere ein für eine derartige Betätigung charakteristischer Kraftverlauf. Um einen derartigen Kraftverlauf mit einer Betätigungsvorrichtung abbilden zu können, ist üblicherweise eine Antriebseinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor, vorgesehen, der eine Drehbewegung erzeugt, die über eine geeignete Mechanik in eine Linearbewegung zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung umgesetzt wird.In order to actuate the coupling device, a coupling characteristic geared towards an actuation by the user must therefore be taken into account, in particular a force curve characteristic of such an actuation. In order to be able to map such a force curve with an actuating device, a drive device, for example an electric motor, is usually provided which generates a rotary movement which is converted into a linear movement for actuating the coupling device via a suitable mechanism.
Um eine möglichst effiziente Verwendung der Antriebseinrichtung zu gewährleisten, ist es unter anderem bekannt, Zahnräder oder Zahnradsegmente zu verwenden, die dazu ausgebildet sind, die von dem Elektromotor erzeugte Drehbewegung in eine entsprechende Linearbewegung umzusetzen. Dabei ist ferner bekannt, dass in Abhängigkeit der Motorisierung die für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung benötigten Kräfte bzw. Drehmomente eine entsprechende Auslegung der Antriebseinrichtung erfordern und das verwendete Zahnrad bzw. Zahnradsegment sowie die Antriebseinrichtung definierten Beschränkungen unterliegen, beispielsweise hinsichtlich des von der Betätigungsvorrichtung benötigten Bauraums. Üblicherweise können somit nicht beliebig große Zahnräder bzw. Zahnradsegmente verwendet werden, die die Verwendung eines entsprechend kleiner dimensionierten Elektromotors zulassen. Ebenso ist es üblicherweise nicht möglich, beliebig dimensionierte Elektromotoren zu verbauen, sodass Betätigungseinrichtungen den gegebenen Beschränkungen unterworfen bleiben.In order to ensure that the drive device is used as efficiently as possible, it is known, inter alia, to use gearwheels or gearwheel segments which are designed to convert the rotary movement generated by the electric motor into a corresponding linear movement. It is also known that, depending on the motorization, the forces or torques required to actuate the coupling device require a corresponding design of the drive device and the gear or gear segment used and the drive device are subject to defined restrictions, for example with regard to the installation space required by the actuation device. Usually, gears or gear segments of any size that allow the use of a correspondingly smaller-sized electric motor cannot be used. Likewise, it is usually not possible to install electric motors of any size, so that actuating devices remain subject to the given restrictions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Betätigungsvorrichtung anzugeben, die insbesondere im Hinblick auf den Bauraumbedarf und die Betätigung der Vorrichtung effizienter ist.The invention is therefore based on the object of specifying an actuating device which is improved in comparison and which is more efficient in particular with regard to the installation space requirement and the actuation of the device.
Die Erfindung wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention is achieved by an actuating device having the features of claim 1. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Betätigungsvorrichtung ein mit der Vorrichtung, insbesondere der Kupplungsvorrichtung, gekoppeltes oder koppelbares Stellelement, insbesondere ein Schieberelement, aufweist, das mit einem Zahnstangenabschnitt gekoppelt ist oder einen Zahnstangeabschnitt aufweist und mittels einer Antriebseinrichtung relativ zu einem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung bewegbar ist, wobei die Betätigungsvorrichtung durch Bewegung des Stellelements dazu ausgebildet ist, einen Zustand der Vorrichtung, insbesondere einen Kupplungszustand der Kupplungsvorrichtung, zu verändern, insbesondere die Kupplungsvorrichtung zu öffnen oder zu schließen, wobei die Betätigungsvorrichtung eine Federeinrichtung mit wenigstens einem mit dem Zahnstangenabschnitt und/oder dem Stellelement gekoppelten Federelement aufweist.The invention is based on the knowledge that the actuating device has an actuating element, in particular a slide element, which is coupled or can be coupled to the device, in particular the coupling device, which is coupled to a rack section or has a rack section and by means of a drive device relative to a housing of the actuating device is movable, wherein the actuating device is designed to change a state of the device, in particular a coupling state of the coupling device, in particular to open or close the coupling device, wherein the actuating device comprises a spring device with at least one with the rack section and / or has the actuating element coupled spring element.
