Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung oder Ansteuerung
zumindest eines Aggregats im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem
Antriebsmotor, einem Drehmomentübertragungssystem und einem Fahrzeug
getriebe, mit einer Steuereinheit, die in Signalverbindung mit Sensoren und
gegebenenfalls anderen Elektronikeinheiten steht, mit zumindest einem von
der Steuereinheit ansteuerbaren Aktor zum Betätigen des Aggregats.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
vorerwähnten Art zu schaffen, welche eine automatisierte Betätigung eines
Aggregats, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder
eines Getriebes erlaubt. Weiterhin liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche
Vorrichtung zu schaffen, welche klein und kompakt aufgebaut ist und
dadurch einen geringen Bauraum benötigt. Weiterhin sollte eine solche
Vorrichtung einfach und kostengünstig herstellbar sein, wobei Komfort
einbußen aufgrund eines solchen kostengünstigen Aufbaus im wesentlichen
vermieden werden sollten.
Dies wird gemäß des erfindungsgemäßen Gedankens dadurch erreicht, daß
der Aktor eine Antriebseinheit, wie beispielsweise einen Elektromotor, und ein
nachgeschaltetes Getriebe aufweist, welches zumindest ein Ausgangsteil des
Aktors antreibt, der Aktor weist zumindest einen Kraftspeicher auf, welcher
mit dem Ausgangsteil des Aktors im wesentlichen wirkverbunden ist und
welcher eine Kraftreduktion der von der Antriebseinheit aufzubringenden Kraft
zur Betätigung des Aggregats bewirkt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 59, wobei einige dieser Ausführungs
varianten und/oder Weiterbildungen für sich alleine bzw. in Verbindung mit
dem Oberbegriff des/der selbständigen Anspruchs/Ansprüche erfinderisch
sind.
Vorteilhaft sind die Vorrichtungen insbesondere durch ihre bauraumsparende
Bauweise, wie insbesondere die Aktoren mit seitlichem Abgriff des Aus
gangselementes mittels beispielsweise einer Gabel. Dadurch kann in axialer
Richtung Bauraum gespart werden. Andere Ausbildungen sind lang und sehr
schlank aufgebaut um Bauraum zu sparen. Vorteilhaft ist ebenso der Einsatz
eines einfachen Getriebes.
Bei einer motor- oder getriebefesten Anordnung spart man weiterhin
Verbindungselemente, die jedoch benötigt werden, wenn der Aktor karosse
riefest angeordnet sein soll. Als Elemente können in diesen Fällen Druck
mittelverbindungen an den Aktor angeschlossen, wir angeschraubt oder
angeflanscht werden. Eine Integration des Geberzylinders in den Aktor kann
ebenfalls vorteilhaft sein.
Bei mehrstufigen Getrieben des Aktors kann die Wahl der einzelnen Stufen in
der Art vorteilhaft sein, daß dadurch der Wirkungsgrad des Gesamtgetriebes
optimiert werden kann.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Elektronik zur Ansteuerung des
Aktors in den Aktor aufgenommen wird. Weiterhin kann im Aktor zweckmäßi
ger Weise ein Sensor zur Positionsdetektion aufgenommen sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels des Aktors, im deaktivierten Zustand
der Steuereinheit, eine Einrückposition des Drehmomentübertragungssystems
einstellbar oder fixierbar ist. Die kann durch die Auslegung der Kraftspeicher
derart erfolgen, daß sich selbsttätig eine Position einstellt, in welcher ein
vorgegebenes übertragbares Drehmoment einstellt. Weiterhin kann dies mit
einer Rastierung bei bestimmten Positionen erreicht werden. Dies kann
beispielsweise auch mit einer permanenten Bestromung des Aktormotors
erreicht werden. Weiterhin kann eine Lastmomentensperre, beispielsweise mit
einer Schlingfeder oder einer Bremse auf der Motorwelle oder einem
Zusatzaktor erreicht werden.
Die Erfindung sei anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1a und 1b eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges,
Fig. 2 eine schematische Darstellung,
Fig. 3a und 3b ein Drehmomentübertragungssystem,
Fig. 4a und 4b Kennlinien,
Fig. 5 bis 14 Betätigungsvorrichtungen, wie Aktoren,
Fig. 15a bis 15b schematische Darstellungen,
Fig. 16a bis 19b Betätigungsvorrichtungen, wie Aktoren,
Fig. 20 eine schematische Darstellung,
Fig. 21a und 21b eine Betätigungsvorrichtung,
Fig. 21c und 21d einen Ausschnitt eines Aktors,
Fig. 22 einen Aktor,
Fig. 23 bis 24b eine schematische Darstellung eines Aktors,
Fig. 25a bis 25d Nachstellmechanismen,
Fig. 25e und 25f je einen Aktor,
Fig. 25g einen Nachstellmechanismus
Fig. 25h und 25g einen Aktor,
Fig. 26a und 26b einen Nachstellmechanismus,
Fig. 27a bis 27e einen Aktor und
Fig. 28a bis 36 einen Aktor.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1, wie Kraftfahrzeug, mit einer
Antriebsmaschine 2, wie Brennkraftmaschine oder Motor, die mittels eines
Drehmomentübertragungssystems 3 mit einem Getriebe 4 wirkverbunden ist.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann als Reibungskupplung,
Lamellenkupplung, Wandlerüberbrückungskupplung eines Drehmoment
wandlers oder in einer anderen Weise ausgestaltet sein. In diesem Aus
führungsbeispiel der Fig. 1a ist das Drehmomentübertragungssystem 3
zwischen Motor 2 und Getriebe 4 angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des
Motors 2 über das Drehmomentübertragungssystem an das Getriebe 4 und
vom Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und über das
Differential 5a an eine nachgeordnete Antriebsachse 6 übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung dargestellt, wobei die
Kupplung eine selbsteinstellende, selbstnachstellende, einen Verschleiß
ausgleichende Kupplung sein kann.
Das Getriebe ist als Handschaltgetriebe, wie Stufengetriebe, dargestellt.
Entsprechend kann es aber auch ein Automatgetriebe oder ein automatisiertes
Schaltgetriebe sein. Das Getriebe, wie insbesondere Automatgetriebe kann
auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem
wie Kupplung oder Reibungskupplung ausgestaltet sein. Das Drehmoment
übertragungssystem kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Drehmom
entwandler mit Überbrückungskupplung und/oder Wendesatzkupplung
und/oder Sicherheitskupplung mit gezielt ansteuerbarem übertragbarem
Moment ausgestaltet sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine
Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die
Abtriebsseite 8 übertragen wird.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels eines
Steuergerätes 13, welches den Aktor und den Steuerelektronik umfaßt, wobei
die Steuerelektronik auch in einem gesonderten Gehäuse untergebracht sein
kann. Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur
Ansteuerung des Elektromotors 12 enthalten, welche ebenfalls in dem
Steuergerät 13 integriert ist. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden,
daß das System kompakt ist und bei Unterbringung des einen Geräts 13 das
gesamte System im Fahrzeug plaziert werden kann.
Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor 12, wie Elektromotor, wobei der
Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie beispielsweise Schneckengetriebe,
Spindelgetriebe, Stirnradgetriebe, Planetengetriebe, Getriebe mit Zahnstange
oder Kurbelgetriebe oder ein anderes Getriebe, ein Ausgangselement 12a
betätigt. Das Getriebe kann auch als Planeten-Wälz-Gewindespindel-Getriebe
ausgebildet sein. Das Getriebe 12b kann einstufig oder mehrstufig wie
beispielsweise zwei- oder dreistufig ausgestaltet sein, wobei beispielsweise
ein Schneckengetriebe mit einem Kurbelgetriebe kombiniert werden kann.
Weitere Kombinationsmöglichkeiten stellen beispielsweise die Verbindung
eines Spindelgetriebes mit Gewindespindel und ein Stirnradgetriebe dar sowie
jede weitere Kombinationsmöglichkeit der vorgenannten Getriebe.
Die Fig. 1a zeigt ein Getriebe mit einem Schneckengetriebe sowie einem
Kurbelgetriebe, wobei die Stößelstange 12a auf einen Geberzylinderkolben
eines Geberzylinders 11 wirkt. Der Geberzylinder des druckmittelbetätigten
Systems wirkt über eine Verbindung 9 auf einen Nehmerzylinder 10, wobei
der Nehmerzylinder 10 mit seinem Ausgangsteil 10a auf ein Ausrückmittel 20
des Drehmomentübertragungssystems wirkt, wobei bei Betätigung des
Ausrückmittels 20 wie Ausrückgabel das übertragbare Drehmoment des
Drehmomentübertragungssystems eingestellt werden kann. Über die Bewegung
des Ausgangsteils des Nehmerzylinders 10a wird somit das Ausrückmittel 20
angesteuert, um das von der Kupplung übertragbare Drehmoment anzusteu
ern. Der Aktor zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems kann
druckmittelbetätigbare Elemente aufweisen, wie z. B. einen Druckmittelgeber
zylinder und einen Druckmittelnehmerzylinder, welche über eine Druckmittel
leitung verbunden sind. Diese Druckmittelelemente können beispielsweise
Hydraulikelemente oder Pneumatikelemente sein, wobei eine elektromotori
sche Ansteuerung des Geberzylinderkolbens elektronisch angesteuert werden
kann.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren
Drehmoments dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge einer Kupplungs
scheibe zwischen dem Schwungrad und der Druckplatte gezielt erfolgt. Über
die Stellung des Ausrückmittels 20 wie Ausrückgabel oder Zentralausrücker
kann die Kraft per Aufschlagung der Druckplatte bzw. der Reibbeläge gezielt
angesteuert werden, wobei die Druckplatte dabei zwischen zwei Endpositio
nen bewegt und beliebig auf eine Position eingestellt werden kann. Die eine
Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition, und die
andere Endposition entspricht einer völlig ausgerückten Kupplungsposition.
Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmoments, welches beispielsweise
geringer als das nominale Drehmoment der Brennkraftmaschine ist, kann
beispielsweise eine Position der Druckplatte in einem Zwischenbereich
zwischen den beiden Endpositionen angesteuert werden.
Die Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments kann in Abhängigkeit der
Zeit variabel angesteuert werden, wobei eine Momentennachführung realisiert
sein kann. Die Steuerung nach der Momentennachführung bedeutet, daß das
übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems dem aktuell
anliegenden Motormoment abzüglich von Drehmomentwerten bezüglich
Leistungsverzweigungen aufgrund von Nebenverbrauchern, wie beispiels
weise der Klimaanlage oder anderen Nebenverbrauchern, im wesentlichen im
Bereich eines Toleranzbandes nachgefahren wird.
Es können aber auch gezielt übertragbare Kupplungsmomente angesteuert
werden, die definiert über dem momentan anstehenden Motormoment liegen.
Damit können die regulär anstehenden Momentmomente übertragen werden,
Drehmomentungleichförmigkeiten in Form von beispielsweise Drehmo
mentspitzen werden gedämpft und/oder isoliert. Zur Steuerung des Drehmo
mentübertragungssystems umfaßt die Steuereinheit 13 eine Steuerelektronik,
welche mit Sensoren und gegebenenfalls anderen Elektronikeinheiten in
Wirkverbindung steht. Als Sensoren stehen beispielsweise ein Kupplungs
positionssensor 14, ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16
und ein Raddrehzahlsensor 17 zur Verfügung, wobei sich mit dem Rad
drehzahlsensor 17 oder Tachosensor 17 die Getriebeeingangsweile in
Kenntnis der eingelegten Getriebeübersetzung des Getriebes 4 berechnen läßt.
Weiterhin sind Sensoren wie ein Schaltabsichtsensor 19 am Schalthebel 18
des Getriebes 4 vorhanden sowie ein Gangerkennungssensor 19a, welcher
zumindest die aktuelle Gangposition detektiert, wobei ein analog arbeitender
Sensor 19a ebenso jede Position im Zwischenbereich zwischen den eingeleg
ten Gangpositionen detektieren läßt. Durch einen analogen Schaltabsichts
sensor und einen analogen Gangpositionssensor kann jede Bewegung des
Schalthebels 18 sowie der getriebeinternen Schaltelemente des Getriebes 4
detektiert werden, um eine Schaltabsicht und/oder um die aktuelle Gangposi
tion bzw. die nächste einzulegende Gangposition zu bestimmen.
Die Steuereinheit 13 kann mit einer Motorelektronik oder einer Elektronik einer
Getriebesteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes oder mit einer
Elektronikeinheit eines Antiblockiersystems (ABS oder einer Antischlupfrege
lung (ASR in Signalverbindung stehen.
Die Fig. 1b zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Antriebsmotor 2, einem
Drehmomentübertragungssystem 3, einem Getriebe 4 mit einer nach
geschalteten Antriebswelle 5, einem Differential 5a, einer Antriebsachse 6
und davon angetriebene Räder. Das Drehmomentübertragungssystem 3
entspricht dem in der Fig. 1a gezeigten Drehmomentübertragungssystem mit
einer Antriebsseite 7 und einer Abtriebsseite 8. Die Steuereinheit 13 mit
Elektromotor 12 als Antriebselement und Getriebe 12b verfügt über ein
mechanisches Ausgangselement 12a, welches direkt auf ein Betätigungsmittel
wie Ausrückgabel oder Zentralausrücker wirkt. Die in der Fig. 1a
dargestellte Hydraulikeinheit ist nicht vorhanden, und die Steuereinheit kann
im Bereich der Kupplungsglocke oder Getriebeglocke des Getriebes installiert
sein, wobei das mechanische Ausgangselement 12a in den Kupplungsraum
hineinragen kann. Als Sensoren sind weiterhin die aus der Fig. 1a bekannten
Sensoren 15 bis 19 sowie der Kupplungspositionssensor 14 dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Drehmomentübertragungssystems 3
mit einem Schwungrad 50 mit einer Kupplungsscheibe 51, einer Druckplatte
52 sowie einem die Druckplatte verlagernden Betätigungselement 53. Dieses
Betätigungselement 53 wird über ein Ausrücklager 54 und eine Ausrückgabel
55 betätigt.
Die Kupplungsscheibe 51 weist zwei in axialer Richtung beabstandete
Reibbeläge 51a und 51b auf, wobei axial zwischen den beiden Reibbelägen
51a und 51b eine Belagfederung vorhanden ist, welche in der Fig. 2 nicht
dargestellt ist. Die Belagfederung kann beispielsweise in der Ausführungsform
von Federsegmenten ausgestaltet sein.
Die Ausrückgabel 55 ist im Bereich ihres Schwenkpunktes 55a schwenkbar
gelagert und weist im Bereich 55b einen Angriffspunkt auf, welcher durch ein
Ausgangselement 56 des Betätigungsaktors 57, wie Betätigungseinheit,
beaufschlagt wird. Die Betätigungseinheit 57 weist einen Antriebsmotor 58,
wie Elektromotor, auf, welchem ein Getriebe 59 nach geschaltet ist, wobei das
Getriebe ein- oder mehrstufig sein kann. Das Getriebe 59 ist als Getriebe mit
beispielsweise Gewindespindel oder Stirnradgetriebe oder Planetengetriebe
oder Schneckengetriebe sowie als Kurbelgetriebe ausgestaltet, wobei
ebenfalls eine Kombination dieser Getriebe verwendet werden kann.
Das Ausgangselement 56 des Aktors 57 wird durch einen Kraftspeicher 60
kraftbeaufschlagt, um die zum Ausrücken oder Einrücken der Kupplung
benötigte Kraft, die von dem Antriebsmotor 58 aufgebracht werden muß, zu
reduzieren bzw. zu kompensieren. Der Kraftspeicher 60 sowie die Belagfede
rung zwischen den Reibbelägen 51a und 51b und gegebenenfalls der Kraft
speicher, welcher gegebenenfalls integral mit dem Element 53, wie beispiels
weise als Tellerfeder, ausgebildet ist, bilden eine Einheit in dem Sinne, daß
dadurch die benötigte Kraft zum Ein- und Ausrücken durch die Vorspannun
gen und die Betätigungskräfte der genannten Kraftspeicher bestimmt wird.
Die Reibungskupplung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, daß das
Element 53 ein einfacher Hebel ohne Kraftspeicherwirkung ist, wobei in
diesem Zustand die Kupplung zugedrückt werden muß, so daß ein übertrag
bares Drehmoment gewährleistet werden kann. Der Kraftspeicher 60 wirkt
insofern auf das Ausrücklager, als durch eine Vorspannung des Kraftspeichers
60 ein Kraftminimum eingestellt werden kann, welches bei einem teil
eingerückten Zustand zu liegen kommt, so daß ohne eine Aktorbetätigung und
ohne eine Selbsthemmung die Kupplung beispielsweise auf das halbe
nominale Drehmoment selbsttätig eingerückt wird.
Wirkt das Element 53 als Hebel, gleichzeitig aber auch als Kraftspeicher, so
kann der Kraftspeicher 60 derart abgestimmt werden, daß der Antriebsmotor
58 bei einer drückenden Betätigung des Ausrücklagers 54 sowohl in Zug- als
auch in Druckrichtung eine Kraft aufbringen kann. Dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß der Kraftspeicher 60 vorgespannt ist und in einem
Teilbereich seines Betätigungsweges ein Kraftminimum vom Betrag her bzw.
einen Kraftnulldurchgang aufweist.
Die Fig. 3a zeigt eine Kupplung in Aufsicht, wobei die Fig. 3b eine
Kupplung im Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 3a darstellt. Zu erkennen
ist eine Tellerfeder 100 mit Tellerfeder-Zungen 101 und Zungenspitzen 102,
wobei die Tellerfeder-Zungen gekröpft sind, um als Angriffselement für ein
Ausrücklager zu dienen. In dem radial äußeren Bereich der Zungen sind Sicken
103 eingearbeitet, die zur Stabilität bzw. zur verminderten Tellerfeder
zungendurchbiegung eingearbeitet sind. Die Tellerfeder-Zungen sind durch
Schlitze 104 voneinander getrennt, wobei die Schlitze in Öffnungen im radial
äußeren Endbereich der Schlitze einmünden. Im radial äußeren Bereich geht
die Tellerfeder 100 in einen Befestigungsbereich 106 über, wobei dieser
Befestigungsbereich wie Deckelbereich mittels Festigungsmittels 107 zur
Befestigung der Kupplung am Schwungrad 108 dienen. Gleichzeitig sind
Befestigungselemente 109 vorgesehen, welche die Druckplatte 110 mittels
beispielsweise Blattfedern an die Kupplungsdeckel 106 bzw. an dem
tellerfederartigen Bauteil 100 befestigen. Die Kupplung weist weiterhin eine
Druckplatte sowie ein Betätigungselement 111 auf, wobei über das Betäti
gungselement, wie Tellerfederzunge oder Hebel, die Druckplatte beauf
schlagbar ist, so daß eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen, wie sie mit 112
stilisiert dargestellt ist, zwischen einem Schwungrad und der Druckplatte
beaufschlagbar ist, um einen Kraftschluß zwischen einem Antriebsmotor und
einem Getriebe zu steuern. Die dargestellte Kupplung ist nach Art und Weise
der gezogenen Kupplung aufgebaut.
Im Falle, daß die Tellerfeder 100 keine Vorspannung aufweist, wird das
Hebelelement 111 auf Druck belastet, um die Kupplung einzurücken. Im Falle
einer Vorspannung der Tellerfeder 100 wird die Kupplung auf Zug beauf
schlagt, um die Kupplung auszurücken.
