DE19744695A1

DE19744695A1 - Stelleinrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung

Info

Publication number: DE19744695A1
Application number: DE19744695A
Authority: DE
Inventors: Werner Dilger; Hans-Heinz Kauschke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1998-11-26

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Stelleinrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist schon eine solche Stelleinrichtung bekannt (DE 43 20 205 A1) bei welcher das Schraubengetriebe als achsgleich zum Antriebsmotor angeordneter Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Dabei ist die Motorwelle entweder mit einer Gewindespindel oder mit einer Spindelmutter gekoppelt. Das Abtriebsglied des Schraubengetriebes ist folglich im ersten Fall von der Spindelmutter, im zweiten von der Gewindespindel gebildet.

Die bekannte Stelleinrichtung baut aufgrund der Hintereinanderanordnung von Antriebsmotor und Kugelgewindetrieb relativ lang. Dieser Nachteil ist bei einer weiteren Ausführungsform der Stelleinrichtung durch eine Anordnung des Kugelgewindetriebs in einer hohlen Welle des Antriebsmotors behoben. Dies hat jedoch zur Folge, daß eine teure Sonderbauform des Antriebsmotors verwendet werden muß.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Getriebebauform eine sehr kompakte, raumsparende Baueinheit geschaffen wird. Die Stelleinrichtung kann vorteilhafterweise dort Anwendung finden, wo nur ein axial geringer Einbauraum zur Verfügung steht. Von weiterem Vorteil ist ferner, daß als Antriebsmotor ein solcher in herkömmlicher Bauweise, also mit massiver Motorwelle, verwendet wird. Die Stelleinrichtung ist dadurch kostengünstig herstellbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Stelleinrichtung möglich.

Die im Anspruch 2 aufgeführte Weiterbildung der Stelleinrichtung ist für eine raumsparende, belastungsgerechte und geräuschgeminderte Gestaltung der Baueinheit förderlich.

Die Verbesserung der Stelleinrichtung nach Anspruch 3 ist günstig, wenn zum Beispiel mit dem Abtriebsglied in ein Gerät zu dessen Betätigung eingegriffen werden muß oder wenn es erforderlich ist, das Abtriebsglied mit einer Übertragungseinrichtung zu verbinden.

Die Merkmale des Anspruches 4 haben den Vorteil, daß sie zu einer raumsparenden und kostengünstigen Ausgestaltung führen.

Mit der Maßnahme gemäß Anspruch 5 wird das Eindringen von Fremdstoffen in die Stelleinrichtung oder der Austritt von Schmierstoff aus dieser sicher vermieden. Außerdem dient die Maßnahme dem Unfallschutz.

Durch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Ausgestaltung der Stelleinrichtung wird auf einfache, raumsparende Weise die Schraubenfeder des Kraftstoffspeichers in der Stelleinrichtung aufgenommen sowie geführt und die Federkraft ohne komplizierte Bauteile auf das Abtriebsglied übertragen.

Dabei kann gemäß der Weiterbildung der Stelleinrichtung nach Anspruch 7 je nach Kraftbedarf die entsprechende Feder eingesetzt werden, wobei eine Zugfeder zusätzliche Maßnahmen zu ihrer Einspannung erforderlich macht.

Weil sich das Abtriebsglied seitlich neben dem Antriebsmotor befindet, ist es gemäß der Verbesserung nach Anspruch 8 günstig, den Sensor geschützt im Antriebsmotor anzuordnen. Außerdem ergeben sich hierdurch Vorteile hinsichtlich der Montage, der Verschaltung und der Leitungsführung.

Die im Anspruch 9 angegebene Weiterbildung der Stelleinrichtung hat den Vorteil, daß eine antriebsfreie oder unter fast selbsttätige Rückstellung des Abtriebsglieds in jeder Stellung unterbleibt. Hierdurch ist eine Motorbremse oder eine Bestromung des Antriebsmotors zur Stellungssicherung nicht erforderlich.

