DE19723394B4

DE19723394B4 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19723394B4
Application number: DE19723394A
Authority: DE
Inventors: Paul Maucher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: DE19723394A1; GB9711400D0; GB2313885A; GB2313885B; FR2749636B1; FR2749636A1

Abstract

Betätigungsvorrichtung (1) zur Ansteuerung eines betätigbaren Ansteuerelementes, beispielsweise zum Schalten und/oder Wählen der Übersetzung eines Getriebes und/oder zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) eine Antriebseinheit sowie ein damit über eine Antriebsverbindung wirkverbundenes Ausgangselement (11) zur Betätigung aufweist, mit zumindest einem das Ausgangselement (11) beaufschlagbaren Kraftspeicher (25, 50) und mit einem kraftbeaufschlagbaren Element (30) mit einer räumlich geometrischen Kontur, wobei der Kraftspeicher (50) direkt oder indirekt auf die räumlich geometrische Kontur wirkt und solchermaßen mit dem Ausgangselement (11) in Wirkverbindung stehend angeordnet ist, dass die Kraftwirkung des Kraftspeichers (50) über die räumlich geometrische Kontur des kraftbeaufschlagbaren Elementes (30) auf das Ausgangselement (11) wirkt, wobei der Kraftspeicher (50) das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur beaufschlagt und sich ein das Ausgangselement (11) beaufschlagbares Element im Bereich der räumlich geometrischen Kontur abstützt und wobei das Abstützen an der räumlich geometrischen Kontur und/oder das Beaufschlagen der räumlich geometrischen Kontur gleitend, wälzend oder rollend erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Ansteuerung eines betätigbaren Elementes, wie beispielsweise eines Getriebes oder eines Drehmomentübertragungssystems im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebseinheit und einem mit dieser über eine Antriebsverbindung wirkverbundenen Ausgangselement, mit zumindest einem Kraftspeicher, mittels welchem eine direkte oder indirekte Kraftwirkung auf das Ausgangselement erreichbar ist.
Solche Betätigungsvorrichtungen sind durch die DE 195 04 847 A1 bekannt geworden. Bei diesen Betätigungsvorrichtungen für Drehmomentübertragungssysteme ist eine Betätigungsvorrichtung dargestellt, welche einen Kraftspeicher zur Kraftunterstützung aufweist, wobei der Kraftspeicher als linear wirkender angeordnet ist, so daß eine lineare Betätigungsweg-Kraftrelation vorhanden ist.
Auch die DE 44 33 825 A1 zeigt eine entsprechende Betätigungsvorrichtung, bei welcher ein Ausgangselement mittels eines Kraftspeichers beaufschlagt wird. Der Kraftspeicher erzeugt seine Kraftwirkung hierbei über einen Bolzen, welcher auf die radialen Außenseiten der Wangen eines Schneckenzahnrads einwirkt, wobei dieses Schneckenzahnrad Aussparungen für den Bolzen aufweist, welcher auf diese Weise durch eine entsprechende Rotation des Schneckenzahnrads den Antrieb zum Auskuppeln wenigstens unterstützt. Weitergehende Anpassungen des Kraftverlaufs, mit welchem das Ausgangselement beaufschlagt wird, sind hier nicht möglich.
Aus der US 4 907 468 A ist eine Betätigungsvorrichtung bekannt, bei welcher zwei Federn die Betätigung des Ausgangselements wenigstens unterstützen.
Aus der DE 37 14 211 A1 sind ähnlich zwei parallel angeordnete Federn als Kraftspeicher zur Unterstützung des Ausgangselements einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine oben genannte Betätigungsvorrichtung zu schaffen, welche einen modulierten Kraftverlauf, wie beispielsweise wegmodulierten Kraftverlauf, der auf das Ausgangselement wirkenden Kraftunterstützung aufweist, die eine Kraftunterstützung eines Antriebsmotors in zumindest einer Betriebsrichtung erreicht. Weiterhin liegt die Aufgabe zugrunde, eine oben genannte Vorrichtung zu schaffen, welche im Hinblick auf Bauraum, Kosten und Materialaufwand günstiger ausgestaltet werden kann. Ebenfalls ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte Funktionalität aufweist.
Dies wird bei oben genannten Betätigungsvorrichtungen erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein kraftbeaufschlagbares Element mit einer räumlich geoetrischen Kontur, wie beispielsweise mit einem Kurvenprofil oder mit einer Kurvenscheibe oder mit einem Nocken, mit der Antriebsverbindung in Wirkverbindung stehend angeordnet ist und die Kraftwirkung des zumindest einen Kraftspeichers über die räumlich geometrische Kontur des Elementes auf das Ausgangselement wirkt, wobei der zumindest eine Kraftspeicher das Element mit der räumlich geometrischen Kontur beispielsweise im Bereich einer Lagerstelle, wie an einem nicht zentrisch angeordneten Zapfen, beaufschlagt, wobei sich ein das Ausgangselement beaufschlagendes Element im Bereich der räumlich geometrischen Kontur abstützt und das Abstützen an der räumlich geometrischen Kontur und/oder das Beaufschlagen der räumlich geometrischen Kontur gleitend, wälzend oder rollend erfolgt.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bei einer Betätigungsvorrichtung zur Ansteuerung eines betätigbaren Ansteuerelementes, beispielsweise zum Schalten oder Wählen der Übersetzung eines Getriebes oder zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, die Betätigungsvorrichtung weist eine Antriebseinheit, gegebenenfalls ein Getriebe sowie ein damit über eine Antriebsverbindung wirkverbundenes Ausgangselement auf, mit zumindest einem das Ausgangselement beaufschlagenden Kraftspeicher, vorteilhaft, wenn ein kraftbeaufschlagbares Element mit einer räumlich geometrischen Kontur, wie beispielsweise mit einer Kurvenscheibe, einem Kurvenprofil und/oder mit einem Nocken, in der Antriebsverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement angeordnet ist und die Kraftwirkung des zumindest einen Kraftspeichers über die räumlich geometrische Kontur auf das Ausgangselement wirkt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das kraftbeaufschlagbare Element mit einer räumlich geometrischen Kontur, wie mit einer Kurvenscheibe, mit einem Kurvenprofil oder mit einem Nocken, durch den zumindest einen Kraftspeicher im Bereich der räumlich geometrischen Kontur beaufschlagt wird, so daß eine Kraftübertragung ausgehend von dem Kraftspeicher, über die räumlich geometrische Kontur, auf das Ausgangselement erfolgt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in vorteilhafter Art vorsehen, daß das kraftbeaufschlagbare Element mit der räumlich geometrischen Kontur, wie Kurvenscheibe, Kurvenprofil, Kurvenbahn oder Nocken, ein Element ist, das bei einer Betätigung des betätigbaren Ansteuerelementes in eine Bewegung versetzt wird.
Bei einer Betätigungsvorrichtung ist es zweckmäßig, wenn bei einer Kraftbeaufschlagung der kraftbeaufschlagbaren Kontur und bei einer Bewegung des Elementes mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur eine Kraftmodulation der Kraftwirkung von dem Kraftspeicher auf das Ausgangselement erfolgt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur bei einer Betätigung des Ansteuerelementes eine Bewegung in zumindest eine Richtung durchführt.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur in linearer Richtung und/oder in einer Kreisbewegung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bewegbar ist.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken ist es zweckmäßig, wenn die räumlich geometrische, kraftbeaufschlagbare Kontur des Elementes in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Kraftwirkung von dem zumindest einen Kraftspeicher auf die räumlich geometrische, kraftbeaufschlagbare Kontur des Elementes im wesentlichen in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung gerichtet ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Modulation der räumlich geometrisch, kraftbeaufschlagbaren Kontur des Elementes im wesentlichen in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn bei einer Kraftbeaufschlagung der Kontur durch beispielsweise den zumindest einen Kraftspeicher, eine Kraftwirkung zumindest im wesentlichen in Richtung auf das Ausgangselement oder in die entgegengesetzte Richtung erfolgt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn bei einer Kraftbeaufschlagung der Kontur durch beispielsweise den zumindest einen Kraftspeicher, eine Aufteilung der Kraftwirkung zumindest im wesentlichen in Richtung einer Betätigungsbewegung des Ausgangselement und/oder in eine Richtung senkrecht zu der Betätigungsbewegung erfolgt.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn in der Antriebsverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement ein Getriebe wirksam angeordnet ist.
Zweckmäßig ist es, wenn das räumlich geometrische Element mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur mit der Antriebseinheit, einem Element in der Antriebsverbindung, oder mit dem Ausgangselement in Wirkverbindung steht.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen, kraftbeaufschlagbaren Kontur eine ein- oder zweidimensional ausgestaltete drehbare Kurvenscheibe, eine Kurvenbahn oder ein Nocken aufweist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen kraftbeaufschlagbaren Kontur eine ein- oder zweidimensional ausgestaltete linear oder axial verschiebliche Kurvenscheibe, Kurvenbahn oder Nocken aufweist.
Nach dem erfinderischen Gedanken ist es vorteilhaft, wenn das Element mit der räumlich geometrischen, kraftbeaufschlagbaren Kontur eine dreidimensional ausgestaltete Kurvenscheibe, Kurvenbahn oder Nocken aufweist.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Kraftspeicher, welcher die räumlich geometrische Kontur kraftbeaufschlagt, einen Gleitschuh, eine Rolle und/oder ein Wälzlager aufweist, an welchem sich der Kraftspeicher an der Kontur abstützt.
Weiterhin ist die Erfindung in vorteilhafter Weise derart ausgestaltet, daß der zumindest eine Kraftspeicher ein Element, wie beispielsweise Hebel, beaufschlagt, welcher in einem ersten Bereich bewegbar gelagert ist und in einem zweiten Bereich einen Gleitschuh, eine Rolle oder ein Wälzlager aufweist, welcher die Kontur des räumlich geometrischen Elements beaufschlagt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der zumindest eine Kraftspeicher ein Element beaufschlagt, welches mittels einer Linearführung gelagert ist und weiterhin die Kontur des räumlich geometrischen Elements aufweist.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der zumindest eine Kraftspeicher ein zangenähnliches Element beaufschlagt, welches in einem Bereich bewegbar gelagert ist und die Kontur des räumlich geometrischen Elements beaufschlagt.
Vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Kraftspeicher das Element mit der räumlich geometrischen Kontur beispielsweise im Bereich einer Lagerstelle, wie an einem nicht zentrisch angeordneten Zapfen, beaufschlagt, wobei sich das Ausgangselement im Bereich der räumlich geometrischen Kontur abstützt.
Nach dem Erfindungsgedanken ist es zweckmäßig, wenn die Antriebseinheit ein Elektromotor, eine elektromagnetische oder elektromechanische Einheit ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die Antriebseinheit eine druckmittelbetätigte Antriebseinheit, wie hydraulische, hydropneumatische oder pneumatische Antriebseinheit ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn auf das Ausgangselement der Betätigungsvorrichtung aufgrund einer Bewegung des räumlich geometrischen Kontur und der Kraftbeaufschlagung dieser Kontur eine über den Betätigungsweg des Ausgangselements modulierte Kraftwirkung des Ausgangselements erfolgt.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Kraftunterstützung zumindest über einen Teilbereich des Betätigungsweges des Ausgangselementes erfolgt.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorteilhaft, daß die Kraftunterstützung gegebenenfalls einen Vorzeichenwechsel im Laufe des Betätigungsweges erfährt.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst, wenn zur Ansteuerung eines betätigbaren Ansteuerelementes, zum Schalten und/oder Wählen der Übersetzung eines Getriebes und/oder zum Betätigen eines Drehmoment-übertragungssystems, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, die Betätigungsvorrichtung eine Antriebseinheit, sowie ein damit über eine Antriebsverbindung wirkverbundenes Ausgangselement zur Betätigung aufweist, mit zumindest zwei das Ausgangselement beaufschlagbaren Kraftspeichern, wobei die Kraftwirkung der zumindest zwei Kraftspeicher derart auf das Ausgangselement wirkt, die beiden Kraftspeicher als in Reihe geschaltete Kraftspeicher angeordnet sind und wobei die beiden Kraftspeicher unterschiedlich steif ausgebildet sind.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein Kraftspeicher ein vorgespannter Kraftspeicher ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der zumindest eine Kraftspeicher eine Feder, wie eine Druckfeder, Blattfeder, Schlingfeder oder ein elastisches Element aus Metall, aus einem gummiähnlichen Material oder aus Kunststoff ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen Kontur aus Metall oder Kunststoff ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Element mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit einem Getriebebauteil ausgebildet ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit dem Ausgangselement ausgebildet ist.
Bei einer Variante der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit einem Element in der Wirkverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement ausgebildet ist Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Element mit der räumlich geometrischen Kontur mit einem Element in der Wirkverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement verbunden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung seien anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine Betätigungsvorrichtung,
2 eine Betätigungsvorrichtung,
3 eine Betätigungsvorrichtung,
4 eine Kompensationseinrichtung,
4a eine Kompensationseinrichtung,
4b eine Kompensationseinrichtung,
5a eine Kompensationseinrichtung,
5b eine Kompensationseinrichtung,
6a eine Kompensationseinrichtung,
6b eine Kompensationseinrichtung,
6c eine Kompensationseinrichtung,
7a eine Kompensationseinrichtung,
7b eine Kompensationseinrichtung,
8a eine Kompensationseinrichtung,
8b eine Kompensationseinrichtung,
9 eine Betätigungsvorrichtung,
10 eine Kurvenscheibe,
11 eine Kurvenscheibe,
12 ein Diagramm,
13 ein Diagramm,
14 einen Ausschnitt einer Betätigungseinrichtung,
14a eine Anordnung von Kraftspeichern,
14b eine Anordnung von Kraftspeichern,
15a eine Anordnung von Kraftspeichern,
15b eine Anordnung von Kraftspeichern,
16 eine Betätigungsvorrichtung und
17 eine Betätigungsvorrichtung,
Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1 zum automatisierten Betätigen beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems 2 und/oder zum automatisierten Schalten der Gänge eines Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsmotor, einem Drehmomentübertragungssystem und einem Getriebe. Das Drehmomentübertragungssystem kann mittels dieser Vorrichtung mittels einer Steuereinheit automatisiert ein- oder ausgerückt werden oder das von dem Drehmomentübertragungssystem übertragbare Drehmoment kann gezielt angesteuert werden. Das Getriebe kann ein manuell oder automatisiert schaltbares Getriebe sein, wobei bei einem automatisiert schaltbaren Getriebe die Gangstufen mittels der Vorrichtung gezielt eingelegt, gewechselt oder herausgenommen werden können. Die Gangstufen können in Abhängigkeit der Kinematik der Vorrichtung sequentiell oder in einer beliebigen Reihenfolge angesteuert werden.
Die Betätigungsvorrichtung 1 zur automatisierten Betätigung eines Drehmomentübertragungssystems und/oder eines Getriebes weist eine Antriebseinheit 3 auf, die beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein kann. Die Antriebseinheit der Betätigungsvorrichtung kann auch als elektromagnetische Einheit oder als druckmittelbetätigte Einheit, wie hydraulische oder pneumatische Einheit vorgesehen sein.
Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt ein Gehäuse 4 der Betätigungsvorrichtung 1, in welchem der Elektromotor 3 aufgenommen ist, wobei die Motorabtriebswelle 5 bei 6, 6a und 7 gelagert ist. Der Elektromotor 3 kann auch von außen auf das Gehäuse 4 aufgesetzt sein, wobei in Diesem Falle die Motorabtriebswelle 5 durch eine Öffnung im Gehäuse 4 in das Gehäuse eingreift. Das Polgehäuse 3a des Elektromotors 3 ist mit dem Gehäuse 4 der Vorrichtung verbunden, wie beispielsweise verschraubt, vernietet oder mittels einer Steckverbindung verbunden. Die Motorabtriebswelle ragt in diesem Falle beispielsweise in das Gehäuse hinein, so daß eine Antriebsverbindung entsteht.
Der Motorabtriebswelle kann ein Getriebe nachgeordnet sein, so daß die Antriebsbewegung, wie Drehbewegung der Abtriebswelle des Elektromotors, in beispielsweise eine andere Bewegungsform gewandelt werden kann. Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt ein nachgeordnetes Schneckengetriebe sowie ein nachgeordnetes Kurbelgetriebe.
Vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Lager 6 und 7 ist mit der Motorabtriebswelle 5 eine Schnecke wirkverbunden, die zumindest im wesentlichen drehfest mit der Motorabtriebswelle 5 ist. Diese Schnecke ist in der 1 nicht dargestellt, sie bildet jedoch einen Teil eines Schneckengetriebes. Die Schnecke kämmt ein Schneckenzahnrad 8.
Es können statt dem Schneckengetriebe jedoch auch andere Getriebe zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe, Getriebe mit Gewindespindel oder weitere Getriebe.
Die Schnecke treibt das Schneckenzahnrad 8 an, welches um die Achse 9 drehbar gelagert ist. Weiterhin ist über den Zapfen 10 eine Kurbelstange 11 mit dem Schneckenzahnrad wirkverbunden, die einen druckmittelbetätigbaren Geberzylinderkolben 12 der Betätigungsvorrichtung beaufschlagt oder betätigt.
Das Element, wie Kurbelstange 11, kann mit einem Kolben 12 eines Druckmittelgeberzylinders, wie Hydraulikgeberzylinders, 13 in Antriebsverbindung stehen und durch eine axiale Verlagerung des Geberzylinderkolbens 12 die axiale Position eines Nehmerzylinderkolbens 14, eines Druckmittelnehmerzylinders, wie Hydrauliknehmerzylinders, 15 ansteuern. Die Druckmittelstrecke 12, 13, 14 kann als Hydraulikstrecke oder als Pneumatikstrecke ausgebildet sein.
Die Verbindung zwischen der Kurbelstange 11 und dem Geberzylinderkolben 12 kann mittels einer Verbindung 16 erfolgen, die nach Art eines Kugelgelenkes oder Universalgelenkes ausgebildet ist und weiterhin beispielsweise derart ausgebildet ist, daß bei einer Montage ein Zusammenstecken durch eine Schnappverbindung erleichtert wird.
Das Ausgangsteil 17 des Hydrauliknehmerzylinders dient als Ausgangsteil der Betätigungsvorrichtung, wobei dieses in diesem Ausführungsbeispiel auf eine Ausrückgabel 18 wirkt, so daß die axiale Position eines Ausrücklagers 19 eingestellt oder betätigt werden kann, um die Kupplung gezielt einzurücken oder auszurücken oder um ein gezieltes übertragbares Drehmoment einzustellen.
Das Drehmomentübertragungssystem 2 ist als Reibungskupplung mit einer Druckplatte 20, einer Kupplungsscheibe 21 und einer Tellerfeder 22 dargestellt, die auf einem Schwungrad 23 montiert ist, wobei der Kupplungsdeckel mit 24 bezeichnet ist. Das Ausrücklager 19 betätigt bei einer axialen Bewegung die Tellerfeder 22, wobei die Kupplung ein- oder ausgerückt wird. Die Reibungskupplung kann eine selbstnachstellende, einen Verschleiß ausgleichende Kupplung sein. Weiterhin kann das Drehmomentübertragungssystem eine Lamellenkupplung oder eine Wandlerüberbrückungskupplung eines Drehmomentwandlers oder eine sonstige Kupplung sein. Die Reibungskupplung kann eine Trockenreibungskupplung oder eine in einem Fluid naß laufende Reibungskupplung sein.
Das Getriebe des Fahrzeuges kann als manuell geschaltetes Getriebe oder als automatisiert schaltbares Getriebe ausgestaltet sein. Das Getriebe kann weiterhin ein Automatgetriebe, wie Stufenautomat, oder als stufenlos einstellbares Getriebe, wie stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, ausgebildet sein.
Die Betätigungsvorrichtung kann zum Ein- und/oder Ausrücken eines Drehmomentübertragungssystemes oder zur Betätigung einer Übersetzungsänderung eines obigen Getriebes verwendet werden.
Die Betätigung der Kupplung mittels der Ausrückgabel 18 erfolgt gegen die Kraft der Tellerfeder 22 als Kraftspeicher. Das Mittel zum Ausrücken kann beispielsweise auch ein Zentralausrücker sein.