Im Zusammenwirken mit den in dem gesamten System enthaltenen Kraft
speichern - wie beispielsweise der Belagfederung oder der Kompensations
feder 60 der Fig. 2 - ist es möglich, den beaufschlagungsfreien Zustand des
Drehmomentübertragungssystem derart auszulegen, daß die Kupplung
entweder eingerückt ist, wobei das nominale Drehmoment des Drehmoment-Übertragungssystemes
übertragbar ist, oder die Kupplung ausgerückt ist, so
daß im wesentlichen kein Drehmoment übertragbar ist, oder daß das
übertragbare Drehmoment in einem Wertebereich zwischen dem maximalen
und dem minimalen übertragbaren Drehmoment eingestellt wird.
Ist die Tellerfeder derart vorgespannt bzw. mit der Kompensationsfeder 60
beaufschlagt, daß im unbetätigten Zustand beispielsweise 50% des
nominalen Drehmomentes übertragbar ist, so ist bei einer Erhöhung des
übertragbaren Drehmoments die Reibungskupplung zuzudrücken, wobei bei
einer Reduzierung des übertragbaren Drehmomentes die Reibungskupplung in
Richtung "Öffnen", wie in Zug, zu beaufschlagen ist.
Das Drehmoment-Übertragungssystem 3 der Fig. 1a und 1b kann auch
eine selbsteinstellende Kupplung sein, wie sie beispielsweise in den deutschen
Offenlegungsschriften DE-OS 42 39 291, 43 06 505, 42 39 289 und 43 22
677 offenbart ist, wobei der Offenbarungsinhalt dieser Offenlegungsschriften
voll inhaltlich in die vorliegenden Anmeldeunterlagen aufgenommen sei. Diese
selbsteinstellende Kupplung weist einen Mechanismus auf, der einen
Verschleiß beispielsweise der Reibbeläge der Kupplungsscheibe durch ein
Nachführen eines Elementes ausgleicht oder kompensiert.
Die in der Fig. 2 und in den Fig. 3a und 3b dargestellte erfindungs
gemäße Vorrichtung weist im wesentlichen beispielsweise eine Kombination
der folgenden Bauteile oder Merkmale auf, welche zum einen eine Kupplung,
wie zugedrückte oder gedrückte oder gezogene oder zugezogene Kupplung,
einen Elektromotor, ein Getriebe, welches beispielsweise selbsthemmend ist,
mit oder ohne Lastsperre, eine Kompensations- oder Unterstützungsfeder zur
Unterstützung der Anpressung der Kupplung, und zum anderen eine Momen
tennachführung und eine Greifpunkt- und/oder Reibwertadaption. Die Momen
tennachführung beschreibt ein Steuerverfahren, welches sich dadurch
auszeichnet, daß das angesteuerte übertragbare Drehmoment mittels eines
Aktors derart eingestellt wird, daß es sich in einem Toleranzband um das
aktuelle Motorelement befindet, so daß im wesentlichen eine Nachführung
des übertragbaren Drehmomentes innerhalb eines Toleranzbandes um die
Rotormoment-Charakteristik als Funktion der Zeit realisiert ist. Eine solche
Momentennachführung ist in der Offenlegungsschrift DE 195 04 847
offengelegt, wobei der erfinderische Anteil sowie der gesamte Offenbarungs
gehalt dieser Offenlegungsschrift hiermit voll inhaltlich in die vorliegenden
Anmeldeunterlagen aufgenommen sei.
Eine zugedrückte Kupplung wäre quasi kraftfrei zu öffnen, im Unterschied zu
einer Kupplung, welche eine vorgespannte Tellerfeder und dadurch mit einer
Kraftbeaufschlagung aufweist. Die zugedrückte Kupplung besitzt somit keine
Feder oder eine schwach vorgespannte Feder, welche in Folge von inneren
Verspannungen eine Anpreßkraft bewirkt.
Die Momentenübertragung kann somit durch eine zusätzliche oder äußere
Krafteinwirkung am Ausrücklager, siehe Fig. 2, erreicht werden. Eine
derartige Kupplung kann sehr einfach aufgebaut sein, und anstelle von Deckel
und Tellerfeder zur Anpressung läßt sich ein integriertes Bauteil verwenden,
welches am äußeren Rand biegeweich befestigte und in sich steife Hebel
enthält, wie sie beispielsweise die Fig. 3a oder die Fig. 3b darstellt, wobei
der äußere Rand direkt auf das Schwungrad geschraubt oder genietet werden
kann. Durch einen Druck des Ausrücklagers auf die Hebel wird die Anpreß
platte, wie Druckplatte, gegen die Kupplungsscheibe beaufschlagt. Die Hebel
oder Tellerfederzungen können somit beispielsweise einstückig aus dem Kupp
lungsdeckel herausgearbeitet sein. Weiterhin kann eine geringe Vorspannung
vorhanden sein.
Um eine Parksperren-Funktion bei einer ausgeschalteten Steuereinheit zu
gewährleisten, das heißt, daß bei eingelegtem Gang die Kupplung zumindest
insoweit geschlossen ist, daß ein so großes Drehmoment übertragbar ist, daß
das Fahrzeug aufgrund des Motorschleppmomentes nicht weg rollt, muß eine
solche Kupplung zugedrückt werden. Hierzu können beispielsweise folgende
Möglichkeiten angewendet werden. Zum einen kann durch ein Einstellen eines
entsprechenden Ausrückweges in den betreffenden Situationen - wie
beispielsweise Zündung aus - und einer selbsthemmenden Aktorik - wie
beispielsweise ein selbsthemmendes Getriebe innerhalb des Aktors, siehe
Bezugszeichen 59 der Fig. 2 - eine Parksperrenfunktion auch nach einem
Abschalten des Elektromotors des Aktors realisiert werden.
Im weiteren kann ein nicht selbsthemmendes Getriebe bzw. eine nicht
selbsthemmende Aktorik oder eine nicht sperrbare Aktorik, welche mittels
einer Sperre eine Parksperre realisiert, dadurch vorteilhaft ausgebildet sein,
daß ein außerhalb der Kupplung befindlicher Kraftspeicher, wie Feder, die zur
Parksperren-Funktion notwendige Anpreßkraft der Kupplung bewirkt, indem
der Kraftspeicher die Kupplung in einem ausgeschalteten Zustand des Aktors
beaufschlagt.
Aufgrund einer permanenten Kraft in der Übertragungsstrecke zwischen
einem nicht selbsthemmenden Getriebe 59 oder einer Lastsperre oder einer
äußeren Feder - beispielsweise der Feder 60 der Fig. 2 - ist es vorteilhaft,
wenn eine mechanische Übertragungsstrecke zwischen dem Ausrücklager der
Kupplung und dem Ausgangsteil des Aktors verwendet wird, wobei eine
mechanische Übertragungsstrecke durch ein mechanisches Gestänge oder
über beispielsweise einen Bowdenzug realisiert werden kann. Im weiteren
können auch druckmittelbeaufschlagte Übertragungsstrecken, wie beispiels
weise Hydraulik-Übertragungsstrecken oder Pneumatik-Übertragungsstrecken,
gewählt werden.
Vorteilhaft kann es in diesem Zusammenhang insbesondere sein, wenn das
Ausgangsteil des Aktors direkt auf eine Ausrückgabel oder ein damit ver
bundenes Element wirkt, so daß die Übertragungsstrecke möglichst minimal
oder direkt gehalten wird.
Der außerhalb der Kupplung eingesetzte Kraftspeicher 60 soll außerdem zur
Unterstützung des Elektromotors 58 Verwendung finden, um beim Einstellen
hoher Kupplungsmomente, wie übertragbare Momente durch die Kupplung,
den Motor zu unterstützen.
Vorteilhaft kann es bei einem obenbeschriebenen System sein, wenn ein
elektronisches Kupplungsmanagement mit zugedrückter Kupplung, Kraft
speicher 60 und einem Steuerverfahren mit Momentennachführung, wenn die
Bereiche mit geringster Motorbelastung und größter Betätigungshäufigkeit im
wesentlichen zusammenfallen.
In der Fig. 4a ist eine Betätigungskraft Fb über dem Einrückweg SEinrück
aufgetragen, wobei die Kurve 150 eine Betätigungskraft eines Elektromotors
ohne die Verwendung einer Kompensationsfeder oder Unterstützungsfeder 60
darstellt und die Kurve 151 eine Betätigungskraft des Betätigungsmotors mit
einer Unterstützung einer solchen Kompensationsfeder 60 darstellt. Der
Kurvenverlauf der Kurve 150 ist über dem gesamten Einrückweg im positiven
Bereich, wobei der Kurvenverlauf der Kurve 151 bei Einrückweg 0 im
negativen Bereich ist und bei maximalem Ausrückweg im positiven Kraftbe
reich ist, wobei ein Nulldurchgang der Kraft im Bereich des Weges S₁ vor
zufinden ist.
Die Fig. 4b zeigt ein Diagramm, bei welchem die Betätigungshäufigkeit oder
Verfahrhäufigkeit eines Aktors oder eines Elektromotors bei Verwendung einer
Momentennachführung über dem Einrückweg SEinrück dargestellt ist, wobei bei
einer Momentennachführung eine Verfahrhäufigkeit am häufigsten ist, die bei
einem mittleren übertragbaren Drehmoment bzw. einem mittleren Einrückweg
liegt. Diese Verfahrhäufigkeit ist so zu erklären, daß bei einem Einrückweg in
Millimetern berechnet, eine häufigste Änderung um einen festen Betäti
gungsweg, wie beispielsweise um einen Millimeter, im Bereich des mittleren
Einrückweges erfolgt. Die Momentennachführung erlaubt solche Betrach
tungsweisen bei einer Veränderung des Einrückweges um beispielsweise 1
mm, da aufgrund der Anpassung des übertragbaren Drehmomentes an das
aktuelle Motormoment jeweils nur eine geringfügige Änderung des Ein
rückweges notwendig ist, um im Bereich eines Toleranzbandes das übertrag
bare Drehmoment dem aktuellen Motormoment nachzufahren.
Die Fig. 4a und 4b zeigen deutlich, daß bei Verwendung eines gezielt
eingesetzten Kraftspeichers das betragsmäßige Kraftminimum der Betäti
gungskraft als Funktion des Einrückweges darauf eingestellt werden kann, wo
die Verfahrhäufigkeit über dem Einrückweg aufgetragen ihr Maximum
aufweist. Dies bedeutet, daß die häufigsten Betätigungen bzw. Beauf
schlagungen durch den Motor im Bereich des Drehmomentübertragungs
systemes in einem Kraftbereich erfolgen, der im wesentlichen null oder
geringfügig größer oder kleiner als null ist. Die größten Kräfte werden bei
einem maximalen Einrückweg oder bei einem minimalen Einrückweg
betragsmäßig aufzubringen sein, wobei diese Kräfte bei einer sehr geringen
Verfahrhäufigkeit im Verhältnis zu der maximalen Verfahrhäufigkeit nur relativ
selten angefahren werden.
Eine derartige Auslegung des Elektromotors bzw. des gesamten Kraftspeicher
systems kann somit vorteilhaft sein, wenn die Verfahrhäufigkeit und das
betragsmäßige Minimum der Betätigungskraft aufeinander abgestimmt sind.
In einem System mit zugedrückter Kupplung, Feder und Momentennachfüh
rung fallen die Bereiche mit geringster Motorbelastung und größter Betäti
gungshäufigkeit in vorteilhafter Weise zusammen. Im Betrieb wird über die
meiste Zeit nur ein verhältnismäßig geringes Kupplungsmoment benötigt, so
daß das Moment des Elektromotors mit einem im wesentlichen minimalen
Kraftaufwand das benötigte Kupplungsmoment einstellen kann.
Zweckmäßig kann es sein, wenn eine genügend stark vorgespannte weiche
Feder eingesetzt wird, wobei diese eine über den gesamten Betriebsbereich
nur wenig veränderbare Federkraft aufweist.
Eine verschleißbedingte Verschiebung des Betriebspunktes läßt sich z. B.
durch eine in dem Steuerverfahren realisierte Adaption des Greifpunktes
und/oder einer Adaption des Reibwertes der Reibbeläge erkennen und durch
Parameter-Adaption kompensieren.
Die Fig. 5 zeigt schematisch einen Aktor zur Verwendung für eine Betäti
gung eines elektronisch gesteuerten Drehmoment-Übertragungssystemes,
wobei ein Elektromotor 200 mit einem Poltopf 201 dargestellt ist, wobei die
Abtriebswelle des Elektromotors mit einem Gewindestift 202 verbunden oder
einteilig ausgebildet ist. Der Gewindestift 202 greift in eine Mutter 203 ein, so
daß bei einer Rotation der Ausgangswelle 202 des Motors 200 eine axiale
Verlagerung der Mutter 203 erfolgt. Weiterhin ist an der Mutter 203 ein
Führungsrohr 204 angebracht, welches eine Halteplatte 205 aufweist. Die
Halteplatte 205 weist weiterhin eine Verbindung mit einem Ausgangselement
206 des Aktors auf, so daß bei einer axialen Verlagerung der Mutter 203 das
Ausgangselement 206 ebenfalls in axialer Richtung verlagert wird und ein
Drehmomentübertragungssystem ansteuern kann. Das Ausgangselement 206
ist mittels einer Lagerung 207 abgestützt, damit Axialkräfte ausgeglichen oder
abgefangen werden können.
Ein Kraftspeicher 208 ist koaxial zur Motorachse und zur Achse der Gewinde
spindel 202 angeordnet. Der Kraftspeicher kann aber auch parallel zu der
einen Achse und koaxial zu der anderen Achse angeordnet sein. Weiterhin
kann sich der Kraftspeicher über die gesamte Strecke oder nur über eine
Teilstrecke der Gewindespindel erstrecken. Der Kraftspeicher 208 ist in
axialer Richtung zwischen dem Drehelement 205 und der motorseitigen
Gehäusewand 210 angeordnet und beaufschlagt das Element 205 in axialer
Richtung. Der Kraftspeicher kann durch Befestigungsmittel 211 an dem
Gehäuse bzw. an der motorseitigen Gehäusewand 210 und an dem Element
205 eingehängt sein, so daß der Kraftspeicher das Element 205 auch in
Zugrichtung belasten kann. Dadurch wird erreicht, daß der Kraftspeicher 208
das Element 205 und das Ausgangsteils 206 des Aktors in Zug- und in
Druckrichtung in Abhängigkeit der Vorspannung des Kraftspeichers beauf
schlagen kann.
Die Fig. 6 zeigt einen Aktor 300 mit einem Motor 301 mit einem Poltopf
302, wobei ausgangsseitig an der Motorwelle 303 eine Gewindespindel 304
angeordnet oder einstückig damit ausgebildet ist. Die Gewindespindel greift in
eine Mutter 305 ein, wobei bei einer Rotation der Gewindespindel 304 die
Mutter 305 in axialer Richtung verlagert wird. An der Mutter ist im axialen
Bereich von dem Motor wegweisend ein Ansatz 306 angeordnet, welcher in
seinem axialen Endbereich 307 das Ausgangsteil des Aktors trägt oder als
dieses ausgebildet ist.
Im axial vorderen Bereich 308 des Motors 301 ist eine Platte 309 angeordnet,
welche gegenüber einem vorspringenden Bereich 302a an das Motorgehäuse
302 angelehnt ist. Das Element 310 ist ein kreisringförmiges Bauteil, welches
zumindest teilweise über den Poltopf 302 geschoben ist, wobei das Element
310 mittels der Verbindungen 311 mit dem Bauteil 309 verbunden ist und
axial im Bereich zwischen dem Bauteil 310 und dem Bauteil 309 einen
Kraftspeicher 312, wie Feder, koaxial zur Motorwelle angeordnet ist.
Ausgehend von der Mutter 305 greifen zumindest einige Arme 313 in axialer
Richtung über den Poltopf, so daß die Endbereiche 313 a der Arme 313 von
dem Kraftspeicher 312 beaufschlagt werden können. Weiterhin können
beispielsweise Haltemittel 314 vorgesehen sein, welche es erlauben, daß der
Kraftspeicher 312 an Endbereichen 313a von zumindest einigen Armen 313
angreifen oder eingehängt sein. So können von dem Kraftspeicher Druck- und
Zugkräfte ausgeübt werden.
Weiterhin kann der Kraftspeicher 312 mittels einer Schnappverbindung in
Aufnahmebereiche 315 eingehängt sein, so daß der Kraftspeicher das
Ausgangselement 307 über die Arme 313 auf Zug und Druck belasten kann,
um ein Drehmoment-Übertragungssystem anzusteuern. Zwischen den
Endbereichen 313 a der Arme 313 und dem Element 302 a des Poltopfes
kann ein Balg 316 in zweckmäßiger Art und Weise angeordnet sein, um die
Gewindespindel 304 und das Gewinde der Mutter 305 beispielsweise vor
einer Verschmutzung zu schützen.
Die Vorrichtung der Fig. 6 kann auch derart vorteilhaft ausgebildet sein, daß
am axial einen Ende des Poltopfes 302b die Poltopf-Wandung umgebördelt
oder gefalzt ist, so daß in diesem Bereich der Kraftspeicher 312 durch einen
Vorsprung des Poltopfes selbst gehalten wird und somit das Bauteil 310 aus
dem Poltopf-Material selbst herausgebildet werden kann. Ein Vorsprung kann
auch an das Poltopfgehäuse geklebt, geschweißt, genietet, gelötet oder
geschraubt werden.
Die Fig. 6a zeigt eine solche Anlenkung eines Kraftspeichers 312 bei einem
aus der Wandung des Poltopf-Gehäuses 302 herausgebildeten Anschlag 330,
welcher gleichzeitig mit einem Rückhalte-Bereich 331 ausgebildet ist, um den
Kraftspeicher sowohl auf Zug als auch auf Druck belasten zu können.
Die Fig. 7 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 400 mit einem Elektromotor
401, einem Polgehäuse 402 und einer Motorausgangswelle 403, auf welche
eine Schnecke 404 aufgebracht ist oder mit dieser Motorwelle drehfest
verbunden ist. Die Motorwelle 403 ist durch das Lager 405 gelagert, so daß
Kraftkomponenten, die senkrecht zur Motorachse 406 an der Schnecke
angreifen, durch das Lager abgefangen werden können. Die Schnecke 404
kämmt ein Schnecken-Zahnrad 407, welches um eine Achse 408 drehbar
gelagert ist, wobei koaxial zu dem Schnecken-Zahnrad 407 ein weiteres
Zahnrad, wie Stirnrad, 409 angeordnet ist. Das Zahnrad wie beispielsweise
Stirnrad 409 kämmt eine Verzahnung 410 einer Zahnstange 411, welche
mittels der Lager 412 gelagert ist, so daß bei einer Rotation des Stirnrades
409 die Zahnstange 411 eine axiale Verschiebung erfährt. Die Zahnstange
411 weist einen Angriffsbereich 413 auf, welcher das Ausgangsteil des
Aktors bildet.
