DE19832015A1 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebseinheit, wie Antriebsmotor, und ein abtriebsseitiges Abtriebselement, sowie mit einem die Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Abtriebsbewegung des Abtriebselementes wandelnden Getriebe.

Solche Betätigungsvorrichtungen, die beispielsweise durch die DE 195 04 847 bekannt geworden sind, weisen in der Regel einen erhöhten Bauraum auf und weisen gleichzeitig einen in der Regel ungünstigen Wirkungsgrad auf. Ebenso sind diese Vorrichtungen meist umständlich zu montieren und zusammenzubauen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, welche einen geringen Bauraum benötigt. Ebenso sollte die Betätigungsvorrichtung möglichst einfach herzustellen und zu montieren sein. Weiterhin lag die Teilaufgabe zu Grunde, eine Betätigungsvorrichtung mit einem möglichst guten Wirkungsgrad bei möglichst gegebener Selbsthemmung des Getriebes der Vorrichtung zu schaffen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die erste und die zweite Untereinheit für sich jeweils als abgeschlossenes Modul ausgebildet sind und mittels einer mechanischen Verbindung zu einer Baueinheit verbindbar sind und die erste Untereinheit eine elektrische Steckverbindung aufweist und die zweite Untereinheit eine elektrische Steckverbindung aufweist und die beiden Untereinheiten mittels dieser elektrischen Steckverbindungen elektrisch verbindbar sind.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn zumindest eines der beiden Untereinheiten ein eigenes Gehäuse aufweist und die Untereinheit mit Gehäuse als ein für sich abgeschlossenes Modul ausgebildet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zumindest eine mit einem Gehäusen versehene Untereinheit als abgedichtete Untereinheit staubdicht und/oder flüssigkeitsdicht, wie wasserdicht, ausgebildet ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels der elektrischen Steckverbindung erfolgt. Somit kann sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung mittels des Steckers durchgeführt werden.

Zweckmäßig ist es weiterhin, wenn eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest einer mechanischen formschlüssigen Schnappverbindung erfolgt, wobei ein Element des einen Teils in eine Aufnahme des anderen Teils eingreift und einschnappt.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest eines Verbindungsmittels, wie einer Schraube, einer Niete oder einer Klebeverbindung, erfolgt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest eines Verbindungsmittels erfolgt und dieses zumindest eine Verbindungsmittel auch zur Befestigung der gesamten Baueinheit innerhalb des Kraftfahrzeuges dient. Die Verbindung der Untereinheiten erfolgt somit alleine über die Befestigungsmittel zur Befestigung der Untereinheiten an dem Fahrzeug und über die elektrische Verbindung.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die eine elektrische Steckverbindung als Stecker und die andere elektrische Steckverbindung als Buchse ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse der zweiten Untereinheit, welches eine Elektronik, wie Leistungs- und/oder Steuerelektronik, aufnimmt, aus zumindest zwei Gehäuseschalen besteht, die miteinander verbindbar sind, wobei die Elektronik zwischen den Gehäuseschalen angeordnet ist. Zweckmäßig ist es dabei, wenn zumindest eine Gehäuseschale der zweiten Untereinheit aus Kunststoff besteht. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Gehäuseschale der zweiten Untereinheit aus Metall besteht. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die zweite Untereinheit eine weitere elektrische Steckverbindung zur Erreichung einer elektrischen Verbindung mit anderen Fahrzeugelektronikeinheiten und/oder Sensoren aufweist.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken ist es bei einer Betätigungsvorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebseinheit, wie Antriebsmotor, und ein abtriebsseitiges Abtriebselement, sowie mit einem die Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Abtriebsbewegung des Abtriebselementes wandelnden Getriebe, vorteilhaft, wenn das Getriebe zumindest zwei Teilgetriebe aufweist und zwischen Antriebseinheit und Abtriebselement eine Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Getriebe aus zumindest zwei Teilgetrieben besteht und ein Teilgetriebe zumindest ein Stirnradgetriebe aufweist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Getriebe aus zumindest zwei Teilgetrieben besteht und ein Teilgetriebe zumindest ein Spindelgetriebe aufweist. Es ist dabei zweckmäßig, wenn dabei das Spindelgetriebe dem Stirnradgetriebe im Kraftfluß nachgeschaltet ist.

Zweckmäßig ist es, wenn das Getriebe mit zwei sich kämmenden Zahnrädern, wie Stirnrädern, ausgebildet ist, wobei ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges Zahnrad im Kraftfluß angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es, wenn daß Stirnradgetriebe ein zweistufiges Getriebe mit drei Zahnrädern, wie Stirnrädern, ist, wobei sich jeweils zwei Zahnräder kämmen und ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges Zahnrad und ein Zwischenzahnrad im Kraftfluß angeordnet sind.

Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das antriebsseitige Zahnrad auf einer Abtriebswelle der Antriebseinheit drehfest aufgenommen ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen abtriebsseitigem Zahnrad des Stirnradgetriebes und einem antriebsseitigen Element des Spindelgetriebes, wie Spindel, die Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist. Dies kann beispielsweise eine Nabe der Spindel oder die Spindel selbst sein oder ein damit in Wirkverbindung stehendes Element sein.

Zweckmäßig ist es, wenn zwischen Abtriebswelle der Antriebseinheit und dem antriebsseitigem Zahnrad des Stirnradgetriebes die Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist. Somit ist es vorteilhaft, wenn die Rutschkupplung zwischen den Teilgetrieben im Kraftfluß angeordnet ist.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Rutschkupplung radial innerhalb des für die Verzahnung eines Zahnrades des Stirnradgetriebes vorgesehenen Raumbereiches angeordnet ist. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die Rutschkupplung axial innerhalb des für die Verzahnung eines Zahnrades des Stirnradgetriebes vorgesehenen Raumbereiches, der eine axiale Ausdehnung aufweist, angeordnet ist. Weiterhin kann die Rutschkupplung sowohl axial als auch radial innerhalb des Raumes der Verzahnung angeordnet sein. Zweckmäßig ist es, wenn die Rutschkupplung in ein Zahnrad integriert ist, also die Rutschkupplung innerhalb des Zahnrades angeordnet ist und gegebenenfalls einzelne Bauteile der Rutschkupplung, wie eine Reibfläche mit dem Zahnrad verbunden sind oder mit diesem einstückig ausgebildet sind. Eine solche Anordnung der Rutschkupplung als integriertes Bauteil erspart erfindungsgemäß Bauraum, was bei den heutigen Bauraumverhältnissen innerhalb der Fahrzeuge immer entscheidender wird.

Zweckmäßig ist es, wenn die Rutschkupplung ein erstes Element aufweist, das eine erste Kontaktfläche trägt und ein zweites Element aufweist, das eine zweite Gegenkontaktfläche aufweist, wobei die beiden Elemente mittels eines Kraftspeichers gegeneinander beaufschlagt sind, wobei der Kraftspeicher vorzugsweise eine Tellerfeder ist. Auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Tellerfeder als Kraftspeicher dient dem Einsparen von Bauraum. Ebenso dient die Tellerfeder mit ihren verzahnten Randbereichen radial innen und/oder radial außen der Drehmomentübertragung zwischen dem einen Reibring und der Nabe. Dies spart erfindungsgemäß Bauraum und gleichzeitig wird ein Element, wie die Tellerfeder, mit einer mehrfachen Funktion (Anpressung und Drehmomentübertragung) belegt, wodurch erfindungsgemäß die Teilevielfalt der Vorrichtung reduziert werden kann. Dadurch ergeben sich ebenso vereinfachte Montagebedingungen aufgrund reduzierter Teilezahl.

Vorteilhaft kann es ebenso sein, wenn der Kraftspeicher eine Schraubenfeder mit rundem, ovalem oder eckigen Draht-, wie Materialquerschnitt, ist oder der Kraftspeicher eine Wellfeder mit rundem, ovalem oder eckigen Draht-, wie Materialquerschnitt, ist.

Ebenso ist es zweckmäßig, wenn das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einem Zahnrad einstückig ausgebildet ist. Ebenso ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einem Zahnrad formschlüssig verbunden ist. Diese formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch einen Eingriff eines Nockens oder einer Verzahnung in einen Aufnahmebereich realisiert sein.

Vorteilhaft ist es, wenn das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einer im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche ausgebildet ist. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das zweite die zweite Kontaktfläche tragende Element als im wesentlichen kreisringförmiges Element ausgebildet ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das kreisringförmige Element einen im wesentlichen sich in radialer Richtung sich erstreckenden Schenkel aufweist, welcher die Kontaktfläche trägt. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn das kreisringförmige Element einen im wesentlichen sich in axialer Richtung sich erstreckenden Schenkel aufweist, welcher eine formschlüssige Verbindung mit einem Kraftspeicher bewirkt. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche eben ausgebildet ist.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken ist es vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche als eine in axialer Richtung modulierte kreisringförmige Fläche, wie Form oder Kontur, ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß einzelne Kreisringsegmente, in Umfangsrichtung betrachtet, in axialer Richtung aufgestellt sind und eine Steigung aufweisen. Ebenso könnte ein sinusförmiger Verlauf der Kreisringfläche mit einer Modulation in axialer Richtung realisiert werden.

