EP1313970A1 - Device for actuating a clutch - Google Patents

Device for actuating a clutch

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Publication number
EP1313970A1
EP1313970A1 EP01969205A EP01969205A EP1313970A1 EP 1313970 A1 EP1313970 A1 EP 1313970A1 EP 01969205 A EP01969205 A EP 01969205A EP 01969205 A EP01969205 A EP 01969205A EP 1313970 A1 EP1313970 A1 EP 1313970A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clutch
electric motors
actuating
transmission path
common
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01969205A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Mack
Thomas Lott
Rainer Becker
Uwe Velte
Christian Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10056004A external-priority patent/DE10056004A1/en
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1313970A1 publication Critical patent/EP1313970A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D28/00—Electrically-actuated clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D29/00—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F16D29/005—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation with a fluid pressure piston driven by an electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2823—Controlling actuator force way characteristic, i.e. controlling force or movement depending on the actuator position, e.g. for adapting force to synchronisation and engagement of gear clutch

Definitions

  • the invention is based on a device for actuating a clutch according to the preamble of claim 1.
  • Devices for actuating a clutch are used for motor vehicle drives with an internal combustion engine and a fully or partially automatically switchable, mechanical manual transmission, which have an electronically controllable clutch actuator with an electric motor and an actuating gear.
  • the clutch or the clutches can be used to start the vehicle or to shift the transmission.
  • Such a motor vehicle drive is known from US Pat. No. 5,441,462, in which an electronic control unit controls a clutch actuator as a function of operating parameters and driving parameters.
  • a clutch actuator with an electric motor for engaging and disengaging a vehicle clutch is known from DE 197 01 739 AI.
  • the electric motor operates via a Tongue gear in the form of a worm gear with a drive worm and a worm wheel an axially displaceably guided plunger, which acts on a transmitter unit of a hydraulic transmission link to the clutch.
  • clutch actuators with different electric motors and reduction gears must be developed, manufactured and kept ready.
  • the clutch actuators housed in the housing can act on a clutch via an output together via a path of the transmission path.
  • two outputs can also be provided, which can act on a common coupling over largely separate paths of the transmission link or on different couplings over completely separate paths.
  • the outputs and transmission links are designed for the intended task and the desired transmission behavior.
  • the redundancy of the clutch actuator and the subsequent components can increase the reliability of the device.
  • the clutch actuator and the subsequent paths of the transmission link can be designed to be largely diversified, which further increases the reliability and the transmission behavior can be modified in a variety of ways.
  • the transmission path adjoining the clutch actuator can be freely selected. It can have multiple paths and composed of mechanical, hydraulic or pneumatic components or a combination of these. It can expediently contain summation elements which add up the actuating force and / or the actuating path, that is to say the actuating work, of the individual clutch actuators. Furthermore, converters can be provided in the transmission path in order to convert the accumulated positioning work into positioning forces and positioning paths, as are required for the respective application.
  • the clutch actuators work against the force of one or more clutch springs when opening the clutch, while they are supported by the force of the clutch spring when the clutch is closed. It is therefore expedient to provide energy stores which support the clutch actuators when the clutch is opened and are charged when the clutch is closed.
  • energy stores can be designed as spring stores, the spring elements of which are prestressed during the closing of the clutch and relax during the opening of the clutch.
  • the spring elements can be designed as tension or compression springs in the form of coil springs, plate springs, gas springs, rubber springs, etc.
  • the spring accumulators can also compensate for differences between the clutch actuators acting together.
  • the individual clutch actuators can expediently by an electronic control unit, for. B. an externally arranged overall electronics or by already existing integrated electronic control units can be controlled, each control unit being associated with each electric motor.
  • the separate control units either work independently or they are coupled according to the master-slave principle. In all variants, it is advisable to control the electric motors of the clutch actuators out of phase in such a way that their starting currents do not add up. Furthermore, the height of the starting flow can be limited by the electronic control. As a result, the current fluctuations in the vehicle electrical system are kept lower than would be possible with a single electric motor with high current consumption.
  • the device according to the invention can thus be integrated into a conventional on-board L0 power network in all vehicles.
  • FIG. 25 shows a partial longitudinal section through a clutch actuator
  • FIG. 2 shows a basic circuit diagram of an apparatus according to the invention
  • FIG. 3 shows a variant of FIG. 2
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of an arrangement of two clutch actuators in a common housing
  • 5 shows an elevation of FIG. 4 and FIGS. 6-8 variants of FIG. 4.
  • the device according to the invention for actuating a clutch 36 has a plurality of clutch actuators 10 which act via a transmission link 30 on an actuator 34 provided directly on the clutch 36 (FIG. 2).
  • Each clutch actuator 10 comprises an electric motor 12 which can be controlled by an electronic control unit 40 and an actuating gear 14 which is designed as a reduction gear.
  • the actuating gear 14 has a worm 16 which is driven by the electric motor 12 and which meshes with a worm wheel 18. This is articulated on the end face to an axially displaceable plunger 20 which acts on an input element of a transmitter unit 22 of a transmission link 30.
  • the transmission path 30 can have a plurality of paths 70, 72, 74 and contain mechanical, hydraulic or pneumatic components.
  • the transmission link 30 is carried out hydraulically.