Der eine Endbereich 414 der Zahnstange 411 wird durch einen Kraftspeicher
415 kraftbeaufschlagt, wobei der Kraftspeicher zwischen dem Element 414
und der Gehäusewandung 416 angeordnet ist. Die Zahnstange ist in einer
Ebene angeordnet, die parallel zu der Ebene ausgerichtet ist, die durch die
Achse der Schnecke 404 und das Schnecken-Zahnrad 407 ausgebildet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Bewegungsrichtung der Zahnstange 411,
welche durch den Pfeil 417 dargestellt ist, parallel zu der Achse 406 der
Motorausgangswelle 403 ausgerichtet ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die Achse 406 einen
Winkel bildet mit der Bewegungsrichtung 417 der Zahnstange 411.
Die Lagerung 412 der Zahnstange kann in vorteilhafte Weise durch ein
Gleitlager oder ein Wälzlager ausgebildet sein, wobei es weiterhin vorteilhaft
ist, wenn durch die Lagerung gleichzeitig die Zahnstange in einer Richtung
senkrecht zur Bewegungsrichtung 417 gelagert ist.
Die Fig. 8 zeigt einen Aktor 500 mit einem Antriebsmotor 501, wie Elek
tromotor, mit einer Motorausgangswelle 502, welche bezüglich der Achse
503 rotierbar ist.
Dem Elektromotor ist ein Spindelgetriebe nachgeordnet, wobei das Gewinde
504 des Spindelgetriebes in der axialen Verlängerung der Motorwelle 502
angeordnet ist. Das Gewinde 504 der Gewindespindel kann mit der Motorwel
le 502 in vorteilhafter Weise einstückig ausgebildet sein oder mit dieser
verbunden sein. Das Spindelgetriebe umfaßt weiterhin eine Mutter 505,
welche mit dem Gewinde 504 in Wirkzusammenhang steht, wobei bei einer
Rotationsbewegung der Motorachse sich die Mutter 505 in axialer Richtung
bewegt. Die Mutter ist in einer Führung 506 aufgenommen. Weiterhin weist
die Mutter 505 in axialer Richtung einen Schieber 507 auf, welcher koaxial
zur Achse 503 ausgerichtet ist. Die Mutter 505 ist mit dem Schieber
einstückig oder integriert ausgebildet, wobei das Bauelement des Schiebers
und der Mutter ebenfalls zweiteilig ausgebildet sein kann und an einer Ver
bindungsstelle miteinander verbunden sein kann. Der Schieber 507 ist
ebenfalls in dem Gehäuse 506, wie röhrenförmiges Bauteil, aufgenommen. In
einem axialen Endbereich des Gehäuses 506 sind Schlitze 508 eingearbeitet,
durch welche Zapfen 509 ragen, welche mit dem Schieber 507 verbunden
sind. Durch dieses Hindurchragen der Zapfen 509 durch die Schlitze 508 ist
der Schieber gegen ein Verdrehen gesichert. Der Schieber besitzt nach dieser
Darstellung zwei seitliche Zapfen, die sich in Bezug auf die Achse 530
gegenüberstehen und durch jeweils einen Schlitz 508 des röhrenförmiges
Bauteiles 506 nach außen ragen. Der Schieber 507 und die Zapfen 509
können ein Bauteil bilden, wobei es auch vorteilhaft sein kann, wenn der
Zapfen 509 in eine Öffnung des Schiebers gesteckt wird.
Die Zapfen 509 werden von einer Gabel 510 angelenkt, wobei die Gabel
mittels der Zapfen 509 drehbar gelagert ist. Die Gabel 510 weist Auf
nahmebereiche 511 auf, welche den Zapfen 509 gelagert aufnehmen.
Weiterhin ist im Bereich der Zapfen 509 ein Anlenkbereich 512 angeordnet,
welcher als Beaufschlagungsbereich eines Kraftspeichers 513 Verwendung
findet. Der Kraftspeicher beaufschlagt somit den Zapfen 509 über den Bereich
512 in axialer Richtung. Der Kraftspeicher 513 ist koaxial zur Gewindespindel
504 innerhalb des Gehäuses 514 angeordnet und stützt sich im axialen
Bereich 515 und an den Elementen 512 ab.
Die Gabel 510 umschließt das Element 506, wie Gehäusewandung oder
Führungsrohr, zumindest im wesentlichen hälftig und weist einen aus einer
Öffnung 520 herausragenden Arm 521 auf, welcher als Ausgangsteil des
Aktors dient. Dieses Ausgangsteil 521 des Aktors betätigt mittels einer
mechanischen oder Druckmittel-betätigten Verbindung das Drehmomentüber
tragungssystem zum Ein- oder Ausrücken.
Die Öffnung 520 im Gehäuse 514 des Aktors ist mittels eines Balges 522
gegen beispielsweise eindringenden Schmutz und Wasser geschützt.
Die Verdrehsicherung der Mutter 505 kann über die Öffnung 508, wie Schlitz,
und den durchgeführten Zapfen 509 gewährleistet werden. Eine weitere
Möglichkeit einer Verdrehsicherung kann durch eine drehmomentabstützende
Linearführung 523 gewährleistet werden. Der Kraftspeicher 513, welcher sich
im Gehäuse und an den aus dem Führungsrohr herausragenden Zapfen 509
abstützt, unterstützt den Elektromotor bei der Kupplungsbetätigung, so daß
eine Kraftreduzierung der vom Elektromotor aufgebrachten Kraft ermöglicht
wird, und weiterhin der Elektromotor sowohl auf Zug als auch auf Druck
belastet werden kann, falls dies notwendig wird.
Dieser Aktor 500 der Fig. 8 eignet sich zur direkten Betätigung des Aus
rückhebels eines Drehmomentübertragungssystemes, welcher mit dem
Ausgangsteil 521 des Aktors starr oder gegebenenfalls drehbar um eine
Achse des aus dem Aktor herausragenden Zapfens verbunden sein kann.
Ein in dem Aktor aufgenommener Sensor - wie Halleffekt-Sensor oder
Potentiometer oder induktiver Weggeber - kann die Position des Schiebewe
ges des Schiebers 507 detektieren. Weiterhin kann ein Drehzahl oder
Drehzahlkrementzähler zumindest eine Teilumdrehung eines Elementes
detektieren, wobei die Steuereinheit mittels der Sensorinformation einen
Betätigungsweg oder eine Position berechnen kann.
Im Aktorgehäuse 514 ist die Platine 523 des elektronischen Steuergerätes
integriert, so daß die Steuer- als auch Leistungselektronik innerhalb des
Aktors aufgenommen werden kann.
Aus der Fig. 8a wird deutlich, daß der Schieber 507 in Bezug auf die Achse
503 radial innerhalb des Führungsrohres 506 angeordnet ist, und der Kraft
speicher 513 radial außerhalb des Führungsrohres 506 jedoch innerhalb des
Gehäuses 514 angeordnet ist.
Die Fig. 9 zeigt einen Aktor 600 mit einem Elektromotor 601, einer Motor
abtriebswelle 602, welche bezüglich der Achse 603 rotierbar ist. Weiterhin ist
dem Elektromotor ein Spindelgetriebe mit Gewindespindel 604 und Mutter
605 nachgeordnet. Innerhalb des Gehäuses 606 ist eine Führungswandung
607 angeordnet, welche Schlitze 608 aufweist, und in welcher die Mutter
sich gleitend oder berührungslos bewegen kann, wobei Zapfen 609 durch die
Schlitze hindurchragen. Mit den Zapfen 609 ist ein Schieber 610 verbunden,
welcher auf der Führungswandung 607 gleitend bewegbar ist. In Bezug auf
die Drehachse 603 ist die Führungswandung 607 radial innerhalb des
Schiebers 610, wobei ein Kraftspeicher 611 radial außerhalb des Schiebers
610, jedoch noch radial innerhalb des Gehäuses 606 angeordnet ist.
Der Kraftspeicher 611 beaufschlagt die Endbereiche 610a des Schiebers 610
in axialer Richtung, wobei der Kraftspeicher zwischen einer Gehäusewandung
606a und den Bereichen 610a in axialer Richtung aufgenommen ist. Die
Zapfen werden entsprechend der Fig. 8a zur Bildung von einer gelenkigen
Verbindung mit einem Endbereich 612, einer Gabel 613 verwendet. Die Gabel
613 ist ihrerseits mit einem Ausgangselement, wie Ausgangsstange, 614
verbunden, welche durch einen Schlitz 615 durch das Gehäuse 606 ragt, und
dieser Schlitz mittels eines flexiblen Balges 616 abgeschlossen ist.
Das Hindurchtreten oder Eingreifen der Zapfen 609 durch die Schlitze 608 des
Führungsrohres 607 dienen zur Verdrehsicherung der Mutter 605, wobei der
Schlitz 615 des Gehäuses 606 zur Aufnahme des Ausgangsteiles 614 dient
und gleichzeitig als Abstützung verwendet werden kann.
Die Fig. 10 zeigt einen Aktor 700 mit einem Elektromotor 701, wobei der
Elektromotor als Ausgangselement eine Mutter 702 aufweist, in welche eine
Gewindespindel 703 aufgenommen ist. Die Mutter 702, welche drehfest mit
der Motorachse verbunden ist, bildet mit der Gewindespindel 703 ein
Spindelgetriebe. Die Gewindespindel 703 ist mit einem axialen Endbereich
704 über einen Zapfen 705 mit dem Schieber 706 gekoppelt, wobei die
Zapfen 705 durch Schlitze 707 in das Gehäuse 708 ragen und als Ver
drehsicherung der Spindel 703 dienen. Die Zapfen 705 dienen weiterhin zur
gelenkigen Anlenkung einer Gabel 709, welche mit den Gelenkbereichen 710
mit dem Zapfen verbunden ist. Die Gabel 709 weist weiterhin ein Ausgangs
element 711 auf, welches durch einen Schlitz 712 durch das Gehäuse 713
tritt und als Betätigungselement für eine automatisierte Kupplung her
angezogen wird.
Ein innerhalb des Gehäuses koaxial zur Achse 714 angeordneter Kraftspeicher
715 beaufschlagt den Schieber 706 in axialer Richtung, wobei der Schieber in
seinen axialen Endbereichen 716 gegenüber dem Gehäuse 717 abdichtend
aufliegt. Der Kraftspeicher 715 dient der Unterstützung des Motors 701.
Die Einbaulage des Kraftspeichers 715 in Bezug auf das Polgehäuse 718 des
Elektromotors 701 ist in vorteilhafter Art und Weise derart ausgestaltet, daß
der Kraftspeicher zumindest über einen Teilebereich seiner axialen Erstreckung
radial um den Motor plaziert ist. Nach der Fig. 10 überdeckt der Kraft
speicher etwa die halbe Baulänge des Elektromotors. Vorteilhaft kann es auch
sein, wenn der Kraftspeicher den Elektromotor 701 in voller Länge umgibt.
Die Motorwelle des Elektromotors 701 ist als Hohlwelle mit Innengewinde
ausgeführt. Dadurch läßt sich in Verbindung mit einer kürzeren Führungslänge
des Schiebers 706 in axialer Richtung Bauraum einsparen.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt außerdem das
Führungsrohr 717 in der Verlängerung des Führungsrohres 708 zumindest
teilweise über das Motorgehäuse bzw. über das Polgehäuse des Motors, was
auch den axialen Bauraum zu verkürzen hilft oder den axialen Bauraum nicht
an die axiale Länge der Kompensationsfeder, wie Kraftspeicher 715, bindet.
Die Fig. 11 zeigt einen Aktor 800 mit einem Motor 801 mit einer Motoraus
gangswelle 802. Die Motorausgangswelle 802 ist bezüglich der Achse 803
rotierbar. Die Spindel 804 ist mit der Motorausgangswelle 802 einstückig
ausgebildet oder drehfest verbunden und bildet mit der Mutter 805 ein
Spindelgetriebe. Die Mutter 805 ist mit einem Schieber 806 verbunden,
welcher einen angeformten oder aufgenommenen Zapfen 807 aufweist.
Dieser Zapfen 807 greift durch einen Schlitz 808, einer Gehäusewandung
809, zur Verdrehsicherung des Schiebers 806. Bei einer Rotation der Spindel
804 wird der Schieber 806 axial verlagert, so daß das mit dem Schieber
verbundene Ausgangsteil 810 in axialer Richtung betätigt wird. Das
Ausgangselement 810 greift durch eine Öffnung 811 des Aktorgehäuses 812
in axialer Richtung. Das Ausgangselement 810 kann direkt eine Ausrückgabel
eines Drehmomentübertragungssystems oder ein anderes Betätigungselement
eines Drehmomentübertragungssystems oder über ein Gestänge, einen
Bowdenzug oder mittels einer Druckmittelübertragungsstrecke ein Drehmo
mentübertragungssystem ansteuern.
Als Druckmittelübertragungsstrecke kann eine Hydraulikübertragungsstrecke
oder eine pneumatische Übertragungsstrecke verwendet werden, so daß das
Ausgangselement 810 auf ein Eingangselement eines Hydraulik- oder
Pneumatikgeberzylinders wirkt. Dieser Geberzylinder ist über eine Druck
mittelstrecke, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikleitung, mit einem
Nehmerzylinder verbunden, welcher ausgangsseitig ein Drehmomentüber
tragungssystem zum Ein- oder Ausrücken betätigt.
Innerhalb des Gehäuses 812 ist ein Kraftspeicher 813 koaxial zur Achse 803
angeordnet, wobei der Kraftspeicher radial außerhalb der Wandung 809
angeordnet ist, welche wiederum radial außerhalb des Schiebers 806
angeordnet ist. Der Kraftspeicher 813 ist in axialer Richtung zwischen der
Wandung 812a und einem Beaufschlagungsbereich 814 des Zapfens 807
angeordnet, um den Elektromotor bei einer Betätigung eines Drehmoment
übertragungssystems zu unterstützen, wie beispielsweise um eine Kraftkom
pensation eines im Übertragungsweg des Aktors angeordneten Kraftspeichers
durchzuführen. Der Aktor der Fig. 11 ist in weiten Bereichen baugleich mit
dem Aktor der Fig. 8a, wobei der Aktor der Fig. 8a ein Ausgangsteil 521
aufweist, welcher über ein Gelenk 511, 509 mit dem Schieben verbunden ist
und das Ausgangselement des Aktors der Fig. 11 mit dem Schieber
einstückig ausgebildet ist und in axialer Richtung ausgerichtet ist. Der Stößel
oder das Ausgangsteil 810 ist ein mit einer Druckkraft wirkendes Ausgangs
teil.
Die Fig. 12 zeigt einen Aktor, wie Betätigungselement, 900 mit einem
Antriebsmotor 901, wie Elektromotor, mit einer Motorabtriebswelle 902, einer
Gewindespindel 903 und einer Gewindemutter 904, welche mit der Gewinde
spindel 903 ein Spindelgetriebe bildet. Die Mutter 904 ist mit einem Schieber
905 integral ausgebildet oder mit diesem verbunden, wobei der Schieber 905
innerhalb einer Führungswandung 906 gleitend bewegbar ist. Die Führungs
wandung 906 kann als röhrenförmiges Bauteil ausgebildet sein, welches
Schlitze 907 aufweist, durch welche Zapfen 908 hindurchgreifen, um zum
einen eine Verdrehsicherung des Schiebers 905 zu gewährleisten und
gleichzeitig als Aufnahmebereiche von Beaufschlagungsbereichen 909 für
einen Kraftspeicher 910 dienen.
Der Kraftspeicher 910 ist radial außerhalb der Führungswandung 906
angeordnet, wobei der Kraftspeicher wiederum radial innerhalb des Gehäuses
911 des Aktors angeordnet ist.
Der Aktor 900 der Fig. 12 ist als Aktor für eine Zugbelastung ausgelegt,
wobei beispielsweise ein Bowdenzug an dem Schieber 905 angelenkt ist,
wobei die Seele 912 des Bowdenzugs mit dem Schieber 905 verbunden ist
und der Mantel 913 des Bowdenzugs an dem Gehäuse 911 angelenkt ist.
Durch die Ausgestaltung des Aktors 900 als ein auf Zug kraft optimierter
Aktor ist der Kraftspeicher 910 im Vergleich zu dem Kraftspeicher der Fig.
11 verlagert, so daß das am Gehäuse angelenkten Ende 910a des Kraft
speichers 910 am motorseitig entfernten Ende des Gehäuses vorzufinden ist
und das mit dem Zapfen 908 mitbewegbare Ende 910b des Kraftspeichers an
dem motornahen Ende des Zapfens vorzufinden ist. Die Wirkrichtung des
Kraftspeichers, wie Druckfeder oder Schraubendruckfeder, muß im Vergleich
zu dem Aktor der Fig. 11 umgekehrt werden, so daß die Schlitze 907 im
Führungsrohr 906 und die darin geführten Zapfen 908 näher an den Motor
901 in axialer Richtung rücken und der Kraftspeicher 910 in axialer Richtung
von dem Motor weggerückt werden.
Die bisher gezeigten Aktoren weisen Anlenkungen mittels einer beweglich
gehaltenen Gabel, oder in axialer Richtung wirkende auf Zug oder Druck
optimierte Ausgangselemente auf, wobei neben der Anlenkung mittels einer
Gabel auch eine Anlenkung eines Gestänges oder direkt eine Ausrückgabel
mittels eines Kugelgelenkes an einem Ausgangselement in vorteilhafter Art
und Weise ausgestaltet sein kann.
Über ein solches Kugelgelenk kann ein Ausgangselement direkt mit dem
Schieber verbunden sein, wobei dafür ein dritter Schlitz in einem der
Führungsrohre notwendig werden kann, damit das Kugelgelenk sich auf der
verlängerten Motor- und Spindelachse befindet, um ein Kippmoment auf den
Schieber zu verhindern oder zumindest zu vermindern. Von dieser bevorzug
ten Ausführung kann in manchen Anwendungsfällen auch abgewichen
werden, wenn das auf den Schieber ausgeübte Kippmoment keine zu hohen
Werte annimmt und diese Kippmoment die Funktionstüchtigkeit des Aktors
nicht beeinträchtigt.
Die Aktoren, die in den bereits beschriebenen Figuren offenbart sind, weisen
eine Spindel mit einer relativ kleinen Steigung auf, damit entsprechend der
nominalen Drehzahl des Elektromotors eine ausreichende Betätigungs
geschwindigkeit und eine entsprechende Betätigungskraft resultiert. Durch
eine vorgeschaltete Getriebestufe mit einer Untersetzung ist es möglich, die
Steigung der Gewindespindel zu erhöhen, so daß der notwendige Betäti
gungsweg mit weniger Relativdrehung zwischen Mutter und Spindel realisiert
werden kann.
Die Fig. 13 zeigt einen Aktor 1000 mit einem Motor 1001 mit einer
Motorausgangswelle 1002, die um die Achse 1003 rotierbar ist. Der
Motorausgangswelle 1002 ist ein zweistufiges Getriebe nachgeschaltet,
welches in der ersten Stufe ein Stirnradgetriebe beinhaltet und als zweite
Getriebestufe ein Spindel getriebe aufweist.
Zumindest eine der Getriebestufen kann auch mittels Kettenrädern und einer
Kette oder mit einem anderen Umschlingungsgetriebe oder einem Zahnrie
menantrieb ausgestaltet sein. Weiterhin kann eine Stirnradstufe mit einem
Zwischenzahnrad Anwendung finden.
In einem weiteren Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, wenn die Achsen
des Elektromotors und eines Ausgangselementes über ein Kegelzahnradgetrie
be verbunden sind, wobei die Achse parallel oder mit einem von 180 Grad
abweichenden Winkel angeordnet sind, so daß sich die Achsen zumindest in
ihren Verlängerungen kreuzen.