Demnach ist bei der Betätigungsvorrichtung vorgesehen, dass mittels einer Antriebseinrichtung, beispielsweise mittels eines Elektromotors, zur Bewegung des Stellelements ein Zahnstangenabschnitt den das Stellelement aufweist oder mit dem das Stellelement gekoppelt ist, bewegt bzw. angetrieben werden kann. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung auf einer Welle ein Zahnrad aufweisen, das mit dem Zahnstangenabschnitt kämmt, sodass die von der Antriebseinrichtung erzeugte Drehbewegung durch den Zahnstangenabschnitt in eine Linearbewegung umgesetzt werden kann.Accordingly, it is provided in the actuating device that a toothed rack section which the actuating element has or to which the actuating element is coupled can be moved or driven by means of a drive device, for example by means of an electric motor, for moving the actuating element. For example, the drive device can have a gear on a shaft which meshes with the rack section, so that the rotary movement generated by the drive device can be converted into a linear movement by the rack section.
Durch die Bewegung des Stellelements kann folglich die Vorrichtung, insbesondere die Kupplungsvorrichtung, betätigt werden, d.h., dass der Zustand der Vorrichtung, insbesondere der Kupplungszustand der Kupplungsvorrichtung, verändert werden kann. Insbesondere kann durch die Bewegung des Zahnstangenabschnitts bzw. des Stellelements die Kupplungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden. Die Betätigungsvorrichtung weist ferner eine Federeinrichtung auf, die wenigstens ein Federelement, vorteilhafterweise wenigstens zwei Federelemente aufweist, die mit dem Zahnstangenabschnitt und/oder dem Stellelement gekoppelt sind. Das oder die Federelemente wirken somit auf den Zahnstangenabschnitt und/oder das Stellelement ein bzw. mit diesem zusammen. Durch das oder die Federelemente ist es möglich, eine entsprechende Kraft auf den Zahnstangenabschnitt bzw. des Stellelement zu bewirken und somit die Bewegung des Stellelements zu beeinflussen, insbesondere die Antriebseinrichtung bei der Bewegung des Stellelements zu entlasten oder zu unterstützen.As a result of the movement of the actuating element, the device, in particular the coupling device, can consequently be actuated, that is to say that the state of the device, in particular the coupling state of the coupling device, can be changed. In particular, the coupling device can be opened or closed by the movement of the rack section or the actuating element. The actuating device also has a spring device which has at least one spring element, advantageously at least two spring elements, which are coupled to the rack section and / or the actuating element. The spring element or elements thus act on the toothed rack section and / or the actuating element or interact with it. The spring element (s) makes it possible to apply a corresponding force to the rack section or the actuating element and thus to influence the movement of the actuating element, in particular the To relieve or support the drive device during the movement of the actuating element.
Dabei kann insbesondere eine Nachbildung bzw. Umkehrung der Charakteristik der Vorrichtung, insbesondere der Kupplungscharakteristik der Kupplungsvorrichtung, erfolgen, sodass je nach Betätigungszustand bzw. in Abhängigkeit der Bewegung und der aktuellen Position des Stellelements eine entsprechende Kraft auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt bewirkt wird. Somit kann eine vergleichsweise geringe Bauraumanforderung eingehalten werden, da kein Zahnradsegments für die Umsetzung der Drehbewegung in die lineare Bewegung erforderlich ist, sondern dies mittels des Zahnstangenabschnitts erfolgt.In particular, the characteristic of the device, in particular the coupling characteristic of the coupling device, can be simulated or reversed so that a corresponding force is exerted on the actuating element or the rack section depending on the actuation state or depending on the movement and the current position of the actuating element. A comparatively small installation space requirement can thus be complied with, since no gear segment is required for converting the rotary movement into the linear movement, but this is done by means of the rack section.
Die Betätigungsvorrichtung ist zur Betätigung einer Vorrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Nachfolgend wird die Vorrichtung als Kupplungsvorrichtung beschrieben, wobei die Beschreibung auf andere Vorrichtungen des Kraftfahrzeugs übertragbar ist. Die Betätigungsvorrichtung kann insbesondere zur Betätigung einer Bremse, Klinke, eines Keils, einer Backe, einer Nocke und dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere ist die Betätigungsvorrichtung vorteilhafterweise zum Lösen, Schließen oder Bewegen von entsprechenden Stellelementen der Vorrichtung ausgebildet. Grundsätzlich kann die Betätigungsvorrichtung mit einem einzigen Federelement betrieben werden, wobei eine Ausgestaltung mit mehreren Federelementen, insbesondere genau zwei Federelementen, bevorzugt ist.The actuating device is designed to actuate a device of a motor vehicle. The device is described below as a coupling device, the description being applicable to other devices in the motor vehicle. The actuating device can in particular be designed to actuate a brake, pawl, wedge, jaw, cam and the like. In particular, the actuating device is advantageously designed for releasing, closing or moving corresponding actuating elements of the device. In principle, the actuating device can be operated with a single spring element, an embodiment with a plurality of spring elements, in particular precisely two spring elements, being preferred.