Besonders vorteilhaft ist gemäß der Merkmale von einem der Ansprüche 10 bis 12 zwischen dem Antriebsmotor und dem Schraubengetriebe ein Untersetzungsgetriebe vorzusehen, wodurch ein kleiner bauender und schnelldrehender Elektromotor verwendet werden kann, der auch preiswerter ist.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Stelleinrichtung zur Kupplungsbetätigung mit einem von einem elektrischen Antriebsmotor antreibbaren Schraubengetriebe, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 durch das Schraubengetriebe, Fig. 3 und Fig. 4 je eine Stelleinrichtung mit einem Untersetzungsgetriebe zwischen einem Antriebsmotor und einem Schraubengetriebe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur automatischen Betätigung einer Reibungskupplung 1 eines Kraftfahrzeugs. Die Reibungskupplung 1 ist herkömmlich ausgebildet und umfaßt eine mit einer Getriebeeingangswelle 2 drehfest verbundene Kupplungsscheibe 3, die von einer Kupplungshauptfeder, beispielsweise einer Membranfeder 4, reibschlüssig zwischen einer Anpreßplatte 5 und einer mit einer Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbundenen Gegenanpreßplatte in Form eines Schwungrads 7 einspannbar ist. Die Reibungskupplung 1 ist mittels eines Ausrückers 8 gegen die Kraft der Membranfeder 4 auskuppelbar.

Für die Betätigung des Ausrückers 8 ist eine elektromotorische Stelleinrichtung 11 vorgesehen. Die Stelleinrichtung 11 umfaßt im wesentlichen einen elektrischen Antriebsmotor 12, beispielsweise einen Gleichstrom-Kollektormotor, und ein von diesem antreibbares Schraubengetriebe 13 mit einem linear bewegbaren Abtriebsglied 14, welches über ein Übertragungsglied 15 mit dem Ausrücker 8 zum Betätigen der Kraftfahrzeug-Rei bungskupplung 1 verbunden ist.

Die Stelleinrichtung 11 hat im einzelnen folgenden Aufbau:
Es ist ein Gehäuse 18 mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel 19 vorgesehen, welcher einseitig eine parallel zu seiner Längsachse 20 verlaufende, im Querschnitt U-förmige Ausbuchtung 21 aufweist (Fig. 2). Der relativ kurz bauende Gehäusemantel 19 ist an beiden Stirnseiten mit je einem Gehäusedeckel 22 und 23 verschlossen. Innerhalb des Gehäuses 18 ist der elektrische Antriebsmotor 12 aufgenommen. Die Längsachse 20 des Gehäusemantels 19 ist zugleich die Längsachse des Antriebsmotors 12. Im Bereich des Gehäusedeckels 23 ist auf einer Motorwelle 24 des Antriebsmotors 12 ein scheibenförmiges Rad 25 des Schraubengetriebes 13 befestigt. Das Rad 25 hat einen den Durchmesser des Antriebsmotors 12 überschreitenden Durchmesser und ist umfangsseitig mit einem Außengewinde 26 versehen. Das Rad 25 steht in Eingriff mit einem Innengewinde 27 an dem parallel zur Längsachse 20 des Antriebsmotors 12 angeordneten Abtriebsglied 14 des Schraubengetriebes 13. Das Abtriebsglied 14 kann als stabförmiges Segment eines Hohlzylinders ausgebildet sein, der innenumfangsseitig mit dem Innengewinde 27 versehen ist. Das Abtriebsglied 14 kann aber auch zahnstangenförmig gestaltet sein. Das Gewinde des Schraubengetriebes 13 kann ein Spitzgewinde, ein Trapezgewinde oder bei einer bevorzugten Belastungsrichtung des Abtriebsglieds 14 ein Sägengewinde sein. Das Schraubengetriebe 13 ist selbsthemmend ausgebildet.

Das Abtriebsglied 14 ist in der U-förmigen Ausbuchtung 21 des Gehäuses 18 geführt. Die Ausbuchtung 21 bildet somit ein Führungsbett für das Abtriebsglied 14. Dieses ist mit Wälzkörpern 30 in der Ausbuchtung 21 des Gehäuses 18 reibungsarm gelagert. Das umfangsseitig des Antriebsmotors 12, das heißt seitlich neben diesem längsgeführte Abtriebsglied 14 hat eine parallel zur Längsachse 20 des Motors verlaufende Bewegungsrichtung. Das Abtriebsglied 14 durchgreift das Gehäuse 18 der Stelleinrichtung 11 stirnseitig, und zwar durch eine Durchgriffsöffnung 31 des Gehäusedeckels 23. Die Durchgriffsöffnung 31 des Gehäuses 18 ist durch einen einerseits am Gehäusedeckel 23 und andererseits am Abtriebsglied 14 angreifenden Faltenbalg 32 oder einen Rollbalg abgedichtet. Alternativ kann das Abtriebsglied 14 auch derart gestaltet sein, daß es, wie strichpunktiert angedeutet, nur den Gehäusedeckel 22 oder aber beide Gehäusedeckel 22 und 23 durchgreift. Das Abtriebsglied 14 steht mit dem erwähnten Übertragungsglied 15 zur Kupplungsbetätigung in Verbindung. Das Übertragungsglied 15 kann ein Bowdenzug, eine Druck- oder Zugstange oder eine hydraulische Säule mit Geber- und Nehmerzylinder sein.