Innerhalb der Betätigungsvorrichtung 1 ist zumindest ein Kraftspeicher 25 angeordnet, welcher sich mit seinem einen Ende an dem Bauteil 26 abstützt, was wiederum sich an dem Gehäuseteil 27 abstützt, wobei das andere Ende des Kraftspeichers sich an dem Bauteil 28 abstützt, welches axial fest mit der Kurbelstange 11 über einen Sicherungsring 29 verbunden ist. Durch diese Anordnung des Kraftspeichers kann eine Kraftunterstützung der von der Antriebseinheit betätigten Kurbel durch den Kraftspeicher erreicht werden. Die Kraftwirkung des Kraftspeichers 25 wirkt entgegen oder mit dem Kraftspeicher der Kupplung. Die Richtung der Kraftwirkung des Kraftspeichers 25 auf die Kurbelstange oder auf ein Ausgangselement kann über den Betätigungsweg modulierbar sein.
Der Kraftspeicher 25 ist im wesentlichen koaxial zu der Achse der Kurbelstange 11 angeordnet und unterstützt die Bewegung der Kurbelstange 11 in Ausrückrichtung und/oder Einrückrichtung des Drehmomentübertragungssystems. Durch eine geeignet gewählte Vorspannung des Kraftspeichers 25, wie beispielsweise Schraubendruckfeder, kann erreicht werden, daß der Kraftspeicher über einen Teil des Betätigungsweges des Bauteiles 11 eine Kraft ausübt, die den Ausrückvorgang fördert und über einen weiteren Teil des axialen Weges eine Kraft ausübt, die dem Ausrückvorgang entgegenwirkt. Somit kann ein Vorzeichenwechsel in der Kraftwirkung auf die Kurbel vorgesehen werden.
Die Betätigungsvorrichtung 1 weist weiterhin ein ein Kurvenprofil aufweisendes oder tragendes räumlich geometrisches Element 30 auf, welches drehfest mit dem Schneckenzahnrad 8 verbunden ist. Die Verbindung des Elementes 30 mit dem Schneckenzahnrad 8 kann über eine Steckverbindung erfolgen, die somit eine drehfeste Verbindung erzeugt oder durch Verschrauben oder Vernieten. Weiterhin kann das Element 30 mit dem Schneckenzahnrad 11 einstückig ausgebildet sein. In vorteilhafter Art und Weise kann das Schneckenzahnrad 8 als Kunststoffspritzgußteil hergestellt sein, wobei das Element 30 mit seinem Kurvenprofil einstückig in dem Spritzgußverfahren mit hergestellt wird oder an das Schneckenzahnrad angespritzt wird. Das Bauteil kann aber auch aus Metall hergestellt sein.
Das ein Kurvenprofil tragende Element 30 wird kraftbeaufschlagt, um über das Kurvenprofil eine Kraft auf ein Ausgangselement der Betätigungsvorrichtung auszuüben, Die Modulation des Kurvenprofils erlaubt eine Modulation der Kraftbeaufschlagung als Funktion des Betätigungsweges oder der Betätigungsbewegung. Der Kraftspeicher 50 übt seine Kraftwirkung direkt oder indirekt, wie beispielsweise über einen Hebel mit Rollen, auf das Kurvenprofil aus.
Das Kurvenprofil teilt die am Kurvenprofil einwirkende Kraft in einen Anteil in Bewegungsrichtung und in einen Anteil senkrecht zur Bewegungsrichtung auf, wobei der Kraftanteil in Richtung der Bewegung eine Kraftunterstützung oder eine Kraftkompensation erbringt.
Die 2 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 100 mit einer Antriebseinheit 101, wie Elektromotor, mit einer Motorabtriebswelle 102 und einem nachgeschalteten Getriebe, wie beispielsweise einem Schneckengetriebe, wobei die Schnecke in der 2 nicht dargestellt ist, Die Schnecke kämmt ein Schneckenzahnrad 103, welches über eine Kurbel 104 ein Ausgangselement 105 antreibt. Die Kurbel 104 ist im Bereich 106 gelagert, wobei das Schneckenzahnrad im Bereich 107 drehbar gelagert ist.
Die Motorwelle 102 ist mittels der Lager 110 und 111 gelagert.
Mit dem Schneckenzahrad 103 ist ein räumlich geometrisches Element 120 drehfest verbunden, wobei das Element 120 eine Kontur 121, wie ein Kurvenprofil oder eine Kurvenscheibe, aufweist. Im Bereich 122 ist ein hebelartiges Element 123 verschwenkbar gelagert, wobei im Bereich 124 des Elementes 130 eine Rolle 125 drehbar gelagert ist. Ein Kraftspeicher 126 beaufschlagt den Hebel 123 derart, daß die Rolle 125 gegen die Kontur oder das Profil 121 des Elementes 120 beaufschlagt wird. Der Kraftspeicher ist durch hervorstehende Elemente 130 und 131 derart gelagert, daß er nicht verrutschen kann, wobei diese derart ausgebildet sind, daß die Elemente 130 und 131 in die zentrale axiale Öffnung des Kraftspeichers, wie Druckfeder, eingreifen. Durch dieses Eingreifen ist der Kraftspeicher im wesentlichen verschiebesicher oder verlustsicher angeordnet.
Die Kraftwirkung, welche von dem Kraftspeicher 126 ausgeht und über den Hebel 123 und die Rolle 125 auf die Kontur 121 übertragen wird, teilt sich im Angriffspunkt gemäß des üblichen Kräfteparallelogrammes auf in einen Anteil, welcher in radialer Richtung wirkt, und in einen Anteil, welcher in Umfangsrichtung wirkt. Die Kraftkomponente in radialer Richtung wirkt zentral auf die Achse 107. Der Anteil der Kraft in Umfangsrichtung bewirkt eine Krafteinwirkung auf die Kurbel 104 und somit auf das Ausgangselement 105. Die dadurch erreichte Kraftunterstützung oder Kraftkompensation der auf das Ausgangselement 105 wirkenden Betätigungskraft kann durch das Kurvenprofil 121 des räumlich geometrischen Elementes 120, wie Kurvenscheibe oder Nocken, als Funktion der Bewegung moduliert werden. Die radial und in Umfangsrichtung wirkenden Kraftkomponenten entsprechen einer Einwirkung auf eine sich drehende Kurvenscheibe. Allgemein teilt sich die auf das Kurvenprofil wirkende Kraft in einen Anteil im wesentlichen parallel zur Bewegungs- oder Betätigungsrichtung, sowie in einen Anteil im wesentlichen senkrecht zur Bewegungs- oder Betätigungsrichtung auf.
Durch die kurvengesteuerte Kraftwirkung oder Kompensation der Kompensationsfeder kann ein im wesentlichen anwendungsabhängiger Kompensationskraftverlauf oder ein Kompensationsmoment erreicht werden.
In dem im Ausführungsbeispiel der 2 dargestellten Beispiel ist eine am Gehäuse befestigte Feder 126 vorgesehen, welche direkt oder indirekt über den Hebel 123 auf ein Kurvenprofil 121 am Schneckenzahnrad 103 wirkt. Ändert sich der Abstand der Kontaktstelle Feder/Kurvenprofil von der Drehachse 107 des Schneckenzahnrades so wirkt ein Moment in Umfangsrichtung. Das Kurvenprofil kann so gestaltet sein, daß dieses wirkende Moment dem durch die Betätigungskraft auf das Ausgangselement 105 hervorgerufene Moment entgegenwirkt oder dieses unterstützt. Mit einer kurvengesteuerten Kompensationsfeder kann durch Modulation des Kurvenprofiles die Kompensationswirkung gegebenenfalls auf einzelne Bereiche des einstellbaren Weges beschränkt werden, wobei dies derart realisiert werden kann, daß über den Drehwinkel des Kurvenprofiles 121 eine Änderung des Radius des Kurvenprofiles nur über Teilbereiche des Winkels vorgegeben sind. In anderen Teilbereichen des Drehwinkels kann ein unveränderter Radius vorgesehen sein.
Die Ausgestaltung des Kurvenprofiles erlaubt eine gezielte Modulation der Kraft, die in Richtung der Betätigungsbewegung ausgeübt oder aufgebracht wird. Die Kraftwirkung kann dabei beispielsweise derart abgestimmt sein, daß sie über den gesamten Betätigungsweg in eine Richtung wirkt oder über den Betätigungsweg zumindest einmal ihr Vorzeichen, wie ihre Richtung, ändert. Ebenso kann der Betrag der wirkenden Kraft über den Betätigungsweg modulierbar sein.
Als eine räumlich geometrisches Kontur, wie beispielsweise mit eine Kurvenscheibe oder ein Kurvenprofil oder eine mit einer Kurvenscheibe oder mit einem Nocken verbundene modulierte Fläche, ist beispielsweise eine Fläche 121 entsprechend der 2 zu verstehen. Die Fläche weist eine Komponente in axialer Richtung und in Umfangsrichtung auf, wobei die Modulation der Fläche oder des Kurvenprofils über eine Modulation des Radius als Funktion des Drehwinkels erfolgt. Die Kraftbeaufschlagung erfolgt im wesentlichen in radialer Richtung, so daß sich eine Aufteilung der Kraft in eine Umfangskomponente und in eine Radialkomponente ergibt. Die Umfangskomponente der Kraft des Kraftspeichers auf die Fläche erbringt so dann die vorteilhafte Kraftunterstützung des Antriebes. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn, wie in 6a und 6b dargestellt, die Fläche eine Komponente in Umfangsrichtung und in radialer Richtung aufweist und die Modulation der Fläche in axialer Richtung als Funktion des Drehwinkels aufweist, so daß eine in axialer Richtung wirkende Kraft durch eine Kräfteaufteilung sich in eine Kraftkomponente in Umfangsrichtung und in axialer Richtung ergibt, so daß die Umfangskomponente der Kraft zur Unterstützung des Antriebes dient. Dies oben geschilderte bezieht sich vorteilhaft auf Antriebe mit in einer Kreisbewegung befindlichen Elementen. Bei Vorrichtungen mit einer Linearbewegung von Elementen, wie beispielsweise bei einer Vorrichtung der 4 bis 5b, ist es vorteilhaft, wenn die Fläche der räumlich geometrischen Kontur, wie beispielsweise mit einem Kurvenprofil oder mit einer Kurvenscheibe oder mit einem Nocken, eine Komponente in radialer Richtung und in axialer Richtung aufweist, wobei die Modulation der Fläche derart erfolgt, daß ein Abstand oder Radius von der Achse der Bewegung als Funktion der axialen Richtung moduliert ist. Dadurch ergibt sich eine Kraftwirkung auf beispielsweise ein Gestänge in Richtung der Bewegung, wobei eine Kräfteaufteilung durch die Fläche des Kurvenprofils erfolgt.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel entsprechend der 2, wobei der Kraftspeicher 200 als blattfederartiges Element vorgesehen ist, welches mittels Befestigungsmitteln 201 am Gehäuse 202 befestigt ist. An dem Schenkel 203 des Kraftspeichers 200 ist eine Rolle 205 im Bereich der Lagerung 204 drehbar angeordnet, wobei der Kraftspeicher 200 die Rolle 205 gegen das Kurvenprofil 206 des räumlich geometrischen Elementes 207 beaufschlagt. Die Kurvenbahn oder das Kurvenprofil der Kontur 206 des Elementes 207 ist in radialer Richtung moduliert, wenn sich das Element 207 in Umfangsrichtung dreht. Dadurch kann eine Kraftmodulation erreicht werden, die eine Kraftunterstützung oder eine Kraftkompensation auf das Element, wie Ausgangselement, 210 bewirkt.