Ferner ist es möglich, die mit dem Zahnstangenabschnitt bzw. dem Stellelement gekoppelten Federelemente derart anzuordnen, dass die von der Kupplungsvorrichtung zur Änderung des Kupplungszustands benötigte Kraft zumindest teilweise mittels der Federelemente aufgebracht wird, sodass die Antriebseinrichtung vergleichsweise geringer dimensioniert werden kann. Dadurch lässt sich insgesamt die Anforderung für die Betätigungsvorrichtung reduzieren, insbesondere kann die Betätigungsvorrichtung kompakter ausgeführt werden. Durch die Entlastung der Antriebseinrichtung mittels der Federelemente kann somit auf Zahnradsegmente für die Umsetzung der Drehbewegung verzichtet werden. In Abhängigkeit der erforderlichen Betätigungskraft kann somit Bauraum eingespart werden.Furthermore, it is possible to arrange the spring elements coupled to the rack section or the actuating element in such a way that the force required by the coupling device to change the coupling state is at least partially applied by means of the spring elements, so that the drive device can be relatively smaller. As a result, the overall requirement for the actuating device can be reduced; in particular, the actuating device can be made more compact. Due to the relief of the drive device by means of the spring elements, gear segments for the implementation of the rotary movement can thus be dispensed with. Depending on the required actuation force, installation space can thus be saved.
Die Betätigungsvorrichtung bietet weiterhin den Vorteil, dass grundsätzlich derselbe Aufbau bzw. dieselben Bauteile für verschiedene Systeme, insbesondere für die Betätigung verschiedener Kupplungsvorrichtungen verwendet werden können, da letztlich eine Anpassung an die jeweilige Kupplungscharakteristik über eine Auswahl der entsprechenden Federelemente stattfinden kann. Es ist mithin nicht erforderlich, verschiedene Zahnradsegmente bzw. Zahnräder für verschiedene Systeme zu verwenden.The actuating device also offers the advantage that basically the same structure or the same components can be used for different systems, in particular for actuating different clutch devices, since ultimately an adaptation to the respective clutch characteristics can take place by selecting the appropriate spring elements. It is therefore not necessary to use different gear segments or gears for different systems.
Das Stellelement kann dabei einen Zahnstangenabschnitt aufweisen oder selbst als Zahnstange ausgebildet sein. Es ist ebenso möglich, dass der Zahnstangenabschnitt separat als Zahnstange ausgeführt und mit dem Stellelement verbunden ist. Das Stellelement wiederum kann beispielsweise als Schieberelement ausgebildet sein, das beispielsweise mit einem entsprechenden für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung verwendeten Element zusammen wirken kann. Beispielsweise kann das Stellelement auf einen Stößel, einen Kolben, eine Gabel oder dergleichen wirken, sodass der Kupplungszustand durch die Verlagerung des Stellelements eingestellt bzw. verändert werden kann. Die beiden Federelemente sind dabei, wie zuvor beschrieben, mit dem Zahnstangenabschnitt und/oder dem Stellelement gekoppelt, sodass nach aktueller Position bzw. Bewegung des Stellelements bzw. des Zahnstangenabschnitts eine Veränderung in der Kraftwirkung durch die Federelemente auftreten kann, insbesondere kann sich die Richtung verändern, in der die Federelemente eine Kraft auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt bewirken.The adjusting element can have a toothed rack section or it can itself be designed as a toothed rack. It is also possible that the rack section is designed separately as a rack and connected to the adjusting element. The actuating element can in turn be designed, for example, as a slide element which, for example, can interact with a corresponding element used for actuating the coupling device. For example, the adjusting element can act on a tappet, a piston, a fork or the like, so that the coupling state can be set or changed by moving the adjusting element. The two spring elements are, as described above, coupled to the rack section and / or the actuating element so that after the current position or movement of the actuating element or the rack section, a change in the force effect by the spring elements can occur, in particular the direction can change , in which the spring elements cause a force on the adjusting element or the rack section.