  • the encoder unit 22 shown has as the input element a master piston 24, which is connected to the plunger 20 and is axially movably guided in a master cylinder 26.
  • a connection 28 is provided on the master cylinder 26, via which the master unit 22 is connected to a correspondingly constructed slave unit 32 on the actuator 34, not shown in detail, by connecting lines 38.
  • the actuating force acting on the push rod 20 and the actuating path achieved result from the torque of the electric motor 12 and the reduction ratio of the actuating gear 14. Accordingly, the piston 24 (FIG.
  • the master piston 24 and master cylinder 26 of the master unit 22, result in the same actuating forces and adjusting paths on the slave unit 32 as on the master unit 22.
  • a plurality of clutch actuator 10 are arranged parallel to each other ⁇ and they act via parallel, largely separate paths 70, 72, 74 of the transmission line 30 as shown in Fig. 2 indicated by broken lines, to the actuator 34, then the force multiplied with the same travel range according to the number of clutch actuators.
  • the slave units 32 can act individually on the circumference of the actuator 34 or be integrated into a common slave unit 32, the cross-sectional area of the common slave piston corresponding to the sum of the cross-sectional areas of the master piston 24.
  • the actuating work of the clutch actuators 10 can be summed in the common slave unit or already at the output of the transmitter units 22 through a common collecting line or a common collecting space.
  • FIG. 3 shows a variant which corresponds to a series connection of the clutch actuators 10.
  • the transmitter units 22 work together with slave units 32, which can also be integrated into a common slave unit 32.
  • the cross-sectional areas of the slave pistons and slave cylinders of the slave units 32 together are the same as the cross-sectional areas of the master pistons and master cylinders, with separate slave units 32 connecting a slave piston with a slave cylinder connected in series, so that the travel ranges of the individual slave units add up.
  • the connecting lines 38 which can also be connected to one another by a manifold between the transmitter units 22 and the common slave unit 32, lead into the common slave cylinder of the slave unit 32, the actuating path being multiplied in accordance with the number of transmitter units 22, if the cross-sectional area of the common slave piston corresponds to the cross-sectional area of a master piston.
  • the ratio of the actuating force to the actuating travel can be modified by the ratio of the total cross-sectional area of the transmitter units 22 to the common cross-sectional area of the slave unit 32, although the actuating work remains constant unless the number of clutch actuators 10 is changed.
  • two clutch actuators 10 and 42 are accommodated in a housing 46.
  • the electric motors 12 and 44 drive threaded spindles 48 and 50, which work together with gear nuts 52 and 54 and adjust them axially in accordance with the direction of rotation of the electric motors 12, 44.
  • the gear nuts 52, 54 act on outputs 22, 60, output 22 being a hydraulic transmitter unit, while the output 60 is mechanically configured diversely.
  • Paths 70 and 72 of transmission path 30 connect to outputs 22 and 60.
  • the two clutch actuators 10 and 42 can act together on one clutch 36 or operate two different clutches 36, which may require different actuating behavior.
  • Energy storage devices 56, 58 act on the gear nuts 52, 54 in the form of spring elements, the pretension of which is increased when the clutches 36 are closed, and which support the clutch actuators 10 and 42 when the clutches 36 are opened. As a result, the torque of the electric motor 12, 44 required to open the clutch 36 is reduced and the torque required to close the clutch 36 is adapted to the opening torque. Furthermore, differences in the torque curve of the clutch actuators 10 and 42 can be equalized with one another by the energy stores 56, 58.
  • the redundant arrangement of the clutch actuators 10 and 42 and the redundant design of the paths 70 and 72 increase the reliability of the device according to the invention and in particular if the paths 70 and 72 are diversified, e.g. hydraulic and mechanical.
  • the electric motors 12 and 44 of the clutch actuators 10 and 42 can act together on an output 22 or 60 by coupling the axially displaceable threaded nuts 52, 54 to one another. In this case, one of the outputs 22 or 60 is not required, depending on which transmission behavior is required for the respective application.
  • the electric motors 12, 44 drive the threaded spindle together via a summation stage 68, so that the summed actuating work of the electric motors 12 and 44 is available at the output 22.
  • the threaded spindle 50 can also be driven via the summation stage, depending on which transmission behavior is desired at the outputs 22 or 60.
  • the electric motors 12 of the clutch actuators 10 according to FIG. 2 or 3 and the electric motors 12 and 44 according to FIG. 7 are controlled by the common electronic control unit 40, while the electric motors 12, 44 according to FIGS. 4, 6 or FIG. 8 separate control units 64, 66 are assigned.
  • the separate control units 64, 66 are coupled to one another according to the master-slave principle, so that one of the control units 64, 66 takes on a leading role.
  • a common electrical connection 62 is provided for the control units 64, 66 and is connected via a plug 76 to an on-board electrical system and external control elements (not shown in more detail).
  • the electric motors 12, 44 are expediently phase-shifted so that their starting currents do not add up. Furthermore, the starting current of the individual electric motors 12, 44 is advantageously limited, so that the current fluctuations in the vehicle electrical system are kept lower than would be possible with a single electric motor with high current consumption.

Abstract

The invention relates to a device for actuating a clutch, in particular, for motor vehicle transmissions. Said device comprises an electronically controllable clutch actuator (10, 42), which has an electric motor (12, 44) and a speed-reduction positioning gearing (14; 48, 52; 50, 54), and which acts upon a clutch (36) via a transmission section (30). The invention provides that several electric motors (12, 44) act together upon a clutch (36) in parallel and/or in succession.