Die 4 zeigt einen Ausschnitt einer Kraftkompensationsvorrichtung einer Betätigungsvorrichtung, bei welcher eine Kraftwirkung ausgehend von einem Kraftspeicher über ein Kurvenprofil auf ein Ausgangselement übertragen wird. Die Kraftkompensationsvorrichtung kann eine Kraftkompensation oder eine Kraftunterstützung in bezug auf das Ausgangselement bewirken, je nach Richtung der applizierten Kraft.
Die Kraftkompensationsvorrichtung weist ein axial verschiebliches Element 300 auf, welches von einer Antriebseinheit 301 beispielsweise mit Elektromotor und. Getriebe, angetrieben wird. Das axial verschiebliche Element 300 weist im Bereich 302 eine Kontur oder ein Kurvenprofil 303 auf, die in axialer Richtung betrachtet einen modulierten Umfang, Radius oder Abstand aufweist. Das Element 304 ist weiterhin mit einem betätigbaren Element verbunden, wobei die Kraftunterstützung des Elementes 302 als Kraftunterstützung zur Betätigung des betätigbaren Elementes wirkt. Die Kraftbeaufschlagung der modulierten Bereiche 303 wird derart durchgeführt, daß ein erster abgewinkelter Hebel 305 im Bereich 311 schwenkbar gelagert ist und ein zweiter Hebel 306 ebenfalls im Bereich 311 gelagert ist, wobei zwischen Aufnahmebereichen 305a und 306a ein Kraftspeicher 307 angeordnet ist, welcher die Aufnahmebereiche 305a und 306a auf Druck beaufschlagt.
Im Bereich 305a ist eine Rolle 308 drehbar angeordnet. Im Endbereich des Hebels 305 ist im Bereich der Drehachse 310 eine weitere Rolle 309 drehbar gelagert. Durch die Kraftbeaufschlagung des Kraftspeichers 307 in den Bereichen 305a und 306a erfolgt eine Beaufschlagung der Rollen 308 und 309 auf der modulierten Bahn 303 des Elementes 302, so daß eine kraftbeaufschlagende Unterstützungswirkung des Kraftspeichers auf das Element 302 bzw. das Element 304 wirkt. Über die Kurvenbahn oder die Modulation des Bereiches 302, 303 wird eine Kraftunterstützung oder Kraftkompensation der zur Betätigung notwendigen Kraft erreicht.
Die 4a zeigt schematisch einen Antrieb 301, welcher beispielsweise über ein Getriebe das Element 300 antreibt. Das Element 300 weist einen Bereich 302 auf, welcher eine Kurvenbahn oder ein Kurvenprofil 303 besitzt. Das Kurvenprofil wird von einer Rolle 308, 309 beaufschlagt, wobei diese Rolle im vorderen Bereich eines Gleitschuhes 320, 321 drehbar angeordnet ist. Die Kraftspeicher 322, 323 werden in einem Endbereich von den Gleitschuhen aufgenommen, wobei sie sich an ihrem zweiten Endbereich gehäusefest abstützen. Die Gleitschuhe 320, 321 sind durch Gleitführungen 324, 325 gleitbar gelagert. Die Kraftbeaufschlagung des Kurvenprofils 303 erfolgt durch die Kraftspeicher über die Rollen 308, 309, so daß eine Kraftwirkung auf das Element 302 und das Ausgangsteil 330 des Elementes 300 erfolgt. Durch die Modulation des Kurvenprofiles 303 als Funktion der axialen Ausdehnung des Elementes 300 wird eine wegabhängige Kraftbeaufschlagung des Elementes 303 erreicht.
Die 4b zeigt eine weitere Ausführungsvariante, wobei ein Antrieb 303 beispielsweise mittels eines Elektromotors und eines Getriebes das Element 300 antriebsmäßig beaufschlagt, wobei das Element 300 im Bereich 302 ein Kurvenprofil 303 aufweist. Weiterhin verfügt das Element 300 über einen ausgangsseitigen Beaufschlagungsbereich 330, welcher ein Betätigungselement zur Ansteuerung eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes betätigt. Die Beaufschlagung des Kurvenprofiles 303 des Elementes 302 erfolgt über die Beaufschlagung eines schwenkbar gelagerten Hebelarmes 335, welcher im Bereich 336 schwenkbar gelagert ist, wobei die Lagerbefestigung gehäusefest ist. Der Hebelarm 335 wird von dem Kraftspeicher 337 beaufschlagt, welcher an seinem einen Endbereich mit dem Hebelarm wirkverbunden ist, wobei dieser Endbereich 337a bezeichnet ist und an seinem anderen Endbereich 337b gehäusefest angeordnet ist. Durch die Kraftbeaufschlagung wird die Rolle 308, welche im Bereich 340 drehbar gelagert ist, gegen das Kurvenprofil 303 beaufschlagt, so daß eine Kraftwirkung von dem Kraftspeicher über den Hebelarm und die Rolle auf das Kurvenprofil und auf das Ausgangselement 330 erfolgt.
Die 5a zeigt ein Element 350, welches axial verschieblich ist und im Bereich 351 von einer Antriebseinheit ansteuerbar wie antreibbar ist. Mit dem Element 350 ist ein Element 352 verbunden, wie einstückig ausgebildet oder befestigt. Das Element 352 weist eine modulierte Abstützfläche 353a, 353b auf. Im Bereich 354, eine Drehachse, sind die Hebelarme 355 und 356 drehbar wie verschwenkbar gelagert, wobei die Hebelarme 355 und 356 Aufnahmebereiche 355a und 356a aufweisen, die einen Kraftspeicher 357 aufnehmen, so daß der Kraftspeicher die Elemente 355 und 356 gegeneinander beaufschlagen. In den Aufnahmebereichen 360 und 361 sind Rollen 362 und 363 angeordnet, zwischen welchen das Element 352 angeordnet ist. Die Rollen 362 und 363 rollen sich auf der Kontur 353a, 353b ab, wobei durch die Kraftbeaufschlagung des Kraftspeichers im Bereich der Aufnahmebereiche der Hebel eine Kraftbeaufschlagung der Rollen gegenüber der Kontur 353a, 353b entsteht, die das Element 352 beaufschlagt. Dadurch wird eine Kraftwirkung ausgehend von dem Kraftspeicher 357 über die Hebelarme und Relief auf die Kurvenbahn und von der Kurvenbahn 353a, 353b auf das Element 352 übertragen und von dort auf das Element 350.
Die zeigt die Anordnung der 5a in einer Aufsicht entsprechend des Pfeiles 370 der 5a. Man erkennt das Element 350, welches im Bereich 351 angreifbar ist und im Bereich 371 ein betätigbares Element betätigt. Man erkennt die Aufnahmebereiche 326a, 355a sowie die Hebelarme 355 und 356. Weiterhin ist die Rolle 360 zu erkennen, welche die Fläche 353b, das Element 352 beaufschlagt.
Die 6a zeigt einen Ausschnitt einer Vorrichtung zur Betätigung eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes (400) wobei ein um eine Achse 401 drehbares Element 402 angeordnet ist, welches in Rotation um die Achse 401 drehbar ist und von einer Antriebseinheit antreibbar ist. Das Element 402 kann beispielsweise das Schneckenzahnrad 8 der 1 oder ein anderes antreibbares Element, wie beispielsweise Zahnrad, sein. Mit dem antreibbaren Element 402 ist ein Kurvenprofil 404 tragendes Element 403 befestigt, wobei das Kurvenprofil auch direkt mit dem Element 402 verbunden oder ausgebildet ist. Das Kurvenprofil 404 des Elementes 403 ist in axialer Richtung moduliert, wobei in Umfangsrichtung betrachtet der axiale Abstand der modulierten Fläche 404 variiert.
Der Kraftspeicher 405 ist an seinem einen Ende 405a gehäuseseitig befestigt, wobei ein Zapfen 405c in den Kernbereich des Kraftspeichers hineinragt und so den Kraftspeicher ortsfest hält. Der Endbereich 405b des Kraftspeichers wird über einen Aufnahmebereich 405d mit einem Hebel 406 verbunden, so daß die Kraftwirkung des Kraftspeichers 405 über den Hebel 406 und die Rolle 407 auf die Kurvenfläche oder Kurvenscheibe 404 und von dort auf das Ausgangselement 402 übertragen wird. Der Hebel 406 ist im Bereich 406a drehbar gelagert, wobei im Bereich 406b die Rolle 407 rotierbar gelagert ist. Die Kraftwirkung des Kraftspeichers 405 wird über den Hebel 406 und die Rolle 407 im wesentlichen in axialer Richtung auf das Kurvenprofil 404 übertragen, wobei eine Kraftwirkung auf das Element 402 in Umfangsrichtung erfolgt. Die Anordnung der 6a erzeugt somit eine Unterstützungskraft, die in Umfangsrichtung bezüglich der Achse 401 wirkt.