Besonders zweckmäßig ist es bei einem Ausführungsbeispiel, wenn die in axialer Richtung modulierte Form oder Kontur der Reibfläche derart ausgebildet ist, daß ein Teil von Kreisringsegmenten der Reibfläche in Umfangsrichtung betrachtet in axialer Richtung eine ansteigende Steigung aufweisen und ein anderer Teil von Kreisringsegmenten der Reibfläche in Umfangsrichtung betrachtet in axialer Richtung eine abfallende Steigung aufweisen, wobei sich die Segmente mit ansteigender und abfallender Steigung abwechseln.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Betrag der Steigung der abfallenden Segmente gleich dem Betrag der Steigung der ansteigenden Segmente ist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn der Betrag der Steigung der abfallenden Segmente ungleich dem Betrag der Steigung der ansteigenden Segmente ist. Diese Ungleichheit bewirkt bei gleicher Axialkraft ein unterschiedliches Verspannmoment in Schub- und in Zugrichtung des Elektromotors, also eine unterschiedliche Wirkung der Rutschkupplungsauslösekraft bei abtriebsseitig angreifenden Kräften. Dies kann in Ergänzung zu dem in Zug- und Schubrichtung sich unterschiedlich auswirkenden Wirkungsgrad der Spindel des Spindelgetriebes erfolgen.

Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eines der beiden Elemente mittels zumindest eines Kraftspeichers, wie Tellerfeder, beaufschlagt wird und dadurch die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche gegeneinander in Reibkontakt beaufschlagt werden. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das erste Element, welches die Kontaktfläche trägt, das abtriebsseitige Zahnrad ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn eine Abtriebswelle der Antriebseinheit und die Achse des Abtriebselementes parallel zu einander angeordnet sind.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken ist es zweckmäßig, wenn das Spindelgetriebe eine Gewindespindel und eine Mutter aufweist, wobei die Mutter mittels einer Lagerung winkelbeweglich aber gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Mutter mittels eines Kalottenlagerung winkelbeweglich aber gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet ist. Die Kalottenlagerung kann eine geringfügige Neigung der Mutter gegenüber dem Gehäuse ausgleichen.

Ebenso ist es zweckmäßig, wenn die Kalottenlagerung derart ausgebildet ist, daß die Mutter eine im wesentlichen kugelförmige Kontur mit zwei im wesentlichen halbkugelförmigen Flächen, wie Seitenflächen, aufweist und zwischen den Flächen eine Verzahnung angeordnet ist, wobei die Kugelflächen innerhalb eines Hohlzylinders von zwei axial beaufschlagten Halbkugelschalen axial aufgenommen ist, wobei der Hohlzylinder eine Innenverzahnung zur Aufnahme der Verzahnung der Mutter aufweist und der Zylinder mittels einer Außenverzahnung axial beweglich aber drehfest in einer Verzahnung innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn zumindest eine Halbkugelschale der Kalottenlagerung mit dem Hohlzylinder drehfest verbunden ist. Dabei ist es ebenso zweckmäßig, wenn zumindest eine Halbkugelschale der Kalottenlagerung mit dem Hohlzylinder mittels einer Verzahnung oder Schnappverbindung drehfest verbunden ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Halbkugelschalen und die Mutter durch ein elastisches Element gegeneinander beaufschlagt sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das elastische Element ein Kraftspeicher, wie eine Feder, ist oder das elastische Element ein Kunststoff oder Elastomerelement, wie ein Gummiring, ist.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken ist es bei einer Betätigungsvorrichtung zweckmäßig, wenn zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und dem Abtriebselement oder einem damit verbundenen Element ein Kraftspeicher angeordnet ist, welcher eine Federkraft auf das Abtriebselement ausübt. Diese Kraftwirkung durch den Kraftspeicher auf das Abtriebselement unterstützt den Betätigungsvorgang durch den Antriebsmotor, wie Elektromotor. Der Kraftspeicher kann als Druckfeder ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Untereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Untereinheit,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 4 eine Ansicht der Mechanik der Vorrichtung,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung,

Fig. 5a ein Ausschnitt der Fig. 5,

Fig. 5b ein Ausschnitt der Fig. 5,

Fig. 6 ein Ausschnitt mit Darstellung der Kalottenlagerung,

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 8 ein Ausschnitt mit einer Darstellung der Rutschkupplung,

Fig. 9a ein Schnitt mit einer Darstellung der Rutschkupplung,

Fig. 9b ein Schnitt mit einer Darstellung der Rutschkupplung und

Fig. 10 ein Schnitt mit einer Darstellung der Rutschkupplung.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung 1 zur automatisierten Betätigung einer Kupplung, wie Reibungskupplung, Trockenreibungskupplung, naß laufende, in einem Fluid laufende Kupplung, Lamellenkupplung, Wandlerüberbrückungskupplung oder einer anderen Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist eine erste Untereinheit 2 und eine zweite Untereinheit 3 auf.

Die erste Untereinheit 2 umfaßt einen Antriebsmotor 4 der Betätigungsvorrichtung, eine elektrische Steckverbindung 5, wie Stecker oder Buchse, sowie ein Gehäuse 6 und ein Abtriebselement 7. Innerhalb des Gehäuses 6 ist ein Getriebe angeordnet, welches die Bewegung der Motorabtriebswelle in eine Bewegung des Abtriebselementes 7 umwandelt. Das Gehäuse 6 ist mit Befestigungsmitteln 8a, 8b und 8c, wie Befestigungsaugen, versehen, die zur Befestigung der ersten Untereinheit gegebenenfalls an der zweiten Untereinheit und/oder gegebenenfalls an einem Karosseriebauteil und/oder an einem Getriebebauteil oder Motorbauteil des Fahrzeuges verwendet wird. Durch die Befestigungsaugen können weitere Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Stifte, eingreifen, die die Betätigungsvorrichtung mit einem Trägerelement an dem Fahrzeug verbinden. Vorzugsweise ist das eine Befestigungsauge 8c zwischen dem zylindrischen Bereich 6b und dem Elektromotor 4 angeordnet.

Das Gehäuse 6 und die Befestigungsaugen 8a bis 8c können aus Metall, wie Aluminiumguß, oder aus Kunststoff, wie zum Beispiel aus Polyamid oder faserverstärktem Kunststoff, wie beispielsweise glasfaserverstärktem Polyamid, bestehen. Ebenso können einzelne Bereiche des Gehäuses aus Metall und andere Bereiche aus Kunststoff bestehen. Die Befestigungsaugen 8a bis 8c sind als hohlzylindrische Bereiche ausgebildet, die an das Gehäuse in vorteilhafter Art angespritzt sind. Die Achsen der Hohlzylinder stehen in vorteilhafter Art senkrecht auf der Achse des Elektromotors 4.

Die Steckverbindung 5 kann auch als mechanische Verbindung mit Schnappverbindungen versehen sein, so daß die mechanische Verbindung der ersten Untereinheit mit einer zweiten Untereinheit auch mittels der Steckverbindung erfolgt. Die elektrische Steckverbindung dient der elektrischen Verbindung des Elektromotors 4 und gegebenenfalls innerhalb des Gehäuses oder des Poltopfes des Motors angeordneter Sensoren, wie Drehzahl oder Wegsensoren, mit einer elektronischen Steuereinheit und/oder elektrischen Stromversorgung.

Das Abtriebselement 7 wird bei Bestromung des Elektromotors 4 in axialer Richtung bewegt. An seinem Endbereich weist das Abtriebselement 7 einen im wesentlichen L-förmigen Bereich 10 auf, der eine Anlenkung oder einen Zapfen 11 für ein Kugelgelenk, ein Universalgelenk oder eine andere Verbindung trägt. Das Gehäuse im Bereich des axial beweglichen Abtriebselementes 7 ist mittels einer Dichtung 9, wie Faltenbalg, abgedichtet, derart, daß der eine Endbereich des Faltenbalgs 9a mit dem Abtriebselement abdichtend verbunden ist und der andere Endbereich 9b mit dem Gehäuse abdichtend verbunden ist. Der Faltenbalg 9 ist vorzugsweise aus einem flexiblen Material ausgebildet.

Der Antriebsmotor 4 weist eine Grundplatte 4a auf, die gegen eine Paßfläche 6a des Gehäuses 6 mittels Befestigungsmitteln, wie Schrauben, durch die Befestigungsöffnungen in der Grundplatte 4a befestigt wird.

Das Gehäuse 6 weist einen tubusförmigen oder zylinderförmigen Bereich 6b auf, in welchem im wesentlichen das Abtriebselement 7 aufgenommen ist. Dieser zylindrische Bereich weist in zumindest einem Teilbereich eine verzahnungsähnliche Außenkontur 12 auf, da in diesem Bereich im Inneren des Gehäuses 6b eine Innenverzahnung vorhanden ist. Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse 6b aus Kunststoff hergestellt ist. Dabei kann der Bereich der Innenverzahnung vorzugsweise in einem Spritzgußverfahren in das zylindrische Gehäusestück 6b eingearbeitet werden.

Das Gehäuse 6 weist einen Gehäusedeckel 30 auf, der mittels eines Dichtelementes abdichtbar an dem Gehäuse befestigt werden kann. Als Dichtelement kann beispielsweise ein O-Ring in eine umlaufende Nut des Gehäuses 6 eingelegt sein. Der Deckel 30 ist mittels Befestigungsmitteln, wie Schrauben, am Gehäuse 6 befestigt. Dazu sind an dem Gehäuse Aufnahmebereiche 31 mit axialer Bohrung oder Gewinde vorgesehen, die die Schrauben aufnehmen.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht der zweiten Untereinheit 3 der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1. Die Untereinheit besteht aus einem Gehäuse 20, 20 einem ersten Gehäuseteil 21 und einem zweiten Gehäuseteil 22, wie Grundplatte. Innerhalb des Gehäuses 20 ist die Leistungs- und/oder Steuerelektronik zur Steuerung der Betätigung der Kupplung angeordnet. Die Grundplatte 22 ist beispielsweise als Metallteil ausgebildet und kann gleichzeitig als Kühlblech wirken. Das andere Gehäuseteil 21 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Die Gehäuseteile weisen Öffnungen 23a bis 23c zur Montage auf, wobei die Ausrichtung und Anordnung der Öffnungen 23a bis 23c der Ausrichtung und Anordnung der Öffnungen 8a bis 8c, wie Befestigungsaugen, entspricht. Das Gehäuse weist weiterhin konkave Bereiche 26 und 27 auf, die als Aufnahmen für die zylindrischen Elemente der ersten Untereinheit 2 dienen, wie dem zylindrischen Bereich 6b und dem Elektromotor 4. Der Bereich 28 ist eben ausgestaltet, da dieser den Gehäusebereich des Getriebes aufnimmt.