Description

Vorrichtung zum Betätigen einer KupplungDevice for actuating a clutch
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus .The invention is based on a device for actuating a clutch according to the preamble of claim 1.
Für Kraftfahrzeugantriebe mit einer Brennkraftmaschine und einem voll oder teilweise automatisch schaltbaren, mechani- sehen Schaltgetriebe werden Vorrichtungen zum Betätigen einer Kupplung verwendet, die einen elektronisch ansteuerbaren Kupplungssteller mit einem Elektromotor und einem Stellgetriebe besitzen. Die Kupplung bzw. die Kupplungen können zum Anfahren des Fahrzeugs oder zum Schalten des Getriebes einge- setzt sein. Aus der US 5 441 462 ist ein solcher Kraftfahrzeugantrieb bekannt, bei dem eine elektronische Steuereinheit einen Kupplungssteller in Abhängigkeit von Betriebsparametern und Fahrparametern ansteuert.Devices for actuating a clutch are used for motor vehicle drives with an internal combustion engine and a fully or partially automatically switchable, mechanical manual transmission, which have an electronically controllable clutch actuator with an electric motor and an actuating gear. The clutch or the clutches can be used to start the vehicle or to shift the transmission. Such a motor vehicle drive is known from US Pat. No. 5,441,462, in which an electronic control unit controls a clutch actuator as a function of operating parameters and driving parameters.
Ferner ist aus der DE 197 01 739 AI ein Kupplungssteller mit einem Elektromotor zum Ein- und Ausrücken einer Fahrzeugkupplung bekannt. Der Elektromotor betätigt über ein Unterset- Zungsgetriebe in Form eines Schneckengetriebes mit einer Antriebsschnecke und einem Schneckenrad einen axial verschiebbar geführten Stößel, der auf eine Gebereinheit einer hydraulischen Übertragungsstrecke zur Kupplung wirkt. Entsprechend den unterschiedlichen Anwendungsfällen, die verschieden große Stellkräfte und Stellwege erfordern, sind Kupplungssteller mit unterschiedlichen Elektromotoren und Untersetzungsgetrieben zu entwickeln, zu fertigen und bereitzuhalten.Furthermore, a clutch actuator with an electric motor for engaging and disengaging a vehicle clutch is known from DE 197 01 739 AI. The electric motor operates via a Tongue gear in the form of a worm gear with a drive worm and a worm wheel an axially displaceably guided plunger, which acts on a transmitter unit of a hydraulic transmission link to the clutch. Depending on the different applications that require different actuating forces and actuating paths, clutch actuators with different electric motors and reduction gears must be developed, manufactured and kept ready.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Nach der Erfindung wirken mehrere Elektromotoren parallel und/oder in Reihe auf die Kupplung. Dadurch können nach dem Baukastenprinzip die Stellkraft und der Stellweg an der Kupplung mit wenigen Standardeinheiten an den jeweiligen Einsatzfall angepasst werden. Um die Stellarbeit der Vorrichtung durch mehrere Kupplungssteller zu erhöhen, ist nur ein geringfügig erhöhter Bauraum erforderlich. Dabei ist es einer- seits möglich, das System an variable Bauräume in unterschiedlichen Fahrzeugen anzupassen, indem die Einzelkomponenten auf geeignete, zur Verfügung stehende Bauräume verteilt werden. Andererseits können auch in Ausgestaltung der Erfindung mindestens zwei Kupplungssteller in einem Gehäuse unter- gebracht werden, um die Anzahl der elektrischen Anschlüsse, Steuerleitungen und Versorgungsleitungen zu verringern sowie die Fertigung und die Montage zu vereinfachen. Ferner können neue Anwendungen im Baukastenprinzip aus vorhandenen, bewährten Einzelkomponenten bedient werden, was zu Kostenersparnis- sen bezüglich der Entwicklung, Herstellung und Lagerung führt . Werden mehrere Kupplungssteller in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, kann die Stellarbeit der einzelnen Elektromotoren bereits im Gehäuse durch eine Su mierungsstufe oder im Verlauf einer sich an die Stellgetriebe anschließenden Übertragungsstrecke aufsummiert werden. Eine einfache Lösung sieht vor, dass zumindest die im Gehäuse untergebrachten Stellgetriebe jeweils ein axial verstellbares Element aufweisen und die Elemente zur gemeinsamen Bewegung miteinander verbunden sind.According to the invention, several electric motors act in parallel and / or in series on the clutch. As a result, the actuating force and the actuating travel on the coupling can be adapted to the respective application with just a few standard units. In order to increase the positioning work of the device by means of several clutch actuators, only a slightly increased installation space is required. On the one hand, it is possible to adapt the system to variable installation spaces in different vehicles by distributing the individual components to suitable, available installation spaces. On the other hand, in an embodiment of the invention, at least two coupling actuators can be accommodated in one housing in order to reduce the number of electrical connections, control lines and supply lines and to simplify production and assembly. Furthermore, new modular applications can be operated from existing, proven individual components, which leads to cost savings with regard to development, manufacture and storage. If several clutch actuators are housed in a common housing, the positioning work of the individual electric motors can be summed up in the housing by a su mation stage or in the course of a transmission path adjoining the actuating gear. A simple solution provides that at least the actuating gears housed in the housing each have an axially adjustable element and the elements are connected to one another for common movement.
