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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein hydraulisches Stellelement zur Einstellung eines Drucks in einem Hydraulikkreislauf, welches hydraulische Stellelement mittels eines schwenkbar gelagerten und mittels eines Federelements abgestützten Übersetzungselements, insbesondere eines Zahnradsegments, bewegbar mit einem Aktor gekoppelt ist.
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Betätigungsvorrichtungen für Kupplungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, die dazu ausgebildet sind, die zu betätigende Kupplungseinrichtung über einen Hydraulikkreislauf in verschiedene Kupplungszustände zu stellen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird eine Drehbewegung mit einem Aktor erzeugt und über ein Übersetzungselement an ein Stellelement übertragen, das den Hydraulikkreislauf bedient. Das Übersetzungselement kann mittels eines Federelements abgestützt sein, um so beispielsweise in wenigstens einem Endpunkt von dem Federelement unterstützt bzw. gehalten zu werden, sodass eine dauerhafte Belastung bzw. Ansteuerung des Aktors entfallen kann.
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Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, dass beschriebene Kupplungseinrichtungen Toleranzen aufweisen können und über ihre Lebensdauer hinweg verschleißen können. Beispielsweise können die Reibbeläge der Kupplungseinrichtung in Schleifzuständen abgetragen werden, sodass sich der Bewegungsumfang des Stellelements und somit des Übersetzungselements und des Aktors für verschiedene Kupplungszustände verändern. Dies bedeutet außerdem, dass ein definiert eingestellter Endpunkt, in dem das Federelement das Übersetzungselement hält, für verschiedene Kupplungseinrichtung und über die Lebensdauer der Kupplungseinrichtung veränderlich ist, sodass gegebenenfalls ein sicheres Halten des Übersetzungselements toleranzbedingt oder verschleißbedingt nicht über die Lebensdauer der Kupplungseinrichtung möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Betätigungsvorrichtung für eine hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei der insbesondere ein Verschleißausgleich oder ein Toleranzausgleich der durch das Federelement bewirkten Abstützung möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für eine hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Der Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung kann über ein hydraulisches Stellelement verändert werden, indem das hydraulische Stellelement gestellt wird, um einen Druck in dem Hydraulikkreislauf einzustellen, welcher Hydraulikkreislauf letztlich mit der Kupplungseinrichtung koppelbar bzw. gekoppelt ist. Das hydraulische Stellelement wird über ein Übersetzungselement bewegt, das von einem Aktor angetrieben wird bzw. mit dem Aktor bewegbar gekoppelt ist. Der Aktor kann beispielsweise als Elektromotor ausgeführt sein und an der Aktorwelle ein Ritzel aufweisen, das mit einer Verzahnung, zum Beispiel einem Zahnradsegment, des Übersetzungselements kämmt.
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Das Übersetzungselement ist wiederum, beispielsweise gegenüber einem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung, über ein Federelement abgestützt. In einem definierten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung, beispielsweise in einem geöffneten oder einem geschlossenen Zustand stützt das Federelement das Übersetzungselement ab und hält das Übersetzungselement in der definierten Position, die dem definierten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung zugeordnet ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, beispielsweise als Bestandteil der Betätigungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zur Einstellung eines Verhältnisses zwischen einem Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements und einem Zustand einer zu betätigenden Kupplungseinrichtung zu öffnen oder zu schließen.
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Mit anderen Worten wird die Ventileinrichtung dafür vorgesehen, das Verhältnis zwischen dem Betätigungsweg und dem Zustand der zu betätigenden Kupplungseinrichtung einzustellen bzw. nachzustellen. Dazu kann die Ventileinrichtung, die in dem Hydraulikkreislauf der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist, öffnen oder schließen bzw. geöffnet werden oder geschlossen werden. Wird die Ventileinrichtung geöffnet, kann Hydraulikfluid, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, zum Beispiel Öl, aus dem Betätigungsteil des Hydraulikkreislaufs entweichen, sodass das hydraulische Stellelement zwar bewegt werden kann, die Bewegung des hydraulischen Stellelements jedoch keine Veränderung des Kupplungszustands bewirkt. Mit anderen Worten wird die Kupplungseinrichtung üblicherweise bei geschlossener Ventileinrichtung betätigt, sodass der Druck in dem Hydraulikkreislauf durch Bewegen des hydraulischen Stellelements entsprechend aufgebaut bzw. abgebaut werden kann. Wird die Ventileinrichtung geöffnet, kann das Hydraulikfluid anderweitig entweichen, sodass letztlich die das hydraulische Stellelement in eine Soll-Position entlang des Betätigungswegs gebracht werden kann, die dem gewünschten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung entspricht.