Das Gehäuse der zweiten Untereinheit 3 weist elektrische Steckverbindungen 24 und 25 auf. Die Steckverbindung 24 dient der Verbindung des Elektromotors 4 über den Stecker 5 der ersten Untereinheit 2 mit der Elektronik der zweiten Untereinheit 3. Die Steckverbindung 25 dient der Verbindung der Betätigungsvorrichtung 1 mit einer Stromversorgung und der Signalverbindung der Betätigungsvorrichtung 1 mit Sensoren und anderen Steuereinheiten, beispielsweise auch über einen Datenbus.

Die beiden Untereinheiten 2 und 3 sind als für sich abgeschlossene Module oder Funktionseinheiten montierbar und können als jeweilige Untereinheit in dem Herstellungsprozeß auf Funktionstüchtigkeit geprüft werden, bevor sie in einem weiteren Fertigungsschritt zu einer Einheit 1 miteinander verbunden werden.

Diese Verbindung kann aber auch erst bei der Montage im Fahrzeug am Herstellungsband des Fahrzeuges erfolgen.

Die Fig. 3 zeigt den Zusammenbau der ersten Untereinheit 2 mit der zweiten Untereinheit 3, wobei die Steckverbindung der Elemente 5 und 24 gewährleistet ist.

Die Betätigungsvorrichtung 1 betätigt eine Kupplung 500 im Antriebsstrang 507 eines Fahrzeuges 501 mit einem Motor 502 und einem Getriebe 503, dem eine Antriebswelle 504 und angetriebene Achsen 505, sowie angetriebene Räder 506 nachgeordnet sind.

Die Fig. 4 zeigt schematisch den mechanischen Aufbau der Betätigungsvorrichtung 100 ausgehend von dem Motor 101 bis hin zum Abtriebselement 150. Der Antriebsmotor 101 weist eine Abtriebswelle 103 auf, auf der ein Zahnrad 102 drehfest angeordnet ist. Das Zahnrad 102 weist beispielsweise eine zentrale Aufnahme auf, die eine von einer zylindrischen Öffnung abweichende Form aufweist, so daß eine nicht zylinderförmige Antriebswelle 103 des Motors 101 formschlüssig in die Aufnahme eingreifen kann. Das Zahnrad 102 kämmt ein Zwischenzahnrad 104, das auf der Achse 105 drehbar gelagert ist. Die Achse 105 ist beispielsweise einseitig an einem ihrer Endbereiche im Gehäuse 6 oder im Deckel 30 der Fig. 1 gelagert oder aufgenommen. Ebenso kann die Achse beidseitig an ihren Endbereichen sowohl im Gehäuse als auch im Deckel gelagert und aufgenommen sein. Das Zahnrad 104 kämmt das Zahnrad 106 zur Übertragung der motorseitigen Antriebsleistung auf das Abtriebselement 150.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann das Zahnrad 102 auch direkt das Zahnrad 106 kämmen, ohne daß ein Zwischenzahnrad vorhanden ist. Weiterhin könnte in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch ein zweites Zwischenzahnrad angeordnet sein.

Die Anordnung von zumindest einem Zwischenzahnrad 104 hat den erfindungsgemäßen Vorteil, daß die Durchmesser der Zahnräder 102 und 106 geringer werden bei gleichem Achsabstand, so daß der von den Zahnrädern benötigte Bauraum gering gehalten werden kann.

Mit dem Zahnrad 106 steht eine Spindel 107 in Antriebsverbindung, wobei zwischen der Spindel 107 und dem Zahnrad 106 vorzugsweise eine in der Fig. 4 nur teilweise dargestellte Rutschkupplung 108 angeordnet ist, welche das von dem Zahnrad 106 auf die Spindel 107 übertragbare Drehmoment begrenzt. Dabei weist die Rutschkupplung zwei Elemente auf, die sich reibschlüssig gegeneinander abstützen, wobei das eine Element Teil des Zahnrades ist oder mit diesem drehmomentübertragend verbunden ist und das zweite Element mit der Spindel drehmomentübertragend verbunden ist oder damit einteilig ausgebildet ist.

Die Spindel ist im Bereich des Ansatzes oder Zapfens 109 in einem Gehäuse der Vorrichtung mittels eines Lagers, wie Gleitlagers oder Wälzlagers drehbar gelagert.

Die Spindel greift in eine nicht dargestellte Mutter ein, die über eine Zentriereinrichtung mit dem zylindrischen Element 110 drehfest verbunden ist. Diese drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Verzahnungspaarung, das heißt Außenverzahnung an der Mutter und Innenverzahnung an dem zylindrischen Element realisiert sein. Zur drehfesten Führung kann schon eine geringe Zahl von Zähnen dienen, wie zumindest ein Zahn der Mutter in eine Aufnahme des zylindrischen Elementes eingreift. Ebenso kann das zylindrische Element 110 zumindest ein nach radial innen ragendes Element, wie zumindest einen Vorsprung aufweisen, welches in eine Aufnahme der Mutter eingreifen kann. Damit kann eine drehfeste Verbindung zwischen dem zylindrischen Element 110 und der Mutter realisiert werden. Die Mutter ist durch ein Bauteil mit Innengewinde realisiert, wobei die Außenkontur der Mutter eine im wesentlichen zylindrische oder auch kugelförmige Gestalt annehmen kann, die durch Ausnehmungen oder Aufstellungen von Zähnen oder ähnlichem weiter ausgebildet sein kann.

Unter Drehbewegung der Spindel 107 wird die drehfest aber axial verlagerbare Mutter und die damit im wesentlichen axial feste Aufnahme, wie das zylindrische Element 110, axial verlagert. Das zylindrische Element 110 weist an seinem einen Bereich einen Anlenk- oder Aufnahmebereich auf, an welchen sich ein Kraftspeicher 120, wie eine Feder, an einem Endbereich 120b zumindest abstützt oder aufgenommen ist. Der Kraftspeicher 120 ist an seinem anderen Endbereich 120a an dem Gehäuse oder an einer Anlenkung 121 abgestützt oder aufgenommen.

Das Abtriebselement 150 mit einem gestängeähnlichen Element 112 ist mit den zylindrischen Element 110 wirk- oder antriebsverbunden oder einteilig ausgebildet. An dem Endbereich des Elementes 113 ist ein L-förmiges Bauteil angeordnet, welches einen Kugelkopf 114 eines Kugelgelenkes oder eine Anlenkung einer Gelenkverbindung trägt.

Die Fig. 5, sowie die Fig. 5a in einem Ausschnitt, zeigt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 zur automatisierten Betätigung einer Kupplung, wie Reibungskupplung. Das Steuergerät kann innerhalb einer Untereinheit angeordnet sein oder aber auch in einem anderen Ausführungsbeispiel in einem separaten Gehäuse. Innerhalb der einen Untereinheit 201 ist vorzugsweise das elektronische Steuergerät 202 der Vorrichtung angeordnet, wobei bei einem anderen Ausführungsbeispiel das Steuergerät auch innerhalb einem anderen, wie separaten, Gehäuse angeordnet ist. Die Steuereinheit kann auch innerhalb eines zentralen Steuergerätes beispielsweise mit der Motorsteuerung und/oder Getriebesteuerung integriert sein.

Der Aktor, wie die Vorrichtung zur Betätigung der Kupplung, kann als Untereinheit ausgebildet sein, die mit der Untereinheit des Steuergerätes zu einer kompakten Einheit, wie Baueinheit, verbindbar ist.

Die Untereinheit 205 des Aktors ist mittels des Steckers 206 und der Buchse 203 mit der Untereinheit des Steuergerätes elektrisch verbindbar. Mittels dieses Steckers 206 und der Buchse 203 wird gleichzeitig auch eine mechanische Verbindung hergestellt, wenn Stecker und Buchse ineinander greifen.

Der Steckverbindung 204, wie die Buchse oder der Stecker, dienen der elektrischen Verbindung und elektronischen Signalverbindung zwischen der Vorrichtung und der elektrischen Stromversorgung des Fahrzeuges, wie Fahrzeugbatterie, und anderen Fahrzeugsteuereinheiten oder mit Sensoren. Unter anderen Fahrzeugsteuereinheiten ist zumindest eine der folgenden Steuereinheiten umfaßt: Motorsteuerung, Getriebesteuerung, Antiblockiersystem- Steuerung, Antischlupfregelungs-Steuersystem, CAN-Bus, etc.

Der Aktor, wie die mechanische Betätigungsvorrichtung 205, weist einen Elektromotor 210 auf. Der Motor 210 weist eine Abtriebswelle 211 auf, die an ihrem motorfernen Endbereich innerhalb des Gehäuses 220 des Aktors 205 gelagert sein kann. Die Welle 211 kann auch innerhalb des Motorgehäuses 221 gelagert sein. Auf der Welle 211 ist ein Zahnrad 212 drehfest angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel ist das Zahnrad 212 mit einer Innenverzahnung 214 ausgebildet, die beispielsweise als Kerbverzahnung ausgebildet ist. Diese Innenverzahnung 214 steht in Eingriff mit einer Außenverzahnung der Motorwelle 211. Das Zahnrad 212 ist axial mit einem Sicherungsring 213, wie Sprengring, auf der Welle gesichert, wobei der Sicherungsring in eine Umfangsnut der Welle eingreift und das Zahnrad gegen ein axiales Verschieben sichert.