Am Aktorgehäuse 1004 ist ein Elektromotor 1001 befestigt, auf dessen Welle
1002 sich ein Stirnrad 1005 befindet, welches mit dieser Welle drehfest
verbunden ist. Durch dieses Stirnrad wird ein zweites Stirnrad 1006
angetrieben, welches drehbar, aber unverschieblich im Gehäuse 1004
angeordnet ist. Das Stirnrad 1006 ist mittels der Lager 1007 drehbar gelagert
und axial festgelegt. Diese axiale Festlegungslager und damit des Stirnrades
kann mittels eines Halte- und Sicherungselements 1008 erfolgen.
Die Verzahnung des Stirnrades 1006 wird von der Verzahnung des Stirnrades
1005 gekämmt, so daß eine Antriebsverbindung entsteht. Das zweite Stirnrad
übernimmt die Funktion der Mutter 1009 des Spindelgetriebes. Die Zahnräder
1005 und 1006 können beispielsweise als Kunststoffspritzgußteile oder als
Metallteile hergestellt sein, wobei die Mutter 1009 des Stirnrades 1006 als
Gewindehülse eingearbeitet sein kann. Die Spindel 1010 ist im Gehäuse mit
Hilfe einer Drehmoment abstützenden Linearführung 1011 gelagert, so daß
diese Lagerung gleichzeitig die Funktion der Verdrehsicherung übernehmen
kann. Koaxial zu der Linearführung ist ein Kraftspeicher 1012 angeordnet,
welcher an seinem einen Ende 1012a an dem Gehäuse 1004 anliegt und an
seinem anderen Ende 1012b von einem Aufnahmeelement, wie Topf, 1013
aufgenommen wird, welches mit der Spindel 1010 in Wirkverbindung steht.
Der Kraftspeicher 1012 unterstützt den Elektromotor 1001 bei einer
Betätigung des Drehmomentübertragungssystems, wobei sich diese Feder
sowohl am Gehäuse als auch am Teller 1013 abstützt.
In der Darstellung des Aktors 1000 der Fig. 13 sind zwei Möglichkeiten einer
Anlenkung eines Ausgangsteiles angedeutet, wobei auf der rechten Seite im
Bereich 1050 ein Geberzylinder oder direkt ober über ein Gelenk ein Aus
rückhebel angelenkt werden kann. Auf der linken Seite der Figur kann im
Bereich 1051 beispielsweise ein Bowdenzug oder ebenfalls direkt ein Aus
rückhebel angelenkt werden, wobei bei 1051 das Ausgangselement auf Zug
belastet wird und bei 1050 das Ausgangselement auf Druck belastet ist.
Bei einer Ausführung mit nur einem Ausgangselement kann die eine Seite
1050 oder die andere Seite 1051 durch das Gehäuse 1004 verschlossen sein.
Die Fig. 14 zeigt einen Aktor 1000, welcher im wesentlichen ähnlich
aufgebaut ist wie der Aktor 1000 der Fig. 13, wobei im Unterschied dazu
der Kraftspeicher 1012 in umgekehrter Art und Weise die Spindel beauf
schlagt. In der Fig. 14 ist das gehäusefeste Ende 1012c dem Stirnrad 1006
zugewandt, wobei das bewegbare Ende 1012d des Kraftspeichers 1012 dem
Stirnrad 1006 abgewandt ist. Im Vergleich dazu ist das gehäusefeste Ende
des Kraftspeichers 1012 in der Fig. 13, das Ende 1012a und das bewegbare
Ende des Kraftspeichers das Ende 1012b. Dadurch wird erreicht, daß die
Kraftrichtung eines Drehmomentübertragungssystems entgegengesetzt zu der
Kraftrichtung des Aktors der Fig. 13 ist. Somit kann im Bereich 1061 ein
Betätigungsdruck und im Bereich 1062 ein Betätigungszug ausgeübt
aufgebracht oder werden. Durch diese Vertauschung der Zug- und Druck
kräfte kann es notwendig sein, die Federlagerungen, wie die gehäusefeste
oder die mitbewegte Federlagerung, zu vertauschen. Die Linearführung 1011
wechselt in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls die Position.
Die Fig. 15a bis 15d stellen schematische Darstellungen eines Aktors mit
einem zweistufigen Getriebe dar, wobei die erste Stufe ein Stirnradgetriebe
und die zweite Stufe ein Spindelgetriebe ist. Die Fig. 15a entspricht einem
Aktor der Fig. 13, wobei der Motor 1100 über die Welle 1101 ein Stirnrad
1102 antreibt und dieses Stirnrad 1102 ein Stirnrad 1103 antreibt. Das
Stirnrad 1103 ist mittels des Lagers 1104 drehbar, jedoch axial fest gelagert,
und der Körper 1105 des Stirnrades 1103 bildet die Mutter des Spindelgetrie
bes, wobei die Spindel 1106 mittels einer Lagerung, wie Linearführung, 1107
drehfest, jedoch axial verschiebbar, gelagert ist.
Die Fig. 15b weist einen Motor 1200 auf, welcher mittels der Motorwelle
1201 das Stirnrad 1202 antreibt, wobei das Stirnrad 1202 das Stirnrad 1203
antreibt, welches mittels der Lager 1204 drehbar, jedoch axial fest,
angeordnet ist. Das Stirnrad 1203 greift eine Verlängerung 1205a auf, welche
mit der Gewindespindel 1205 verbunden ist. Die Gewindespindel greift in die
Mutter 1206 ein, die drehfest, aber axial verschiebbar, gelagert ist, wobei das
Ausgangselement 1207 der Schieber der Mutter 1206 ist. In diesem
Ausführungsbeispiel rotiert die Spindel mit dem Stirnrad, und die
Verdrehsicherung oder Linearführung ist zwischen Spindel und Stirnrad
angeordnet, wobei die Mutter drehfest, jedoch axial verschiebbar, gelagert ist.
Die Fig. 15c weist einen Antriebsmotor 1300 auf, welcher mittels der
Motorabtriebswelle 1301 ein Stirnrad 1302 antreibt, welches wiederum ein
Stirnrad 1303 antreibt. Das Stirnrad 1303 ist mittels des Lagers 1304
drehbar, jedoch axial fest angeordnet. Das Stirnrad und die Spindel 1305 sind
drehfest, jedoch axial verschiebbar, zueinander angeordnet, und die Mutter
des Spindelgetriebes 1306 ist drehfest mit dem Gehäuse angeordnet, so daß
bei einer Rotation der Spindel 1305 die Spindel gleichzeitig axial verlagert
wird.
Die Fig. 15d zeigt einen Motor 1400 mit einer Motorabtriebswelle 1401 und
einem Stirnrad 1402 und weiterhin ein Stirnrad 1403, welches mittels des
Lagers 1404 drehbar und axial fest gelagert ist. Die Mutter 1405 ist mit dem
Stirnrad 1403 drehfest, aber axial verschiebbar, angeordnet, und die
Gewindespindel 1406 ist gehäusefest angeordnet, so daß bei einer Rotation
des Stirnrades 1403 die Mutter 1405 in Rotation versetzt wird und axial
verlagert wird, so daß das Element 1407 als Betätigungselement agieren
kann.
Die Fig. 16a und 16b zeigen einen Aktor, welcher in vorteilhafter Art und
Weise konstruiert ist, um den in axialer Richtung notwendigen Bauraum zu
minimieren. In diesem Sinne wird die Feder 1501 des Aktors 1500 über den
Poltopf 1502 des Elektromotors 1503 geführt. Durch den weiterhin offenen
Poltopf kann die im Elektromotor entstehende Wärme sehr gut abgeführt
werden. Die verlängerte Motorwelle 1504 ist die Spindel des Spindelgetriebes,
wobei die Drehbewegung der Motorwelle oder der Spindel 1504 in eine
Linearbewegung eines Schiebers 1505 umgesetzt wird, welche durch eine im
Schieber drehbar gelagerte Mutter 1506 der Spindel 1504 gekoppelt ist. Die
im Schieber drehbare Lagerung der Mutter kann vorteilhafterweise eine Gefahr
des Verklemmens oder Verkantens des Spindelgetriebes minimieren. Der
Schieber wird auf zwei Führungsschienen 1507 an jeweils zwei Stellen
1508,1509 geführt. Das Innere des Aktorgehäuses wird durch eine Dichtung
1510 vor eindringendem Schmutz oder Wasser geschützt, die außenliegenden
Führungsteile werden durch einen Faltenbalg 1511 geschützt. Die Feder 1501
wirkt auf den Schieber 1505a und auf das Gehäuse 1502a, so daß sie den
Elektromotor beim Öffnen oder Schließen der Kupplung unterstützen kann.
Der Abgriff der Bewegung zur Kupplungsbetätigung erfolgt über einen
Schwenkhebel 1512, welcher beispielsweise mit dem Ausrückhebel direkt
oder über ein Kugelgelenk verbunden ist. Der Hebel 1512 selbst ist mit dem
Schieber 1505 über ein Kugelgelenk 1513 verbunden. Auch in diesem Bereich
schützt ein Faltenbalg 1514 das Aktorinnere vor Verschmutzung.
Weitere Möglichkeiten zur Koppelung des Aktors mit einer Übertragungs
strecke sind beispielsweise, daß der Schieber über einen Stößel mit einem
Kolben eines Geberzylinders verbunden ist und der Elektromotor über die
Getriebe die Positionierung des Geberzylinderkolbens ansteuert. Der
Geberzylinder kann auf das Gehäuse des Aktors aufgesetzt wie angeschraubt
oder mit diesen einstückig ausgebildet sein. Der Geberzylinder und die
Motorwelle bzw. die Spindel und die Führungsschienen reißen parallele
Achsen auf.
Weiterhin wäre es vorteilhaft, wenn eine Anlenkung mittels einen Bowden
zuges durchgeführt wird, wobei diese Anlenkung zwischen den beiden
Führungsschienen 1507 in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann,
wobei der Schieber 1505 die Seele des Bowdenzuges zieht.
Die Fig. 17a und die Fig. 17b zeigen einen Aktor 1600, welcher aus einem
Gehäuse 1601 und einem Elektromotor 1602 besteht, wobei ein Kraftspeicher
1603 im wesentlichen im Bereich radial außerhalb des Poltopfes 1602a des
Elektromotors angeordnet ist. Die Motorwelle 1604a ist mit einer Schnecke
1604 eines Schneckengetriebes ausgestattet, wobei die Schnecke mit der
Motorwelle drehfest verbunden oder einstückig ausgebildet sein kann. Das
Schneckenzahnrad 1605 wird von der Schnecke 1604 gekämmt, wobei die
Motorwelle 1604a auf ihrer motorentfernten Seite durch die Lagerung 1604b
gelagert ist. Das Schneckenzahnrad 1605 ist auf einer im Gehäuse befestigten
Achse 1606 drehbar gelagert. Auf dem Schneckenzahnrad 1606 ist ein
Stirnrad 1607 angeordnet, wobei das Stirnrad mit dem Schneckenzahnrad
1605 als eine Baueinheit ausgestaltet ist, wie beispielsweise als Spritzgußteil
hergestellt ist. Im weiteren kann das Stirnrad 1607 auch mit dem
Schneckenzahnrad 1605 über eine Steckverbindung drehfest verbunden sein.
Das Stirnrad 1607 zeigt eine Zahnstange 1608 an. Die Führung der
Zahnstange wird durch ein auf der Achse 1606 befindliches Wälzlager 1609,
ein Nadelbett 1610 sowie eine Linearführung 1611 realisiert. Die Kombination
der Führungselemente 1609 und 1610 sorgen dafür, daß die äußere
Belastung sich nicht störend auf die Verzahnung von Zahnstange und Stirnrad
auswirkt. Die Feder 1603 stützt sich einseitig am Gehäuse 1601a sowie an
einem Federteller 1612 ab, wobei der Federteller 1612 mit der Zahnstange in
Verbindung steht. Bei einer axialen Bewegung der Zahnstange 1608 wird der
Federteller 1612 in axialer Richtung bewegt, so daß die Feder 1603 den
Federteller 1612 kraftbeaufschlagt.
Die Kupplungsbetätigung kann im Bereich 1613 durch Drücken eines Elemen
tes, wie beispielsweise Ausrückhebel, Gestänge oder Geberzylinder erfolgen
oder im Bereich 1614 durch Ziehen eines Elementes wie Ausrückhebel,
Gestänge oder Bowdenzug. Das Innere des Aktors wird durch einen Balg
1615 geschützt.
Eine weitere Lösung kann sein, daß ein Kurbelgetriebe an dem Schnecken
zahnrad 1605 angreift und mit Hilfe eines zwischengeschalteten Um
laufrädergetriebes ausgestaltet ist. Die Fig. 18a und 18b zeigen einen
Aktor 1700 mit einem Elektromotor 1701 und einem Aktorgehäuse 1702. Der
Motor treibt mit seiner Ausgangswelle 1703 ein Stirnrad 1704 an, wobei
dieses Stirnrad als Sonnenrad eines Planetengetriebes angeordnet ist. Das
Planetengetriebe verfügt weiterhin über Planetenzahnräder 1705 und ein
Hohlrad 1706. Das Hohlrad 1706 ist mit einer Trommel 1707 drehfest
verbunden oder einstückig ausgebildet, wobei eine Rotation der Motoraus
gangswelle zu einer Rotation der Trommel 1707 führt. In die Trommel 1707
ist ein Kurvenprofil 1708 in die Mantelfläche eingearbeitet oder eingelassen. In
das Kurvenprofil greift eine Rolle 1709 in radialer Richtung ein, wobei die Rolle
über einen Hebelarm 1710 im Bereich 1711 schwenkbar gelagert ist. Ein
Stößel 1712 ist mit der Rolle 1709 derart verbunden, daß eine axiale
Bewegung des Stößels 1712 bei einer Verschwenkung des Hebels 1710
erfolgen kann.
Mittels des Kurvenprofils und der in das Kurvenprofil eingreifende Rolle 1709
wird bei einer Rotationsbewegung der Trommel 1707 der Stößel 1712 in
axialer Richtung betätigt.
Der Stöße ist in der Fig. 18a nur in zwei Teilstücken dargestellt, um die
Mechanik des Aktors zu verdeutlichen. Das Kurvenprofil 1708 erzwingt die
Bewegung eines Stößels zur Kupplungsbetätigung, wobei das Kurvenprofil
durch eine auf dem Stößel befindliche Rolle abgetastet wird. Für die Führung
des Stößels führt eine im Aktorgehäuse 1702 gelagerte Pendelstütze 1710.
Diese Pendelstütze nimmt gleichzeitig die senkrecht zum Stößel wirkenden
Kraftkomponenten am Kontakt von Kurvenprofil 1708 und Rolle 1709 auf.
Zur Ausrückkraftkompensation dient ein auf einem Kurbeltrieb 1713
wirkender Kraftspeicher 1714. Die Kurbelwelle 1713 ist an einer Seite 1715
an der Trommel 1707 angelenkt und auf der anderen Seite im Gehäuse 1702
mittels der Lager 1716 gelagert. Die Anlenkung der Kurbelwelle 1713 erfolgt
außerhalb der Achse 1717 der Trommel 1707. Ein Betätigungselement kann
mittels des Aktors sowohl auf Zug als auch auf Druck betätigt werden, wobei
das Kurvenprofil 1708 und die Anlenkung 1713, 1713a des Kraftspeichers
1714 gezielt aufeinander abgestimmt werden können. Die Fig. 19a und
19b zeigen einen Aktor 2000 mit einem Aktorgehäuse 2001 und einem
Antriebsmotor 2002 wie beispielsweise Elektromotor. Die Ausgangswelle
2003 des Elektromotors treibt eine Schnecke 2004 an. Die Schnecke kämmt
ein Schneckenzahnrad 2005. Mit dem Schneckenzahnrad 2005 ist über ein
Verbindungselement 2006 eine Kurvenscheibe 2007 drehfest verbunden. Das
Schneckenzahnrad 2005 ist mittels einer Welle 2008 und den Lagern 2009 im
Gehäuse drehbar gelagert.
Die Kurvenscheibe ist weiterhin über die Kurbel 2010 und die Lager 2011 im
Gehäuse 2001 drehbar gelagert. Das Schneckenzahnrad 2005 und die
Kurvenscheibe 2007 befinden sich auf einer gemeinsamen Welle 2006.
Durch die Kurvenscheibe 2007 wird mit Hilfe eines Stößels 2012 die
Betätigung eines Drehmomentübertragungssystems angesteuert, wobei der
Stößel 2012 über eine an dem Stößel angelagerte Rolle 2013 mit der
Kurvenscheibe in Kontakt tritt. Die seitliche Führung der Rolle wird durch eine
im Gehäuse gelagerte Pendelstütze 2014 gewährleistet, welche gleichzeitig
die quer zum Stößel 2012 wirkenden Kraftkomponenten aufnimmt.
An der Kurbelwelle 2010 greift ein Kraftspeicher 2015 an. Das auf die
Kurvenscheibe wirkende Lastenmoment, welches durch die Betätigungskraft
des Drehmomentübertragungssystems und die Gestaltung des Profils der
Kurvenscheibe bestimmt wird und das durch den Kraftspeicher hervor
gerufene Moment lassen sich derart aufeinander abstimmen, daß ein geringes
resultierendes Moment resultiert.
Um die gewünschte Abstimmung zwischen Last- und Kompensationsmoment
in gewissen Grenzen beibehalten zu können, ist ein Nachstellmechanismus in
der Übertragungsstrecke erforderlich, wie beispielsweise Schnüffelmechanis
men bei einer hydrostatischen oder hydraulischen Strecke. Auch bei der
Ansteuerung des Ausgleichsspiels muß der Kontakt zwischen der Rolle 2013
und dem Stößel 2012 mit der Kurvenscheibe 2005 aufrechterhalten werden.
Dafür sorgt die Feder 2016, welche sich am Stöße 2012 und am Gehäuse
2001 abstützt.
Eine Wegmessung, Drehzahl- oder Inkrementdrehzahlmessung insbesondere
am Stößel oder an einem rotierenden Element kann mittels eines Hall-Sensors
oder Potentiometers oder eines induktiven Weggebers oder mittels eines
vergleichbaren Sensors erreicht werden. Die Steuerelektronik und die
Leistungselektronik zur Ansteuerung eines automatisierten Kupplungsvor
gangs kann vorzugsweise im Gehäuse des Aktors 2001 angeordnet sein.
Zur Sicherung der Parksperrenfunktionsweise bei einer nicht selbsthemmen
den Aktorik, wie bei einem nicht selbsthemmenden Getriebe innerhalb eines
Aktors, kann der Aktor derart aufgebaut sein, daß die mittels der Kraft
speicher innerhalb des Aktors und im Bereich der Kupplung sich selbsttätig
einstellende Gleichgewichtslage so eingestellt ist, daß im Bereich dieses
energetischen Minimums ein übertragbares Drehmoment der Kupplung
selbsttätig eingestellt wird. Ist die Parksperre in einer energetisch instabilen
Endlage zweckmäßig, so kann diese instabile Endlage z. B. durch eine über
Totpunkt Endlage im Kurvenprofil oder durch eine Anlenkung eines Kraft
speichers stabilisiert werden. Weiterhin kann eine Rastierung eine energetisch
instabile Endlage sichern.