Die Federelemente sind bevorzugt als Druckfedern ausgebildet, sodass diese eine entsprechende Kraft zwischen dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung und dem Zahnstangenabschnitt bzw. dem Stellelement bewirken. Die Federelemente können dabei eine definierte Vorspannung aufweisen, sodass diese im Grundzustand eine Vorspannkraft auf das Stellelement und/oder den Zahnstangenabschnitt bewirken.The spring elements are preferably designed as compression springs, so that they bring about a corresponding force between the housing of the actuating device and the rack section or the actuating element. The spring elements can have a defined preload, so that in the basic state they bring about a preload force on the adjusting element and / or the rack section.
Bei der Betätigungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Federelemente in unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und/oder unterschiedliche Wirkrichtungen der von den Federelementen erzeugten Federkräfte aufweisen. Mithin kann sich sonach die Ausrichtung der Federelemente unterscheiden, sodass deren Längsachse bzw. Wirkachse unterschiedlich ist, insbesondere unterschiedlich in Bezug auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt angeordnet ist.In the case of the actuating device, it can be provided that the at least two spring elements are arranged in different positions and / or have different effective directions of the spring forces generated by the spring elements. The alignment of the spring elements can therefore differ, so that their longitudinal axis or effective axis is different, in particular is arranged differently in relation to the actuating element or the rack section.
Durch die Auswahl der Federelemente, wie zuvor beschrieben, oder die Auswahl und Anordnung der Anlenkpunkte der Federelemente an dem Gehäuse oder dem Stellelement bzw. dem Zahnstangenabschnitt kann letztlich die Charakteristik der von den Federelementen auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt bewirkten Kraft eingestellt werden. Dies kann insbesondere dazu verwendet werden, den für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung aufzubringenden Kraftverlauf nachzubilden und somit die Antriebseinrichtung bei der Erzeugung der Betätigungskraft entsprechend zu unterstützen, sodass diese lediglich eine Betätigungskraft erzeugen muss, die um die von den Federelementen erzeugten Federkräfte reduziert ist.By selecting the spring elements, as described above, or the selection and arrangement of the articulation points of the spring elements on the housing or the actuating element or the rack section, the characteristics of the force exerted by the spring elements on the actuating element or the rack section can ultimately be set. This can in particular be used to simulate the force curve to be applied to actuate the clutch device and thus to support the drive device in generating the actuation force accordingly, so that it only has to generate an actuating force which is reduced by the spring forces generated by the spring elements.
Die wenigstens zwei Federelemente können dabei verschiedene Anlenkpunkte an dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung aufweisen. Die beiden oder mehreren Federelemente sind dabei insbesondere verschwenkbar an dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung angeordnet, wobei die Federelemente nicht an einem gemeinsamen Anlenkpunkt mit dem Gehäuse verbunden sind, sondern an verschiedenen Anlenkpunkten an dem Gehäuse angelenkt sind. Insbesondere kann bei der Auswahl oder Festlegung der Anlenkpunkte an dem Gehäuse vorgesehen sein, dass sich in wenigstens einem Zustand bzw. in einer Position des Stellelements bzw. des Zahnstangenabschnitts eine gegenüberliegende Anordnung der beiden Federelemente mit Bezug auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt einstellt.The at least two spring elements can have different articulation points on the housing of the actuating device. The two or more spring elements are in particular pivotably arranged on the housing of the actuating device, the spring elements not being connected to the housing at a common articulation point, but rather being articulated to the housing at different articulation points. In particular, when selecting or defining the articulation points on the housing, provision can be made for the two spring elements to be arranged opposite one another with respect to the actuating element or the rack section in at least one state or position of the actuating element or the rack section.
Dabei kann eine Bewegungsbahn des Stellelements und/oder des Zahnstangenabschnitt zumindest abschnittsweise zwischen den wenigstens zwei Federelementen verlaufen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass eine Querkraft auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt durch die einzelnen Federelemente letztlich kompensiert bzw. in wenigstens einer Position nahezu aufgehoben werden kann, sodass in Summe nur eine nahezu in Bewegungsrichtung des Stellelements und/oder des Zahnstangenabschnitts oder entgegengesetzt dazu wirkende Gesamtkraft von den Federelementen erzeugt wird. Dies bewirkt insbesondere, dass das Stellelement bzw. der Zahnstangenabschnitt entlang der Bewegungsbahn bewegt werden kann, ohne durch die Federelemente zusätzliche Querkräfte zu erzeugen, die eine entsprechende Bewegung erschweren würden.A movement path of the actuating element and / or of the rack section can run at least in sections between the at least two spring elements. This ensures that a transverse force on the actuating element or the rack section can ultimately be compensated or almost canceled in at least one position by the individual spring elements, so that in total only one force is almost in the direction of movement of the actuating element and / or the rack section or in the opposite direction acting total force is generated by the spring elements. This has the effect, in particular, that the actuating element or the rack section can be moved along the path of movement without generating additional transverse forces by the spring elements, which would make a corresponding movement more difficult.