Das Zahnrad 211 kämmt ein Zwischenzahnrad 215, welches mittels des Lagerbolzens 216 drehbar gelagert ist. Der Lagerbolzen ist dazu in zumindest einem seiner Endbereiche in eine Aufnahme 217 des Gehäuses aufgenommen. Vorteilhaft ist es, wenn die beiden axialen Endbereiche des Lagerbolzens 216 in Aufnahmen 217 aufgenommen sind. Die Aufnahmen können als Löcher oder Bohrungen im Gehäuse/Gehäusedeckel mit Gleit- oder Wälzlagerung ausgebildet sein.

Das Zahnrad 215 kämmt das Zahnrad 225. Das Zahnrad 225 ist auf der Nabe 226 drehbar gelagert, indem das Zahnrad 225 radial innen eine Fläche aufweist, die von der im wesentlichen radialen Außenfläche der Nabe radial außen drehbar oder gleitbar aufgenommen ist. Das Zahnrad 225 weist auf seiner einen Seife radial innerhalb der Verzahnung 225a eine in radialer Richtung kreisringförmige Kontaktfläche 227 auf, die mit einer Gegenkontaktfläche 228 eines Reibrings 229 in Wirkverbindung steht. Der Reibring 229 weist dabei einen in radialer Richtung ausgedehnten im wesentlichen kreisringförmigen Sektor oder Arm auf, der die Gegenkontaktfläche 228 bildet. Weiterhin weist der Reibring 229 einen in axialer Richtung ausgedehnten in wesentlichen ringförmigen Bereich 230 auf. Der in axialer Richtung ausgedehnte oder hervorstehende Bereich 230 weist eine Verzahnung oder zumindest eine Ausnehmung oder einen Vorsprung auf.

Der Reibring 229 wird durch einen Kraftspeicher 231, wie eine Tellerfeder, in axialer Richtung kraftbeaufschlagt, so daß die Kontaktfläche 227 des Zahnrades 225 mit der Gegenkontaktfläche 228 der Reibringes 229 in Reibverbindung steht. Der Kraftspeicher 231 weist an seinem radial außen liegendem Randbereich 231a eine radial außen liegende Verzahnung oder zumindest eine Aussparung oder ein Vorsprung auf. Diese Verzahnung oder zumindest eine Aussparung oder ein Vorsprung greift in eine Aufnahme, eine Verzahnung oder einen Vorsprung des Reibringes 229 ein, damit der Kraftspeicher 231 und der Reibring 229 im wesentlichen drehfest angeordnet oder miteinander verbunden sind.

Der Kraftspeicher 231 weist in seinem radial innen liegenden Randbereich 231b eine Verzahnung, zumindest eine Ausnehmung oder einen Vorsprung auf, die in dafür vorgesehene Verzahnungen, Vorsprünge oder Ausnehmungen eingreifen, damit der Kraftspeicher drehfest mit der Nabe 226 verbunden ist.

Die Nabe 226 weist in ihrem radial inneren Bereich einen Innenverzahnung 232, wie beispielsweise Kerbverzahnung, auf, die in eine radial außen liegende Außenverzahnung 233 der Spindelwelle 234 der Gewindespindel 235 eingreift. Das Zahnrad 225 ist auf der Welle 234 durch die Sicherungsringe, wie Sprengringe 236, 236a und die Buchse 237 axial gesichert. Dabei greifen die Sicherungsringe 236 und 236a jeweils in Umfangsnuten der Welle 234 ein. Die Buchse 237 kann in einer Umfangsnut angeordnet oder aufgenommen sein.

Der Kraftfluß ausgehend von der Krafteinleitung am Bereich der Außenverzahnung des Zahnrades 225 wird über die Kontaktfläche 227 und Gegenkontaktfläche 228 des Reibringes 229 und über den Reibring 229 und die Außenverzahnung 231a des Kraftspeichers 231 über die Innenverzahnung 231 b des Kraftspeichers auf die Nabe 226 übertragen und von der Nabe 226 über die Verzahnungspaarung auf die Welle 234 der Spindel 235.

Der Kraftspeicher ist vorgespannt und erzeugt eine Grundhaftreibung zur Drehmoment- oder Kraftübertragung zwischen der Kontaktfläche des Zahnrades und der Gegenkontaktfläche des Reibringes. Wird das zu übertragende Drehmoment größer als die Grundhaftreibung, wird die Anordnung als Rutschkupplung und es erfolgt ein Rutschen der Kontaktfläche relativ zur Gegenkontaktfläche.

Die Welle 234 ist im Gehäuse 220 mittels des Lagers 271, wie Wälzlager, Rillenkugellager, Gleitlager oder ähnliches, sowohl radial als auch axial gelagert. Das Lager 271 nimmt sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte auf. Das Lager 271 ist mit einer elastischen, wie federnden Scheibe 272, wie Kraftspeicher, innerhalb der Aufnahme 220a befestigt. Das Gehäuse 220 bildet somit einen Ansatz 220a, der den radial äußeren Lagerring trägt, wobei die Welle den radial inneren Lagerring trägt. Bei von der Abtriebsseite auftretenden Axialkräften auf das Abtriebselement wird die Axialkraft von dem Abtriebselement über die Mutter auf die Spindel übertragen und von dort über das Lager 271 an das Gehäuse übertragen, wo sie sich abstützt. Diese Axialkraft wird nicht über die Rutschkupplung geführt. Somit kann ein abtriebsseitiger Momentenstoß erfindungsgemäß nicht zu einem Durchrutschen der Rutschkupplung führen. Die Lageraufnahme des Lagers 271 wird durch einen mit einem Dichtring 274 versehenen Deckel 273, wie Kappe, abdichtbar verschlossen.

Die Spindel 235 wird von einer Mutter 240 aufgenommen, die von einem Kalottenlager 250 innerhalb des Stößellagers gelagert wird. Der Stößel besteht dabei im wesentlichen aus einem zylindrischen Element 241, innerhalb dessen die Mutter 240 gelagert ist. Mit dem zylindrischen Element 241 ist die Stößelstange 242 verbunden, die wiederum das Abtriebselement 243 trägt. Die Stößelstange 242 ist an ihrem einen Endbereich 242a mit dem zylinderförmigen Element 241 verbunden, wie eingehängt, eingeklipst, eingespannt, verschraubt oder verklebt. Ebenso kann das zylindrische Element aus Kunststoff ausgebildet sein und an die Stößelstange angespritzt sein. Zur vorteilhaften Verbindung weist die Stößelstange ein Gewinde oder eine vorgebbare Anzahl von Umfangsnuten auf, die in Umfangsvorsprünge oder Gewinde des zylindrischen Elementes eingreifen. An ihrem anderen Ende 242b greift die Stößelstange 242 in eine Aufnahme des Abtriebselementes 243. Die Stößelstange greift durch eine Öffnung 245, in der ein Kalottenlager 246 angeordnet ist. Zusätzlich wird das Gehäuse durch den elastischen Balg 244 geschützt, der an seinen jeweiligen Endbereichen mittels Klemmringen an der Stößelstange bzw. an dem Abtriebselement und an dem Gehäuse befestigt sind.

Zwischen der Stößelstange und dem Gehäuse ist ein Kraftspeicher, wie eine Druckfeder 245, angeordnet, um die Kraft des Elektromotors zu unterstützen.

Zur Befestigung dienen die Befestigungsaugen, wobei zumindest zwei, vorzugsweise drei Befestigungsaugen angeordnet sind.

Die Fig. 5b zeigt in einer Ausschnittsvergrößerung das Kalottenlager 250 der Mutter 240 des Spindelantriebs. Die Spindel 235 treibt die Mutter 240, die derart ausgebildet ist, daß sie eine im wesentlichen kugelförmige Kontur 251 aufweist und radial innen ein Gewinde 252 aufweist. An ihrem radial äußeren Bereich weist die Mutter ebenfalls eine Verzahnung 253 auf, die in eine Gegenverzahnung 254 des zylindrischen Elementes eingreift. Dadurch ist die Mutter drehfest mit dem zylindrischen Element 241 gekoppelt. Die kugelförmige Mutter 240 weist neben der Außenverzahnung 253 zwei im wesentlichen halbkugelförmige Bereiche auf. Innerhalb des zylindrischen Elementes ist ein hohlzylindrischer Bereich, der eine erstes ringförmiges Element aufnimmt, das einen Kontur einer Hohlkugel aufweist, wobei gegen diese hohlkugelförmige Kontur die Mutter anliegt. Die Mutter ist wiederum von dem zweiten ringförmigen Element 256 gehalten oder aufgenommen, so daß die Kugel zwischen den beiden ringförmigen Elementen 255 und 256 axial aufgenommen ist. Weiterhin ist zwischen dem ringförmigen Element 255 und dem zylindrischen Element ein elastischer Ring 259 angeordnet. Dieser elastische Ring 259 ist vorzugsweise ein O-Ring, welcher die beiden Lagerschalen 255, 256 gegeneinander und gegen die Spindelmutter 240 verspannt.

Das zylindrische Element 241 weist an seinem äußeren Randbereich eine Verzahnung 257 auf, die in eine Gegenverzahnung 258 eingreift. Die Gegenverzahnung 258 ist derart ausgebildet, daß das zylindrische Element 241 axial innerhalb des Gehäuses verlagerbar ist und dennoch mittels der Verzahnung drehfest gehalten ist.