Die 6b zeigt weiterhin eine Anordnung 410 zur Kraftunterstützung oder Kraftkompensation einer Vorrichtung zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wobei das Element 412 drehbar um die Achse 411 angeordnet ist, wobei das Element 412 beispielsweise mittels einer Antriebseinheit angetrieben und verdreht werden kann. Das Element 412 kann beispielsweise als Schneckenzahnrad ausgebildet sein, wie es beispielsweise in der 1 mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet ist. Das Element 413 ist mit dem Element 412 verbunden oder einstückig ausgebildet, wobei das Element 413 ein im wesentlichen zylinderförmiges Element ist, das an seinem äußeren Umfang ein Kurvenprofil, wie einen in axialer Richtung modulierten Rand, aufweist. Das Kurvenprofil 414 kann einstückig mit dem zylindrischen Element 413 ausgebildet sein. Der Kraftspeicher 416 ist an seinem einen Ende 416a mit Haltemitteln 416b gehäusefest am Gehäuse 419 angeordnet und an seinem anderen Ende 416c mittels eines Haltemittels 416d an einem Hebel angreifend angeordnet. Der Hebel 417 ist im Bereich 417a schwenkbar gelagert, wobei im Bereich 417b eine Rolle 418 angeordnet ist, die sich im Bereich der Kurvenfläche 415 des Kurvenprofiles 414 in axialer Richtung abstützt und eine Kraftwirkung des Kraftspeichers auf das Element 412 überträgt. Die Kraftwirkung erfolgt ausgehend von dem Kraftspeicher 416 in axialer Richtung, wobei über die Beaufschlagung des Kurvenprofiles eine Übersetzung der Kraftwirkung in Umfangsrichtung des Elementes 412 erfolgt Die 6c zeigt ein Element zur Kraftkompensation oder Kraftreduktion oder Kraftunterstützung einer Vorrichtung zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wobei ein Element 432 koaxial zu einer Achse 431 angeordnet ist und mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzbar und antreibbar ist. Das im wesentlichen zylinderförmige Element 433 ist mit dem Element 432 verbunden oder einstückig ausgebildet, wobei das Element 433 ein Kurvenprofil 434 trägt. Der Kraftspeicher 435 ist mittels des Haltemittels 439 auf der einen Seite 435a gehäusefest verbunden, wobei im Bereich 435b ein Stößel 436 beaufschlagt wird, welcher mittels der Führungen 438a und 438b linear geführt wird. Der Stößel 436 weist an seinem einen axialen Endbereich eine Rolle oder einen Gleitbereich auf, welcher die Kurvenbahn oder Kurvenscheibe 434 des Elementes 433 beaufschlagt, um eine Kraftunterstützung ausgehend von dem Kraftspeicher 435 auf das Element 432 zu übertragen. Die Führung 438a und 438b kann gleitend oder über ein Wälzlager erfolgen.
Die 7a zeigt ein drehbares Element 500, welches koaxial zur Achse 501 drehbar angeordnet ist und über die Welle 502 mit einem Antriebselement oder einem zwischengeschalteten Getriebe angetrieben werden kann. Der Umfangsbereich 503 des Elementes 500 ist in Umfangsrichtung betrachtet in radialer Ausdehnung moduliert, so daß der Umfangsbereich 503 als Kurvenscheibe eine modulierte Ansteuerung gewährleisten kann. Der Zapfen 504 ist bezüglich der Achse 505 mit dem Element 500 verbunden, wie befestigt, wobei sich der Zapfen 504 bei einer Drehung des Elementes 500 auf einer Kreisbahn 506 bewegt. Der Kraftspeicher 507 ist über das Haltemittel 508 gehäusefest angeordnet, wobei das Haltemittel 508 im Endbereich 507a in den Kernbereich des Kraftspeichers hineinragt und so eine Verschiebung oder ein Ausweichen des Kraftspeichers verhindert ist. Im Endbereich 507b wird der Kraftspeicher von einem Haltemittel 509 aufgenommen, welcher Ösen 510a und 510b aufweist, welche mittels des Zapfens 504 zu einer drehbaren Lagerung des Elements 509, wie Aufnahmebereiches, führen. Bei einer Aufnahme des Kraftspeichers in der Art und Weise, daß eine Zug- und Schubbelastung auf den Kraftspeicher ausgeübt werden kann oder von diesem ausgehen kann, kann nun eine Kraftunterstützung des Kraftspeichers über den Zapfen auf das Element 500 erfolgen, wobei ein Vorzeichenwechsel und eine betragsmäßige Modulation der Kraftwirkung von dem Kraftspeicher auf das Element 500 durchgeführt werden kann. Das Ausgangselement 511 ist als Stößel ausgebildet, welcher in seinem Endbereich 511a eine drehbar gelagerte Rolle 512 aufweist, die sich am Randbereich 503 des Elementes 500 abstützt. Durch die drehwinkelabhängige Kraftmodulation der Kraftwirkung des Kraftspeichers auf das Element 500 und die drehwinkelabhängige Radiusmodulation des Elementes 500 kann eine Kraftkompensation oder Modulation der Kraftwirkung auf das Element 511 erreicht werden.
Die Ausführung der 7a, 7b zeigt eine Variation einer kurvengesteuerten Kompensationsfeder und einer Ab-Totpunkt- oder Über-Totpunktfeder an einem Stößel. Die Variante sieht vor, daß zum einem an einer umlaufenden Scheibe eine Feder exzentrisch befestigt wird, welche aufgrund ihrer Vorspannung ein Moment bezüglich dem Drehpunkt der Scheibe erzeugen kann und zum anderen eine Kupplungsbetätigung durch eine Anlenkung an einem Kurvenprofil auf der Scheibe bewirken kann. In diesem Fall kann die Ausrückkraftkennlinie durch die Gestaltung des Kurvenprofils bestmöglich an die Kompensationskennlinie der Kompensationsfeder abgestimmt werden. Die Kompensationskennlinie kann über weite Betätigungsbereiche einen Kraftverlauf aufweisen, welcher der Ausrückkraftkennlinie einer Kupplung sehr nahe kommt. Die Ausrückkraft erzeugt ein auf die Kurvenscheibe wirkendes Moment. Der Zusammenhang zwischen den beiden Größen kann unter der Vereinfachung der Reibungsfreiheit wie folgt beschrieben werden. M_Last = F_Ausrückdr/dφ = F_Ausrückds_Ausrück/dφ
Dabei ist M_Last das durch die Ausrückkraft bewirkte Moment, r der Abstand von dem Kontaktpunkt der Kraftwirkung von der Kurvenscheibe zu dem Stößel zur Kupplungsbetätigung, sowie φ der Drehwinkel der Kurvenscheibe. Änderungen von r entsprechen den Änderungen beim Betätigungsweg s_Ausrück. Wirkt bei der Kupplungsbetätigung eine Gegenkraft, wird aus der Kompensationsfeder an der umlaufenden Scheibe Energie freigesetzt. Bei umgekehrter Betätigung, das heißt bei Bewegungen des Stößels in Kraftrichtung kann die aus der Kupplungsfeder zurück gelieferte Energie wieder in der Feder gespeichert werden, was zu einer Entlastung des Antriebselementes, wie Elektromotor, führen kann.
Als Weiterbildung können am Rand der Kurvenscheibe auch Bereiche 520 vorgesehen sein, die zu einer Rastierung führen, da zur Abstützung die Rolle des Stößels 511 in einen dafür vorgesehenen Bereich 520 gelangt, welcher eine erhöhte Kraft zum Austritt aus diesem Bereich notwendig macht.
Die 8a zeigt eine Anordnung zur Kraftkompensation oder Kraftunterstützung bei einer Vorrichtung zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems und/oder eine Getriebes, wobei das im wesentlichen scheibenförmige Element 600 um die Achse 601 drehbar gelagert ist. Das Element 600 wird über die Antriebswelle, wie Antriebsverbindung 602, angetrieben, so daß eine Rotationsbewegung des Elementes 600 gezielt erfolgt. Der Umfang des Elementes 600 ist als radiusmodulierte Kurvenscheibe ausgestaltet, die in einem ersten Winkelbereich 604 und in einem zweiten Winkelbereich 605 einen mit dem Drehwinkel variierbaren Radius aufweist und in einem gegebenenfalls weiteren Winkelbereich 606 einen konstanten Radius aufweist.
An dem kurvenscheibenähnlichen Randbereich 603 stützt sich eine Rolle 607 ab, die mittels des Lagerzapfens 608 im Bereich des Stößels 609 drehbar gelagert ist, wobei die Antriebsverbindung ausgehend von dem Element 602 über das Element 600 und die Rolle 607 auf den Stößel 609 übertragen wird. Durch die Drehung des Elementes 600 und die Modulation des Radius erfolgt eine axiale Bewegung des Elementes 609 zur Betätigung eines Drehmomentübertragungssystems und/oder zum Wählen oder Schalten eines Getriebes.
Zur Kraftunterstützung ist ein Kraftspeicher 610, wie Schlingfeder, derart angeordnet, daß ein Ende der Schlingfeder 610a gehäusefest angeordnet ist, wie beispielsweise in einen Haltebereich des Gehäuses 611 eingreift. Der andere Endbereich der Schlingfeder 610b ist formschlüssig verbindbar mit dem Element 600. Die formschlüssige Verbindung kann derart ausgestaltet sein, daß sie in jeder Position bzw. Winkelstellung des Elementes 600 erfolgt oder aber daß ein Freilaufwinkel vorhanden ist, in welchem der Kraftspeicher bei einer Verdrehung des Elementes 600 nicht beaufschlagt wird. Der Bereich 612, wie er in der 8b dargestellt ist, ist als solcher Freilaufbereich ausgestaltet, das bedeutet, daß die Vertiefung 612, in welcher das Ende 610b der Schlingfeder 610 aufgenommen ist, eine Kraftbeaufschlagung der Feder erst nach Überwindung eines Freiwinkels erfolgt.
Dieser Winkelbereich 613 entspricht beispielsweise dem Winkelbereich, in welchem die Radiusmodulation null ist, das heißt, der Winkel bei 613 entspricht in der 8b dem Winkelbereich 606.
Eine Vorrichtung entsprechend den 8a und 8b kann beispielsweise zur Kraftkompensation mittels einer Kompensationsfeder zur Kupplungsbetätigung mit einer Kurvenscheibe eingesetzt werden, die beispielsweise von einem elektromotorischen Aktor angetrieben wird. Dies ist vorteilhaft bei einer Automatisierung des Kupplungs- und Betätigungsvorganges des Getriebes mit zwei elektromotorischen Aktoren. Dabei führt ein Aktor die Teilfunktionen Kuppeln und Schalten aus, und der zweite Aktor führt die Teilfunktion Wählen aus. Weiterhin können auch andere Aufteilungen von Kuppeln, Schalten und Wählen des Getriebes vorgenommen werden, wobei der Wählvorgang der Betätigungsvorgang des Getriebes zwischen den Schaltgassen ist und der Schaltvorgang die Betätigung des Getriebes innerhalb der Schaltgassen. Für ein komfortables Aus- und Einkuppeln des Drehmomentübertragungssystems sollte eine automatisierte Kupplung schnell geöffnet und gezielt geschlossen werden können, wobei das Öffnen der Kupplung in Abhängigkeit des Betriebszustandes schneller oder langsamer durchgeführt werden kann und das Schließen der Kupplung ebenfalls in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Fahrzeuges oder der Betriebsparameter schneller oder langsamer durchgeführt werden sollte.