Die Anlenkpunkte der wenigstens zwei Federelemente können letztlich in Abhängigkeit der Charakteristik der Kupplungsvorrichtung gewählt werden. Beispielsweise kann ein gehäuseseitiger Anlenkpunkt eines der wenigstens zwei Federelemente unterhalb und ein anderer gehäuseseitiger Anlenkpunkt wenigstens eines weiteren Federelements oberhalb der Bewegungsbahn angeordnet sein. Als Bewegungsbahn wird dabei diejenige Bahn verstanden, entlang der das Stellelement bzw. der Zahnstangenabschnitt durch die Antriebseinrichtung bewegt werden kann, um die Kupplungsvorrichtung in die verschiedenen Kupplungszustände zu bewegen. Die Bewegungsbahn kann beispielsweise parallel zu einer Achse des Gehäuses verlaufen, beispielsweise zu einer Längsachse des Gehäuses. Durch die Anordnung eines Anlenkpunkts eines der beiden Federelemente unterhalb der Bewegungsbahn und eines Anlenkpunkts oberhalb der Bewegungsbahn kann erreicht werden, dass sich die Querkraft, die letztlich senkrecht zu der Bewegungsbahn wirkt, durch die beiden Federelemente reduziert oder gänzlich kompensiert werden kann, sodass die resultierende Federkraft im Wesentlichen entlang der Bewegungsbahn wirkt, d.h. in Bewegungsrichtung des Stellelements bzw. des Zahnstangenabschnitt oder entgegengesetzt dazu.The articulation points of the at least two spring elements can ultimately be selected as a function of the characteristics of the coupling device. For example, an articulation point on the housing side of one of the at least two spring elements can be arranged below and another articulation point on the housing side of at least one further spring element can be arranged above the movement path. The movement path is understood to be that path along which the actuating element or the toothed rack section can be moved by the drive device in order to move the coupling device into the various coupling states. The movement path can for example run parallel to an axis of the housing, for example to a longitudinal axis of the housing. By arranging a point of articulation of one of the two spring elements below the path of movement and a point of articulation above the path of movement, it can be achieved that the transverse force, which ultimately acts perpendicular to the path of movement, can be reduced or completely compensated for by the two spring elements, so that the resulting spring force acts essentially along the movement path, ie in the direction of movement of the actuating element or of the rack section or in the opposite direction.
Selbstverständlich verändert sich die von den Federelementen auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt bewirkte Federkraft mit der aktuellen Position bzw. der Bewegung des Stellelements bzw. des Zahnstangenabschnitts, da die beiden Federelemente entsprechend der Bewegung um ihre Anlenkpunkte verschwenkt werden, sodass sich die Kraftrichtung verändert.Of course, the spring force caused by the spring elements on the actuating element or the rack section changes with the current position or the movement of the actuating element or the rack section, since the two spring elements are pivoted around their articulation points according to the movement, so that the direction of force changes.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein gehäuseseitiger Anlenkpunkt eines der wenigstens zwei Federelemente in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Stellelements näher an dem Stellelement, insbesondere in einer Grundstellung der Betätigungsvorrichtung, angeordnet ist als der Anlenkpunkt des wenigstens einen weiteren Federelements. Wie zuvor beschrieben, können die beiden Anlenkpunkte an dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung in Bezug auf die Bewegungsbahn in unterschiedlicher Höhe ausgeführt sein, d.h., ein Anlenkpunkt kann oberhalb und ein Anlenkpunkt unterhalb der Bewegungsbahn angeordnet sein.According to a further embodiment, it can be provided that a housing-side articulation point of one of the at least two spring elements is arranged closer to the actuating element in relation to the direction of movement of the actuating element, in particular in a basic position of the actuating device, than the articulation point of the at least one further spring element. As described above, the two articulation points on the housing of the actuating device can be designed at different heights with respect to the path of movement, i.e. one point of articulation can be arranged above and one point of articulation below the path of movement.