Die im Gehäuse untergebrachten Kupplungssteller können über einen Ausgang gemeinsam über einen Pfad der Übertragungsstrecke auf eine Kupplung wirken. Es können aber auch zwei Ausgänge vorgesehen werden, die über weit gehend getrennte Pfade der Übertragungsstrecke auf eine gemeinsame Kupplung oder über völlig getrennte Pfade auf verschiedene Kupplungen wirken können. Die Ausgänge und Übertragungsstrecken sind für die bezweckte Aufgabe -und das gewünschte Übertragungsverhal- ten ausgelegt.The clutch actuators housed in the housing can act on a clutch via an output together via a path of the transmission path. However, two outputs can also be provided, which can act on a common coupling over largely separate paths of the transmission link or on different couplings over completely separate paths. The outputs and transmission links are designed for the intended task and the desired transmission behavior.
Wirken mehrere Kupplungssteller auf eine Kupplung kann durch die redundante Anordnung der Kupplungssteller und der nachfolgenden Bauelemente die Ausfallsicherheit der Vorrichtung erhöht werden. Außerdem können die Kupplungssteller und die sich anschließenden Pfade der Übertragungsstrecke weit gehend diversitär ausgebildet werden, wodurch sich die Ausfallsicherheit weiter erhöht und das Übertragungsverhalten n vielfältiger Weise modifiziert werden kann.If several clutch actuators act on one clutch, the redundancy of the clutch actuator and the subsequent components can increase the reliability of the device. In addition, the clutch actuator and the subsequent paths of the transmission link can be designed to be largely diversified, which further increases the reliability and the transmission behavior can be modified in a variety of ways.
Die sich an den Kupplungssteller anschließende Übertragungsstrecke ist frei wählbar. Sie kann mehrere Pfade aufweisen und aus mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Bauelementen oder einer Kombination aus diesen zusammengesetzt sein. Sie kann zweckmäßigerweise Summierungselemente enthalten, die die Stellkraft und/oder den Stellweg, also die Stellarbeit, der einzelnen Kupplungssteller aufsummieren. Ferner können Umformer in der Übertragungsstrecke vorgesehen werden, um die aufsummierte Stellarbeit in Stellkräfte und Stellwege umzuformen, wie sie für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlich sind.The transmission path adjoining the clutch actuator can be freely selected. It can have multiple paths and composed of mechanical, hydraulic or pneumatic components or a combination of these. It can expediently contain summation elements which add up the actuating force and / or the actuating path, that is to say the actuating work, of the individual clutch actuators. Furthermore, converters can be provided in the transmission path in order to convert the accumulated positioning work into positioning forces and positioning paths, as are required for the respective application.
In der Regel arbeiten die Kupplungssteller beim Öffnen der Kupplung gegen die Kraft einer oder mehrerer Kupplungsfedern, während sie beim Schließen der Kupplung durch die Kraft der Kupplungsfeder unterstützt werden. Es ist daher zweckmäßig, Energiespeicher vorzusehen, die beim Öffnen der Kupplung die Kupplungssteller unterstützen und beim Schließen der Kupplung aufgeladen werden. Solche Energiespeicher können als Federspeicher ausgebildet sein, deren Federelemente während des Schließens der Kupplung vorgespannt werden und sich während des Öffnens der Kupplung entspannen. Die Federelemente können als Zug- oder Druckfedern in -Form von Schraubenfedern, Tellerfedern, Gasfedern, Gummifedern usw. ausgebildet sein. Die Federspeicher können auch Unterschiede der gemeinsam wirkenden Kupplungssteller kompensieren.As a rule, the clutch actuators work against the force of one or more clutch springs when opening the clutch, while they are supported by the force of the clutch spring when the clutch is closed. It is therefore expedient to provide energy stores which support the clutch actuators when the clutch is opened and are charged when the clutch is closed. Such energy stores can be designed as spring stores, the spring elements of which are prestressed during the closing of the clutch and relax during the opening of the clutch. The spring elements can be designed as tension or compression springs in the form of coil springs, plate springs, gas springs, rubber springs, etc. The spring accumulators can also compensate for differences between the clutch actuators acting together.
Die einzelnen Kupplungssteller können zweckmäßigerweise durch eine elektronische Steuereinheit , z . B . eine extern angeordnete Gesamtelektronik oder durch bereits vorhandene integrierte elektronische Steuereinheiten, angesteuert werden, wobei j e- dem Elektromotor eine Steuereinheit zugeordnet ist . . Die separaten Steuereinheiten arbeiten entweder autark oder sie sind nach dem Master-Slave-Prinzip gekoppelt. Bei allen Varianten ist es zweckmäßig, die Elektromotoren der Kupplungssteller phasenverschoben so anzusteuern, dass sich ihre Anlaufströme nicht addieren. Ferner kann durch die elektronische Ansteue- 5 rung der Anlaufström in seiner Höhe begrenzt werden. Dadurch werden die Stromschwankungen im Bordnetz geringer gehalten, als dies mit einem einzigen Elektromotor mit hoher Stromaufnahme möglich wäre. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung grundsätzlich in allen Fahrzeugen in ein übliches Bord- L0 Stromnetz integrierbar.The individual clutch actuators can expediently by an electronic control unit, for. B. an externally arranged overall electronics or by already existing integrated electronic control units can be controlled, each control unit being associated with each electric motor. , The separate control units either work independently or they are coupled according to the master-slave principle. In all variants, it is advisable to control the electric motors of the clutch actuators out of phase in such a way that their starting currents do not add up. Furthermore, the height of the starting flow can be limited by the electronic control. As a result, the current fluctuations in the vehicle electrical system are kept lower than would be possible with a single electric motor with high current consumption. In principle, the device according to the invention can thus be integrated into a conventional on-board L0 power network in all vehicles.