Zumindest eine der Lagerschalen 255, 256 sind vorzugsweise mit einer Schnappverbindung mit dem zylinderförmigen Element 241 axial fest verbunden. Dabei greift zumindest ein bewegliches Element der Lagerschale in eine Aufnahme des zylindrischen Elementes ein. Durch das Eingreifen wird eine Verriegelung erreicht, so daß das Teil verliersicher angeordnet ist.

Der Betätigungsaktor ist vorzugsweise als elektromotorisch angetriebener Aktor mit einem Elektromotor ausgeführt. Die Ausbildung der gesamten Mechanik des Aktors erfolgt so, daß ein Steuergerät 201 als weitere Baugruppe oder Untereinheit auf die mechanischen Komponenten aufgesteckt oder damit verbunden werden kann. Das Steuergerät ist dabei in einem eigenen Gehäuse untergebracht und gegen die Umgebung abgedichtet. Dies kann vorzugsweise durch einen Dichtung zwischen Gehäuse und Gehäusedeckel realisiert sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse des Steuergerätes auf den elektrisch/mechanischen Teil, wie Untereinheit, aufgesteckt und zusätzlich verschraubt. Der mechanische Teil läßt sich also sowohl für eine vollintegrierte Lösung als auch bei einem weiteren Ausführungsbeispiel verwenden, bei dem der mechanische Teil vom Steuergerät getrennt untergebracht ist.

Der Motor 205 überträgt dabei das Drehmoment auf ein Zahnrad oder Ritzel 212, das ein Zwischenzahnrad 215 kämmt, welches wiederum mit einem dritten Zahnrad 225 im Eingriff steht. Die Verwendung eines Zwischenrades hat den Vorteil, daß relativ klein bauende Zahnräder bei gegebenem Achsabstand verwendet werden können. Der Achsabstand A wiederum ergibt sich aus dem Motordurchmesser und dem erforderlichen Durchmesser für die nachfolgende Spindelstufe. Diese erste Übersetzungsstufe, bestehend aus zumindest zwei, vorzugsweise drei Zahnrädern 212, 215, 225 stellt eine erste Untersetzung dar. Das Drehmoment wird dabei erhöht, die Drehzahl erniedrigt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auch eine Ausführung der ersten Übersetzungsstufe als Riementrieb vorteilhaft, der wie die beschriebene Stirnradstufe in der Lage ist, sowohl eine Übersetzung zu realisieren als auch einen gegebenen Achsabstand A zu überbrücken.

In einem der Zahnräder 212, 215, 225, vorzugsweise in dem abtriebsseitigen Zahnrad 225 befindet sich eine Rutschkupplung. Diese Kupplung dient dazu, das Drehmoment bis zu einem bestimmten Drehmomentbetrag zu übertragen und bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentbetrages den Momentenfluß zu unterbrechen. Dadurch kann sichergestellt werden, daß die mechanischen Komponenten des Aktors nicht überlastet werden.

Außerdem kann das Durchrutschen der Überlastkupplung von der im Aktor integrierten Wegmessung sensiert werden und in Verbindung mit einem bewußten Anfahren von Anschlägen dazu dienen, die interne Wegmessung abzugleichen.

Das abtriebsseitige Zahnrad 225 treibt eine Spindel 235 an, welche in Verbindung mit einer drehfest gelagerten Spindelmutter 240 die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung eines Abtriebselementes wandelt. Diese Spindel 235 ist einseitig, nahe am Zahnrad 225, mittels eines Wälzlagers 241, vorzugsweise einem Rillenkugellager, gelagert. Dieses Lager nimmt sowohl Radialkräfte aus der Verzahnung und vom Abtrieb her auf als auch Axialkräfte. Das Lager selbst ist mit einer federnden Scheibe 242 befestigt. Die einseitige Lagerung der Welle der Spindel ermöglicht eine geringe Winkelbeweglichkeit der Spindel gegenüber dem Gehäuse. Die Spindelmutter 235 weist eine im wesentlichen sphärische Außengeometrie auf und ist in zwei ebenfalls sphärisch ausgebildeten Lagerschalen 255, 256 gelagert. Die Spindelmutter 240 weist weiterhin Nasen oder eine Verzahnung 253 am Umfang auf, welche mit einem geringen Spiel in Führungsbahnen 254 in einem weiteren Abtriebsteil 241 eingreifen, in welchem wiederum die Lagerschalen 255, 256 eingebracht sind. Diese Anordnung ermöglicht eine Winkelbeweglichkeit zwischen der Spindelmutter 240 und dem Abtriebsbauteil 242. Das Drehmoment kann so verzwängungsfrei von der Spindelmutter 240 auf das Abtriebsbauteil 242 übertragen werden. Die Lagerschalen 255, 256 werden mit einem elastischen Bauteil, vorzugsweise einem O-Ring 259 gegen die Spindelmutter 240 vorgespannt. So wird zum einen Spielfreiheit zwischen diesen Bauteilen erreicht. Im weiteren wird in gewissen Grenzen eine mögliche Retardation oder Verschleiß der eventuell eingesetzten Kunststoffteile ausgeglichen. Das Abtriebsbauteil 242 dient außerdem zur Aufnahme der Kräfte, die von einer zur Kompensation eingesetzten Feder 245 aufgebracht werden. Die Feder 245 stützt sich dabei an ihrem anderen Ende gegen das Gehäuse ab. Der Federteller 260 übernimmt bei dieser Anordnung die radiale Abstützung des Abtriebsbauteiles gegen das Gehäuse und die Ausleitung des Drehmomentes. Dazu weist das Abtriebsbauteil 241 ebenfalls am Umfang zumindest eine Nase oder Nasen 257 oder eine Verzahnung auf, welche axial verschiebbar mit einem geringen Spiel in Führungsbahnen 258 des Gehäuses laufen und Drehmoment auf das Gehäuse übertragen können.

Die Führungsbahnen 258 bilden zusammen mit der Verzahnung 257 des zylindrischen Elementes eine Geradführung desselben, wobei die Führungsbahnen 258 der Geradführung in das Gehäuse der Vorrichtung eingearbeitet oder damit einstückig ausgebildet sind. Dies kann vorzugsweise durch eine Spritzgußtechnik aus Kunststoff erreicht werden. Somit wird kein zusätzliches Bauelement zur Geradführung verwendet werden, was erfindungsgemäß Bauraum in radialer Richtung spart.

Das Abtriebsbauteil 242 ist an einem weiteren Punkt in einem Kalottenlager 246 im Gehäuse gelagert und mit einem Falten- oder Rollbalg 244 gegen das Gehäuse gedichtet. Durch diese Gesamtanordnung wird ein Verzwängen der Spindel gegenüber der Spindelmutter oder anderer Teile gegen das Gehäuse zuverlässig verhindert.

Die axiale Bewegung des Abtriebsbauteils wird über ein Krafteinleitungsbauteil, beispielsweise einen Kugelkopf 261, auf das Ausrücksystem der Kupplung übertragen. Ein zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung ist, daß einzelne Baueinheiten zur Anpassung an andere Kupplungen einzeln variiert werden können. Zum Beispiel kann die Übersetzung der Stirnradstufe unter Beibehaltung der Spindelsteigung variiert werden, wobei alle sonstigen Teile wiederverwendet werden können.

Die Fig. 6 zeigt eine Einzelteilezeichnung 300 der Kalottenlagerung 301 und des Abtriebselementes. Die Kalottenlagerung 301 besteht im wesentlichen aus den zylindrischen Element 310, das einen hohlzylindrischen Bereich 312 aufweist, welcher eine Innenverzahnung 311, wie Führungsbahnen aufweist. An seinem einen Endbereich weist das zylindrische Element 310 mit seinem einen hohlzylindrischen Bereich 312 Längsschlitze 313 auf, die den hohlzylindrischen Bereich 312 auf einer vorgegebenen axialen Länge in axiale Zungen 316 unterteilen. Die Zungen 316 weisen in radialer Richtung einen vorgegebene Elastizität auf. Innerhalb dieser Zungen sind zumindest teilweise Öffnungen 314 eingebracht, in welche Vorsprünge 330 der zumindest einen Lagerschale 331 eingreifen. Das zylindrische Element weist Nasen 315 auf, die zur Verdrehsicherung in Aufnahmen des Gehäuses eingreifen.

In das zylindrische Element 310 wird ein O-Ring 320 aus elastischem Material eingelegt. Anschließend wird eine Lagerschale 332 eingelegt, die eine im wesentlichen hohlhalbkugelförmige Innenkontur 333 aufweist. Gegen diese Innenkontur 333 wird die eine Seite der Mutter 340 mit einer halbkugelförmigen Gestalt 341 angeordnet. Die Mutter 340 weist zwei halbkugelförmige Bereiche 341, 342 auf, die gegen die eine und die andere Lagerschale 332 und 331 angelagert werden und beaufschlagt werden. Zwischen den beiden halbkugelförmigen Anlagebereichen 341 und 342 ist ein im wesentlichen ringförmiger Bereich einer Verzahnung 343 angeordnet, wobei die Verzahnungen 343 in Aufnahmen 311 eingreifen. Mit dem zylindrischen Element 310 ist der Stößel 350 verbunden, welcher die Betätigungskraft des Elektromotors auf die Kupplung überträgt.

Die Fig. 7 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Elektromotor 400 treibt ein Rad 401 auf der Motorwelle an, welches über ein Umschlingungselement 403, wie beispielsweise Zahnriemen, Riemen, Kette oder ähnliches, mit einem zweiten Rad 402 in Antriebsverbindung steht. Das Rad 401 und das Rad 402 können jeweils als unverzahntes Rad oder als Zahnrad ausgebildet sein. Das Rad 402 steht mit der Spindel 404 in Wirkverbindung und treibt diese an.

