Aktuator zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers und

Kupplungssystem

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zum Betätigen eines hydraulischen

Kupplungsstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem, das mit einem

erfindungsgemäßen Aktuator ausgestattet ist.

Ein Aktuator zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE (R. 352437) A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Aktuator ist Bestandteil eines elektrisch betätigbaren Kupplungssystems, bei dem im Gegensatz zu herkömmlichen

Kupplungssystemen ein Kupplungspedal nicht mehr direkt mechanisch mit der Hydraulik verbunden ist. Stattdessen erfasst ein Sensor eine aktuelle

Pedalstellung und sendet daraufhin ein entsprechendes Signal an ein

Steuergerät. Basierend auf diesem Signal betätigt das Steuergerät einen elektrohydraulischen Aktuator oder Aktor, der üblicherweise durch eine

Drehbewegung eines Elektromotors einen Kolben in einen Geberzylinder des Hydrauliksystems des Kupplungssystems bewegt. Bei dem aus der genannten Schrift bekannten Aktuator weist hierzu die Abtriebswelle des Elektromotors eine Schneckenverzahnung auf, die mit einer entsprechenden Schrägverzahnung eines Stirnrads kämmt. An dem Stirnrad ist eine Kulissenstruktur mit einer Anpressfläche ausgebildet, deren Radius in Bezug zur Drehachse des Stirnrads über den Drehwinkel des Stirnrads betrachtet unterschiedlich groß ist bzw. derart mit einem mit einer Betätigungsstange des Kupplungsstellers verbundenen Lager zusammenwirkt, dass die Drehbewegung der Abtriebswelle des Elektromotors über die Kulissenstruktur in eine Linearbewegung der Betätigungsstange und somit des Kupplungsstellers umgewandelt wird. Um die Betätigungsstange hin- und her zu bewegen ist es erforderlich, die Drehrichtung des Elektromotors umzudrehen. Darüber hinaus sind mit einer derartigen, aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung lediglich begrenzte Hübe der Betätigungsstange bzw. des Kolbens möglich, die insbesondere von der Geometrie der Kulissenstruktur bzw. dem Radius der Kulissenstruktur zur Drehachse des Stirnrads abhängig sind. Will man größere Hübe erzielen, so sind entsprechend groß bauende Stirnräder mit entsprechendem Materialeinsatz erforderlich.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator zum Betätigen eines hydraulischen

Kupplungsstellers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass eine alternative Umwandlung der Drehbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors in eine Linearbewegung einer Betätigungsstange bzw. eines Kolbens erzielt wird. Insbesondere sollen auf relativ einfache Art und Weise relativ große Hübe mit beschränktem vorrichtungstechnischem Aufwand sowie mit geringem Materialeinsatz ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Aktuator zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Übertragungsmechanismus als mehrgliedriges Koppelgetriebe ausgebildet ist. Ein derartiges, mehrgliedrig ausgebildetes Koppelgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine entsprechende Dimensionierung der Länge der Glieder des Koppelgetriebes auf relativ einfache Art und Weise nahezu beliebig große Hübe ermöglicht werden. Darüber hinaus ist der konstruktive Aufwand bzw. die Herstellung eines derartigen Übertragungsmechanismus relativ einfach, da lediglich (insbesondere stangenförmige) Koppelelemente sowie Lagerstellen für die Koppelelemente benötigt werden, welche einerseits zumindest mittelbar mit der sich drehenden Abtriebswelle und andererseits zumindest mittelbar mit dem Kolben verbunden sind. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Aktuators zum Betätigen eines hydraulischen Kupplungsstellers sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei der Betätigung eines Aktuators ist es insbesondere wünschenswert, eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle des Elektromotors in eine gleichförmige Linearbewegung des Kolbens des Kupplungsstellers

umzuwandeln. Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Koppelgetriebe wenigstens als 4-gliedriges Koppelgetriebe ausgebildet ist. Insbesondere ist es zur Erzielung einer derartigen gleichförmigen

Linearbewegung besonders vorteilhaft, wenn das Koppelgetriebe als Invesor nach Peaucellier ausgebildet ist.

In konstruktiver Ausgestaltung zur Übertragung der Drehbewegung der

Abtriebswelle des Elektromotors an den Übertragungsmechanismus des

Koppelgetriebes ist es vorgesehen, dass die Abtriebswelle einen

Verzahnungsabschnitt aufweist, der mit einer Gegenverzahnung eines Stirnrades kämmt, wobei das Stirnrad Bestandteil des Koppelgetriebes ist.

Für moderne Kraftfahrzeuge werden zusätzliche Funktionalitäten entwickelt, um beispielsweise den Kraftstoffverbrauch zu senken oder den Fahrkomfort zu erhöhen. So wird derzeit beispielsweise eine Funktionalität eines sogenannten „Segeins" entwickelt, bei der das Fahrzeug in geeigneten Fahrsituationen frei rollen gelassen wird, indem temporär der Kraftschluss zwischen den Rädern und der Antriebseinheit des Fahrzeugs durch automatisiertes Betätigen der Kupplung unterbrochen wird. Während eines solchen Segeins wird die Kupplung ggf. über längere Zeitdauern hinweg offen gehalten. Um diesbezüglich eine Sperrstellung bzw. gehemmte Stellung des Kupplungsstellers zu ermöglichen, kann es zur Entlastung des Elektromotors vorgesehen sein, dass eine zusätzliche

Sperreinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, bei einer Einleitung einer Kraft der Betätigungsstange (des Kupplungssteller) eine Hemmung des Koppelgetriebes zu erzeugen.