Zeichnungdrawing
L5 Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe- schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzelnL5 Further advantages result from the following description of the drawing. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art expediently also expects the features individually
-0 betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Look at -0 and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen:Show it:
25 Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Kupplungssteller, Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2, 30 Fig. 4 einen schematischen Grundriss einer Anordnung von zwei Kupplungstellern in einem gemeinsamen Gehäuse, Fig. 5 einen Aufriss von Fig. 4 und Fig. 6-8 Varianten zu Fig. 4.25 shows a partial longitudinal section through a clutch actuator, FIG. 2 shows a basic circuit diagram of an apparatus according to the invention, FIG. 3 shows a variant of FIG. 2, 30 FIG. 4 shows a schematic plan view of an arrangement of two clutch actuators in a common housing, 5 shows an elevation of FIG. 4 and FIGS. 6-8 variants of FIG. 4.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung 36 besitzt mehrere Kupplungssteller 10, die über eine Übertragungsstrecke 30 auf ein unmittelbar an der Kupplung 36 vorgesehenes Stellglied 34 wirken (Fig. 2) .The device according to the invention for actuating a clutch 36 has a plurality of clutch actuators 10 which act via a transmission link 30 on an actuator 34 provided directly on the clutch 36 (FIG. 2).
Jeder Kupplungssteller 10 umfasst einen von einer elektronischen Steuereinheit 40 ansteuerbaren Elektromotor 12 und ein Stellgetriebe 14, das als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Das Stellgetriebe 14 besitzt eine vom Elektromotor 12 angetriebene Schnecke 16, die mit einem Schneckenrad 18 kämmt. Dieses ist stirnseitig gelenkig mit einem axial verschiebbar geführten Stößel 20 verbunden, der auf ein Eingangselement einer Gebereinheit 22 einer .Übertragungsstrecke 30 wirkt.Each clutch actuator 10 comprises an electric motor 12 which can be controlled by an electronic control unit 40 and an actuating gear 14 which is designed as a reduction gear. The actuating gear 14 has a worm 16 which is driven by the electric motor 12 and which meshes with a worm wheel 18. This is articulated on the end face to an axially displaceable plunger 20 which acts on an input element of a transmitter unit 22 of a transmission link 30.
Die Übertragungsstrecke 30 kann mehrere Pfade 70, 72, 74 besitzen und mechanische, hydraulische oder pneumatische Bauelemente enthalten. In der Ausführung nach. Fig. 1 ist die Übertragungsstrecke 30 hydraulisch ausgeführt. Die dargestellte Gebereinheit 22 besitzt als Eingangselement einen Geberkolben 24, der mit dem Stößel 20 verbunden ist und in einem Geberzylinder 26 axial beweglich geführt ist. Am Geberzylinder 26 ist ein Anschluss 28 vorgesehen, über den die Ge- bereinheit 22 mit einer entsprechend aufgebauten, nicht näher dargestellten Nehmereinheit 32 am Stellglied 34 durch Verbindungsleitungen 38 verbunden ist. ■ Die an der Stößelstange 20 wirksame Stellkraft und der erreichte Stellweg ergeben sich aus dem Drehmoment des Elektromotors 12 und dem Untersetzungsverhältnis des Stellgetriebes 14. Entsprechend wird der Kolben 24 (Fig. 1) bei Ausrücken der Kupplung 36 nach rechts verschoben. Er verdrängt dabei ein Flüssigkeitsvolumen im Geberzylinder 26, das seinem Hubvolumen entspricht und erzeugt einen Druck, der gleich dem Verhältnis der an der Stößelstange wirkenden Stellkraft zur Querschnittfläche des Geberkolbens 24 ist. Ist der Nehmerzy- linder und der Nehmerkolben der Nehmereinheit 32 gleich demThe transmission path 30 can have a plurality of paths 70, 72, 74 and contain mechanical, hydraulic or pneumatic components. In execution after. Fig. 1, the transmission link 30 is carried out hydraulically. The encoder unit 22 shown has as the input element a master piston 24, which is connected to the plunger 20 and is axially movably guided in a master cylinder 26. A connection 28 is provided on the master cylinder 26, via which the master unit 22 is connected to a correspondingly constructed slave unit 32 on the actuator 34, not shown in detail, by connecting lines 38. ■ The actuating force acting on the push rod 20 and the actuating path achieved result from the torque of the electric motor 12 and the reduction ratio of the actuating gear 14. Accordingly, the piston 24 (FIG. 1) is displaced to the right when the clutch 36 is disengaged. It displaces a volume of liquid in the master cylinder 26 which corresponds to its stroke volume and generates a pressure which is equal to the ratio of the actuating force acting on the push rod to the cross-sectional area of the master piston 24. Is the slave cylinder and the slave piston of the slave unit 32 the same
Geberkolben 24 und Geberzylinder 26 der Gebereinheit 22, er-, geben sich an der Nehmereinheit 32 die gleichen Stellkräfte und Stellwege wie an der Gebereinheit 22.The master piston 24 and master cylinder 26 of the master unit 22, result in the same actuating forces and adjusting paths on the slave unit 32 as on the master unit 22.