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Dies wiederum ermöglicht, dass der Endpunkt der Bewegung des Übersetzungselements eingestellt werden kann. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Federelement das Übersetzungselement in dem Endpunkt halten kann, beispielsweise indem das Übersetzungselement und das Federelement in dem Endpunkt eine definierte Ausrichtung zueinander aufweisen, beispielsweise in einem Totpunkt vorliegen. Die Ventileinrichtung kann grundsätzlich beliebig ausgeführt werden, beispielsweise als Magnetventil oder ein Magnetventil aufweisen. Das Federelement kann auch als „Kompensationsfeder“ bezeichnet werden. Tritt über den Betrieb der Kupplungseinrichtung eine Veränderung der Kupplungszustände auf, d.h. insbesondere, dass bei einem ursprünglichen Betätigungsweg bzw. einer ursprünglichen Position des hydraulischen Stellelements der gewünschte Kupplungszustand nicht erreicht wird, sondern ein veränderter Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements notwendig ist, um den gewünschten Zustand/lKupplungszustand zu erreichen, kann das Öffnen bzw. Schließen der Ventileinrichtung bei einer Betätigung der Kupplungseinrichtung das Verhältnis zwischen dem Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements und dem Zustand der Kupplungseinrichtung verändern.
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Dabei ist es insbesondere möglich, dass bei einer Betätigung der Kupplungseinrichtung, d.h. einem Verbringen der Kupplungseinrichtung von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand oder von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand, je nachdem, welches Kupplungsprinzip realisiert wird, die Ventileinrichtung zumindest abschnittsweise geöffnet bleibt, bis ein bestimmter Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements zurückgelegt wurde, der mit dem gewünschten Zustand der zu betätigenden Kupplungseinrichtung übereinstimmt. Anschließend kann die Ventileinrichtung geschlossen werden, um die Betätigungsbewegung der Kupplungseinrichtung über das hydraulische Stellelement und somit eine entsprechende Druckerhöhung in dem Hydraulikkreislauf, zu bewirken.
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Nach einer Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass zur Einstellung des Verhältnisses genau ein Ventil vorgesehen ist und/oder ein Zusatzventil für eine Zuleitung zu einem Eingang der Kupplungseinrichtung vorgesehen ist. Nach dieser Ausgestaltung kann für die Einstellung des Verhältnisses zwischen Betätigungsweg und Kupplungszustand genau ein Ventil der Ventileinrichtung vorgesehen sein. Durch Öffnen des Ventils der Ventileinrichtung kann somit das Verhältnis angepasst bzw. verändert werden. Ebenso ist es möglich, dass ein Zusatzventil vorgesehen ist, das in einer Zuleitung des Hydraulikkreises angeordnet ist, die mit dem Eingang der Kupplungseinrichtung verbunden ist. Mit anderen Worten kann das Zusatzventil geöffnet oder geschlossen werden, um eine Verbindung zu dem Eingang der Kupplungseinrichtung herzustellen. Der Eingang der Kupplungseinrichtung ist beispielsweise mit einem Nehmerzylinder bzw. einem sogenannten „concentric slave cylinder“ verbunden.