Als Sicherung einer Endlage zur Gewährleistung einer Parksperrenfunktion
kann auch eine Lastmomentensperre mittels einer Schlingfeder oder einer
elektromagnetischen Zusatzbremse verwendet werden. Die elektromagneti
sche Zusatzbremse kann im Sinne eines Hilfsaktors aufgebaut sein, wobei
mittels eines Elektromagneten ein Stift gezielt beaufschlagt wird, so daß er in
eine Öffnung eingreift oder diese Öffnung freigibt. Im Falle eines Eingreifens
eines solchen Stiftes in eine Öffnung kann eine Bewegung des so gesperrten
Elementes verhindert werden.
Die Fig. 20 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehmomentüber
tragungssystems 2100, wie zugedrückte Kupplung, mit Schwungrad 2101,
Kupplungsscheibe 2102, Druckplatte 2103, Anlenkhebel 2104 mit oder ohne
Vorspannung, Ausrücklager 2105 und Ausrückhebel 2106. Der Hebel 2106
ist mit dem Aktor 2110 wirkverbunden. Der Aktor 2110 weist einen
Elektromotor 2111, ein Getriebe 2112, einen Kraftspeicher 2115, sowie eine
Hilfsaktor 2113, wie Relais, und einen Mitnehmer 2114 auf. Bei geschlos
senem Relais 2113 ist der Mitnehmer durch das Ausgangsteil des Getriebes
2112 zur Betätigung des Drehmomentübertragungssystems ansteuerbar. Bei
geöffnetem Relais 2113 öffnet sich der Verzahnungseingriff des Mitnehmers
und die das Drehmomentübertragungssystem wird durch den Kraftspeicher in
eine Position minimaler Energie, d. h. in eine Position eines Kräftegleich
gewichts gebracht. Das Gleichgewicht stellt sich unter Berücksichtigung aller
wirkender Kräfte der vorhandenen Kraftspeicher ein. Durch ein Schließen des
Hilfsaktors 2113 kann somit nach durchgeführter Nachstellung die Betäti
gungsverbindung wieder hergestellt werden. Durch diese Einrichtung kann ein
Verschleiß beispielsweise im Bereich der Reibbeläge der Kupplungsscheibe
kompensiert werden. Der Mitnehmer ist mit einer Verzahnung und Gegenver
zahnung realisiert, wobei auch andere Arten einer Wirkverbindung realisiert
werden können. Bei einem Kraftschluß oder Formschluß des Hilfsaktors wäre
somit eine sehr große Normalkraft auf die Verzahnung notwendig um ein
Durchrutschen zu ermöglichen. Somit kann eine sichere Nachstellung oder ein
Verschleißausgleich realisiert sein.
Das Getriebe 2113 weist eine lineare oder nichtlineare Übertragung auf, wie
sie beispielsweise bei einem Kurbel- oder Zahnstangengetriebe realisiert ist.
Die Fig. 21a zeigt einen Aktor 2200 mit einem Gehäuse 2201 und einer
Antriebseinheit 2202, wie beispielsweise Elektromotor. Der Elektromotor
2202 treibt eine Welle 2209 an, wobei eine Schnecke 2203 mit der Welle im
wesentlichen drehfest verbunden ist. Die Welle, wie Motorwelle, 2209 ist
mittels des Lagers 2210 gelagert. Die Schnecke 2203 kämmt ein Schnecken
zahnrad 2204. Das Schneckenzahnrad 2204 ist mittels der Achse 2211
gehäuseseitig gelagert. Mit dem Schneckenzahnrad 2204 ist ein weiteres
Zahnrad bzw. Zahnsegment 2205 im wesentlichen drehfest verbunden, wobei
das Zahnrad 2205 einen nichtkonstanten Wirkradius als Funktion des
Drehwinkels aufweist.
Das Zahnrad 2205 greift mit seiner Verzahnung in die Verzahnung der
Zahnstange 2206a ein, welche mittels des Lagers 2212 in radialer Richtung
abgestützt ist. Die Zahnstange 2206a wird bei einer Verdrehung des
Zahnrades 2205 in axialer Richtung betätigt, so daß das Ausgangselement
2208 direkt oder beispielsweise über eine Druckmittelanlage, wie Geber- und
Nehmerzylinderanlage eines Hydrauliksystemes, ein Betätigungselement
betätigen kann. Weiterhin ist ein Kraftspeicher 2207 zwischen dem Gehäuse
2201 und einem Abstützelement 2213 derart angeordnet, daß er eine
Kraftwirkung auf das Ausgangselement 2208 oder auf die Zahnstange
ausübt.
Das Getriebe des Aktors weist eine nichtkonstante Übersetzung beispiels
weise als Funktion der Betätigung oder des Drehwinkels auf. Mit Hilfe der
Zahnstange mit variabler Übersetzung kann eine nichtlineare Ausrück
kraftkennlinie der Kupplung oder eines anderen betätigbaren Elementes
kompensiert werden, so daß die beispielsweise auf den Elektromotor 2202
wirkende Last gleichförmiger moduliert werden kann.
Die Fig. 21b zeigt einen Schnitt durch einen Aktor 2200, wobei die Welle
2209 mit der Schnecke 2203 zu erkennen ist. Die Schnecke treibt das
Schneckenzahnrad 2204 an, welches mit dem Zahnrad mit variabler
Wegübersetzung 2205 drehfest verbunden ist, wobei mittels der Achse 2211
sowohl das Schneckenzahnrad 2204, als auch das Zahnrad, oder Segmentrad
2205 gelagert ist. Zur Lagerung ist beispielsweise das Lager 2214 vor
gesehen. Die Zahnstange 2206a wird von dem Zahnrad 2205 angetrieben.
Die Fig. 21c zeigt ein Zahnrad 2205 mit einer Verzahnung 2220, die in
Abhängigkeit des Drehwinkels einen unterschiedlichen Radius, wie Wirkradius
aufweisen. Die Zahnstange 2206a weist eine Verzahnung 2206b auf, die in
die Verzahnung 2220 des Zahnrades 2205 eingreift. Die Verzahnung 2206b
ist ebenfalls entsprechend der Modulation der Verzahnung 2220 ausgebildet.
In der Fig. 41c ist eine Position des Zahnrades 2205 und der Zahnstange
2206 dargestellt, wobei die Verzahnungen im Bereich kleiner Wirkradien
ineinander eingreifen.
In der Fig. 21d ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die
Verzahnungen des Zahnrads 2205 und der Zahnstange 2206a im Bereich
großer Wirkradien ineinander eingreifen. Die axiale Position des Elementes
2206a ist im Vergleich zur Fig. 21c in axialer Richtung versetzt.
Durch die Verwendung von Zahnrädern und/oder Zahnstangen mit variabler
Übersetzung kann die Auslastung einer Antriebseinheit, wie beispielsweise
eines Elektromotors, zur Ansteuerung beispielsweise eines Drehmomentüber
tragungssystems, wie beispielsweise eines Getriebes oder einer Kupplung,
optimiert werden. Das zur Betätigung beispielsweise der Kupplung erforderli
che Drehmoment kann egalisiert, nivelliert oder über die Wegstrecke verein
heitlicht oder kompensiert werden und damit kann die Kennlinie des
Betätigungselementes besser an die Kennlinie des Aktors angepaßt werden.
Die Fig. 22 zeigt schematisch einen Aktor 2300 mit einer Antriebseinheit,
wie beispielsweise Elektromotor 2301, einer Motorabtriebswelle 2302, welche
mittels der Lager 2304 gehäuseseitig gelagert ist. Mit der Motorwelle 2302 ist
eine Schnecke 2303 im wesentlichen drehfest verbunden, welche ein
Schneckenzahnrad 2305 kämmt. Das Schneckenzahnrad ist über die Achse
2307 gehäuseseitig drehbar gelagert, wobei ein Zahnrad 2306 im wesentli
chen drehfest mit dem Zahnrad 2305 angeordnet ist. Das Zahnrad 2305 und
das Zahnrad 2306 drehen sich um die Achse 2307. Das Zahnrad 2306 weist
einen als Funktion des Drehwinkels veränderbaren, wie modulierten, Wirkradi
us auf 67790 00070 552 001000280000000200012000285916767900040 0002019700935 00004 67671. Die Verzahnung des Zahnrades 2306 greift in die Verzahnung eines
Zahnrades 2308, welches mittels der Achse 2309 drehbar gelagert ist. Das
Zahnrad 2308 weist ebenfalls einen modulierten Wirkradius auf. An dem
Zahnrad 2308 ist ein Zapfen 2310 befestigt, welcher eine Schubkurbel 2311
drehbar aufnimmt, welche bei einer Drehung des Zahnrades 2308 in axialer
Richtung betätigt wird.
Die Fig. 22 weist die Kombination einer variablen Übersetzung in Verbindung
mit einem Kurbelgetriebe auf.
Die Fig. 23 zeigt schematisch einen Aktor 2400 zur gezielten Betätigung
beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems 2401. Der Aktor weist
ein Steuergerät 2402 auf, welches eine Elektronikeinheit zur Steuerung oder
Regelung des Ausgangselementes des Aktors ansteuert, oder die Betätigung
des Drehmomentübertragungssystems 2401 ansteuert. Der Aktor umfaßt
weiterhin eine Antriebseinheit 2403, welche als Elektromotor ausgestaltet sein
kann. Weiterhin überträgt die Antriebseinheit 2403 ihre Antriebsleistung über
ein Getriebe 2404 und über eine Verbindungsstelle 2405 an das
Ausgangselement 2406, welches über ein Betätigungselement 2407 das
Drehmomentübertragungssystem 2402 ansteuert.
Das Drehmomentübertragungssystem 2401 besteht im wesentlichen aus
einem Kupplungsdeckel 2410, einer Kupplungsscheibe 2411, einer Druck
platte 2412, sowie einem Betätigungshebel 2413, welcher als Hebel oder als
Kraftspeicher ausgebildet sein kann. Das Betätigungsmittel 2407 kann als
Ausrücklager mit Ausrückhebel oder als Zentralausrücker ausgestaltet sein.
Der Aktor weist neben der Antriebseinheit 2403 weiterhin Kraftspeicher 2420
und/oder 2421 auf, welche auf das Betätigungselement 2407 direkt oder
indirekt einwirken können. Der Kraftspeicher 2420 kann beispielsweise als
Anpreßfeder zur Anpressung des Drehmomentübertragungssystems
ausgestaltet sein, wobei die Kennlinie der Anpreßfeder linear oder nichtlinear
ausgestaltet sein kann. Der Kraftspeicher 2421 kann als Kompensationskraft
speicher eine lineare oder nichtlineare Kennlinie aufweisen, wobei diesem
Kraftspeicher 2421, ein Getriebe 2422 mit linearer oder nichtlinearer Kennlinie
nachgeordnet sein kann.
Das Getriebe 2404 kann ebenfalls linear oder nichtlinear übersetzend oder
untersetzend ausgestaltet sein.
Die Einheit 2405 welche eine Verbindung zwischen der Antriebseinheit
und/oder dem Kompensationskraftspeicher zu dem Ausgangselement 2406
realisiert, kann in schematischer Darstellung als Schalter ausgebildet sein,
welcher mittels eines Aktors oder Hilfsaktors geöffnet oder geschlossen
werden kann. Der Hilfsaktor kann als Elektromotor oder beispielsweise als
Elektromagnet ausgebildet sein, der ansteuerbar ist. Weiterhin verfügt der
Aktor über eine Nachstellvorrichtung 2430 mit einem Nachstellaktor 2431,
wobei der Nachstellaktor 2431 das Element 2405a gegenüber dem Element
2405b der Einrichtung 2405 verschieben oder verlagern kann. Diese
Nachstellvorrichtung kann beispielsweise bei Verschleiß der Kupplungsreib
scheibe oder bei Setzvorgängen verwendet werden, um eine Nachstellung zu
erzeugen, so daß der Betriebspunkt des Drehmomentübertragungssystems im
wesentlichen jeweils beibehalten werden kann.
Das Drehmomentübertragungssystem kann als gedrückte oder gezogene
Kupplung, wie als zugedrückte oder zugezogene Kupplung, ausgestaltet sein.
Eine gedrückte oder eine gezogene Kupplung kann mit einem vorgespannten
Kraftspeicher vorgesehen sein, der die Kupplung im nicht betätigten Zustand
schließt. Dieses Schließen kann derart erfolgen, daß bei einer Betätigung nur
in eine Betätigungsrichtung, wie zum Öffnen, eine Kraftbeaufschlagung
erfolgt. Ebenso kann in einem anderen Ausführungsbeispiel die Kupplung über
die Vorspannkraft hinaus auch zum Schließen kraftbeaufschlagt werden. Dies
kann auch bei einer Zugedrückten oder zugezogenen Kupplung mit oder ohne
eigenen Kraftspeicher erfolgen. Weiterhin kann das Drehmomentübertragungs
system als selbsteinstellende, einen Verschleiß ausgleichende Kupplung
ausgestaltet sein. Die Nachstellung kann jedoch auch im Aktor 2400 mittels
des Nachstellmechanismus 2430 durchgeführt werden.
Die Fig. 24a zeigt einen Aktor 2500 in einer schematischen Darstellung mit
einem Drehmomentübertragungssystem 2501. Der Aktor weist eine
Antriebseinheit 2502 auf, die beispielsweise ein Elektromotor sein kann.
Weiterhin verfügt der Aktor über ein Getriebe, das als linear oder nichtlinear
arbeitendes Getriebe ausgestaltet sein kann. Weiterhin ist ein Kraftspeicher
2504 vorgesehen, welcher das Drehmomentübertragungssystem beauf
schlagt. Dabei kann das Drehmomentübertragungssystem Betätigungs
elemente 2505 aufweisen, die mit oder ohne Vorspannung vorgesehen sind.
Die Übertragungsstrecke 2506 zwischen dem Aktor und dem Drehmoment
übertragungssystem kann als Statorübertragungsstrecke, wie beispielsweise
ein Gestänge ausgebildet sein.
Der Kraftspeicher 2504 ist als Kraftspeicher mit einer linearen oder nicht
linearen Kennlinie ausgebildet. Der Kraftspeicher kann als Anpreßfeder für das
Drehmomentübertragungssystem 2501 wirken und/oder die bereits vorhande
nen Betätigungsmittel 2505, welche vorgespannt sein können, unterstützen
oder auch ersetzen. Weiterhin ist eine Kraftkompensationseinrichtung 2507
mit einem Kraftspeicher 2508 und beispielsweise einem Getriebe 2509 vor
gesehen. Der Ausgang des Getriebes 2503 wirkt ebenfalls wie der Ausgang
des Getriebes 2509 auf das Element 2510, welches mit der Strecke 2506 in
Wirkverbindung steht.
Eine weitere Ausführungsvariante eines Aktors ist schematisch in der Fig.
24b dargestellt, wobei der Aktor 2550 das Drehmomentübertragungssystem
2551 betätigt. Der Aktor weist eine Antriebseinheit 2552 und ein nach
geschaltetes Getriebe 2553 auf. Weiterhin weist der Aktor einen Kraftspeicher
2554 auf. Die Antriebseinheit und das nachgeschaltete Getriebe wirken auf
das Element 2555, wobei der Kraftspeicher 2554 ebenfalls auf das Element
2555 wirkt. Diesem nachgeschaltet ist die Nachstelleinrichtung 2556, welche
einen Verschleißausgleich oder eine Nachstellung zwischen dem Element
2555 und dem Betätigungselement 2557 ermöglicht.
Die Anbindung der linear oder nichtlinear wirkenden Kompensationsfeder
2508 oder 2554 kann auch an den Elektromotor plus Getriebe 2503 oder
2553 anstatt an das Gehäuse erfolgen. Weiterhin kann auch eine linear oder
nichtlinear arbeitende Anpreßfeder 2504 anstelle der beiden Federn 2504
oder 2508 eingesetzt werden, wobei in diesem Fall es vorteilhaft ist, wenn
der Kraftspeicher ein nicht linear wirkender Kraftspeicher ist.
Die Nachstelleinrichtung 2556 und andere bereits dargestellte Nachstell
einrichtungen können in einer unbelasteten Betätigungssituation die Ver
bindung zwischen der Antriebseinheit und dem Betätigungsmittel öffnen, so
daß eine Relaxation des Systems stattfinden kann, bevor die Nachstelleinheit
wieder geschlossen wird. Durch eine wiederholte Freigabe und ein wiederhol
tes Schließen kann in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der Betätigungs
zustand immer wieder auf den gleichen Wert gestellt werden, so daß das
Einstellverhalten oder Betätigungsverhalten in jedem Betriebspunkt im
wesentlichen gleich ausgebildet werden kann oder ist.
Die in der Fig. 23 dargestellte Einheit 2405 ist ebenso eine Nachstelleinheit,
die geöffnet und geschlossen werden kann, um das System in einem
Betriebszustand relaxieren zu lassen, um einen jeweilig definierten Zustand
des Systemes zu erhalten.
Die Fig. 25a zeigt schematisch einen Nachstellmechanismus 2600, welcher
als Klettermechanismus mit einem festen Anschlag 2601 ausgestaltet ist. Das
Bauteil 2602 weist eine Verzahnung 2603 auf, die in die Verzahnung 2604
des Bauteiles 2605 eingreift. Das Element 2603 wird antriebsseitig angelenkt,
oder ist antriebsseitig wirkverbunden, wobei das Element 2605 zur Betätigung
wirkverbunden ist.
Die Pfeile 2606 und 2607 stellen eine Vorlast dar, damit die beiden Elemente
2605 und 2602 nicht unbeabsichtigt aus ihrem Verzahnungseingriff gelangen.
Eine Nachstellung kann beispielsweise derart erreicht werden, daß das
Element 2606 in Richtung auf den Anschlag betätigt oder beaufschlagt wird
und die Betätigungskraft größer ist als eine Maximalkraft durch die Vorlast
kraft 2606 und 2607, so daß ein Durchrutschen der Verzahnungen zumindest
um eine Zahn breite erfolgt. Die Nachstellrichtung ist in dieser Ausführungs
form einseitig, wobei das Element 2605 bei einer Belastung in Betätigungs
richtung 2608 nicht nachstellen kann und in die dazu entgegengesetzte
Richtung nachstellen kann. Die Nachstellung kann beispielsweise als Ver
schleißnachstellung dienen, wenn die Betätigungsstrecke verlängert werden
muß, wenn beispielsweise die Belagdicke des Reibbelages durch Verschleiß
abgenommen hat. Die Anordnung einer solchen Nachstelleinrichtung mit
einem Klettermechanismus der dargestellten Art, kann beispielsweise in jeden
Betätigungszweig oder in jede Betätigungsstrecke eines Aktors durchgeführt
sein.
Würde die vollständig geschlossene Kupplung als Anschlag benutzt werden,
so könnte zur Nachstellung der Absolutposition bei Belagverschleiß noch ein
zusätzlicher Überweg gefahren werden.