Sind mehrere Kupplungssteller 10 parallel zueinander ■ angeordnet und wirken sie über parallele, weit gehend getrennte Pfade 70, 72, 74 der Übertragungsstrecke 30, wie in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet, auf das Stellglied 34, dann vervielfacht sich die Stellkraft bei gleichem Stellweg ent- sprechend der Anzahl der Kupplungssteller. Dabei können die Nehmereinheiten 32 einzeln über den Umfang verteilt an dem Stellglied 34 angreifen oder zu einer gemeinsamen Nehmereinheit 32 integriert werden, wobei die Querschnittfläche des gemeinsamen Nehmerkolbens der Summe der Querschnittflächen der Geberkolben 24 entspricht. Die Summierung der Stellarbeit der Kupplungssteller 10 kann dabei in der gemeinsamen Nehmereinheit erfolgen oder bereits am Ausgang der Gebereinheiten 22 durch eine gemeinsame Sammelleitung bzw. einen gemeinsamen Sammelraum. Fig. 3 zeigt eine Variante, die einer Serienschaltung der Kupplungssteller 10 entspricht. Die Gebereinheiten 22 arbeiten mit Nehmereinheiten 32 zusammen, die auch zu einer gemeinsamen Nehmereinheit 32 integriert sein können. Die Quer- Schnittflächen der Nehmerkolben und Nehmerzylinder der Nehmereinheiten 32 sind zusammen gleich den Querschnittflächen der Geberkolben und Geberzylinder, wobei bei getrennten Nehmereinheiten 32 ein Nehmerkolben mit einem nachgeschalteten Nehmerzylinder in Reihe verbunden ist, so dass sich die Stellwege der einzelnen Nehmereinheiten addieren. Bei einem gemeinsamen Nehmerzylinder und Nehmerkolben führen die Verbindungsleitungen 38, die zwischen den Gebereinheiten 22 und der gemeinsamen Nehmereinheit 32 auch durch eine Sammelleitung miteinander verbunden werden können, in den gemeinsamen Nehmerzylinder der Nehmereinheit 32, wobei sich der Stellweg entsprechend der Anzahl der Gebereinheiten 22 vervielfacht, wenn die Querschnittfläche des gemeinsamen Nehmerkolbens der Querschnittfläche eines Geberkolbens entspricht. Das Verhältnis der Stellkraft zum Stellweg kann durch das Verhältnis der gesamten Querschnittfläche der Gebereinheiten 22 zur gemeinsamen Querschnittfläche der Nehmereinheit 32 modifiziert werden, wobei jedoch die Stellarbeit konstant bleibt, wenn nicht die Anzahl der Kupplungssteller 10 geändert wird.If a plurality of clutch actuator 10 are arranged parallel to each other ■ and they act via parallel, largely separate paths 70, 72, 74 of the transmission line 30 as shown in Fig. 2 indicated by broken lines, to the actuator 34, then the force multiplied with the same travel range according to the number of clutch actuators. In this case, the slave units 32 can act individually on the circumference of the actuator 34 or be integrated into a common slave unit 32, the cross-sectional area of the common slave piston corresponding to the sum of the cross-sectional areas of the master piston 24. The actuating work of the clutch actuators 10 can be summed in the common slave unit or already at the output of the transmitter units 22 through a common collecting line or a common collecting space. 3 shows a variant which corresponds to a series connection of the clutch actuators 10. The transmitter units 22 work together with slave units 32, which can also be integrated into a common slave unit 32. The cross-sectional areas of the slave pistons and slave cylinders of the slave units 32 together are the same as the cross-sectional areas of the master pistons and master cylinders, with separate slave units 32 connecting a slave piston with a slave cylinder connected in series, so that the travel ranges of the individual slave units add up. In the case of a common slave cylinder and slave piston, the connecting lines 38, which can also be connected to one another by a manifold between the transmitter units 22 and the common slave unit 32, lead into the common slave cylinder of the slave unit 32, the actuating path being multiplied in accordance with the number of transmitter units 22, if the cross-sectional area of the common slave piston corresponds to the cross-sectional area of a master piston. The ratio of the actuating force to the actuating travel can be modified by the ratio of the total cross-sectional area of the transmitter units 22 to the common cross-sectional area of the slave unit 32, although the actuating work remains constant unless the number of clutch actuators 10 is changed.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind zwei Kupplungssteller 10 und 42 in einem Gehäuse 46 untergebracht. Die Elektromotoren 12 und 44 treiben Gewindespindeln 48 und 50 an, die mit Getriebemuttern 52 und 54 zusammenarbeiten und diese entsprechend der Drehrichtung der Elektromotoren 12, 44 axial ver- stellen. Die Getriebemuttern 52, 54 wirken auf Ausgänge 22, 60, wobei der Ausgang 22 eine hydraulische Gebereinheit ist, während der Ausgang 60 diversitär mechanisch konfiguriert ist. An die Ausgänge 22 und 60 schließen sich die Pfade 70 und 72 der Übertragungsstrecke 30 an. Dabei können die beiden Kupplungssteller 10 und 42 , wie oben beschrieben, gemeinsam auf eine Kupplung 36 wirken oder zwei verschiedene Kupplungen 36 bedienen, die u.U. ein unterschiedliches Stellverhalten erfordern.4, two clutch actuators 10 and 42 are accommodated in a housing 46. The electric motors 12 and 44 drive threaded spindles 48 and 50, which work together with gear nuts 52 and 54 and adjust them axially in accordance with the direction of rotation of the electric motors 12, 44. The gear nuts 52, 54 act on outputs 22, 60, output 22 being a hydraulic transmitter unit, while the output 60 is mechanically configured diversely. Paths 70 and 72 of transmission path 30 connect to outputs 22 and 60. As described above, the two clutch actuators 10 and 42 can act together on one clutch 36 or operate two different clutches 36, which may require different actuating behavior.