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Über das hydraulische Stellelement kann somit ein bestimmter Druck in dem Hydraulikkreislauf erzeugt werden, um die Kupplungseinrichtung in einen gewünschten Kupplungszustand zu verbringen. Weicht der Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements dabei von einem Soll-Weg ab, muss das hydraulische Stellelement beispielsweise weiter oder weniger weit bewegt werden, um den gewünschten Kupplungszustand einzustellen. Der Soll-Weg kann durch abgestimmtes Öffnen bzw. Schließen des Ventils der Ventileinrichtung wiederhergestellt werden.
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Der Druck in dem Hydraulikkreislauf kann so angepasst werden, dass das hydraulische Stellelement für den gewünschten Kupplungszustand um den Soll-Weg bewegt werden muss bzw. auf den entsprechenden Punkt des Soll-Wegs, der dem gewünschten Kupplungszustand entspricht, gestellt werden kann. Optional kann das Zusatzventil die Zuleitung zu dem Eingang der Kupplungseinrichtung sperren, um die Kupplungseinrichtung in dem bisherigen Kupplungszustand zu halten. Es ist ebenso möglich, dass der Druck in dem Hydraulikkreislauf durch das Bewegen des hydraulischen Stellelements eingestellt und durch Öffnen bzw. Schließen des Ventils der Ventileinrichtung so lange ausgeglichen wird, bis der Stellweg bzw. Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements mit dem gewünschten Kupplungszustand übereinstimmt.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ferner eine Erfassungseinrichtung aufweisen oder mit einer Erfassungseinrichtung gekoppelt sein, die zur Erfassung eines Zustands der Kupplungseinrichtung ausgebildet ist, insbesondere zur Erfassung eines Schließzustands. Die Erfassungseinrichtung kann somit definierte Zustände der Kupplungseinrichtung erfassen, beispielsweise einen vollständig geöffneten Zustand oder einen vollständig geschlossenen Zustand oder einen sogenannten „Touchpoint“. Als Touchpoint kann beispielsweise ein bestimmter Punkt entlang des Betätigungswegs, zum Beispiel bei Ausführung der Schließbewegung bzw. Öffnungsbewegung, definiert werden, zum Beispiel ein Punkt ab dem Reibkontakt zwischen den Reibbelägen besteht oder die Reibbeläge voneinander einen bestimmten Abstand aufweisen. Dadurch ist es möglich, den Zustand der Kupplungseinrichtung zu charakterisieren und die aktuelle Position des hydraulischen Stellelements bzw. den Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements in Bezug zu dem erfassten Zustand der Kupplungseinrichtung zu setzen.
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Die Erfassungseinrichtung kann zur direkten oder indirekten Erfassung des Betätigungswegs des hydraulischen Stellelements ausgebildet sein, insbesondere durch Erfassung eines Drehwinkels der Aktorwelle und/oder des Übersetzungselements, und/oder zur Erfassung eines Aktorstroms und/oder zur Erfassung eines Drucks im Hydraulikkreislauf. Die Erfassungseinrichtung kann somit den Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements erfassen. Analog zur Erfassung des Betätigungswegs des hydraulischen Stellelements können einzelne Betätigungspositionen, d.h. Positionen entlang des Betätigungsweg, erfasst werden. Die Erfassung kann entweder direkt an dem hydraulischen Stellelements selbst oder indirekt an einer weiteren Komponente erfasst werden, die mit dem hydraulischen Stellelement in Verbindung steht, beispielsweise eine Positionserfassung über das Übersetzungselement bzw. den Aktor oder einen Druck in dem Hydraulikkreislauf. Da, wie beschrieben, der Aktor über die Aktorwelle mit dem Übersetzungselement gekoppelt ist, welches Übersetzungselement letztlich das hydraulische Stellelement bewegt, ist eine Vielzahl an Erfassungsgrößen bzw. Erfassungsmöglichkeiten gegeben, die die Erfassung des Betätigungswegs des hydraulischen Stellelements zulassen.
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Beispielsweise kann der Drehwinkel der Aktorwelle bzw. des Übersetzungselements herangezogen werden, um zu bestimmen, in welcher Position bzw. um welchen Betätigungsweg das hydraulische Stellelement bewegt wurde. Ebenso kann der Druck im Hydraulikkreislauf erfasst werden, da dieser mit dem Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements zusammenhängt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Aktorstrom zu erfassen, da dieser die Bewegung des hydraulischen Stellelements veranlasst und somit je nach Position des Stellelements entlang des Betätigungswegs ein unterschiedlicher Aktorstrom erforderlich ist, um das hydraulische Stellelement zu bewegen.