Die Fig. 25b zeigt eine Nachstelleinrichtung 2610, wobei die Nachstell
einrichtung mit einer Rutschkupplung mit festem oder flexiblen Anschlag
realisiert ist. Die Elemente 2612 und 2613 weisen jeweils Reibflächen 2614
und 2615 auf, die durch eine Kraftbeaufschlagung entsprechend der Pfeile
2616 und 2617 gegeneinander kraftbeaufschlagt sind. Eine Verstellung der
Rutschkupplung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Element 2613
mit seiner Kante 2618 gegen den Anschlag 2611 gefahren wird, und bei
Überschreitung der Maximalkraft, wie Reibkraft, eine Verschiebung der
Elemente 2612 und 2613 erreicht wird. Die Nachstellrichtung kann beidseitig
oder in beide Richtungen durchgeführt werden, wobei beispielsweise ein
zweiter Anschlag für eine Nachstellung in der anderen Richtung nötig ist. Ein
Anschlag könnte zur Verschleißnachstellung bei einem Betätigungsrückhub
verwendet werden. Ebenso kann eine Verminderung der Vorspannkräfte oder
der Vorlastkräfte 2616 oder 2617 bei einer Nachstellung gezielt reduziert
werden, wie beispielsweise durch einen Aktor gezielt reduziert werden.
Werden die Kräfte reduziert, so kann ein Durchrutschen ermöglicht werden
und eine Nachstellung erfolgen.
Das Element 2612 ist antriebsseitig und das Element 2613 betätigungsseitig
in einem Betätigungsweg oder Kraftweg angeordnet.
Die Fig. 25c zeigt einen Nachstellmechanismus mit wanderndem Anschlag.
Bei einem Nachstellmechanismus mit festem Anschlag, siehe beispielsweise
die Fig. 25a, müßte man zur Nachstellung mit Hilfe eines Klettermechanis
mus immer in die fest vorgegebene Anschlagposition fahren. Das heißt im
Getriebe und teilweise auch in den Übertragungsgliedern muß neben dem
normalen Betätigungsweg auch der maximal mögliche Verschleißweg
vorgehalten werden. In der Fig. 25c ist das antriebsseitige Element 2621,
das abtriebsseitige Element 2622 dargestellt, wobei das antriebsseitige
Element 2621 eine sägezahnförmige Verzahnung aufweist und das Element
2622 ebenfalls eine sägezahnförmige Verzahnung oder eine zweifach
sägezahnförmige Verzahnung 2624 aufweist. Die Verzahnung 2623 greift in
die Verzahnung 2624 ein, so daß in Antriebsrichtung eine Kraft übertragen
werden kann. Weiterhin greift die Verzahnung 2625 des Elementes 2626 in
die Verzahnung 2624 des Elementes 2622 ein, wobei das Element 2626 als
wandernder Anschlagsensor arbeitet. Gerät der Anschlagsensor 2626 an den
Anschlag 2627, so wird eine Nachstellung durch Rutschen der Verzahnung
2623 in der Verzahnung 2624 möglich. Wird eine Betätigung des Elementes
2622 oder der Nachstelleinrichtung 2620 derart durchgeführt, daß der
Anschlagsensor 2626 im Bereich des Anschlages 2628 zur Anlage kommt, so
kann der Sensor, wie Anschlagsensor um beispielsweise eine Verzahnung
weitergeschoben werden, was bei dem nächsten Anschlagen am Anschlag
2627 zur Folge hat, daß eine Nachstellung zu einem früheren Zeitpunkt oder
bei einem früheren Betätigungsweg durchgeführt wird. Die zweistufige
Wegnachstellung würde selbsttätig ablaufen, wenn beispielsweise der
Verschleiß der Kupplungsscheibe sukzessive zunehmend und die Kupp
lungsscheibe immer dünner wird, woraufhin die Betätigung derart ausgestaltet
werden muß, daß der Betätigungsweg immer größer wird um eine gleiche
Betätigung zu erreichen. Die Nachstellung in der Betätigungsstrecke wird
durch den Anschlag erreicht, wobei das Nachstellen des Anschlages bei
einem Maximalhub in der Betätigungsrichtung erfolgt. Die Nachstellung der
Betätigungsstrecke erfolgt bei einem Hub in die entgegengesetzte Richtung im
Vergleich zu der Betätigungsrichtung.
Will man einen Anschlag bei einem Einsatz beispielsweise einer Rutschkupp
lung nicht erst in der absoluten Endlage anfahren können, so ist es zweckmä
ßig, wenn der Anschlag gezielt zuschaltbar ist. Dafür kann ein Hilfsaktor
verwendet werden, welcher beispielsweise als Elektromotor oder Elek
tromagnet ausgestaltet ist. Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 25d.
Die Fig. 25d zeigt einen Nachstellmechanismus 2650 mit einer Rutschkupp
lung 2651 und einem zuschaltbaren Anschlag 2652. Der zuschaltbare
Anschlag besteht im wesentlichen aus einer Aktor- oder einer Antriebseinheit
2653 gegebenenfalls aus einem Getriebe 2654 und einem Element 2655,
welches in Zusammenarbeit mit dem Element 2656 eine gezielt einsetzbare
Sperrung oder eine Bremsung bewirkt. Das Element 2655 weist im Aus
führungsbeispiel der Fig. 25d eine Verzahnung auf, welche in die Verzahnung
des Elementes 2655 gezielt angesteuert eingreifen kann, oder auch nicht
eingreifen kann. Greifen die beiden Verzahnungen ineinander, so ist das
Element 2656 in axialer Richtung festgelegt, so daß bei einer Beaufschlagung
des Elementes 2658 eine relative Verschiebung der Elemente 2656 und 2658
zur Nachstellung erreicht werden kann, wobei die Betätigungskraft die
Reibungskraft im Bereich der Rutschkupplung entsprechend den Normal
kräften 2659a und 2659b überschreiten muß. Bei zugeschaltetem Anschlag
2652 kann somit gezielt mit einer Ansteuerung des Betätigungsaktors das
Element 2658 nachgestellt werden. Die Nachstellung kann sowohl in
Betätigungsrichtung als auch in die umgekehrte Richtung wirken. Der Pfeil
2660 deutet die Betätigung des Aktors an, wobei der Aktor das Element 2658
kraftbeaufschlagt oder betätigt. Der Pfeil 2661 definiert die Betäti
gungsrichtung zu dem Betätigungselement.
Eine Nachstellung kann bei einer Betätigung eines Drehmomentübertragungs
systemes, welches als zugedrücktes Drehmomentübertragungssystem
ausgestaltet ist, bei geöffneter Kupplung realisiert werden, wobei in dieser
Stellung der Hilfsaktor 2652 geschlossen wird und eine Nachstellung möglich
wird. Ebenso kann bei einer Kupplung mit vorgespanntem Kraftspeicher eine
Nachstellung in dem Punkt erfolgen, wenn das Betätigungselement 2656
unbelastet ist, das heißt, der Kraftspeicher des Drehmomentübertragungs
systemes in seiner definierten Neutralstellung ist.
Die Fig. 25e zeigt einen Aktor 2700 mit einem Nachstellmechanismus mit
Rutschkupplung entsprechend der Fig. 25d. Der Aktor 2700 weist eine
Antriebseinheit wie einen Elektromotor 2701 auf, wobei die Motorabtriebs
welle 2701a ein Zahnrad 2702 wie Stirnrad antreibt, welches wiederum das
Zahnrad 2703 antreibt. Der Motor 2701 treibt somit mit dem Übersetzungs
getriebe 2702, 2703 die Spindel 2704 an, die mit dem Zahnrad 2703 im
wesentlichen drehfest verbunden ist. Die Mutter 2705 ist mit einer drehmo
mentabstützenden Linearführung im Gehäuse 2707 gelagert, wobei auch eine
Umkehrung von Mutter und Spindel denkbar ist. In diesem Fall wäre die
Mutter 2705 mit dem Zahnrad 2703 drehfest verbunden und die Spindel
abtriebsseitig angeordnet. Das zylindrische Ende 2705a von der Mutter 2705
steckt axial in der Bohrung 2708a der Hülse 2708 und ist durch Reibschluß
mit dieser verbunden. Der Reibschluß zwischen der Hülse 2708 und dem
zylindrischen Ende 2705a der Mutter 2705 wird durch beispielsweise eine
Klemmhülse 2709 erreicht, die mit definierten elastischen Eigenschaften,
sowie mit definierten Reibungskoeffizienten und Reibungseigenschaften zur
Reibkrafterzeugung zwischen diesen beiden Bauteilen genutzt wird. Die
Reibstelle garantiert eine Längskraftübertragung zwischen der als Abtriebs
glied dienenden Hülse 2708 und dem Mutterteil 2705. Zur Abstützung von
Querkräften und -momenten ist die Hülse 2708 im Gestell, wie Gehäuse 2707
durch eine Lagerung 2715 gehalten.
Durch eine Ansteuerung des Elektromotors 2701 wird das Ausgangsteil 2720
betätigt, indem die Kraft über die Getriebestufe 2702, 2703 auf die Spindel
2704 übertragen wird, von dort über die Mutter 2705 über die Klemmhülse
2709 auf das Element 2708, welches mit dem Ausgangsteil 2720 verbunden
oder einstückig ausgebildet sein kann.
Durch einen zweiten Antrieb 2711, wie beispielsweise Motor mit Spindel und
Mutter, kann der im Gehäuse gelagerte Hebel 2712 geschwenkt werden.
Dazu wird die Spindel 2711a in der Mutter 2711b verdreht, so daß die Mutter
aufsteigend oder absteigend bewegt wird. Der Hebel 2712 ist im Bereich der
Schwenklagerung 2721 mit der Mutter 2711b schenkbar verbunden, so daß bei
einem Auf- oder Absteigen der Mutter 2711b der Hebel 2712 verschwenkt
wird. Die Drehachse des Hebels ist koaxial zur Hülse 2708 angeordnet. Durch
die Keilwirkung der Flächen an der Innenseite des Ringteiles des Hebels zum
Beispiel durch gewindeartige Gänge, da eine axiale Verschiebung ausge
schlossen wird, oder durch Rampen- und Gegenrampeneinrichtung werden die
Klemmkörper 2713, wie beispielsweise Kugeln oder Walzen, aufgrund ihrer
sonstigen Bewegungseinschränkung in den Aussparungen des Gehäuses auf
den Schaft der Hülse 8 gepreßt. Es entsteht eine reibschlüssige Verbindung
der Hülse 8 mit dem Gehäuse 7. Dieses Halten des Abtriebsteiles ist in jeder
Stellung möglich und kann durch Betätigung des Motors 11 jederzeit erreicht
oder wieder gelöst werden. Wird in der verklemmten Stellung des Abtriebes
der Antrieb des Stellers 2701 betätigt, soll an der definierten Reibstelle
zwischen Hülse und Mutter, wie Rutschkupplung 2709 eine relative
Verschiebung, das heißt, eine Nachstellung ermöglicht werden.
Die Fig. 25f zeigt den Aktor der Fig. 25g im Schnitt.
Die Fig. 25g zeigt eine Nachstelleinrichtung 2750, bei welcher das Element
2751 in Antriebswirkung beaufschlagt werden kann. Das Element 2751 ist
mit dem Element 2752 verbunden und treibt über die Verzahnung 2752a das
Element 2753 an. Unter einer Ansteuerung des Aktors 2754, wie Elek
tromotor, mit gegebenenfalls dem Getriebe 2755 kann durch eine form
schlüssige Verbindung das Element 2752 derart um die Achse 2756 verkippt
werden, daß der Verzahnungseingriff zwischen den Elementen 2752 und
2753 gezielt zugeschaltet oder aufgehoben werden kann.
Die Fig. 25h und 25j zeigen einen Aktor 2800 in einer Ansicht oder in
einem Schnitt, wobei der Grundaufbau des Aktors durch ein lineares
Übersetzungsgetriebe und einen Spindelabtrieb und eine axiale Feder
gekennzeichnet ist. Diese Anordnung entspricht im wesentlichen auch der
Anordnung der Fig. 25e und 25f, wobei der Kraftspeicher 2816 ent
sprechend bereits in dem Aktor der Fig. 25e enthalten ist. Der Aktor 2800
besteht im wesentlichen aus einem Antriebselement wie Elektromotor 2801
mit einer Stirnradstufe mit den Zahnrädern 2802 und 2803. Der Stirnradstufe
ist eine Spindel 2804 nachgeordnet, wobei die Spindel in eine Mutter 2805
eingreift. Die Mutter 2805 ist mit einer drehmomentabstützenden Linearfüh
rung im Gehäuse 2807 gelagert, wobei die Anordnung von Mutter und
Spindel auch umkehrbar ist. Der schraffierte Bereich 2805a des Zylinders der
Mutter 2805 ist durch eine Klemmverbindung mit der Hülse 2808 verbindbar.
Dazu können zum Beispiel die in Teil 2808 radial verschiebbaren Klemmteile
2809 und 2810 durch die Feder 2814 beaufschlagt werden und diese greifen
mit einer Rasterung in den Schaft des Zylinders des Motorteiles 2805 ein. Der
Kraftspeicher 2814 beaufschlagt das Element 2809 gegenüber dem Element
2810, so daß der Zylinder der Mutter 2805 zwischen diesen beiden
Elementen, die gegeneinander beaufschlagt werden, einklemmbar ist. Die
Klemmstelle garantiert die Längskraftübertragung zwischen der als Abtrieb
glied dienenden Hülse 2808 und dem Mutternteil 2805. Zur Abstützung von
Querkräften und Momenten ist die Hülse 2808 im Gehäuse 2807 durch eine
Lagerung 2815 gehalten. Durch einen zweiten Antrieb 2811, wie beispiels
weise Motor mit Spindel und Mutter, kann der im Gehäuse gelagerte Hebel
2813 verschwenkt werden. Die Drehachse des Hebels ist parallel zur Hülse
angeordnet. Beim Schwenken des Hebels 2813 wird über den Rollkörper
2812 das Klemmteil 2809 gegen die Kraft des Kraftspeichers 2814 bewegt.
Über die elastische Verformung des Kraftspeichers 2814, wie Blattfeder, wird
das Klemmteil 2810 gegenläufig verschoben. Die formschlüssige Verbindung
der Hülse 2808 mit dem Mutternteil 2805 wird somit gelöst. Dieses Öffnen
der Verbindung ist in jeder Stellung der Hülse möglich. Bei geöffneter
Verbindung ist eine selbsttätige Verschiebung der Abtriebshülse 2808, sowie
eine Bewegung des Mutternteiles 2805 durch Antrieb des Motors 1
erreichbar. Es ist somit eine relative Verschiebung, das heißt eine Nach
stellung zwischen den Elementen 2805 und 2808 möglich. Durch ein
Rückstellen des Hebel 2813 mittels des Motors 2811 kann die Verbindung
wieder geschlossen werden.
Die Fig. 26a zeigt eine Nachstellvorrichtung 2900 für einen Betätigungs
aktor. Das Element 2901 wird antriebsseitig durch ein Antriebselement mit
oder ohne nachgeschaltetem Getriebe betätigt oder angesteuert. Die
Betätigung des Elementes 2901 wirkt über das Gelenk 2902 auf das Element
2903, wobei das Element 2903 am Gelenkpunkt 2904 verschwenkbar
gelagert ist. Das Element 2905 ist über die gelenkige Anlenkung 2906 an dem
Element 2903 angelenkt, wobei das Element 2905 zur Betätigung ein
betätigbares Element ansteuert. Weiterhin kann das Element 2901 auch vor
einem Überlagerungsgetriebe innerhalb des Aktors angeordnet sein, wobei in
diesem Falle das Element 2905 das Überlagerungsgetriebe ansteuert oder
betätigt.
Der Gelenkpunkt 2904 kann in seiner Lage durch den Verstellmotor 2907 und
das gegebenenfalls nachgeschaltete Getriebe 2908 in seiner Position verlagert
werden. Durch die Einstellung der Position des Gelenkpunktes 2904 kann eine
Nachstellung durch eine gezielte Ansteuerung des Verstellmotors 2907 gezielt
angesteuert werden. Der Verstellmotor kann die Länge bzw. die Position einer
Komponente des Ausrücksystems gezielt ändern. Zweckmäßig kann es sein,
wenn der Motor 2907 oder ein anderer Aktor 2907 fest zu dem Gehäuse des
Gesamtaktors gelagert ist und mit seiner Hilfe beispielsweise ein Stützglied
des Übertragungsmechanismus verschoben wird. Eine Betätigung oder
Nachstellung kann in Betätigungsrichtung oder in die entgegengesetzte
Richtung erfolgen, so daß eine Nachstellung beidseitig erfolgen kann.
Die Fig. 26b zeigt eine Nachstellvorrichtung 2950 eines Aktors, bei welchem
das Element 2951 antriebsseitig von einer Antriebseinheit mit oder ohne ein
nachgeschaltetes Getriebe antreibbar ist. Das Element 2951 ist in axialer
Richtung oder in einer anderen Richtung bewegbar, wobei über die Gelenk
stelle 2952 ein Element 2953 bewegbar ist. Das Element 2953 ist im Bereich
des Gelenkes 2954 verschwenkbar. Das Element 2956 ist über die Anlenkung
2955 im Bereich des Elementes 2953 anlenkbar, wobei bei einer Betätigung
des Elementes 2951 das Ausgangselement oder ein Element im Kraftweg des
Aktors 2956 betätigt wird. Die Gelenkstelle 2954 wird durch die Anlenkung
des Elementes 2958 an das Element 2951 über das Getriebe 2957 und die
Anlenkung 2959 verstellt, wobei die Wegnachstellung mittels des Aktors oder
mittels der Betätigung des Elementes 2951 erfolgt. Das Getriebe 2957 kann
ein Überlagerungsgetriebe sein. Das Prinzip der Nachstellung der Fig. 26b ist
somit eine Abänderung nach Nachstellung der Fig. 26a, wobei der Aktor
2907 der Fig. 26a durch den Betätigungsaktor des Hauptantriebes ersetzt
wird, oder dieser die Funktion des Nachstellaktors mitübernimmt. Die
Nachstellung kann sowohl in Betätigungsrichtung als auch in die entgegen
gesetzte Richtung erfolgen.
Ein weiteres System zur Nachstellung kann eine sogenannte elektronische
Nachstellung sein, wobei ein Überweg im Aktorgetriebe angesteuert oder
verwendet wird. Läßt der Hauptaktor, wie beispielsweise Betätigungsaktor,
soviel Betätigungsweg zu, daß neben der Betätigung beispielsweise der
Kupplung auch alle im Betrieb möglichen Fehler, wie beispielsweise Überweg
aufgrund von Verschleiß und/oder einer thermisch bedingten Verschiebung
oder andere Verschiebungen durch den Aktorweg abgedeckt werden können,
so läßt sich der Betriebsbereich beispielsweise der Kupplung entsprechend
elektronisch verschieben. Im einfachsten Fall wird ein gleichmäßig über
setzendes Getriebe eingesetzt. Der Vorteil dieser Ausführung ist die
Einfachheit des Systems, wobei ein geringfügig erhöhter Bauraum und ein
etwas verlängerter Gesamtverstellweg benötigt wird.
Eine Verschleißnachstellung in der zugedrückten Kupplung läßt sich mit Hilfe
einer Wegnachstellung verschieben, wobei der Anschlag zur Abhubbegren
zung beim Schließen der Kupplung entsprechend dem Belagverschleiß wei
tergerückt wird. Eine entsprechende Kupplung hätte für das Gesamtsystem
beispielsweise folgende Vorteile:
- 1. Sind Verschleißreserve und Anpreßplattenweg der Kupplung gleich groß,
so wird der insgesamt notwendige Betätigungsweg halbiert.
- 2. Ein kurzer Betätigungsweg in der Aktorik, weil vorzugsweise kein
Verschleißweg vorbehalten werden muß. Entsprechend kann der Aktor
kompakter gebaut werden.