Die Fig. 8 zeigt eine Darstellung einer Rutschkupplung 500 in Raumbereich innerhalb eines Zahnrades 501 des Betätigungsaktors, vorzugsweise radial innerhalb der Verzahnung 502 des Zahnrades 501. Die Rutschkupplung 500 ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung sowohl radial als auch axial innerhalb des für die Verzahnung 502 des Zahnrades 501 benötigten Raumes angeordnet. Das Zahnrad 501 weist eine Kontaktfläche 503 auf, die von der Gegenkontaktfläche 504 eines ringförmigen Elementes 505, wie eines Reibringes, beaufschlagt wird. Die Kontaktfläche 503 des Zahnrades 501 ist als im wesentlichen kreisringförmige in radialer Richtung ausgedehnte oder sich erstreckende Fläche ausgebildet. Die Fläche ist eben ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfläche eine in axialer Richtung modulierte Fläche aufweist.

Die in axialer Richtung modulierte Fläche 503 ist beispielsweise aus verschiedenen Teilflächen zusammengesetzt. Die einen Teilflächen weisen in Umfangsrichtung betrachtet eine positive Steigung in axialer Richtung auf und die anderen Teilflächen weisen in Umfangsrichtung betrachtet eine negative Steigung in axialer Richtung auf, wobei sich jeweils benachbarte Flächen mit ihrer Steigung in axialer Richtung abwechseln. Dadurch kommt in Umfangsrichtung betrachtet ein in axialer Richtung modulierter ansteigender und abfallender Rampenverlauf zustande. Dadurch ist ein Rampenring gebildet, der abwechselnd eine Fläche mit ansteigender Teilfläche und mit abfallender Teilfläche aufweist.

Die Gegenkontaktfläche 504 des Reibringes 505 ist in seinen in radialer Richtung verlaufendem Teilring eingebracht, wobei der in axialer Richtung hervorstehende Teilring 505a eine Verzahnung 506 am Endbereich trägt.

Der Kraftspeicher 507, wie die Tellerfeder, weist an ihrem radial äußeren Ringbereich eine Verzahnung 508 auf, wobei die Zähne der Verzahnung 508 in die Zahnlücken der Verzahnung 506 eingreift und eine drehfeste formschlüssige Verbindung zwischen dem Rampenring 505 und der Tellerfeder 507 erzeugt. Die Tellerfeder weist weiterhin in ihrem radial inneren Randbereich eine Innenverzahnung 509 auf, die in die Verzahnung 511 der Nabe 510 eingreift. Somit wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Tellerfeder 507 und der Nabe 510 erzeugt. Das Zahnrad 501, der Rutschkupplungsring 505, die Tellerfeder 507 und die Nabe 510 sind auf der Welle 520 aufgenommen und durch die Scheiben und Sicherungsringe 521, 522 und 523 axial gesichert. Die Sicherungsringe, wie Sprengringe 521 und 523 greifen dabei in Umfangsnuten 524, 525 der Welle der Spindel ein.

Der Kraftspeicher 507 wird unter Vorspannung in das Zahnrad eingebaut, so daß die Vorspannkraft des Kraftspeichers 507 die nötige Normalkraft aufbringt, damit die Reibverbindung zwischen dem Zahnrad und dem Reibring eine Drehmomentübertragung erlaubt.

Es ist bei einem Ausführungsbeispiel sinnvoll, die mechanischen Komponenten des Betätigungsaktors so auszulegen, daß ein Fahren von einzelnen Komponenten gegen einen steifen Anschlag möglich ist. Die dynamischen Belastungen kann bei einer vorgegebenen Dimensionierung der Bauteile berücksichtigt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine weitere vorteilhafte Ausbildung derart ausgeführt, daß die inneren Anschläge des Aktors weicher ausgeführt werden und diese angefahren werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Rutschkupplung oder Überlastkupplung im Kraftfluß des Betätigungsaktors zwischen Antrieb und Abtrieb vorgeschlagen, die den Kraftfluß bei Überschreiten einer Maximalkraft unterbricht oder begrenzt und so die Bauteile des Betätigungsaktors vor Überlastung schützt.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung werden für die Rutschkupplung oder Überlastkupplung keine oder nur sehr wenige, einfache zusätzliche Bauteile und kein oder nur wenig zusätzlicher Bauraum benötigt. Dieser Überlastschutz reagiert auf innere und äußere Anschläge. Durch diesen Mechanismus geht kein nutzbarer Aktorweg verloren.

Das Erkennen des Durchrutschens kann softwaretechnisch einfach erfolgen, indem beispielsweise bei Bestromung des Motors oder bei vorgegebener Antriebsleistung eine hohe Drehzahl des Antriebs ohne eine entsprechend hohe Betätigungsgeschwindigkeit des Abtriebs detektiert wird. Ebenso kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel detektiert werden, daß der Motor bei voller Bestromung steht.

Bei geeigneter Auslegung der Komponenten kann dann ein bewußtes Auslösen, also ein bewußtes Fahren gegen den Anschlag zum Abgleich der Sensoren zur Inkrementalwegmessung benutzt werden.

Beim einem Ausführungsbeispiel des Aktors ist der Wegsensor für die Lageregelung des E-Motors als analoges System ausgeführt. Ein Vorteil analoger Systeme besteht darin, daß das analog meßbare Signal eine direkte Information über die absolute Position der ausrückbaren Kupplung beinhaltet. Der Einrückzustand der Kupplung ist somit zu jedem Zeitpunkt genau und sicher detektierbar. Ein Fahren gegen einen bekannten Anschlag kann also durch die Steuerung sicher verhindert werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Aktor eine inkrementale Wegmessung auf. Die inkrementale Wegmessung kann nur eine relative Positionsänderung messen. Die absolute Position wird beispielsweise durch Zählen oder Integration errechnet. Treten Zählfehler auf, so driftet die gemessene Position von der realen Position weg, es entsteht ein Bestimmungsfehler der absoluten Lage oder des Einrückzustandes.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Übermomentenkupplung vorgeschlagen. Sehr gutes Auslöseverhalten bei geringer Hysterese und exakten Kuppelpunkten bieten Ausführungsformen, bei denen beim Auslösen Wälzkörper auf definierten Kurvenbahnen rollen. Diese Rollen können in der Fig. 8 zwischen der Kontaktfläche und der Gegenkontaktfläche angeordnet sein.

Rutschkupplungen nutzen nur den Reibwert und die Anpreßkraft zur Definition des Losbrechmomentes.

Eine vorteilhafte Ausführungsvariante ist in Form von Rampenringen realisiert. Durch die Wirkung der schiefen Ebene der einzelnen Teilflächen von Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche wird die erforderliche Normalkraft reduziert.

Durch diese integrierte Anordnung wird kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Die Überlastkupplung besteht im wesentlichen aus den in Fig. 8 dargestellten Teilen Zahnrad 501, Rampenring 505, Tellerfeder 507, Nabe 510 und Anlaufscheibe 522. Zusätzlich sind hier zur axialen Fixierung zwei Sicherungsringe 521 und 523 gezeigt. Der Antrieb erfolgt über die Verzahnung des Zahnrads, der Abtrieb erfolgt über die hier als Spindel 524 dargestellte Abtriebswelle.

Das Zahnrad 501 ist vorteilhaft aus Kunststoff hergestellt, wobei ein faserverstärktes Material, wie glasfaserverstärktes Polyamid (PA) oder Polyoximethylen (POM) verwendbar ist. Damit kann der erste Rampenring 503 nahezu kostenneutral in das Zahnrad eingearbeitet, wie mittels Spritzgußtechnik eingespritzt werden. Der zweite Rampenring 505 wird von einer Tellerfeder 507 an den ersten Rampenring 503 angepreßt. Der zweite Rampenring kann als Kunststoffteil oder als Metallteil, wie Blechteil, ausgeführt werden. Die Tellerfeder 507 dient zur Erzeugung der Anpreßkraft, zur Übertragung des Drehmoments vom Rampenring 505 auf die Nabe 510 und als axialer Toleranzausgleich.

Außerdem kann die Tellerfeder 507 benutzt werden, um weitere Elemente, die direkt an die Baugruppe angrenzen (beispielsweise den Innenring eines Wälzlagers) axial vorzuspannen und somit spielfrei zu montieren. Die Nabe 510 leitet das Drehmoment von der Tellerfeder 507 auf die hier als Spindel ausgeführte Abtriebswelle 524 weiter. Zu diesem Zweck hat die Nabe 510 außen am Umfang kurze Stege zur Einleitung des Momentes und an der Innenseite eine hier nicht dargestellte Verzahnung, zum Beispiel eine Kerbverzahnung oder ein Polygon oder ein Keilnutenprofil. Die Außenverzahnung der Welle 520 greift in die Innenverzahnung der Nabe 510 ein.

Das Zahnrad 501 ist vorteilhaft ohne weitere Buchse auf der Nabe 510 radial gelagert, da das Zahnrad 501 gegenüber der Nabe 510 nur im Falle des Auslösens und dann nur wenige Anteile einer Drehung dreht. Die Nabe 510 kann eventuell als kaltumgeformtes Teil, als Dreh-/Frästeil oder als Zinkgußteil ausgeführt werden. Die Nabe 510 wird zur Einleitung des Drehmomentes in die Welle 520 verwendet.

Gegenüber dem Rampenring 505 läuft das Zahnrad 501 gegen eine einfache Scheibe. Die Elemente zur axialen Fixierung sind mit 521 und 523 bezeichnet.