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Um sicherzustellen, dass das Übersetzungselement in der korrekten Soll-Position steht, die den gewünschten Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements, insbesondere den gewünschten Kupplungszustand, ermöglicht, kann somit die Erfassungseinrichtung den Betätigungsweg erfassen und die Ventileinrichtung entsprechend angesteuert werden, sodass die Position des Übersetzungselements, beispielsweise ein Drehwinkel um die Drehachse der gewünschten Soll-Position entspricht. In der gewünschten Soll-Position unterstützt das Federelement das Übersetzungselement und hält insbesondere einen Endpunkt der Bewegung aufrecht, sodass eine Ansteuerung des Aktors nicht erforderlich ist. Der Erfassungseinrichtung ist, je nachdem, welche Größe erfasst werden soll, ein Drucksensor und/oder ein Stromsensor und/oder ein Drehwinkelsensor und/oder ein Positionssensor und/oder ein Wegsensor zugeordnet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung die Kupplungseinrichtung in einen definierten Betriebszustand stellen kann, wobei die Betätigungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Ventileinrichtung zu öffnen und das hydraulische Stellelement in eine Soll-Position zu stellen. Nach dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung durch die Betätigungsvorrichtung iin einen definierten Betriebszustand gestellt wird, beispielsweise einen Touchpoint. In dem definierten Betriebszustand kann der Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements überprüft werden. Insbesondere kann überprüft werden, ob das Übersetzungselement oder weitere mit dem hydraulischen Stellelement gekoppelte Elemente in ihrer Soll-Position stehen, die dem definierten Betriebszustand der Kupplungseinrichtung entsprechen.
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Tritt eine Abweichung auf und muss somit eine Korrektur der aktuellen Position durchgeführt werden, um eine Soll-Position zu erreichen, kann das Ventilelement geöffnet werden, sodass das hydraulische Stellelement in die gewünschte Position nachgestellt werden kann, ohne dass der Betriebszustand der Kupplungseinrichtung verändert wird. Der Druck in dem Hydraulikkreislauf bleibt in diesem Zustand letztlich konstant, da die Bewegung des hydraulischen Stellelements keine Druckerhöhung in dem Hydraulikkreislauf bewirkt, sondern das Hydraulikfluid stattdessen durch das geöffnete Ventil entweichen kann und der Druck im Hydraulikkreislauf daher konstant bleibt bzw. durch Bewegung des Stellelements konstant gehalten oder definiert eingestellt werden kann. Alternativ kann der Hydraulikkreislauf, wie beschrieben, mittels eines Zusatzventils von der Kupplungseinrichtung getrennt werden.
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Ist die gewünschte Soll-Position des hydraulischen Stellelements erreicht, wobei insbesondere durch die Ventileinrichtung aus dem Hydraulikkreislauf Hydraulikfluid ausströmen oder in diesen einströmen kann, wird die Ventileinrichtung geschlossen, um den Betrieb der Kupplungseinrichtung bzw. der Betätigungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, fortzusetzen. Insbesondere kann nach dem Schließen der Ventileinrichtung die Kupplungseinrichtung vollständig geschlossen oder geöffnet werden.