- 3. Es kann vorzugsweise möglich sein, daß außerhalb der Kupplung kein
Nachstellelement benötigt wird, wobei ein Einstellelement zur Erstein
stellung gegebenenfalls verwendet werden kann.
- 4. Ein Fliehkrafteinfluß und eine Änderung der Rückstellkraft bei Belag
abhub können gegenüber einer zugedrückten Kupplung ohne Ver
schleißnachstellung drastisch reduziert werden.
Bei Verscheißnachstellung in der zugedrückten Kupplung kann eine nicht
lineare Anpreßfeder beispielsweise statt einer linearen Anpreßfeder und einer
nichtlinearen Kompensationsfeder und/oder einem gleichmäßig übersetzenden
Getriebe verwendet werden.
Die Aktoren zur Nachstellung können sowohl im Betätigungsaktor, als auch im
Betätigungsweg zwischen der Antriebseinheit des Aktors und dem
Betätigungselement angeordnet sein. Der somit zur Nachstellung vorhandene
Nachstellaktor kann im Gehäuse des Betätigungsaktors angeordnet sein.
Eine notwendige Nachstellung kann beispielsweise anhand der folgenden
Informationen, wie beispielsweise der Greifpunktlage, dem Verlauf der
Stellmomentenkennlinie, der Betätigungskraft anhand des Motorstromes des
Aktors, der Verstellzeit bei definiertem Spannungs- und/oder Stromverlauf,
sowie beispielsweise anhand von Verstellzeitdifferenzen für Vor- und
Zurückfahren mit definiertem Spannungs- und/oder Stromverlauf erfolgen.
Um ein möglichst störungsfreies und komfortables Funktionieren einer gezielt
angesteuerten, automatisierten Kupplung zu erreichen, kann es vorteilhaft
sein, wenn der Ein- oder Ausrückzustand des Drehmomentübertragungs
systemes, wie Kupplung, oder eines anderen betätigbaren Elementes bekannt
ist. Dies gilt insbesondere auch bei einer gezielten Modulation des von der
Kupplung übertragbaren Kupplungsmomentes. Unter Verwendung eines
Wegsensors, der beispielsweise im Gehäuse des Aktors angeordnet ist,
welcher die Einrückposition beispielsweise der Kupplung detektiert, ist es
vorteilhaft, wenn die Betätigungsstrecke zwischen dem Aktor und dem
Drehmomentübertragungssystem möglichst exakt bekannt ist. Bei druck
mittelbetätigten Ausrücksystemen, wie beispielsweise hydraulischen
Systemen, mit Geber- und Nehmerzylinder und einer Übertragungsstrecke
dazwischen, kann ein Volumenausgleich oder Längenausgleich der Fluidsäule
des Druckmittelsystemes durch einen gezielten Volumenausgleich, wie
beispielsweise durch einen Schnüffelvorgang erfolgen. Veränderungen der
Übertragungsstrecke, welche einen Längenausgleich oder eine Nachstellung
gegebenenfalls nötig werden lassen, sind beisielsweise Ausdehnungen, die
aufgrund von Temperaturänderungen entstehen. Ein im wesentlichen
regelmäßiges Schnüffeln oder eine im wesentlichen regelmäßige Nachstellung
kann eine solche zeitabhängige, wie beispielsweise von der Temperatur
abhängige Ausdehnung korrigieren. Weiterhin kann beispielsweise durch eine
Greifpunktadaption des Greifpunktes des Drehmomentübertragungssystemes
eine Information über die Strecke erlangt werden. Der Greifpunkt ist in diesem
Zusammenhang beispielsweise der Einrückzustand, bei welchem das
Drehmomentübertragungssystem beginnt, ein Drehmoment zu übertragen. Ein
Greifpunkt kann auch gegenüber diesem Punkt um einige Nm verschoben
sein.
Eine Nachstellung ist eine gezielte Längenänderung im Ausrücksystem,
welche eine definierte Zuordnung zwischen Stellgliedweg, wie Aktorposition,
und Ausrückzustand des Drehmomentübertragungssystemes, wie Kupplung,
herbeiführt. Durch eine solche Nachstellung werden unerwünschte Störungen
dieser Zuordnung gegebenenfalls von Zeit zu Zeit ausgeglichen. Eine Nach
stellung wird beispielsweise dann notwendig, wenn eine Änderung der
Streckeneigenschaften durch die Steuereinheit anhand der Sensorsignale nicht
genügend genau erkannt werden kann und befürchtet werden muß, daß sich
die Zuordnung zwischen Stellposition des Aktors und Ausrückzustand der
Kupplung über ein akzeptables Maß, wie Toleranzmaß, hinaus geändert hat.
Eine solche Nachstellung ist eine vorbeugende Nachstellung, die zumindest
zeitweise oder auch zeitlich im wesentlichen periodisch durchgeführt werden
kann. Weiterhin kann eine Nachstellung notwendig sein, wenn die Ab
stimmung zwischen einem Kraftspeicher, wie einer Kompensationsfeder oder
einer nicht-linearen Getriebeübertragungsfunktion im Aktor und dem
Ausrückzustand, das heißt, dem Betätigungskraftverlauf, der Kupplung sich
unakzeptabel stark verändert hat. Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn
eine Nachstellung durchgeführt wird, wenn der Aktorweg begrenzt ist und
dem aktuell zur Verfügung stehenden Wegbereich nicht jeder beliebige
Ausrückzustand des Drehmomentübertragungssystemes, wie Kupplung,
angesteuert werden kann.
Als Störungen im Bereich der Übertragungsstrecke kann beispielsweise eine
Temperatureinwirkung auf dem Wegsensor auftreten, die anhand der
Sensorsignale von der Steuereinheit derart interpretiert werden, daß eine
Änderung der Strecke erfolgt, obwohl diese tatsächlich nicht erfolgte. Durch
einen Nachstellvorgang kann dieser scheinbare Fehler überprüft werden.
Weiterhin kann eine Ausdehnung der Übertragungsstrecke aufgrund
beispielsweise einer Temperaturänderung eine Nachstellung notwendig
werden lassen. Ebenso kann eine Steifigkeitsänderung der Übertragungs
strecke beispielsweise als Funktion der Temperatur zu einer benötigten
Nachstellung führen. Weiterhin können Reibungen im Bereich der Über
tragungsstrecke, wie beispielsweise im Ausrückhebel und im Zentralausrücker
zu einer benötigten Nachführung führen, wenn sich die Reibung beispiels
weise verändert hat. Ebenso kann ein veränderter Fliehkrafteinfluß oder ein
Effekt aufgrund einer Fliehkrafteinwirkung eine Nachstellung notwendig
machen. Ebenso kann ein Verschleiß der Reibbeläge oder eine temperaturbe
dingte Topfung der Anpreßplatte der Kupplung eine Nachstellung notwendig
machen, die von der Steuereinheit gezielt durchgeführt werden kann. Die
Nachstellung kann in beliebiger Größe oder schrittweise mit festen oder
variabel ausgelegten Nachstellschritten durchgeführt werden. Detektiert die
Steuereinheit beispielsweise eine Veränderung der Übertragungsstrecke, so
kann die Steuereinheit die Gesamtveränderung nachstellen oder in sukzessive
aufeinanderfolgenden Zeitschritten jeweils Teilwege dieser Strecke nach
stellen.
Ebenso kann eine Nachstellung derart erfolgen, daß die Übertragungsstrecke
in einem Bereich entkoppelt wird, und sich so eine selbsttätige Nachstellung
einstellt, bevor die Übertragungsstrecke in diesem entkoppelten Bereich
wieder gekoppelt wird. Bei einer Entkoppelung stellt sich ein Kräftegleichge
wicht ein, das anschließend fixiert wird. Tritt eine Änderung im System,
beispielsweise aufgrund von Verschleiß auf, so verstellt sich dieses Kräfte
gleichgewicht.
Die Fig. 27a zeigt einen Aktor 3000 mit einer Antriebseinheit 3001, einem
nachgeordneten Getriebe 3002 und einen Kraftspeicher 3003. Der Aktor ist
gehäusefest im Fahrzeug angeordnet. Das Ausgangselement 3004 des Aktors
3000 wird über eine Verbindung 3005 mit einem Einstellmechanismus mit
dem Betätigungselement 3006 des Drehmomentübertragungssystemes 3007
verbunden. Das Drehmomentübertragungssystem 3007 weist einen
Kupplungsdeckel 3008 auf, sowie ein Element zur Betätigung 3009, welches
als Tellerfeder mit Vorspannung oder als Element ohne Vorspannung
ausgebildet sein kann. Das Drehmomentübertragungssystem kann als
gezogene oder gedrückte Kupplung ausgebildet sein. Weiterhin weist das
Drehmomentübertragungssystem eine Druckplatte 3010 auf, sowie eine
Kupplungsscheibe 3011, die mit der Getriebeeingangswelle in Verbindung
steht. Das Drehmomentübertragungssystem 3007 ist weiterhin über eine
drehfeste Verbindung mit beispielsweise einer Kurbelwelle 3012 mit einer
Antriebseinheit verbunden. Weiterhin weist die Kupplung, wie das Drehmo
mentübertragungssystem 3007 einen Anschlag 3013 mit Rückhubbegrenzung
auf. Die Rückhubbegrenzung in der Kupplung kann gegebenenfalls vorteilhaft
mit einer kupplungsinternen Verschleißnachstellung kombiniert werden, so
daß irreversible Veränderungen im Ausrücksystem, wie beispielsweise
Verschleiß, im Bereich der Kupplung ausgeglichen werden können und
außerhalb der Kupplung keine oder nur eine geringe Nachstellung notwendig
wird.
Falls der Aktor in seiner Einbauposition nicht selbsthaltend ist, das bedeutet,
daß das Getriebe 3002 im Aktor 3000 nicht selbsthemmend ist, oder intern
keine Rastierung in der hinteren Endlage vorgesehen ist, kann eine Monta
gearretierung 3014 im Aktor beispielsweise durch einen eingesteckten Stift
oder Splint zwischen Gehäuse und Abtriebsteil 3004 verwendet werden.
Die Kupplung wird bei einer Ersteinstellung somit vollständig geöffnet, wobei
die Arretierung des Aktors aktiv ist. In diesem Zustand wird die Verbindung
3005 zwischen dem Element 3006 und dem Element 3004 geschlossen,
wonach anschließend die Arretierung 3014 aufgehoben werden kann.
Dadurch wird gewährleistet, daß der Aktor in einem definierten Zustand
eingebaut und angeschlossen wird und die Einstellung in einer definierten, wie
vollständig geöffneten Position erfolgt. Bei einem weiteren Ausführungs
beispiel kann es vorteilhaft sein, wenn die Kupplung in vollständig ge
schlossenem Zustand mit dem Aktor verbunden wird, wobei es bei einem
weiteren Ausführungsbeispiel ebenso vorteilhaft sein kann, wenn die
Kupplung in einer definierten Position zwischen dem vollständig eingerückten
oder vollständig ausgerückten Zustand mit dem Aktor verbunden wird.
In der Fig. 27b ist ein Aktor 3050 mit einer Antriebseinheit 3051, einem
Getriebe 3052, sowie einem Nachstellmechanismus 3053 mit Antriebseinheit
3054 und Getriebe 3055 dargestellt, wobei mittels des Aktors 3054 eine Zu-
und Abschaltung des Aktors 3051 von dem Ausgangselement 3056 erreicht
werden kann. Der Kraftspeicher 3057 wirkt auf das Ausgangselement 3056,
welches wiederum auf ein Ausrücklager 3058 zur Betätigung des Drehmo
mentübertragungssystemes 3060 wirkt. Das Drehmomentübertragungssystem
3060 kann beispielsweise als zugedrückte oder gedrückte, zugezogene oder
gezogene Kupplung ausgebildet sein, die über die Kurbelwelle 3061 mit einer
Antriebseinheit, wie einem Verbrennungsmotor, in Wegverbindung steht.
Besitzt der Aktor 3050 ein Nachstellrelais, kann durch das gezielte Öffnen des
Relais das Aktorgetriebe 3052 von der Anpreßfeder 3057 und der
mechanischen Strecke zwischen Aktor und Kupplung abgekoppelt werden.
Damit kann sich zwischen Anpreßfeder 3057 und der Kupplung 3060 ein
Kräftegleichgewicht einstellen. Durch das Schließen des Relais 3053 bei
gleichzeitig definiertem Antriebsweg im Aktor ist die Ersteinstellung realisiert.
Gegebenenfalls kann nach der Ersteinstellung zwischen Kupplung und Aktor
mit Hilfe einer Justiervorrichtung die Vorspannlänge der Feder 3057 korrigiert
werden. Dabei sollte das Relais vorzugsweise geschlossen sein, und der
Motor sollte vorzugsweise nicht bewegt werden.
Die Fig. 27c zeigt einen Aktor 3100, welcher eine Antriebseinheit 3101, ein
Getriebe 3102, sowie einen Kraftspeicher 3103 aufweist, wobei Motor 3101
und Kraftspeicher auf das Ausgangsteil 3104 zur Betätigung des Drehmo
mentübertragungssystemes 3105 wirken. Ein Einbaulagefehler kann durch
eine einstellbare Aktorposition ausgeglichen werden, da der Aktor 3100
gegenüber dem Gehäuse 3106 verschiebbar und arretierbar eingebaut werden
kann. In diesem Zusammenhang ist das Aktorgehäuse 3107 gegenüber dem
Fahrzeugrahmen 3106 verschiebbar, wobei die Arretierung 3108 geöffnet und
geschlossen werden kann. Dazu wird der Aktor verschiebbar im Fahrzeug
eingebaut, die aktorinterne Mechanik jedoch festgehalten und zwischen
Anpreßfeder 3103 und Kupplung 3105 stellt sich ein Kräftegleichgewicht ein.
Dabei wird der Aktor in seine endgültige Position gerückt, in welche er dann
arretiert wird.
Durch diese Verschiebung des Aktors gegenüber dem Gehäuse wird der
Kraftspeicher 3103 mit einem gegebenenfalls in dem Aktor vorhandenen
Kraftspeicher ins Gleichgewicht gesetzt. Eine Nachstellung kann bei einem
solchen Ausführungsbeispiel eines Aktors durch einen separaten Mechanis
mus realisiert werden. Die Kombination von Nachstellungen der hier gezeigten
Ersteinstellung könnte beispielsweise mit einem Zusatzaktor, wie beispiels
weise einem zusätzlichen Elektromotor realisiert werden, wobei bei jeder
Nachstellung der gesamte Aktor 3100 bewegt werden würde.
Die Fig. 27d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Aktors 3150,
wobei der Aktor mit seinem Gehäuse 3151 gegenüber dem Fahrzeug 3152
verschiebbar und über die Arretierung 3153 arretierbar gehalten ist. Der Aktor
ist weiterhin mittels des Kraftspeichers 3154 gegenüber dem Gehäuse 3152
kraftbeaufschlagbar, so daß bei einer Ersteinstellung ein Kräftegleichgewicht
zwischen dem Kraftspeicher 3154, dem Kraftspeicher 3155, sowie dem
Kraftspeicher des Drehmomentübertragungssystemes 3156 erzeugt wird.
Anschließen kann das bei geöffneter Arretierung erzeugte Kräftegleichgewicht
durch die Fixierung der Position des Aktors gegenüber dem Gehäuse quasi
festgehalten werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 27e zeigt weiterhin einen Aktor 3200 mit
einem Kraftspeicher 3201, wobei der Aktor gehäusefest angeordnet ist. Das
Drehmomentübertragungssystem 3202 ist ebenfalls axial fest eingebaut,
wobei das Drehmomentübertragungssystem über die Kurbelwelle 3203 von
einem Antriebsmotor antreibbar ist. Zwischen das Ausgangselement 3204 des
Aktors und das Betätigungselement 3205 des Drehmomentübertragungs
systemes ist ein Einstellelement 3206 angeordnet, welches im wesentlichen
zwei topfartige Elemente 3207 und 3208 aufweist, wobei zwischen diesen
Elementen ein Kraftspeicher 3209 angeordnet ist. Über die Arretierung 3210
können die beiden Element 3207 und 3208 arretiert werden. Zur Erstein
stellung wird die Arretierung 3210 geöffnet, wodurch sich ein Kräftegleichge
wicht zwischen den Kraftspeichern 3201 des Aktors, des Kraftspeichers 3209
sowie gegebenenfalls eines Kraftspeichers des Drehmomentübertragungs
systemes 3202 einstellen kann. Anschließend kann die Arretierung 3210
wieder geschlossen werden. Das Einstellelement wird somit nach der
Erzeugung des Kräftegleichgewichtes arretiert und bleibt im arretierten
Zustand innerhalb der Betätigungsstrecke des Aktors.
Die weiteren Ausführungsbeispiele zeigen Aktoren, bei welchen der eigentli
chen Hauptbewegung des Aktors eine Nachstellbewegung überlagert wird.
Hierzu werden die Abtriebswege eines Hub- und eines Nachstellgetriebes
kombiniert. Wird eine Abtriebsbewegung eines hubperiodisch übersetzenden
Getriebes eine fortlaufende, drehrichtungsabhängig orientierte Nachstell
bewegung überlagert, so ist es möglich die Antriebe von beiden Teilbewegun
gen permanent zu koppeln. Als Antriebseinheit kann bei einem solchen Aktor
beispielsweise eine Elektromotor eingesetzt werden. Die Auslösung und
Orientierung der Nachstellung kann durch die Bewegungsrichtung des
Hauptantriebes gesteuert werden. Für das Hubgetriebe ergibt sich beispiels
weise die Bedingung, daß es periodisch übersetzend sein kann, das heißt, das
die Kupplungsbetätigung bei beliebigem Drehsinn des Antriebes möglich ist.
Durch das Nachstellgetriebe wird eine geringe Leistung übertragen und somit
kann der unter Umständen geringe Wirkungsgrad dieses Teilgetriebes nur
einen kleinen Einfluß auf den Gesamtwirkungsgrad des Aktors ausüben.
Der Gedanke dieser Antriebsvariante besteht darin, daß die Nachstellung im
Aktor integriert ist, wobei ein hubperiodisch und ein fortlaufend übersetzendes
Getriebe von einer Antriebseinheit, wie Elektromotor, angetrieben werden
kann und eine Überlagerung der beiden Bewegungen erfolgt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein periodisch und ein hubsymmetrisch über
setzendes Getriebe mit einem drehrichtungswechselnden Motor angetrieben
werden. Die Ausführung des Betätigungshubes ist mit beiden Drehrichtungen
des Antriebes möglich. Wird der hubperiodischen Hauptbewegung zur Betäti
gung permanent eine drehrichtungsabhängig orientierte, fortlaufende, zweite
Bewegung überlagert, so können vorteilhaft Betätigungen beispielsweise eines
Drehmomentübertragungssystemes gesteuert werden.