Im normalen Betriebszustand erfolgt der Momenten- bzw. Kraftfluß vom Zahnrad 501 über die schrägen Rampenflächen auf den Rampenring 505, von dort über die äußeren Zungen auf die Tellerfeder 507, von der Tellerfeder 507 über die inneren Zungen auf die Nasen der Nabe 510 und von der Nabe 510 in die Abtriebswelle 520.

Das Zahnrad ist hier ohne Zahnkranz und aufgeschnitten dargestellt, struktiv festgelegten Momentes heben die Rampenringe voneinander ab, wodurch der Momentenfluß zunächst unterbrochen wird, später eventuell sogar umgekehrt wird, wenn die Rampen wieder ineinander eingreifen. Der starke Momentenabfall über eine relativ großen Drehwinkel ist gut geeignet, von der Steuerung erkannt zu werden. Somit wird ein Rutschen der Kupplung durch die Korrelation Motormomentabfall und hoher Drehwinkel oder hohe Drehzahl gekennzeichnet. Bei Vorliegen beider Signale kann dann von der Steuereinheit ein Rutschen erkannt werden. Selbst wenn die dynamische Belastung nicht ausreichen sollte, die Überlastkupplung zum vollständigen Durchrutschen zu bringen, führt der ansteigende Kraftverlauf über den Rampenweg zu einer guten Detektierbarkeit des Anschlags. Die Überlastkupplung verhält sich bis zum Auslösen wie ein weicher Anschlag, allerdings auch bei Erreichen eines äußeren Hindernisses.

Die Fig. 9a und 9b zeigen ein Ausführungsbeispiel der Fig. 8 in einer Seitenansicht. Das Zahnrad 501 ist dabei ohne Außenverzahnung 502 dargestellt. Die Kontaktfläche 503 ist mit ihrer rampenförmigen Ausgestaltung dargestellt. Die Gegenkontaktfläche 504 ist mit dem axial ausgedehnten Randbereich abgebildet. Die Kontaktfläche 503 und die Gegenkontaktfläche 504 sind nicht gegeneinander verdreht und berühren sich im wesentlichen auf voller Fläche. Weiterhin ist die Verzahnung 508 der Tellerfeder 507 im Eingriff in die Verzahnung des Ringbereichs dargestellt. Ebenso erkennt man die Nabe 510 radial innerhalb des Kraftspeichers, wobei die Anordnung der Nabe und des Zahnrades durch die Sicherungsringe 521 und 523 axial gesichert sind und weiterhin die Anlaufscheibe axial zwischen der Spindel 550 und dem Zahnrad 501 angeordnet ist.

Weiterhin weisen die sich gegenüberliegenden und mittels des Kraftspeichers, wie Tellerfeder 508, beaufschlagten kreisringförmigen Flächen der Rutschkupplung zwei sich wiederholende Kreisringsegmente 552 und 553 auf, wobei das eine Segment 552 eine ansteigende Steigung und das andere Segment 553 eine abfallende Steigung im Umfangsrichtung betrachtet aufweisen und diese Segmente eine Ausdehnung in axialer Richtung aufweisen.

Bei der Fig. 9b ist das Zahnrad gegenüber dem Reibring 504 verdreht, so daß ein Durchrutschen anhand der nicht flächigen Anlage von den Teilen 503 und 504 erkennbar ist.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung mit zwei ebenen Reibflächen 503 und 504, die sich gegenüberstehen.

Die oben beschriebenen Ausführungsvarianten weisen einen Aktor mit einem Motor mit einer Motorausgangswelle auf, die um eine Achse rotierbar ist. Der Motorausgangswelle ist ein zweistufiges Getriebe nachgeschaltet, welches in der ersten Stufe ein Stirnradgetriebe beinhaltet und als zweite Getriebestufe ein Spindelgetriebe aufweist. Zumindest eine der Getriebestufen kann auch mittels Kettenrädern und einer Kette oder mit einem anderen Umschlingungsgetriebe oder einem Zugmittelgetriebe, wie Zahnriemenantrieb, ausgestaltet sein. Weiterhin kann eine Stirnradstufe mit einem Zwischenzahnrad Anwendung finden. In einem weiteren Anwendungsfall kann es vorteilhaft sein, wenn die Achsen des Elektromotors und eines Ausgangselementes über ein Kegelzahnradgetriebe verbunden sind, wobei die Achse parallel oder mit einem von 180 Grad abweichenden Winkel angeordnet sind, so daß sich die Achsen zumindest in ihren Verlängerungen kreuzen. Am Aktorgehäuse ist ein Elektromotor befestigt, auf dessen Welle sich ein Stirnrad befindet, welches mit dieser Welle drehfest verbunden ist. Durch dieses Stirnrad wird ein zweites Stirnrad angetrieben, welches drehbar, aber unverschieblich im Gehäuse angeordnet ist. Das Stirnrad ist mittels der Lager drehbar gelagert und axial festgelegt. Diese axiale Festlegungslager und damit des Stirnrades kann mittels eines Halte- und Sicherungselements erfolgen. Die Verzahnung des Stirnrades wird von der Verzahnung des Stirnrades gekämmt, so daß eine Antriebsverbindung entsteht. Das zweite Stirnrad übernimmt die Funktion der Mutter des Spindelgetriebes. Die Zahnräder können beispielsweise als Kunststoffspritzgußteile oder als Metallteile hergestellt sein, wobei die Mutter des Stirnrades als Gewindehülse eingearbeitet sein kann. Die Mutter muß aber nicht als volle Mutter mit einem Gewinde im Raumbereich um 180 Grad ausgebildet sein. Ebenso kann die Mutter auch als Winkelsegment mit einem Winkelbereich der Verzahnung von unter 360 Grad, wie vorteilhaft von unter 180 Grad ausgebildet sein. Die Spindel ist im Gehäuse mit Hilfe einer Drehmoment abstützenden Linearführung gelagert, so daß diese Lagerung gleichzeitig die Funktion der Verdrehsicherung übernehmen kann. Koaxial zu der Linearführung ist ein Kraftspeicher angeordnet, welcher an seinem einen Ende an dem Gehäuse anliegt und an seinem anderen Ende von einem Aufnahmeelement, wie Topf, aufgenommen wird, welches mit der Spindel in Wirkverbindung steht. Der Kraftspeicher unterstützt den Elektromotor bei einer Betätigung des Drehmomentübertragungssystems, wobei sich diese Feder sowohl am Gehäuse als auch am Teller abstützt.

In der Darstellung des Aktors sind zwei Möglichkeiten einer Anlenkung eines Ausgangsteiles angedeutet, wobei auf der rechten Seite im Bereich ein Geberzylinder oder direkt ober über ein Gelenk ein Ausrückhebel angelenkt werden kann. Auf der linken Seite der Figur kann im Bereich beispielsweise ein Bowdenzug oder ebenfalls direkt ein Ausrückhebel angelenkt werden, wobei bei das Ausgangselement auf Zug belastet wird und bei das Ausgangselement auf Druck belastet ist.

Bei einer Ausführung mit nur einem Ausgangselement kann die eine Seite oder die andere Seite durch das Gehäuse verschlossen sein.

Weiterhin kann ein Ausführungsbeispiel derart ausgebildet sein, daß der Kraft­ speicher in umgekehrter Art und Weise die Spindel beaufschlagt. Es ist das gehäusefeste Ende dem Stirnrad zugewandt, wobei das bewegbare Ende des Kraftspeichers dem Stirnrad abgewandt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Kraftrichtung eines Drehmomentübertragungssystems entgegengesetzt zu der Kraftrichtung des Aktors ist. Somit kann in einem Bereich ein Betätigungsdruck und in einem anderen Bereich ein Betätigungszug ausgeübt aufgebracht oder werden. Durch diese Vertauschung der Zug- und Druckkräfte kann es notwendig sein, die Federlagerungen, wie die gehäusefeste oder die mitbewegte Federlagerung, zu vertauschen. Die Linearführung wechselt in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls die Position.

Die obigen Darstellungen zeigen einen Aktor mit einem mehrstufigen, wie zweistufigen, Getriebe, wobei die erste Stufe ein Stirnradgetriebe und die zweite Stufe ein Spindelgetriebe ist. Das Stirnrad ist mittels eines Lagers drehbar, jedoch axial fest gelagert, und der Körper des Stirnrades bildet die Mutter des Spindelgetriebes, wobei die Spindel mittels einer Lagerung, wie Linearführung, drehfest, jedoch axial verschiebbar, gelagert ist.

Eine weitere Variante weist einen Motor auf, welcher mittels der Motorwelle das Stirnrad antreibt, wobei das Stirnrad das Stirnrad antreibt, welches mittels der Lager drehbar, jedoch axial fest, angeordnet ist. Das Stirnrad greift eine Verlängerung auf, welche mit der Gewindespindel verbunden ist. Die Gewindespindel greift in die Mutter ein, die drehfest, aber axial verschiebbar, gelagert ist, wobei das Ausgangselement der Schieber der Mutter ist. In diesem Ausführungsbeispiel rotiert die Spindel mit dem Stirnrad, und die Verdrehsicherung oder Linearführung ist zwischen Spindel und Stirnrad angeordnet, wobei die Mutter drehfest, jedoch axial verschiebbar, gelagert ist.

Eine weitere Variante weist einen Antriebsmotor auf, welcher mittels der Motorabtriebswelle ein Stirnrad antreibt, welches wiederum ein Stirnrad antreibt. Das Stirnrad ist mittels des Lagers drehbar, jedoch axial fest angeordnet. Das Stirnrad und die Spindel sind drehfest, jedoch axial verschiebbar, zueinander angeordnet, und die Mutter des Spindelgetriebes ist drehfest mit dem Gehäuse angeordnet, so daß bei einer Rotation der Spindel die Spindel gleichzeitig axial verlagert wird.