Die Erfindung umfasst auch ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem, aufweisend einen erfindungsgemäßen Aktuator zum Betätigen eines

hydraulischen Kupplungsstellers. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt in:

Fig. 1 ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung und

Fig. 2 einen Teilbereich des Kupplungssystems gemäß Fig. 1 in einer

detaillierteren Darstellung zur Erläuterung der Verwendung eines Koppelgetriebes.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Fig. 1 zeigt ein elektrisch betätigbares Kupplungssystem 100 für ein

Kraftfahrzeug. Ein Fußpedal 3 kann entgegen der Druckkraft einer Feder 5 von einem Fahrer niedergedrückt werden. Die aktuelle Position des Fußpedals 3 wird mit Hilfe eines Sensors 7 ermittelt und an ein Steuergerät 9 weitergegeben. Basierend auf den Signalen des Sensors 7 steuert das Steuergerät 9 einen Elektromotor 11 eines Aktuators 10 dazu an, über einen

Übertragungsmechanismus 15 einen Kolben 17 innerhalb eines einen Teil eines Kupplungsstellers 14 bildenden Geberzylinders 19 zu verfahren. Hierdurch kann Hydrauliköl durch eine Leitung 21 in einen Nehmerzylinder 23 gepresst werden. Ein Kolben 25 in dem Nehmerzylinder 23 steht in mechanischer Verbindung mit der Kupplung 27 und kann diese, betätigt durch den Nehmerzylinder 23, ausrücken. Eine an der Kupplung 27 vorgesehene Rückstellfeder 29 sorgt dabei für einen entsprechenden Gegendruck auf den Nehmerzylinder 23, so dass bei nachlassender Betätigung des Fußpedals 3 und entsprechender Ansteuerung des Aktuators 10 die Kupplung 27 wieder eingekuppelt wird. In einem hinteren Bereich des den Kupplungssteller 14 bildenden Geberzylinders 19 ist einen Schnüffelbohrung 18 vorgesehen. Wenn der Kolben 17 weit genug nach hinten über diese Schnüffelbohrung 18 hinaus verfahren wird, kann Hydrauliköl aus einem Reservoir 13 in das Innere des Geberzylinders 19 nachströmen. In der Fig. 2 ist der Bereich des Kupplungssystems 100 zwischen dem

Elektromotor 11 und dem Kolben 17 vergrößert dargestellt. Insbesondere erkennt man, dass der Elektromotor 11 eine Abtriebswelle 31 aufweist, die mit einer Schneckenverzahnung 32 versehen ist. Die Schneckenverzahnung 32 kämmt mit einer Gegenverzahnung 33 eines in einer Drehachse 34 drehbar gelagerten Stirnrads 35, das Bestandteil des Übertragungsmechanismus 15 ist. Ferner umfasst der Übertragungsmechanismus 15 ein mehrgliedrig ausgebildetes Koppelgetriebe 40. Insbesondere ist das Koppelgetriebe 40 als Invesor nach Peaucellier ausgebildet.

Das Koppelgetriebe 40 weist insgesamt sechs Koppelglieder 41 bis 46 auf, die in Form von Stangen ausgebildet sind. Die beiden Koppelglieder 41 , 42 sind an einem Ende in einer gemeinsamen Achse 47 schwenkbar gelagert, welche über einen Träger 48 ortsfest angeordnet ist. Die beiden der Achse 47 abgewandten Enden der Koppelglieder 41 , 42 sind über jeweils eine Achse 49, 50 mit jeweils zwei weiteren Koppelgliedern 43, 45 bzw. 44, 46 verbunden. Die beiden

Koppelglieder 43, 44 sind wiederum in einer Achse 51 schwenkbar gelagert, welche auf einem Teilkreisdurchmesser mit dem Radius r auf dem Stirnrad 35 ortsfest angeordnet ist. Zuletzt sind die beiden, den Achsen 49, 50 abgewandten Enden der Koppelglieder 45, 46 über eine gemeinsame Achse 55 mit dem Kolben 17 verbunden.

Der soweit beschriebene Übertragungsmechanismus 15 mit dem mehrgliedrig ausgebildeten Koppelgetriebe 40 wandelt eine Drehbewegung der Abtriebswelle 31 des Elektromotors 1 1 in eine in Richtung des Doppelpfeils 56 verlaufende Linearbewegung bzw. Hin- und Herbewegung des Kolbens 17 um.

Ergänzend wird erwähnt, dass es entsprechend der Darstellung der Fig. 1 optional vorgesehen sein kann, den Übertragungsmechanismus 15 auf der der Betätigungsstange 16 zugewandten Seite zusätzlich mit einer Sperreinrichtung 60 auszustatten, die dazu ausgebildet ist, bei einer von dem Kolben 17 bzw. der Betätigungsstange 16 entgegen der Drehrichtung der Abtriebswelle 31 des Elektromotors 11 wirkenden Kraft eine Hemmung des Kopplungsgetriebes 40 zu erzielen. Der soweit beschriebene Aktuator 10 bzw. das Koppelgetriebe 40 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.