Die Belastung für den Aktor ist beim Öffnen der Kupplung in der Regel am größten, da beim Schließen der Kupplung die in der Ausrückfeder der Kupplung gespeicherte Energie frei wird. Die Ausrückfeder der Kupplung ist beispielsweise bei einer Tellerfederkupplung die Tellerfeder. Da die Betätigungszeit mit der Aktorbelastung steigt, ist es zweckmäßig, wenn der Aktor beim Öffnen der Kupplung durch einen zusätzlichen Kraftspeicher unterstützt werden kann.
Mit dem elektromotorischen Aktor beispielsweise für die Funktionen Kuppeln und Schalten kann beispielsweise über ein selbsthemmendes Getriebe eine Kurvenscheibe angetrieben werden, die in drei Bereiche aufgeteilt ist.
Im ersten Bereich, beispielsweise im Winkelbereich 605, wird die Kupplung geöffnet, im zweiten Bereich wird die Kupplung geöffnet gehalten, wie beispielsweise im Winkelbereich 606, und im dritten Bereich wird die Kupplung wiederum geschlossen, wie beispielsweise im Winkelbereich 604. Für eine Kurvenscheibe mit linear zu- bzw. abnehmendem Hub oder einem zu- oder abnehmenden Hub entsprechend einer anderen gezielt gewählten Funktion des Drehwinkels oder des Weges ist ein zur Kupplungskennlinie proportionales Antriebsmoment erforderlich. In Kombination mit einer linear wirkenden Kompensationsfeder ist das Lastmoment beim Öffnen der Kupplung zunächst negativ. Eine solche linear wirkende Kompensationsfeder zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems ist beispielsweise unter dem Bezugszeichen 25 in der 1 dargestellt. Aufgrund des selbsthemmenden Getriebes des Aktors kann die Feder den Aktor nicht oder nicht stark beschleunigen, so daß der Aktor in diesem Falle lastfrei oder im wesentlichen lastfrei laufen kann. Im zweiten Bereich der Kurvenscheiben, in dem der Aktor die Schaltung betätigt, wird die Kupplung geöffnet gehalten. Die Kompensationsfeder läuft dabei kraftlos in ihrem Freilaufbereich. Im dritten Bereich, in dem die Kupplung geschlossen wird, wird die in der Ausrückfeder der Kupplung gespeicherte Energie frei, so daß das Lastmoment zunächst negativ wird. Aufgrund einer Selbsthemmung des Aktors oder des Aktorgetriebes läuft der Aktor in diesem Falle im wesentlichen lastfrei. Bei etwa 2/3 des gesamten Ausrückweges ist die Betätigungskraft nahe null. In diesem Bereich wird die Kupplung häufig betrieben, um das übertragbare Moment zu steuern, was beispielsweise in verschiedenen Betriebszuständen, wie dem Ein- oder Ausrücken vor oder nach Schaltvorgängen oder in Steuersituationen mit Momentennachführung, der Fall ist.
Eine Momentennachführung ist in diesem Zusammenhang eine Steuerung des übertragbaren Drehmomentübertragungssystems anhand des antriebsseitig zur Verfügung stehenden Drehmomentes, was abhängig ist von dem anstehenden Motormoment abzüglich der Momente von Nebenverbrauchern, wie beispielsweise einer Klimaanlage.
Da die Betätigung in einem solchen Bereich nahezu kraftlos ist, kann der Aktor schnell und mit geringer Energieaufnahme das übertragbare Kupplungsmoment einstellen. Mit dem Kurvenprofil 603 der Kurvenscheibe 600 können aber auch andere Betätigungskennlinien realisiert werden. Bis zum vollständigen Schließen der Kupplung muß der Aktor gegen die Kompensationsfeder arbeiten, bis diese wieder gespannt ist. Die Kurvenscheibe kann auch als Kurvenprofil am Umfang oder an der Stirnseite eines Zylinders ausgestaltet sein. Anstatt einer Kurvenscheibe kann jedoch auch jegliche Art von ungleichförmig übersetzenden Getrieben mit Rast- oder Bewegungsphasen verwendet werden. Die Kompensationsfeder kann im Gehäuse befestigt werden mit Anlenkung an der Kurvenscheibe, aber auch an der Kurvenscheibe befestigt werden mit Anlenkung im Gehäuse.
Die Einbringung einer Drehfeder, wie Schlingfeder, die beim Öffnen und Schließen der Kupplung mittels einer Kurvenscheibe wirksam ist, ist eine zweckmäßig Ausgestaltung der Erfindung. Beim Schließen der Kupplung wird die Kompensationsfeder aufgeladen, die in der Ausrückfeder gespeicherte Energie wird in die Vorspannung der Kompensationsfeder verlagert. Beim Öffnen der Kupplung ist die Kompensationsfeder dem Aktor, die Ausrückfeder aufzudrücken oder zu beaufschlagen. In dem Drehwinkelbereich der Kurvenscheibe, in dem der Aktor die Schaltung durchführt oder beispielsweise einen Wählvorgang durchführt, ist die Kupplung geöffnet gehalten und die Kompensationsfeder ist entspannt und wird nicht angelenkt oder beaufschlagt.
Die 9 zeigt schematisch einen Aktor 700 mit einem Gehäuse 701, worin die Antriebseinheit 702, wie Elektromotor, aufgenommen oder von außen angeflanscht ist Die Motorabtriebswelle 703 ist über eine Schnecke 704 mit einem Schneckenzahnrad 705 verbunden, um das Ausgangselement 706, wie beispielsweise Stößel oder Schubkurbel, zu betätigen. Zur Kraftkompensation ist eine Kurvenscheibe 707 mit einer modulierten Fläche 708 mit dem Schneckenzahnrad 705 drehfest verbunden, wobei zumindest ein Kraftspeicher 709, 710 die Kurvenscheibe 707 kraftbeaufschlagt. Durch die Modulation der Kurvenscheibe bzw. der Kurvenbahn 708 wird eine Modulation der Kraftbeaufschlagung durch die Kraftspeicher auf das Ausgangselement 706 erreicht.
Die 10 verdeutlicht diesen Sachverhalt noch einmal, wobei die kreisförmige Kontur 750 den Außenradius des Schneckenzahnrades, beispielsweise 705, darstellt. Die Kontur 751 entspricht der Kontur der Kurvenscheibe 708.
Der Pfeil 752 stellt die Kraftwirkung der Kraftspeicher dar, die von dem Kraftspeicher au die Kurvenscheibe 751 einwirkt. Der Radius r 753 repräsentiert den Abstand vom Mittelpunkt des Schneckenzahnrades 750 und der Winkel φ 754 entspricht dem Drehwinkel. Der Pfeil 755 entspricht der Betätigungskraft, welche auf das Ausgangselement wirkt und der Radius R 756 entspricht dem Abstand des Angriffspunktes der Betätigungskraft vom Drehpunkt 757. Die Kompensationswirkung der Kompensationsfeder, welche entsprechend dem Pfeil 752 auf die Kurvenscheibe einwirkt, ergibt sich somit zu: M_komp. = dr/dφ·F_feder. Als Ausführungsvariante kann der Kraftspeicher, welcher die Kraft 752 aufbringt, als Biegefeder oder Blattfeder oder als über einen Hebel einwirkende Feder ausgestaltet sein.
Die 11 zeigt eine Ausgestaltung einer Kurvenscheibe 800, welche in einem Aktor zur kombinierten Betätigung einer Kupplung und eines Getriebes verwendet wird. Bei einer Drehung um 360° wird ein Auskuppelvorgang, ein Schaltvorgang und ein Einkuppelvorgang der Kupplung durchgeführt. Ausgehend vom Punkt 801, bei welchem die Kupplung geschlossen ist, wird die Kurvenscheibe in Richtung des Pfeiles 802 automatisiert betätigt, um eine Kraftmodulation als Funktion des Betätigungsweges oder des Betätigungswinkels zu erreichen. Zu Beginn der Betätigung bei geschlossener Kupplung greift der Kraftspeicher 803 mittels seiner Rolle 804 im Bereich 801 an und beaufschlagt die Kurvenscheibe.
Im Winkelbereich 805 wird die Kupplung ausgerückt, im Winkelbereich 806 wird ein Schaltvorgang betätigt, wobei im ersten Winkelhalbbereich ein Gang herausgenommen wird, wobei im Punkt 807 neutral erreicht ist und im zweiten Halbbereich des Winkelbereiches 806 ein weiterer Gang eingelegt wird, bevor im Winkelbereich 808 die Kupplung wieder eingerückt wird. Der Ausschnitt 809, respektive 810, kann zur Rastierung des Neutralbereiches, bzw. der geschlossenen Kupplung, verwendet werden.
Die 12 zeigt eine Radiusmodulation R als Funktion des Winkels einer Kurvenscheibe entsprechend der 11. Bei dem Winkel 0° ist der Radius maximal oder im wesentlichen maximal, wobei nach der Kurve 900 bzw. 901 eine Maximum vorliegt oder ein Minimum entsprechend einer Rastierung. Vom Winkel 0° auf den Winkel 90° kann die Radiusmodulation nach den Kurven 902a, 902b oder 902c abnehmen, wobei bei 90° ein Minimum erreicht ist. Von 90° auf 180° steigt die Radiusmodulation wieder an, wobei der Übergang im Bereich 180° durch ein Rastierungsminimum 903 oder durch ein Maximum 904 geführt werden kann, bevor bei der Winkelposition 270° ein Minimum erreicht ist. Von 270° nach 360° steigt die Radiusmodulation wieder an. Im Bereich von 0° bis 90° findet ein Kupplungsvorgang statt, wobei bei 0° die Kupplung geschlossen ist und bei im wesentlichen 90° die Kupplung geöffnet ist. Von 90° bis 180° findet ein Schaltvorgang statt, wobei bei 180° neutral erreicht ist und von 180° bis 270° findet ein Schaltvorgang statt, bevor von 270° bis 360° die Kupplung wieder geschlossen wird.