Im Gehäuse 18 der Stelleinrichtung 11 ist außerdem ein Kraftspeicher 35 mit einer den Antriebsmotor 12 umfangsseitig umhüllenden Schraubenfeder 36 aufgenommen. Die Schraubenfeder 36 greift einerseits an einem Motorflansch 37 und andererseits an einem ringförmigen, den Antriebsmotor 12 umfangsseitig umgreifenden Bügel 38 an. Der Bügel 38 ist fest mit dem Abtriebsglied 14 verbunden. Der Kraftspeicher 35 dient der Unterstützung des elektrischen Antriebsmotors 12 bei der Betätigung der Reibungskupplung 1. Die Schraubenfeder 36 kann daher eine Zugfeder oder eine Druckfeder sein. Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann die Schraubenfeder 36 im Gehäuse 18 zwischen dem ringförmigen Bügel 38 und dem Gehäusedeckel 22 angeordnet sein und sich an diesen beiden Bauteilen abstützen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Ort der Anordnung des ringförmigen Bügels 38 am Abtriebsglied 14 in Richtung zu dem Motorflansch 37 hin zu verlegen.

Der elektrische Antriebsmotor 12 hat im Bereich des Motorflansches 37 einen Bürstenträger 41, von dem ausgehend ein Stecker 42 das Gehäuse 18 nach außen durchgreift. Der Stecker 42 ist zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Steuergerät der Stelleinrichtung 11 vorgesehen. Hiervon abweichend kann das Steuergerät auch außen am Gehäuse 18 oder innerhalb des Gehäuses 18 angeordnet sein. Zur Steuerung der Stelleinrichtung 11 ist es erforderlich, die Position und den Weg des Abtriebglieds 14 zu erfassen. Hierzu ist im Bürstenträger 41 ein berührungslos nach dem Hall- oder Induktiv-Prinzip mit den Gewindegängen oder -zähnen des Abtriebsglieds 14 oder mit der mit einem Ringmagnet kodierten Motorwelle 24 zusammenarbeitender Sensor 43 vorgesehen. Abweichend hiervon kann ein mechanisch mit dem Abtriebsglied 14 gekoppelter Sensor, zum Beispiel ein Potentiometer, ebenfalls Anwendung finden.

Die Stelleinrichtung 11 hat folgende Wirkungsweise:
Zum Ausrücken der Kraftfahrzeug-Reibungskupplung 1 wird der elektrische Antriebsmotor 12 bestromt, so daß das Abtriebsglied 14 einen (in der Zeichnung nach unten gerichteten) Hub ausübt. In Abhängigkeit von der Charakteristik der Membranfeder 4 in der Reibungskupplung 1 wird der elektrische Antriebsmotor 12 vom Kraftspeicher 35 unterstützt, das heißt die Schraubenfeder 36 übt beispielsweise eine Zugkraft auf das Abtriebsglied 14 aus. Hierdurch werden die Motorströme niedrig gehalten. Bei erreichter Sollposition des Abtriebsglieds 14 wird der Antriebsmotor 12 abgeschaltet. Das selbsthemmende Schraubengetriebe 13 stellt sicher, daß das Abtriebsglied 14 seine Position beibehält. Zum Schließen der Reibungskupplung 1 wird der Antriebsmotor 12 in seiner anderen Drehrichtung angetrieben. Hierdurch wird die Bewegungsrichtung des Abtriebsglieds 14 umgekehrt. Zugleich wird der Kraftspeicher 35 vom Antriebsmotor 12 gespannt. Das Abtriebsglied 14 kehrt in seine Ausgangsstellung zurück und der Antriebsmotor 12 wird abgeschaltet.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stelleinrichtung 11 gezeigt, bei der die gegenüber Fig. 1 und 2 gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, bei dem das Schraubengetriebe 13 direkt an der Motorwelle 24 angreift, ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zwischen dem Antriebsmotor 12 und dem Schraubengetriebe 13 ein Untersetzungsgetriebe 46 vorgesehen, das aus wenigstens zwei Zahnrädern gebildet wird. Das Untersetzungsgetriebe 46 nach Fig. 3 ist als Stirnradgetriebe ausgebildet, dessen eines Zahnrad 47 direkt mit der Motorwelle 24 des Antriebsmotors 12 verbunden ist und dessen anderes Zahnrad 48 direkt mit dem scheibenförmigen Rad 25 des Schraubengetriebes 13 in koaxialer Verbindung steht. Das andere Zahnrad 48 und das scheibenförmige Rad 25 können an einem einteiligen Körper ausgebildet sein, sie können jedoch auch als selbständige Einzelräder gestaltet sein, die drehfest und koaxial mit einer Lagerwelle 50 verbunden sind. Die Lagerwelle 50 durchgreift das andere Zahnrad 48 und das scheibenförmige Rad 25 und ist an ihrem einen Ende im Gehäuse 18 und an ihrem anderen Ende im Gehäusedeckel 23 drehbar gelagert. Der schnellaufende Antriebsmotor 12 treibt somit das kleinere Zahnrad 47 des Untersetzungsgetriebes 46 an, das mit dem anderen Zahnrad 48 größeren Durchmessers kämmt, so daß sich das andere Zahnrad 48 und damit auch das mit diesem gekoppelte scheibenförmige Rad 25 mit wesentlich geringerer Drehzahl dreht. Das mittels der parallel zur Längsachse 20 und zwischen Motorwelle 24 und Abtriebsglied 14 verlaufenden Lagerwelle 50 gelagerte scheibenförmige Rad 25 hat nun einen deutlich geringeren Durchmesser als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die gegenüber den bisherigen Ausführungsbeispielen gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 das scheibenförmige Rad 25 mit einer zur Lagerwelle 50 konzentrischen Ausnehmung 51 versehen, die zum kleineren Zahnrad 47 hin offen ist und an deren zylinderförmiger Innenwandung eine Innenverzahnung 52 ausgebildet ist, mit der das mit der Motorwelle 24 verbundene kleinere Zahnrad 47 des Untersetzungsgetriebes 46 mit seiner Außenverzahnung kämmt, so daß das scheibenförmige Rad 25 mit seiner Innenverzahnung 52 (Hohlrad) zugleich ein Element des Untersetzungsgetriebes 46 bildet.