Auf die Getriebemuttern 52, 54 wirken Energiespeicher 56, 58 in Form von Federelementen, deren Vorspannung beim Schließen der Kupplungen 36 erhöht wird, und die beim Öffnen der Kupplungen 36 die Kupplungssteller 10 und 42 unterstützen. Dadurch wird das zum Öffnen der Kupplung 36 erforderliche Drehmoment des Elektromotors 12, 44 verringert und das zum Schließen der Kupplung 36 erforderliche Drehmoment dem Öffnungsdrehmoment angepasst. Ferner können durch die Energiespeicher 56, 58 Unterschiede im Drehmomentverlauf der Kupplungssteller 10 und 42 einander angeglichen werden.Energy storage devices 56, 58 act on the gear nuts 52, 54 in the form of spring elements, the pretension of which is increased when the clutches 36 are closed, and which support the clutch actuators 10 and 42 when the clutches 36 are opened. As a result, the torque of the electric motor 12, 44 required to open the clutch 36 is reduced and the torque required to close the clutch 36 is adapted to the opening torque. Furthermore, differences in the torque curve of the clutch actuators 10 and 42 can be equalized with one another by the energy stores 56, 58.
Durch die redundante Anordnung der Kupplungssteller 10 und 42 sowie der redundanten Ausbildung der Pfade 70 und 72 wird die Ausfallsicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht und im besonderen Maße, wenn die Pfade 70 und 72 diversitär gestaltet werden, z.B. hydraulisch und mechanisch.The redundant arrangement of the clutch actuators 10 and 42 and the redundant design of the paths 70 and 72 increase the reliability of the device according to the invention and in particular if the paths 70 and 72 are diversified, e.g. hydraulic and mechanical.
Die Elektromotoren 12 und 44 der Kupplungssteller 10 und 42 können gemeinsam auf einen Ausgang 22 oder 60 wirken, indem die axial verschiebbaren Gewindemuttern 52, 54 miteinander gekoppelt werden. In diesem Fall entfällt einer der Ausgänge 22 oder 60, je nach dem welches Übertragungsverhalten für den jeweiligen Anwendungsfall gewünscht wird. Bei der Ausführung nach Fig. 6 treiben die Elektromotoren 12, 44 die Gewindespindel gemeinsam über eine Summierungsstufe 68 an,- so dass am Ausgang 22 die summierte Stellarbeit der Elektromotoren 12 und 44 zur Verfügung steht. Selbstverständlich kann über die Summierungsstufe auch die Gewindespindel 50 angetrieben werden, und zwar je nach dem, welches Übertragungsverhalten an den Ausgängen 22 oder 60 gewünscht wird.The electric motors 12 and 44 of the clutch actuators 10 and 42 can act together on an output 22 or 60 by coupling the axially displaceable threaded nuts 52, 54 to one another. In this case, one of the outputs 22 or 60 is not required, depending on which transmission behavior is required for the respective application. In the embodiment according to FIG. 6, the electric motors 12, 44 drive the threaded spindle together via a summation stage 68, so that the summed actuating work of the electric motors 12 and 44 is available at the output 22. Of course, the threaded spindle 50 can also be driven via the summation stage, depending on which transmission behavior is desired at the outputs 22 or 60.
Die Elektromotoren 12 der Kupplungssteller 10 nach Fig. 2 oder Fig. 3 und die Elektromotoren 12 und 44 nach Fig. 7 werden von der gemeinsamen elektronischen Steuereinheit 40 angesteuert, während den Elektromotoren 12, 44 nach Fig. 4, Fig. 6 oder Fig. 8 separate Steuereinheiten 64, 66 zugeordnet sind. Bei der Ausführung nach Fig. 8 sind die separaten Steu- ereinheiten 64, 66 nach dem Master-Slave-Prinzip miteinander gekoppelt, so dass eine der Steuereinheiten 64, 66 eine Führungsrolle übernimmt. Für die Steuereinheiten 64, 66 ist ein gemeinsamer elektrischer Anschluss 62 vorgesehen, der über einen Stecker 76 mit einem nicht näher dargestellten Bordnetz und externen Steuerelementen verbunden ist.The electric motors 12 of the clutch actuators 10 according to FIG. 2 or 3 and the electric motors 12 and 44 according to FIG. 7 are controlled by the common electronic control unit 40, while the electric motors 12, 44 according to FIGS. 4, 6 or FIG. 8 separate control units 64, 66 are assigned. In the embodiment according to FIG. 8, the separate control units 64, 66 are coupled to one another according to the master-slave principle, so that one of the control units 64, 66 takes on a leading role. A common electrical connection 62 is provided for the control units 64, 66 and is connected via a plug 76 to an on-board electrical system and external control elements (not shown in more detail).