Dabei ist es ebenso möglich, dass die beiden Anlenkpunkte in einer weiteren Dimension bzw. entlang einer weiteren Achse in Bezug auf ein Koordinatensystem des Gehäuses unterschiedlich angeordnet sind. Somit kann ein erster Anlenkpunkt näher an dem Stellelement bzw. dem Zahnradabschnitt oder dessen in Betätigungsrichtung weisendem Ende angeordnet sein als der andere Anlenkpunkt. Mithin können sich die Anlenkpunkte sonach nicht nur in einer ersten Dimension, beispielsweise in Bezug auf die Bewegungsbahn, unterscheiden, sondern auch in einer zweiten Dimension, die beispielsweise parallel zu der Bewegungsbahn ausgerichtet ist. Die beiden Koordinaten der Anlenkpunkte können sonach in senkrecht aufeinander stehenden Achsen gewählt werden.It is also possible that the two articulation points are arranged differently in a further dimension or along a further axis with respect to a coordinate system of the housing. Thus, a first articulation point can be arranged closer to the actuating element or the gearwheel section or its end pointing in the actuation direction than the other articulation point. The articulation points can therefore differ not only in a first dimension, for example in relation to the movement path, but also in a second dimension, which is aligned, for example, parallel to the movement path. The two coordinates of the articulation points can therefore be selected in axes that are perpendicular to one another.
Die Betätigungsvorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass die wenigstens zwei Federelemente einen gemeinsamen Anlenkpunkt an dem Stellelement oder dem Zahnstangenabschnitt aufweisen. Dadurch ist es möglich, dass unterschiedliche gehäuseseitige Anlenkpunkte gewählt werden, die Federelemente jedoch einen gemeinsamen Anlenkpunkt an dem Stellelement aufweisen. Daneben ist es ebenso möglich, unterschiedliche Anlenkpunkte an dem Zahnstangenabschnitt oder dem Stellelement vorzusehen.The actuating device can be developed in such a way that the at least two spring elements have a common point of articulation on the actuating element or the rack section. This makes it possible for different articulation points on the housing side to be selected, but the spring elements have a common articulation point on the actuating element. In addition, it is also possible to provide different articulation points on the rack section or the adjusting element.
Die Federeinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, die Bewegung des Stellelements aus der Grundstellung durch eines der wenigstens zwei Federelemente bis zum Erreichen eines Zwischenzustands zu unterstützen und mittels des wenigstens einen weiteren Federelements der Bewegung des Stellelements entgegenzuwirken und nach Passieren des Zwischenzustands die Bewegung des Stellelements mit den wenigstens zwei Federelemente zu unterstützen. Entsprechend der Anordnung der beiden Federelemente ist es somit möglich, die Bewegung des Stellelements bzw. des Zahnstangenabschnitts zu unterstützen bzw. der Bewegung entgegenzuwirken. Dadurch lässt sich die charakteristische Betätigungskraft der Kupplungsvorrichtung nachbilden bzw. umkehren, sodass die letztlich von der Antriebseinrichtung auf das Stellelement bzw. den Zahnstangenabschnitt aufzubringende Kraft entsprechend reduziert wird.The spring device can also be designed to support the movement of the adjusting element from the basic position by one of the at least two spring elements until an intermediate state is reached and to counteract the movement of the adjusting element by means of the at least one further spring element and, after the intermediate state has been passed, the movement of the adjusting element to support the at least two spring elements. Corresponding to the arrangement of the two spring elements, it is thus possible to support the movement of the actuating element or the rack section or to counteract the movement. As a result, the characteristic actuation force of the coupling device can be reproduced or reversed, so that the force ultimately to be applied by the drive device to the actuating element or the toothed rack section is correspondingly reduced.