Eine weitere Variante zeigt einen Motor mit einer Motorabtriebswelle und einem Stirnrad und weiterhin ein Stirnrad, welches mittels des Lagers drehbar und axial fest gelagert ist. Die Mutter ist mit dem Stirnrad drehfest, aber axial verschiebbar, angeordnet, und die Gewindespindel ist gehäusefest angeordnet, so daß bei einer Rotation des Stirnrades die Mutter in Rotation versetzt wird und axial verlagert wird, so daß das Element als Betätigungselement agieren kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält- sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter­ ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei­ bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah­ rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritt­ folgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (52)

1. Betätigungsvorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Untereinheit, welche einen Antriebsmotor und ein abtriebsseitiges Abtriebselement aufweist, sowie mit einem die Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Abtriebsbewegung des Abtriebselementes wandelnden Getriebe, mit einer zweiten Untereinheit, welche eine Elektronik, wie Leistungs- und/oder Steuerelektronik aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Untereinheit für sich jeweils als abgeschlossenes Modul ausgebildet sind und mittels einer mechanischen Verbindung zu einer Baueinheit verbindbar sind und die erste Untereinheit eine elektrische Steckverbindung aufweist und die zweite Untereinheit eine elektrische Steckverbindung aufweist und die beiden Untereinheiten mittels dieser elektrischen Steckverbindungen elektrisch verbindbar sind.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beiden Untereinheiten ein eigenes Gehäuse aufweist und die Untereinheit mit Gehäuse als ein für sich abgeschlossenes Modul ausgebildet ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine mit einem Gehäuse versehene Untereinheit als abgedichtete Untereinheit staubdicht und/oder flüssigkeitsdicht, wie wasserdicht, ausgebildet ist.

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels der elektrischen Steckverbindung erfolgt.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest einer mechanischen formschlüssigen Schnappverbindung erfolgt.

6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest eines Verbindungsmittels, wie einer Schraube, einer Niete oder einer Klebeverbindung, erfolgt.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Verbindung zwischen den Untereinheiten mittels zumindest eines Verbindungsmittels erfolgt und dieses zumindest eine Verbindungsmittel auch zur Befestigung der gesamten Baueinheit innerhalb des Kraftfahrzeuges dient.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine elektrische Steckverbindung als Stecker und die andere elektrische Steckverbindung als Buchse ausgebildet ist.

9. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der zweiten Untereinheit, welches eine Elektronik, wie Leistungs- und/oder Steuerelektronik, aufnimmt, aus zumindest zwei Gehäuseschalen besteht, die miteinander verbindbar sind.

10. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gehäuseschale der zweiten Untereinheit aus Kunststoff besteht.

11. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gehäuseschale der zweiten Untereinheit aus Metall besteht.

12. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Untereinheit eine weitere elektrische Steckverbindung zur Erreichung einer elektrischen Verbindung mit anderen Fahrzeugelektronikeinheiten und/oder Sensoren aufweist.

13. Betätigungsvorrichtung zur automatisierten Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebseinheit, wie Antriebsmotor, und ein abtriebsseitiges Abtriebselement, sowie mit einem die Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine Abtriebsbewegung des Abtriebselementes wandelnden Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe zumindest zwei Teilgetriebe aufweist und zwischen Antriebseinheit und Abtriebselement der Vorrichtung eine Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist.

14. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus zumindest zwei Teilgetrieben besteht und ein Teilgetriebe zumindest ein Stirnradgetriebe aufweist.

15. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus zumindest zwei Teilgetrieben besteht und ein Teilgetriebe zumindest ein Spindelgetriebe aufweist.

16. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelgetriebe dem Stirnradgetriebe im Kraftfluß nachgeschaltet ist.

17. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnradgetriebe als ein einstufiges Getriebe mit zwei sich kämmenden Zahnrädern, wie Stirnrädern, ausgebildet ist, wobei ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges Zahnrad im Kraftfluß angeordnet sind.

18. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnradgetriebe als ein zweistufiges Getriebe mit drei Zahnrädern, wie Stirnrädern, ausgebildet ist, wobei sich jeweils zwei Zahnräder kämmen und ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges Zahnrad und ein Zwischenzahnrad im Kraftfluß angeordnet sind.

19. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das antriebsseitige Zahnrad auf einer Abtriebswelle der Antriebseinheit drehfest aufgenommen ist.

20. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen abtriebsseitigem Zahnrad des Stirnradgetriebes und dem antriebsseitigen Element des Spindelgetriebes, wie Spindel, die Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist.

21. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abtriebswelle der Antriebseinheit und dem antriebsseitigem Zahnrad des Stirnradgetriebes die Rutschkupplung im Kraftfluß angeordnet ist.

22. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung radial innerhalb des für die Verzahnung eines Zahnrades des Stirnradgetriebes vorgesehenen Raumbereiches angeordnet ist.

23. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung axial innerhalb des für die Verzahnung eines Zahnrades des Stirnradgetriebes vorgesehenen Raumbereiches angeordnet ist.

24. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung in ein Zahnrad integriert ist.

25. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rutschkupplung ein erstes Element aufweist, das eine erste Kontaktfläche trägt und ein zweites Element aufweist, das eine zweite Gegenkontaktfläche aufweist, wobei die beiden Elemente mittels eines Kraftspeichers gegeneinander beaufschlagt sind.

26. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher eine Tellerfeder ist.

27. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher eine Schraubenfeder mit rundem, ovalem oder eckigen Draht-, wie Materialquerschnitt, ist.

28. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher eine Wellfeder mit rundem, ovalem oder eckigen Draht-, wie Materialquerschnitt, ist.

29. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einem Zahnrad einstückig ausgebildet ist.

30. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einem Zahnrad formschlüssig verbunden ist.

31. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste die erste Kontaktfläche tragende Element mit einer im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche ausgebildet ist.

32. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite die zweite Kontaktfläche tragende Element als im wesentlichen kreisringförmiges Element ausgebildet ist.

33. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisringförmige Element einen im wesentlichen sich in radialer Richtung erstreckenden Schenkel aufweist, welcher die Kontaktfläche trägt.

34. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisringförmige Element einen im wesentlichen sich in axialer Richtung erstreckenden Schenkel aufweist, welcher eine formschlüssige Verbindung mit einem Kraftspeicher bewirkt.

35. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche eben ausgebildet ist.

36. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite im wesentlichen kreisringförmige Reibfläche oder Kontaktfläche als eine in axialer Richtung modulierte Form oder Kontur ausgebildet ist.

37. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung modulierte Form oder Kontur der Reibfläche derart ausgebildet ist, daß ein Teil von Kreisringsegmenten der Reibfläche in Umfangsrichtung betrachtet in axialer Richtung eine ansteigende Steigung aufweisen und ein anderer Teil von Kreisringsegmenten der Reibfläche in Umfangsrichtung betrachtet in axialer Richtung eine abfallende Steigung aufweisen, wobei sich die Segmente mit ansteigender und abfallender Steigung abwechseln. .

38. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Steigung der abfallenden Segmente gleich dem Betrag der Steigung der ansteigenden Segmente ist.

39. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Steigung der abfallenden Segmente ungleich dem Betrag der Steigung der ansteigenden Segmente ist.

40. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beiden Elemente mittels zumindest eines Kraftspeichers, wie Tellerfeder, beaufschlagt wird und dadurch die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche gegeneinander in Reibkontakt beaufschlagt werden.

41. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element, welches die Kontaktfläche trägt, das abtriebsseitige Zahnrad ist.

42. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtriebswelle der Antriebseinheit und die Achse des Abtriebselementes parallel zu einander angeordnet sind.

43. Betätigungsvorrichtung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelgetriebe eine Gewindespindel und eine Mutter aufweist, wobei die Mutter mittels einer Lagerung axial beweglich aber gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet ist.

44. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter mittels eines Kalottenlagerung winkeleinstellbar beweglich aber gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordnet ist.

45. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenlagerung derart ausgebildet ist, daß die Mutter eine im wesentlichen kugelförmige Kontur mit zwei im wesentlichen halbkugelförmigen Flächen, wie Seitenflächen, aufweist und zwischen den Flächen eine Verzahnung angeordnet ist, wobei die Kugelflächen innerhalb eines Hohlzylinders von zwei axial beaufschlagten Halbkugelschalen axial aufgenommen ist, wobei der Hohlzylinder eine Innenverzahnung zur Aufnahme der Verzahnung der Mutter aufweist und der Zylinder mittels einer Außenverzahnung axial beweglich aber drehfest in einer Verzahnung innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist.

46. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Halbkugelschale der Kalottenlagerung mit dem Hohlzylinder drehfest verbunden ist.

47. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Halbkugelschale der Kalottenlagerung mit dem Hohlzylinder mittels einer Verzahnung oder Schnappverbindung axialfest verbunden ist.

48. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halbkugelschalen und die Mutter durch ein elastisches Element gegeneinander beaufschlagt sind.

49. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element ein Kraftspeicher, wie eine Feder, ist.

50. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element ein Kunststoff oder Elastomerelement, wie ein Gummiring, ist.

51. Betätigungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse der Vorrichtung und dem Abtriebselement oder einem damit verbundenen Element ein Kraftspeicher angeordnet ist, welcher eine Federkraft auf das Abtriebselement ausübt.

52. Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer automatisierten Kupplung, gekennzeichnet durch seine besondere Ausgestaltung und Wirkungsweise entsprechend den vorliegenden Anmeldungsunterlagen.