Die 13 zeigt die Wirkung der Kompensation auf die Kupplungs- und Schaltkräfte bzw. Momente. Die Kurve 950 entspricht im ersten φ1 der Ausrückkraftkennlinie sowie von φ1 bis φ2 der Kennlinie zum Herausnehmen des Ganges entsprechend 950a und im Winkelbereich von φ2 bis φ3 entsprechend des Verlaufes 950b einem Einlegevorgang eines Ganges und im Winkelbereich von φ3 bis φ4 entsprechend 950c eines Einkuppelvorgang. Der Kurvenverlauf der Kurve 951 entspricht der Kraft oder dem Moment der Kompensation, wobei die Kompensation im Bereich 951a negativ ist, bei φ gleich φ1 ein Vorzeichenwechsel zum Positiven erfährt und im Bereich von φ1 bis φ2 entsprechend 951a positiv ist, im Winkelbereich von φ2 bis φ3 entsprechend 951b negativ ist und bei φ3 wieder einen Vorzeichenwechsel erfährt sowie im Winkelbereich von φ3 bis φ4 entsprechend 951c positiv ist Die durchgezogene Linie 952 ist die resultierende Kraft, respektive das resultierende Moment als Summe der Kupplungs- bzw. Schaltkräfte 950 und der Kompensationskräfte 951. Man erkennt eine insgesamt deutliche Reduzierung der Maximalwerte im Vergleich zu den reinen Kupplungs- und Schaltkräften 950. Im Winkelbereich von 0° bis φ1 erkennt man eine reduzierte Kupplungskraft, wobei im Winkelbereich von φ1 bis φ2 ein Kraftanstieg auf den Kurvenverlauf 952a erfolgt, bevor im Winkelbereich φ2 bis φ3 eine Reduzierung der Schaltkräfte auftritt. Das Maximum, welches mit 954 dargestellt ist, tritt durch Synchronisations- und Entsperrvorgänge auf, wobei das Maximum, welches mit 955 gekennzeichnet ist, durch den Einspurvorgang beim Schalten auftritt und das Kraftmaximum 956 durch das Anfahren eines Anschlages im Getriebe entsteht. Im Winkelbereich φ3 bis φ4 wird die Einrückkraftkennlinie betragsmäßig reduziert von 950c auf den Kurvenverlauf 952c. Insgesamt erreicht man eine Reduzierung der betragsmäßigen Werte der Kupplungs- und Schaltkräfte.
Die 14 zeigt einen Ausschnitt eines Aktors entsprechend der 1 mit einem Schneckenzahnrad 1001, einem Element wie einer Schubkurbel 1002 und einer Kraftspeichervorrichtung 1003. Die Kraftspeichervorrichtung 1003 weist im Gegensatz zu dem Kraftspeicher 25 der 1 eine Reihenschaltung von zwei Kraftspeichern 1004 und 1005 auf, wobei eine zweistufige Kennlinie dadurch erreicht wird, daß der Kraftspeicher 1004, wie Feder, eine weichere Feder ist als der Kraftspeicher 1005. Das Element 1006 dient als Anschlag für eine Vorspannung. Durch die Anordnung von unterschiedlich steif ausgebildeten Kraftspeichern kann eine mehrstufige Kennlinie der Kompensationskraftwirkung erreicht werden.
Die 14a und 14b zeigen Ausführungsbeispiele für Anordnungen von zwei Kraftspeichern, wobei eine Anordnung von mehr als zwei Kraftspeichern zur Ausbildung einer mehrstufigen Kennlinie vorteilhaft sein kann. Der Kraftspeicher 1050 ist in einer Halterung 1051 aufgenommen, wobei der Kraftspeicher 1050 unter Vorspannung stehen kann. Der Kraftspeicher 1052 wirkt über das Element 1053 auf den vorspannbaren Kraftspeicher 1050, wobei bei einer axialen Beaufschlagung des Elementes 1054 zuerst der Kraftspeicher 1052 beaufschlagt wird und sich verformt, bis die Kraftwirkung der Vorspannung überwunden ist und anschließend auch der Kraftspeicher 1050 komprimiert wird.
Die 14b zeigt eine Ausführungsvariante, wobei das Element 1055 zwischen den Kraftspeichern 1050 und 1052 eine topfartige Ausgestaltung aufweist, so daß der axiale Bauraum günstiger genutzt werden kann, falls der Betätigungsweg gering genug ist und eine solche Bauform erlaubt. In Fällen mit größerem axialen Betätigungsweg ist eine Ausführungsvariante nach der 14a vorteilhaft.
Das Element 1051 ist als topfartiges Element ausgestaltet und das Element 1055 weist ein zumindest topfartigen Querschnitt auf. Die vorspannbaren Federn der 14a und 14b können eine geringere Federsteifigkeit aufweisen als die nicht vorgespannte Feder.
Die 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kompensationsfederanordnung für eine Vorrichtung zur Betätigung eines Drehmomentübertragungssystemes und/oder eines Getriebes, wobei innerhalb eines Gehäuses 1100 zumindest eine Federanordnung 1101a, 1101b angeordnet ist, welche zum einen über eine Schwenklagerung 1102, 1103 gehäusefest aber schwenkbar angeordnet ist und über eine weitere Verbindung 1104, 1105 mit einer Abtriebselement 1106 schwenkbar verbunden ist. Das Element 1106 ist im Bereich 1106a antriebsseitig verbunden, so daß eine Axialbewegung des Elementes erfolgen kann, wobei ausgangssteitig das Teil 1106b ein Ausgangselement zur Betätigung beaufschlagt Durch die axiale Verlagerung des Elementes 1106 verschieben sich die Gelenkstellen 1104 und 1105 in axialer Richtung, wobei die Gelenkstellen 1102 und 1103 ortsfest bleiben, so daß eine Relativbewegung die Kraftspeicher 1110 und 1111 beaufschlagenden Elemente erfolgt und eine Kraftwirkung in Axialrichtung durch die Kraftspeicher auf das Element 1106 ausgeübt wird. Die Kraftspeicher 1110 und 1111 sind derart angeordnet, daß sie in zumindest einer Stellung, wie Endstellung, eine Kraftwirkung nur in eine Richtung senkrecht zur Bewegungsachse des Elementes 1106 ausüben. Bei einer Verlagerung des Elementes 1106 wirkt jedoch eine Kraftkomponente der Kraftwirkung von den Federn auf das Element 1106 in Richtung der Bewegung des Elementes 1106. Die Kraftrichtung kann jedoch auch in die entgegengesetzte Richtung wirken, wobei betragsmäßig ein Anteil in Richtung der Bewegungsachse weist. Eine schematische Darstellung dieses Sachverhaltes ist in der 15b dargestellt, wo das Element 1120 beweglich angeordnet ist, wobei Kraftspeicher 1121 und 1122 sowohl gehäuseseitig als auch an dem Element 1120 angeordnet sind und beispielsweise im Endbereich entsprechend der Darstellung der Federn 1120 und 1121 unter Vorspannung stehen. Bei einer Betätigung des Elementes 1120 in axialer Richtung verlagert sich der Aufhängepunkt 1123 in axialer Richtung bis zum Punkt 1124, so daß eine Kraftwirkung der Kraftspeicher 1121 und 1122 auch in axialer Richtung wirkt. Die Anordnung der Kraftspeicher kann derart gewählt sein, daß im Endbereich ein Totpunkt erreicht ist, so daß die Kraftspeicher nicht als Übertotpunktfedern agieren. Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Kraftspeicher als Übertotpunktfedern wirken, wobei dadurch im Endpunkt der Betätigung eine Axialkraft wirkt. Diese Axialkraft ist nicht vorhanden, wenn die Federn im Totpunkt am Ende des Betätigungsweges sind.
Die 16 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1200 mit einer Antriebseinheit 1201, wie Elektromotor. Der Elektromotor 1201 treibt eine Motorwelle 1202 an, die im Bereich 1203 mittels des Elementes 1204 in axialer Richtung abgestützt und gelagert ist. Weiterhin ist die Welle 1202 im Bereich 1203 durch eine Öffnung oder Führung 1205 in der Gehäusewandung 1206 gelagert. Die Schnecke 1207 ist mit der Welle 1202 im wesentlichen drehfest verbunden. Die Schnecke 1207 kämmt das Schneckenzahnrad 1208, das im Bereich der Achse 1209 gelagert ist. Dem Schneckenzahnrad 1208 ist ein Zahnrad 1210 zugeordnet oder dieses ist mit dem Schneckenzahnrad einstückig ausgebildet. Die Verzahnung des Zahnrades 1210 treibt eine Zahnstange 1211 an, welche einen Kolben 1213 eines Druckmittelgeberzylinders 1214, wie eines Hydraulikgeberzylinders, ansteuert. Die Zahnstange 1211 ist mittels der Rolle 1212 oder eines Lagers in radialer Richtung des Zahnrades 1210 abgestützt.
Das Schneckenzahnrad 1208 oder eine damit verbundene Scheibe, wie beispielsweise auch das Zahnrad 1210, weist ein Kurvenprofil auf, welches von einem Kraftspeicher 1219 direkt oder indirekt beaufschlagt wird. Der Kraftspeicher 1219 ist zwischen einem Aufnahmebereich im Gehäuse 1206 und einem Aufnahmebereich an einem Hebel 1217 angeordnet, wobei der Hebel 1217 im Bereich der Lagerung 1218 drehbar gelagert ist. Weiterhin verfügt der Hebel über eine Aufnahme einer Rolle 1216, welche im Bereich 1222 drehbar gelagert ist. Die Rolle rollt an der Kontur des Kurvenprofils 1215 ab und beaufschlagt somit das Kurvenprofil und erzeugt dadurch und durch die Ausgestaltung des Kurvenprofils eine wegabhängige oder positionsabhängige Kraft auf das Ausgangselement der Vorrichtung. Am Gehäuse 1206 ist ein Aufnahmebereich 1220 vorgesehen, sowie an dem Hebel 1217 ein Aufnahmebereich 1221, welche in die Endbereiche des Kraftspeichers, wie Schraubendruckfeder, eingreifen um den Kraftspeicher in seiner Position im wesentlichen festzulegen und/oder um eine Verliersicherung zu realisieren.