Bei allen Varianten werden die Elektromotoren 12, 44 zweckmäßigerweise phasenverschoben, so dass sich ihre Anlaufströme nicht addieren. Ferner wird in vorteilhafter Weise der An- laufström der einzelnen Elektromotoren 12, 44 begrenzt, so dass die Stromschwankungen im Bordnetz geringer gehalten werden, als dies mit einem einzigen Elektromotor mit hoher Stromaufnahme möglich wäre. In all variants, the electric motors 12, 44 are expediently phase-shifted so that their starting currents do not add up. Furthermore, the starting current of the individual electric motors 12, 44 is advantageously limited, so that the current fluctuations in the vehicle electrical system are kept lower than would be possible with a single electric motor with high current consumption.

Claims

Ansprüche Expectations
0 1. Vorrichtung zum' Betätigen einer Kupplung, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebe, mit einem elektronisch ansteuerbaren Kupplungssteller (10, 42) , der einen Elektromotor (12, 44) und ein untersetzendes Stellgetriebe (14; 48, 52; 50, 54) umfasst und über eine Übertragungsstrecke (30) auf eine Kupp- 5 lung (36) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elek- ' tromotoren (12, 44) gemeinsam parallel und/oder in Reihe auf eine Kupplung (36) wirken.0 1. Device for 'actuating a clutch, in particular for motor vehicle drives, with an electronically controllable clutch actuator (10, 42) which comprises an electric motor (12, 44) and a step-down actuator (14; 48, 52; 50, 54) and acts through a transmission path (30) on a lung couplings 5 (36), characterized in that a plurality of electron 'tromotoren (12 44) act together in parallel and / or in series to a coupling (36).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff von An- 0 spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kupplungssteller (10, 42) in einem gemeinsamen Gehäuse ( 46 ) untergebracht sind, das mindestens zwei Ausgänge für verschiedene Kupplungen (36) aufweist.2. Device according to claim 1 or the preamble of claim 0, characterized in that at least two clutch actuators (10, 42) are accommodated in a common housing (46) which has at least two outputs for different clutches (36).
5 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke (30) mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Summierungselemente aufweist.5 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission path (30) has mechanical, hydraulic and / or pneumatic summing elements.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- >0 durch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke (30) mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Umformer aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, da-> 0 characterized in that the transmission path (30) has mechanical, hydraulic and / or pneumatic transducers.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke (30) mehrere Pfade (72, 74) aufweist, die diversitär ausgebildet sind.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission path (30) has a plurality of paths (72, 74), which are diversified.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgetriebe (48, 52; 50, 54) jeweils ein axial verstellbares Element (52, 54) aufweisen, wobei mindestens zwei axial verstellbare Elemente (52, 54) zur gemeinsamen Bewegung miteinander gekoppelt sind.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating gear (48, 52; 50, 54) each have an axially adjustable element (52, 54), with at least two axially adjustable elements (52, 54) for common movement are coupled together.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektromotoren (12, 44) und den Stellgetrieben (14; 48, 52; 50, 54) eine Summie- rungsstufe (68) vorgesehen ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a summation stage (68) is provided between the electric motors (12, 44) and the actuating gears (14; 48, 52; 50, 54).
8. Vorrichtung nach einem der . vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens zwei Elektromotoren8. Device according to one of the. preceding claims, characterized in that for at least two electric motors
(12, 44) eine gemeinsame elektronische Steuereinheit (40) vorgesehen ist.(12, 44) a common electronic control unit (40) is provided.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens zwei Elektromotoren (12, 44) jeweils eine separate Steuereinheit (64, 66) vorge- sehen ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a separate control unit (64, 66) is provided for at least two electric motors (12, 44).
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Elektromotoren (12, -44) separaten Steuereinheiten (64, 66) zugeordnet sind, die nach dem Master-Slave-Prinzip miteinander gekoppelt sind. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two electric motors (12, -44) are assigned to separate control units (64, 66) which are coupled to one another according to the master-slave principle.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (12) von den elektronischen Steuereinheiten (40, 64, 66) phasenversetzt angesteuert werden.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motors (12) by the electronic control units (40, 64, 66) are driven out of phase.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Energiespeicher12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one energy store
(56, 58) vorgesehen ist, der die Elektromotoren (12, 44) während der Ausrückbewegung der Kupplung (36) unterstützt und sich während der Schließbewegung der Kupplung (36) auflädt.(56, 58) is provided, which supports the electric motors (12, 44) during the disengagement movement of the clutch (36) and charges during the closing movement of the clutch (36).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (56, 58) ein Federspeicher ist. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the energy store (56, 58) is a spring accumulator.
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