Claims

1. Stelleinrichtung (11), insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung (1), mit einem elektrischen Antriebsmotor (12) und einem von diesem antreibbaren Schraubengetriebe (13) mit einem linear bewegbaren Abtriebsglied (14), dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubengetriebe (13) aus einem scheibenförmigen Rad (25) mit Außengewinde (26) und dem ein Innengewinde (27) aufweisenden, stabförmig ausgebildeten Abtriebsglied (14) besteht.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied (14) umfangsseitig des Antriebsmotors (12) in einem Gehäuse (18) gelagert ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied (14) das Gehäuse (18) in einer stirnseitigen Durchgriffsöffnung (31) durchgreift.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) in dem Gehäuse (18) angeordnet ist, das zugleich das Gehäuse der Stelleinrichtung bildet.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgriffsöffnung (31) durch einen Falten- oder Rollbalg (32) abgedichtet ist.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein wenigstens mittelbar am Abtriebsglied (14) angreifender, eine Schraubenfeder (36) aufweisender Kraftspeicher (35) vorgesehen ist und das Abtriebsglied (14) seitlich neben dem Antriebsmotor (12) längsgeführt ist und eine wenigstens annähernd parallel zur Längsachse (20) des Antriebsmotors (12) verlaufende Bewegungsrichtung hat, während die Schraubenfeder (36) den Antriebsmotor (12) umfangsseitig umhüllt und einerseits wenigstens mittelbar am Gehäuse (18) und andererseits an einem ringförmigen Bügel (38) angreift, der den Antriebsmotor (12) umfangsseitig umgreift und mit dem Abtriebsglied (14) fest verbunden ist.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (36) als Druck- oder Zugfeder ausgebildet ist.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antriebsmotor (12) ein die Stellung des Abtriebsglieds (14) erfassender Sensor (43) integriert ist.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubengetriebe (13) selbsthemmend ausgebildet ist.

10. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Antriebsmotor (12) und dem Schraubengetriebe (13) ein Untersetzungsgetriebe (46) angeordnet ist.

11. Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (46) von einem Stirnradgetriebe mit wenigstens zwei Zahnrädern gebildet wird, von denen das eine Zahnrad (47) direkt mit dem Antriebsmotor (12) und das andere Zahnrad (48) direkt mit dem scheibenförmigen Rad (25) gekoppelt ist.

12. Stelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Untersetzungsgetriebes (46) ein Zahnrad (47) mit einer Außenverzahnung mit dem Antriebsmotor (12) gekoppelt ist und mit einer Innenverzahnung (52) des scheibenförmigen Rades (25) kämmt.