Beispielsweise kann das eine Federelement demnach derart schwenkbar und gehäuseseitig angebunden sein, dass dieses zunächst eine entgegen der Bewegung des Stellelements ausgerichtete Kraft auf das Stellelement bewirkt. Durch die weitere Bewegung des Stellelements durch die entsprechende Einwirkung mittels der Antriebseinrichtung verschwenkt das beschriebene Federelement um seinen gehäuseseitigen Anlenkpunkt, sodass auch die Kraftwirkung mit der Bewegung des Stellelements verändert wird. Dabei kann das Federelement einen Totpunkt durchlaufen, bei dem das Federelement eine rein senkrecht auf die Bewegung das Stellelement ausgerichtete Federkraft bewirkt. Nach Durchlaufen des beschriebenen Totpunkts bewirkt das Federelement entsprechend ebenfalls eine in Bewegungsrichtung des Stellelements gerichtete Federkraft. Das andere Federelement kann in dieser Zeit eine stets in Richtung der Bewegung des Stellelements gerichtete Federkraft bewirken. Entsprechend kann jedwede beliebige charakteristische für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung erforderliche Kraft bzw. ein derartiger Kraftverlauf durch die Anordnung und/oder die Auswahl geeigneter Federelemente nachgebildet werden. Mit anderen Worten kann die Kupplungscharakteristik sonach „umgekehrt gespiegelt“ werden, sodass diese zumindest teilweise kompensiert wird.For example, the one spring element can accordingly be pivoted and connected on the housing side in such a way that it initially causes a force on the adjusting element that is directed against the movement of the adjusting element. As a result of the further movement of the actuating element through the corresponding action by means of the drive device, the spring element described swivels about its articulation point on the housing side, so that the force effect is also changed with the movement of the actuating element. In this case, the spring element can pass through a dead center at which the spring element causes a spring force that is purely perpendicular to the movement of the actuating element. After passing through the dead center described, the spring element also accordingly effects a spring force directed in the direction of movement of the actuating element. During this time, the other spring element can bring about a spring force that is always directed in the direction of the movement of the actuating element. Correspondingly, any desired characteristic force required for the actuation of the coupling device or such a force profile can be simulated by the arrangement and / or the selection of suitable spring elements. In other words, the clutch characteristic can be “reversed” so that it is at least partially compensated.
Die Federeinrichtung kann sonach dazu verwendet werden, eine von der Kupplungsvorrichtung auf die Betätigungsvorrichtung bewirkte Kraft zu kompensieren oder eine definierte Bewegung der Kupplungsvorrichtung in die Grundstellung zu bewirken. Im Speziellen kann dadurch erreicht werden, dass bei einer entsprechenden Auslenkung bzw. Bewegung des Stellelements, das wiederum auf die Kupplungsvorrichtung wirkt, durch die Federeinrichtung der entsprechende Zustand aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten wird die Kraft, die von der Kupplungsvorrichtung auf die Betätigungsvorrichtung zurückwirkt, durch die Federeinrichtung gerade kompensiert, sodass letztlich der eingestellte Kupplungszustand auch bei einem Ausfall der Antriebseinrichtung aufrechterhalten werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Antriebseinrichtung der zuletzt eingestellte Zustand aufrechterhalten wird und sich somit kein potentiell gefährlicher Zustand, beispielsweise bei einem unbeabsichtigten Schließen der Kupplungsvorrichtung, einstellen kann. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung die von der Kupplungseinrichtung auf die Betätigungsvorrichtung bewirkte Kraft nur teilweise kompensiert, sodass bei einem Ausfall der Antriebseinrichtung ein definiertes Öffnen der Kupplungsvorrichtung erfolgen kann. Je nachdem auf welchem Konzept („normally closed“ / „normally open“) die Kupplungsvorrichtung beruht, ist es selbstverständlich ebenso möglich, ein definiertes Schließen der Kupplungsvorrichtung bei einem Entfall der Antriebseinrichtung zu bewirken.The spring device can therefore be used to compensate for a force exerted by the coupling device on the actuating device or to bring about a defined movement of the coupling device into the basic position. In particular, it can be achieved in this way that the corresponding state is maintained by the spring device in the event of a corresponding deflection or movement of the actuating element, which in turn acts on the coupling device. In other words, the force that acts back from the coupling device on the actuating device is just compensated by the spring device, so that ultimately the set coupling state can be maintained even if the drive device fails. This offers the advantage that if the drive device fails, the last set state is maintained and thus no potentially dangerous state can arise, for example if the coupling device is unintentionally closed. Alternatively, it can also be provided that the spring device only partially compensates the force exerted by the coupling device on the actuating device, so that a defined opening of the coupling device can take place in the event of failure of the drive device. Depending on the concept (“normally closed” / “normally open”) on which the coupling device is based, it is of course also possible to bring about a defined closing of the coupling device when the drive device is omitted.