Die Fig. 28a und 28b zeigen einen Aktor 3300 in zwei Schnittdar
stellungen. Ein am Gehäuse 3302 angeflanschter oder befestigter Motor 3301
treibt über eine Schneckenwelle 3303 das Schneckenzahnrad 3304 an. Auf
dieser Welle 3303 befinden sich zwei Exzenter 3305, welche eine Koppel
3306 antreiben. Ebenfalls auf der Welle wird eine zweite Schnecke 3308
angetrieben, wobei diese auf das Schneckenrad 3309 wirkt. Auf der zweiten
Welle ist ein Spindel 3310 angeordnet, welche die im Gestell 3302 gelagerte
Spindelmutter 3311 verschiebt. Die Nachstellbewegung der Spindelmutter
und die Hubbewegung der Koppel 3306 werden durch den Summierhebel
3312 auf das Abtriebsglied 3313 übertragen. Auf die Koppel wirkt weiterhin
die im Gehäuse abgestütze Feder 3307. Es handelt sich hierbei um eine
Struktur bei der die schiebenden Abtriebsbewegungen zweier Teilgetriebe
durch ein Summiergetriebe überlagert werden. Durch die Übersetzung des
zweiten Schneckenradgetriebes, die Steigung der Spindel des Nachstell
getriebes um die Hebelverhältnisse am Summiergetriebe wird für die
Kombination der beiden Teilbewegungen eine wirkungsgradgünstige
Anordnung möglich.
Die Fig. 29 zeigt weiterhin einen Aktor 3400. Der Antriebsmotor 3401 des
Aktors 3400 ist am Gehäuse 3402 befestigt. Er treibt über eine Steckenwelle
3403 die als Hohlwelle ausgeführte Schneckenradwelle 3404 an. Die auf der
Welle befindliche Taumelscheibe 3417 bewegt die Schwinge 3419. Die auf
der Welle 3404 befindliche Verzahnung betätigt über die Nebenwelle 3415 ein
Zahnrad 3416 auf der Spindelwelle. Die durch eine Momentenübertragung
3418 axial verschiebbare Spindelmutter 3411 hat gegenüber der Spindelwelle
nur eine geringe Drehzahldifferenz. Die Nachstellbewegung der Spindelmutter
und die über die Koppel 3406 übertragene Hubbewegung der Schwinge 3419
werden durch Summierhebel 3412 auf ein Abtriebsglied 3413 geleitet. Die
Kraft der im Gehäuse abgestützten Feder 3407 wird mit dem Anlenkteil 3414
auf die Schwinge 3419 geführt.
Die Fig. 30 zeigt einen Aktor 3500 mit einer Antriebseinheit 3501. Die
Antriebseinheit 3501, wie Elektromotor, treibt ein im Gehäuse 3502
befindliches Umlaufrädergetriebe 3520 an. Die im Gestell gelagerte Stehquelle
3527 des Getriebes wirkt über die Momentenübertragung 3518 auf die
Hohlwelle ausgebildete Taumelscheibenwelle 3521. Diese ist axial ver
schiebbar gelagert. Durch das Zahnrad 3524 des Umlaufrädergetriebes wird
die Spindelwelle 3510 angetrieben. Dabei wird durch die im Eingriff
befindliche Spindelmutter 3511 der Taumelscheibenwelle 3521 eine axiale
Nachstellbewegung erreicht. Es erfolgt eine Verschiebung des Taumel
scheibengetriebes. Gleichzeitig wird aber der Hub der Taumelscheibe 3517
ausgeführt. Auf den einem Momentenabstützung 3526 gelagerten Schieber
3522 werden somit beide Bewegungen überlagert aufgebracht. Auf den
Schieber wirkt weiterhin die radial außerhalb des Motorpoltopfes angeordnete
Feder, wie Kraftspeicher 3507. Die Abtriebsbewegung wird vom Abtriebsglied
3513 abgeleitet.
Bei dieser Variante handelt es sich um eine Struktur, bei der die schiebende
Abtriebsbewegung eines Nachstellgetriebes und die Antriebsdrehbewegung
gemeinsam auf ein Hubgetriebe geleitet wird. Das Nachstellgetriebe wird
durch einen geeigneten zweiten Abtrieb des Umlaufrädergetriebes als eine
Differenzspindel angetrieben.
Die Fig. 31 zeigt einen Aktor 3600, welcher mit einer Antriebseinheit, wie
Antriebsmotor 3601 ausgebildet ist. Der Antriebsmotor 3601 ist am Gehäuse
3602 befestigt. Der Antriebsmotor treibt über ein Zahnrad 3624 die auf der
Gehäuseachse 3632 gelagerte Stirnradwelle 3628 an. Die Bewegung wird
über eine zweite Stirnradwelle 3629 und eine Momentenübertragung 3618
auf die Kurvenkörperwelle 3630 übertragen. Bei der Bewegung des Exzenters
3605 durch Drehung der Stirnradwelle 3629 wälzt das Exzenterrad 3634 im
innen verzahnten Rad 3627 ab. Mit der Schleife 3633 stützt sich das
Exzenterrad auf die Gehäuseachse 3632, damit wird es am Durchdrehen
gehindert. Das Zahnrad 3627 überträgt somit eine Schrittbewegung auf die
Spindelwelle 3616. Die Drehungsdifferenz von Spindelwelle und Kurvenkör
perwelle bewirkt durch die Spindelmutter 3611 eine axiale Verschiebung des
Kurvenkörpers. An der Eingriffszone 3631 wird somit eine Überlagerung von
Nachstellbewegung durch das Spindelgetriebe und Hubbewegung des
Zylinderkurvengetriebes überlagert. Zur Verdrehsicherung ist der Schieber
3622 auf der Gestellachse 3632 durch eine Momentenabstützung 3626
gelagert. Er überträgt die Kraft der Feder 3607 auf das Abtriebsglied 3613.
Bei einer Ausgestaltung eines Aktors kann es vorteilhaft sein, wenn eine
Drehzahlübersetzung des Antriebs, wie Elektromotors mittels eines Stirnrad
getriebes, Schneckenradgetriebes oder Umlaufrädergetriebes erfolgt. Eine
Rotations-Translations-Wandlung der Hauptbewegung kann vorteilhaft durch
ein Taumelscheibengetriebe, ein Schubkurbelgetriebe, ein Kurbelgetriebe, ein
Kurbelschleifengetriebe und/oder ein Räderkoppelgetriebe erfolgen. Eine
Drehzahlübersetzung im Bereich beispielsweise der Nachstellung kann
zweckmäßigerweise durch ein Stirnradgetriebe, ein Schneckenradgetriebe, ein
Umlaufrädergetriebe, ein Doppelschraubgetriebe und/oder ein Räderkoppelge
triebe erfolgen. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn eine Rotations-Translations-Wandlung
für die Nachstellung durch ein Spindelgetriebe, ein
Schubkurbelgetriebe, ein Kurbelgetriebe, eine Differenzspindel und/oder durch
ein Räderkoppelgetriebe erfolgen kann. Zur Wegüberlagerung, wie Summie
rung kann beispielsweise ein Summierhebel oder ein Zahnstangengetriebe
verwendet werden. Für eine Gestellpunktverlagerung kann hingegen eine axial
verschiebbare Momentenübertragung und/oder eine tangential verschiebbare
Kraftübertragung zweckmäßig sein.
Die Fig. 32a und 32b zeigen einen Aktor 3700 jeweils in einer Schnitt
darstellung. Der Aktor 3700 weist einen Antriebsmotor 3701 auf. Der
Antriebsmotor 3701 treibt mit Übersetzungsgetriebe, wie beispielsweise
Schneckengetriebe 3702 mit Schneckenrad 3703 die im Gehäuse 3704
gelagerte Welle 3705 an. Durch diese wird die Taumelscheibe 3706
angetrieben und bewegt über das Koppelteil 3707 und den Hebel 3708 das
Abtriebselement 3709. Auf das Koppelteil wirkt weiterhin ein Kraftspeicher,
wie Feder, 3710, welcher sich mit seinem anderen Ende im Gehäuse abstützt.
Durch einen als Gewindespindel ausgebildeten Abschnitt treibt die Welle 3705
zusätzlich die Mutter 3711 zur axialen Bewegung an. Dabei wird der im
Gehäuse gelagerte Hebel 3712 über zwei Bolzen der Mutter geschwenkt. Ein
weiterer Bolzen dient der Momentenabstützung und verhindert das Verdrehen
der Mutter. Das Schwenken des Hebels 3712 bewirkt eine Verlagerung des
Drehpunktes A von Hebel 3708 überlagert sich damit im Sinne einer
Nachstellung auf die eigentliche Hubbewegung des Abtriebselementes 3709.
Durch die Spindelsteigung auf der Welle 3705 und die Hebelverhältnisse an
Teil 3712 ist eine Abstimmung der Nachstellgeschwindigkeit zur
Hubbewegung möglich. Bei beiden möglichen Drehrichtungen der Welle 3705
erfolgt durch die Taumelscheibe 3706 die Ausführung der Hubbewegung. Die
Orientierung der Nachstellbewegung kann jedoch gewechselt werden.
Die Fig. 33 zeigt einen Aktor 3800 mit einer Antriebseinheit 3801. Der
Motor 3801 treibt mit einem Übersetzungsgetriebe 3802, wie beispielsweise
Umlaufrädergetriebe, die im Gehäuse 3803 gelagerte Welle 3804 an. Über die
axial bewegliche Verbindung der Keilwelle 3804 wird das Drehmoment auf die
Hülse 3805 übertragen. Diese Hülse treibt wiederum die Taumelscheibe 3806
an und überträgt somit auf das Abtriebsteil 3807 eine Hubbewegung. Eine
Feder 3808 stützt sich im Gehäuse ab und wirkt mit einer Kraft auf eine
ringförmige Stütze 3809 des Abtriebsteiles.
Durch eine Führung 3810 des Abtriebsteiles ist eine Verdrehung verhindert.
Bei der Bewegung der Taumelscheibe wälzt sich diese mit einer Verzahnung
auf einer Nachstellhülse 3812 ab und treibt diese zur Drehung an. Die
Nachstellhülse bewegt sich dabei nach Wahl der Abmessungen, wie Winkel
und Durchmesser der Taumelscheibe 3806 und Hülse 3812, mit erheblich
geringerer Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist somit einstellbar. Die
Hülse ist als Mutter ausgebildet und schraubt sich bei Drehung auf einem
Gewinde des Gehäuses in axialer Richtung. Da die Hülse 3812 aber durch
Lager 3813 der axialen Lagerung der auf der Keilwelle 3804 verschiebbaren
Hülse 3805 dient, bewirkt ihre Drehung eine Schiebung der Taumelscheibe
3806 und überlagert somit auf die Hubbewegung des Abtriebes eine
Nachstellbewegung. Bei beiden möglichen Drehrichtungen der Welle 3804
erfolgt durch die Taumelscheibe 3806 die Ausführung der Hubbewegung. Die
Orientierung der Nachstellbewegung kann jedoch gewechselt werden.
Zweckmäßig kann es sein, wenn eine Wegmessung an einem Element eines
Aktors oder eines betätigbaren Elementes oder in einer Übertragungsstrecke
zwischen dem Aktor und einem betätigbaren Element erfolgen kann. Dabei
kann es zweckmäßig sein, wenn eine Wegmessung zumindest zeitweise an
einem im wesentlichen linear bewegbaren Element erfolgen kann. Ebenso
kann es vorteilhaft sein, wenn eine Drehwinkelmessung an einer Welle, wie
beispielsweise Motorwelle, erfolgt.
Ein Bewegungswandel im Aktorgetriebe kann unter Berücksichtigung der
folgenden Merkmale: Drehzahl, Rotation-/Translation, Geschwindigkeit,
Richtung, Achslage, erfolgen.
Vorgeschlagen wird beispielsweise ein Getriebeaufbau mit einer vom
Motor direkt angetriebenen Spindel mit relativ großer Steigung. Daraus
resultiert ein günstiger Spindelwirkungsgrad. Der Abtriebsweg der
Spindelmutter wird durch einen Hebel oder ein anderes geeignetes
Getriebe untersetzt. Vorzugsweise kann die Struktur für ein Aktorgetriebe
aus einer direkt angetriebenen Spindel und einem nachgeschalteten
Schubuntersetzungsgetriebe bestehen.
Die Grundaufgaben eines Aktors zu Kupplungsbetätigung sind folgende:
- - Erzeugung von mechanischer Antriebskraft/-Moment und
- - Abstützung von Reaktionskraft/-Moment.
Für die Kombination eines elektronischen Kupplungsmanagement mit
einer zugedrückten Kupplung steht als weitere Aufgabe, die Aufbringung
einer Anpreßkraft durch einen Kraftspeicher, wie eine Feder.
Für die Realisierung eines Aktoraufbaues kommt, bei der angestrebten
Elektromotorengröße und den geforderten oder realisierbaren Abtriebs
wegen und/oder Kräften, wie für diese Leistungsdaten sowie für den
geforderten Bauraum, beispielsweise ein Aktor mit 2-stufig
übersetzendem Getriebe in Frage.
Folgend können somit mindestens 2 der unten aufgelisteten Wandlungen
vollzogen werden.
Wechsel:
- - Drehzahl
- - Drehrichtung
- - Achslage
Wandlung:
Wechsel:
- - Schubrichtung
Orientierung/
- - Richtungssinn
Geschwindigkeit.
Die Grundstruktur für ein Getriebe ist beispielsweise durch folgende
Merkmale gekennzeichnet:
- - axiale Spindelkraftabstützung im Gehäuse,
- - großer Spindelmutterweg,
(eine Funktionsumkehr durch drehende Mutter und schiebende
Spindel ergibt keine günstigere Variante)
- - Mutter als Keilelement mit Wälzeingriff im Abtriebskeil,
- - Wälzführung für axiale Keilkraftabstützung im Gehäuse,
- - keine Keilkraftwirkung radial auf die Spindel,
- - Querkraft des Abtriebskeiles entspricht Spindelaxialkraft
(gegenseitig im Gestell aufnehmen) und
- - Verdrehsicherung der Spindelmutter kann mit Keilabstützung im
Gehäuse realisiert werden.
Zur Sicherung des Zwanglaufes im Keilschubgetriebe, bei Wechsel
zwischen drückender und ziehender Kraftbelastung des Abtriebes kann
beispielsweise eine Ausführung als formpaariges Gelenk dienen. Die
Paarung der Keilflächen können in der Art einer Nut- bzw. Wulstkurve
ausgeführt werden. Um geringe Reibkräfte zu erzielen sind die
Eingriffsrollenkörper zweiteilig als Doppelrolle auszuführen.
Da der Abtriebskeil infolge des langen Spindelmutter- und kurzen Abtrieb
weges für eine Schieberführung ungünstige Proportionen aufweist, liegt
eine Ausführung als Führungskoppelgetriebe oder auch nur als einfacher
Hebel nahe. Die jetzt im Endlichen liegende Drehachse kann zu der
Spindeldrehachse parallel, rechtwinklig oder allgemein angeordnet sein.
Bei dem gewählten Funktionsprinzip der zugedrückten Kupplung muß für
die Kupplungsbetätigung eine Anpreßfeder wirken. Der Kraftfluß der
Feder sollte direkt auf das Abtriebsglied wirken. Für eine
erfindungsgemäße Variante erscheint eine Drehstabfeder als geeignete
Form, hierbei kann unter Umständen die gesamte Längenausdehnung des
Stellergehäuses ausgenutzt werden um einen günstigen Federkraftverlauf
zu erreichen. Bei einer weiteren Variante kann eine Schlingfeder, welche
um den Motor angeordnet wird, verwendet werden. Im Fall einer
Gestaltung eines Abtriebhebels sind weitere Varianten der
Federanlenkung zu betrachten.
Im Vergleich der zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten zeigen sich
beispielsweise zwei Varianten mit folgenden Merkmalen als günstig:
Variante I
- - koaxiale Lage der Drehachsen von Spindel und Abtriebsbuchse,
- - kombiniert mit einer Schlingfeder,
- - großer Schwingwinkel möglich,
kompakte geschlossene Bauform.
Variante II
- - rechtwinkelig gelagerter Schwenkhebel zur Abtriebsbewegung
- - quer auf Hebel wirkende Schraubendruckfeder
- - vorteilhafter Verlauf der Abtriebskraft über den Betätigungsweg
(Nichtlinearität).
Die Fig. 34, 34a, 35 und 36 zeigen Ausführungsbeispiele der
Erfindung. Ein Motor 4001 ist am Gehäuse 4002 angeflanscht oder
angeordnet und treibt die Spindel 400) an einem Ende direkt an. Das
gegenüberliegende Ende der Spindel ist im Gehäuse gelagert. Die
Spindelmutter 4004 besitzt beidseitig radiale Bolzen mit aufgesetzten
Führungsrollen 4005 und ist so in zwei symmetrischen Schlitzführungen
des Gehäuses verdrehgesichert. Je zwei weitere Eingriffsrollen 4006 an
den beiden Bolzen wirken auf den Abtriebshebel 4007. Der Hebel ist
durch ein Drehgelenk im Gehäuse gelagert. Die Eingriffsrollen der
Spindelmutter bewegen sich in Schlitzen des Hebels und übertragen
somit die Bewegung auf diesen. Die auf die Eingriffsrolle rückwirkende
Kraft stützt sich über die Führungsrollen im Gehäuse ab und wird so
nicht auf das Spindelgetriebe als Querkraft wirken. Auf den
Abtriebshebel wirkt gleichzeitig eine im Gehäuse abgestützte Druckfeder
4008, sie dient als Anpreßfeder des Kupplungssystems.
Im wesentlichen unterscheiden sich die Varianten der Fig. 34, 34a,
35 und 36 in folgenden Punkten:
- - Drehpunktlage des Abtriebhebels im Gehäuse,
- - Wirkrichtung und Lage sowie Anlenkung der Anpreßfeder und
- - Anlenkung und Bewegung des Abtriebsgliedes.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 34, 34a zeigt die Drehpunktlage des
Abtriebhebels in großer Entfernung vom Abtriebspunkt, bedingt einen
langen Hebel. Der Abtriebspunkt bewegt sich durch den großen Radius
auf einer schwach gekrümmten Bahn. Die Anlenkung der Anpreßfeder
nahe dieses Punktes kann direkt erfolgen. Am Abtriebshebel ist ein Teil
der Betätigungsstrecke 4009 drehbar angekoppelt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 35 zeigt die Drehpunktlage des
Abtriebshebels nahe dem Abtriebspunkt. Es resultiert ein kurzer Hebelarm
zum Anlenkpunkt, dieser beschreibt aufgrund des geringen Radius eine
stark gekrümmte Bahn. Die Anlenkung der Anpreßfeder wird daraufhin
über ein Koppelteil 4010 realisiert. In der gezeigten Ausführung muß das
angetriebene Teil der Betätigungsstrecke 4009 eine eigene Führung
aufweisen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 36 zeigt die Anlenkung der
Anpreßfeder mit einem Koppelteil 4010, wobei ein entfernterer
Drehpunkt gewählt ist. Es ergibt sich eine andere Anordnung der Feder.
Der Motor kann auch an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses
angebracht werden. Die Bewegung des Abtriebhebels wird mit einer
Drehwelle 4011 aus dem Gehäuse herausgeführt. Zur
Gehäuseabdichtung ist eine Wellendichtung vorzusehen. Am äußeren
Wellenende kann ein Schwenkhebel 4012 mit beliebiger Winkellage
angreifen und die Abtriebsbewegung auf ein Teil der Betätigungsstrecke
4009 übertragen oder die Drehbewegung wird direkt abgeleitet.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere bisher nur in der Beschreibung
und/oder in Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des
jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die
Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale
der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige
Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Ansprüche
unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das Ausführungsbeispiel der Beschreibung
beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und
Kombinationen und/oder Materialien, die z. B. durch Kombination oder
Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be
schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen
und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder
Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu
einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Ver
fahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsver
fahren betreffen.