Die 17 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1300. Die Vorrichtung 1300 weist eine Antriebseinrichtung 1301 auf, welche als Elektromotor ausgestaltet sein kann. Der Elektromotor 1301 treibt eine Welle, wie Motorwelle 1302, an, die im Bereich 1303 mittels eines Gleit- oder Wälzlagers gelagert ist. Mit der Weile 1302 ist eine Schnecke 1304 im wesentlichen drehfest verbunden, die ein Schneckenzahnrad 1305 kämmt. Das Schneckenzahnrad 1305 weist eine Kontur oder ein Kurvenprofil 1306 auf, an welchem sich ein gleitendes oder ein sich drehendes Element, wie eine Rolle 1307 oder beispielsweise ein Gleitschuh, sich abstützt. Die Rolle 1307 ist an dem Hebel oder an der Kurbel 1308 und diese an dem Kolben 1309 des Druckmittelgeberzylinders 1310, wie Hydraulikzylinders, angeordnet. Die Rolle 1307 ist im Bereich der Lagerung 1311 drehbar angeordnet. Weiterhin ist im Bereich der Lagerung 1311 ein Hebel 1312 gelenkig angelenkt, der andererseits ebenfalls im Bereich 1313 gelenkig angelenkt ist. Der Hebelarm 1313 lenkt die Bewegung der Schubstange 1308 bei einer Beaufschlagung der drehbaren Kontur 1306, bei einer Drehung des Zahnrades 1305. Dadurch kann eine Wegmodulation des Geberzylinderkolbens als Funktion der Drehbewegung des Schneckenzahnrades oder allgemein als Funktion der Betätigungsbewegung erreicht werden.
Die Ausführungsformen der 16 und 17 zeigen Varianten, bei welchen vorzugsweise die Motorachse, wie Welle, parallel zu der Achse der Schubkurbel oder des Stößels des Ausgangselementes angeordnet ist. Weiterhin kann das Schneckenzahnrad eine Ebene mit der Motorwelle bilden, wobei die Schubkurbel oder der Stößel in dieser Ebene oder außerhalb dieser Ebene liegen kann.

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) zur Ansteuerung eines betätigbaren Ansteuerelementes, beispielsweise zum Schalten und/oder Wählen der Übersetzung eines Getriebes und/oder zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) eine Antriebseinheit sowie ein damit über eine Antriebsverbindung wirkverbundenes Ausgangselement (11) zur Betätigung aufweist, mit zumindest einem das Ausgangselement (11) beaufschlagbaren Kraftspeicher (25, 50) und mit einem kraftbeaufschlagbaren Element (30) mit einer räumlich geometrischen Kontur, wobei der Kraftspeicher (50) direkt oder indirekt auf die räumlich geometrische Kontur wirkt und solchermaßen mit dem Ausgangselement (11) in Wirkverbindung stehend angeordnet ist, dass die Kraftwirkung des Kraftspeichers (50) über die räumlich geometrische Kontur des kraftbeaufschlagbaren Elementes (30) auf das Ausgangselement (11) wirkt, wobei der Kraftspeicher (50) das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur beaufschlagt und sich ein das Ausgangselement (11) beaufschlagbares Element im Bereich der räumlich geometrischen Kontur abstützt und wobei das Abstützen an der räumlich geometrischen Kontur und/oder das Beaufschlagen der räumlich geometrischen Kontur gleitend, wälzend oder rollend erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlich geometrische Kontur als eine Kurvenscheibe, ein Kurvenprofil und/oder ein Nocken ausgebildet ist und das kraftbeaufschlagbare Element (30) in der Antriebsverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement (11) angeordnet ist und die Kraftwirkung des zumindest einen Kraftspeichers (50) über die räumlich geometrische Kontur auf das Ausgangselement (11) wirkt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftbeaufschlagbare Element (30) mit einer räumlich geometrischen Kontur durch den zumindest einen Kraftspeicher (50) im Bereich der räumlich geometrischen Kontur beaufschlagt wird, so daß eine Kraftübertragung ausgehend von dem Kraftspeicher (50), über die räumlich geometrische Kontur, auf das Ausgangselement (11) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftbeaufschlagbare Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur ein Element ist, das bei einer Betätigung des betätigbaren Ansteuerelementes in eine Bewegung versetzt wird.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kraftbeaufschlagung der kraftbeaufschlagbaren Kontur und bei einer Bewegung des Elementes (30) mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur eine Kraftmodulation der Kraftwirkung von dem Kraftspeicher (50) auf das Ausgangselement (11) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur bei einer Betätigung des Ansteuerelementes eine Bewegung in zumindest eine Richtung durchführt.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur in linearer Richtung und/oder in einer Kreisbewegung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung bewegbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich geometrische, kraftbeaufschlagbare Kontur des Elementes (30) in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwirkung von dem zumindest einen Kraftspeicher (50) auf die räumlich geometrische, kraftbeaufschlagbare Kontur des Elementes (30) im wesentlichen in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung gerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der räumlich geometrisch, kraftbeaufschlagbaren Kontur des Elementes (30) im wesentlichen in linearer Richtung und/oder in axialer und/oder in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kraftbeaufschlagung der Kontur durch den zumindest einen Kraftspeicher, eine Kraftwirkung zumindest im wesentlichen in Richtung auf das Ausgangselement (11) oder in die entgegengesetzte Richtung erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kraftbeaufschlagung der Kontur durch den zumindest einen Kraftspeicher (50), eine Aufteilung der Kraftwirkung zumindest im wesentlichen in Richtung einer Betätigungsbewegung des Ausgangselement (11) und/oder in eine Richtung senkrecht zu der Betätigungsbewegung erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebsverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement (11) ein Getriebe wirksam angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das räumlich geometrische Element (30) mit der kraftbeaufschlagbaren Kontur mit der Antriebseinheit, einem Element in der Antriebsverbindung, oder mit dem Ausgangselement (11) in Wirkverbindung steht.
Betätigungsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen, kraftbeaufschlagbaren Kontur eine ein- oder zweidimensional ausgestaltete drehbare Kurvenscheibe, eine Kurvenbahn oder ein Nocken aufweist
Betätigungsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen kraftbeaufschlagbaren Kontur eine ein- oder zweidimensional ausgestaltete linear oder axial verschiebliche Kurvenscheibe, Kurvenbahn oder Nocken aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen, kraftbeaufschlagbaren Kontur eine dreidimensional ausgestaltete Kurvenscheibe, Kurvenbahn oder Nocken aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (50), welcher die räumlich geometrische Kontur kraftbeaufschlagt, einen Gleitschuh, eine Rolle und/oder ein Wälzlager aufweist, an welchem sich der Kraftspeicher (50) an der Kontur abstützt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (50) ein Element beaufschlagt, welches in einem ersten Bereich bewegbar gelagert ist und in einem zweiten Bereich einen Gleitschuh, eine Rolle oder ein Wälzlager aufweist, welcher die Kontur des räumlich geometrischen Elements (30) beaufschlagt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (50) ein Element beaufschlagt, welches mittels einer Linearführung gelagert ist und weiterhin die Kontur des räumlich geometrischen Elements (30) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (50) ein zangenähnliches Element beaufschlagt, welches in einem Bereich bewegbar gelagert ist und die Kontur des räumlich geometrischen Elements (30) beaufschlagt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (50) das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur beaufschlagt, wobei sich das Ausgangselement (11) im Bereich der räumlich geometrischen Kontur abstützt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (3) ein Elektromotor, eine elektromagnetische oder elektromechanische Einheit ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (3) eine druckmittelbetätigte Antriebseinheit, wie hydraulische, hydropneumatische oder pneumatische Antriebseinheit ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ausgangselement (11) der Betätigungsvorrichtung aufgrund einer Bewegung der räumlich geometrischen Kontur und der Kraftbeaufschlagung dieser Kontur eine über den Betätigungsweg des Ausgangselements (11) modulierte Kraftwirkung des Ausgangselements (11) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftunterstützung zumindest über einen Teilbereich des Betätigungsweges des Ausgangselementes (11) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftunterstützung einen Vorzeichenwechsel im Laufe des Betätigungsweges erfährt.
Betätigungsvorrichtung zur Ansteuerung eines betätigbaren Ansteuerelementes, zum Schalten und/oder Wählen der Übersetzung eines Getriebes und/oder zum Betätigen eines Drehmomentübertragungssystems, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei die Betätigungsvorrichtung eine Antriebseinheit (3), sowie ein damit über eine Antriebsverbindung wirkverbundenes Ausgangselement (1002) zur Betätigung aufweist, mit zumindest zwei das Ausgangselement (1002) beaufschlagbaren Kraftspeichern (1004, 1005, 1050, 1052), dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwirkung der zumindest zwei Kraftspeicher (1004, 1005, 1050, 1052) auf das Ausgangselement (1002) wirkt, wobei die beiden Kraftspeicher (1004, 1005, 1050, 1052) als in Reihe geschaltete Kraftspeicher (1004, 1005, 1050, 1052) angeordnet sind, und wobei die beiden Kraftspeicher (1004, 1005, 1050, 1052) unterschiedlich steif ausgebildet sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kraftspeicher ein vorgespannter Kraftspeicher (1005, 1050) ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Kraftspeicher (1004, 1005, 1050, 1052) eine Feder, wie eine Druckfeder, Blattfeder, Schlingfeder oder ein elastisches Element aus Metall, aus einem gummiähnlichen Material oder aus Kunststoff ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein das Ausgangselement (1002) beaufschlagbarer Kraftspeicher (50) und mit kraftbeaufschlagbares Element (30) mit einer räumlich geometrisches Kontur vorgesehen ist, wobei der Kraftspeicher (50) direkt oder indirekt auf die räumlich geometrische Kontur wirkt und solchermaßen mit dem Ausgangselement (1002) in Wirkverbindung stehend angeordnet ist, dass die Kraftwirkung des Kraftspeichers (50) über die räumlich geometrische Kontur des kraftbeaufschlagbaren Elementes (30) auf das Ausgangselement (1002) wirkt,
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur aus Metall oder Kunststoff ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 oder 31 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit einem Getriebebauteil (8, 1001) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 oder 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit dem Ausgangselement (11, 1002) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 oder 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur einstückig mit einem Element in der Wirkverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement (11, 1002) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 oder 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (30) mit der räumlich geometrischen Kontur mit einem Element in der Wirkverbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Ausgangselement verbunden ist.