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann zwischen einem mit der Antriebseinrichtung gekoppelten Zahnrad und dem Zahnstangenabschnitt ein Übersetzungsgetriebe angeordnet sein. Das Übersetzungsgetriebe kann insbesondere dazu verwendet werden, das von der Antriebseinrichtung auf das Zahnrad erzeugte Drehmoment vor der Übertragung auf den Zahnstangenabschnitt zu übersetzen. Dadurch ist es möglich, durch das entsprechende Übersetzungsgetriebe eine vergleichsweise gering dimensionierte Antriebseinrichtung zu verwenden. Des Weiteren können verschiedene Baumraumszenarien abgebildet werden, da die Antriebseinrichtung nicht notwendigerweise derart angeordnet sein muss, dass diese mit dem auf der Motorwelle angeordneten Zahnrad direkt mit dem Zahnstangenabschnitt kämmt. Stattdessen kann ein gewisser Freiheitsgrad gewonnen werden, indem der Zahnstangenabschnitt mit dem Übersetzungsgetriebe kämmt und das Zahnrad der Antriebseinrichtung entsprechend nur derart angeordnet sein muss, dass dieses mit dem Übersetzungsgetriebe zusammen wirken kann.According to a further embodiment, a transmission gear can be arranged between a gearwheel coupled to the drive device and the rack section. The transmission gear can in particular be used to translate the torque generated by the drive device on the gearwheel before it is transmitted to the rack section. This makes it possible to use a drive device of comparatively small dimensions by means of the corresponding transmission gear. Furthermore, different tree space scenarios can be mapped, since the drive device does not necessarily have to be arranged in such a way that it meshes directly with the toothed rack section with the gear wheel arranged on the motor shaft. Instead, a certain degree of freedom can be gained in that the rack section meshes with the transmission gear and the gear wheel of the drive device only has to be arranged in such a way that it can interact with the transmission gear.
Dadurch bilden sich zum einen Vorteile im Hinblick auf die Anforderungen an die Antriebseinrichtung. Zum anderen können Freiheiten in Bezug auf die Bauraumsituation bzw. den zur Verfügung stehenden Bauraum gebildet werden.On the one hand, this results in advantages with regard to the requirements placed on the drive device. On the other hand, freedoms can be created with regard to the installation space situation or the available installation space.
Daneben betrifft die Erfindung eine Kupplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene Betätigungsvorrichtung. Die Kupplungsvorrichtung kann selbstverständlich in einem Kraftfahrzeug verbaut werden, sodass das entsprechende Kraftfahrzeug eine Kupplungsvorrichtung und somit eine Betätigungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, umfasst.In addition, the invention relates to a coupling device for a motor vehicle, comprising a previously described actuating device. The coupling device can of course be installed in a motor vehicle, so that the corresponding motor vehicle comprises a coupling device and thus an actuating device, as described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. näher beschrieben. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 einen Längsschnitt einer Betätigungsvorrichtung; und -
2 einen Querschnitt einer Betätigungsvorrichtung.
-
1 a longitudinal section of an actuating device; and -
2 a cross section of an actuator.
Ersichtlich kann somit durch Erzeugen eines Drehmoments mittels der Antriebseinrichtung
Die Federelemente
Ersichtlich ist dabei der Anlenkpunkt 13 oberhalb der Bewegungsbahn
Dadurch kann die Charakteristik der Kupplungsvorrichtung
Ferner ist es durch eine entsprechende Positionierung bzw. Wahl der Anordnung der Anlenkpunkte 13, 14 bzw. eine Auswahl der Federelemente
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BetätigungsvorrichtungActuator
- 22
- StellelementControl element
- 33
- ZahnstangenabschnittRack section
- 44th
- Pfeilarrow
- 55
- Gehäusecasing
- 66th
- GeberzylinderMaster cylinder
- 77th
- AntriebseinrichtungDrive device
- 88th
- Zahnradgear
- 99
- ÜbersetzungsgetriebeTransmission gear
- 1010
- FedereinrichtungSpring device
- 11, 1211, 12
- FederelementSpring element
- 13-1513-15
- AnlenkpunktPivot point
- 1616
- BewegungsbahnTrajectory
- 1717th
- KupplungsvorrichtungCoupling device
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020204243.8A DE102020204243A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | Actuating device for actuating a device of a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020204243.8A DE102020204243A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | Actuating device for actuating a device of a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020204243A1 true DE102020204243A1 (en) | 2021-10-07 |
Family
ID=77749394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020204243.8A Pending DE102020204243A1 (en) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | Actuating device for actuating a device of a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020204243A1 (en) |
-
2020
- 2020-04-01 DE DE102020204243.8A patent/DE102020204243A1/en active Pending
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