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Der Betätigungsvorrichtung kann ferner ein Ausgleichsbehälter zugeordnet sein bzw. kann die Betätigungsvorrichtung einen Ausgleichsbehälter aufweisen, der dazu ausgebildet ist, bei geöffneter Ventileinrichtung Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen oder abzugeben. Der Ausgleichsbehälter ist somit über die Ventileinrichtung mit dem Hydraulikkreislauf gekoppelt, wobei eine hydraulische Verbindung besteht, wenn die Ventileinrichtung geöffnet ist. Der Ausgleichbehälter ist von dem restlichen Hydraulikkreislauf getrennt, wenn die Ventileinrichtung geschlossen ist. Somit ist es möglich, je nach in dem Hydraulikkreislauf herrschenden Druck, Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreislauf in den Ausgleichsbehälter zu überführen bzw. Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter in den Hydraulikkreislauf abzugeben, um die gewünschte Position des hydraulischen Stellelements einzustellen. Eine verschleißbedingte Änderung des Kupplungszustands bei gleichem Druck im Hydraulikkreislauf kann somit ausgeglichen werden, in dem die Menge an Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter bzw. in den Ausgleichsbehälter angepasst wird.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Schließzustand und/oder der Betätigungsweg zeitbasiert und/oder ereignisbasiert überprüft werden kann. Beispielsweise kann nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden oder bei jedem Aufstartvorgang oder einer bestimmten Anzahl von Aufstartvorgängen, eine Überprüfung durchgeführt werden, ob der definierte Betätigungsweg den gewünschten Kupplungszustand einstellt oder ob ein Anpassen des Betätigungswegs bzw. der Menge an Hydraulikfluid in dem Hydraulikkreislauf, wie zuvor beschrieben, erforderlich ist. Ebenso ist es möglich, eine Vorpositionierung seitens der Betätigungsvorrichtung vorzunehmen, beispielsweise einen definierten Kupplungszustand einzustellen und aus dieser Vorpositionierung heraus nach Abwarten eines Schaltbefehls des vollständige Schließen der Kupplungseinrichtung zu veranlassen. Auf diesem Weg ist ferner ein Anlernen bzw. ein Einlernen möglich. Beispielsweise kann eine Routine ablaufen, die die entsprechenden Betätigungswege bzw. Betätigungspositionen regelmäßig überprüft.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, bei einem Nachstellen des hydraulischen Stellelements einen Sicherheitsbereich einzuhalten. Der Sicherheitsbereich kann beispielsweise in Form eines Sicherheitswinkels bzw. eines zusätzlichen Stellwegs in Bezug auf den Betätigungsweg oder einen Betätigungsdruck eingehalten bzw. vordefiniert werden. Dies erlaubt, dass bei der Veränderung des Betätigungsweg, insbesondere im Rahmen eines Nachstellens, bzw. bei einer Veränderung des Betätigungsweg durch Verschleiß in der Kupplungseinrichtung, stets gewährleistet bleibt, dass die Kupplungseinrichtung in den gewünschten Kupplungszustand verbracht werden kann.
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Der Sicherheitsbereich erlaubt insbesondere, das Übersetzungselement ausreichend weit bewegen zu können, um das hydraulische Stellelement über bis in den tatsächlichen Endpunkt des Betätigungswegs zu bewegen, also beispielsweise über einen Soll-Endpunkt hinaus. Weicht die tatsächliche Betätigungsposition von der Soll-Position ab, kann das hydraulische Stellelement dennoch weiter bewegt werden, um in jedem Fall, beispielsweise bei Abweichungen in Bezug auf die Stellgenauigkeit, den gewünschten Kupplungszustand einzustellen. Der Sicherheitsbereich kann beispielsweise 10° in Bezug auf einen Drehwinkel des Übersetzungselements betragen. Letztlich kann bei einem Nachstellen sichergestellt werden, dass nicht zu viel Hydraulikfluid verdrängt wird, um die Kupplungseinrichtung entsprechend noch in ihre Kupplungszustände stellen zu können.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene Kupplungseinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschleißausgleich einer hydraulisch betätigten Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein hydraulisches Stellelement zur Einstellung eines Drucks in einem Hydraulikkreislauf, welches hydraulische Stellelement mittels eines schwenkbar gelagerten und mittels eines Federelements abgestützten Übersetzungselements, insbesondere eines Zahnradsegments, bewegbar mit einem Aktor gekoppelt ist, wobei eine Ventileinrichtung zur Einstellung eines Verhältnis zwischen einem Betätigungsweg des hydraulischen Stellelements und einem Zustand einer zu betätigenden Kupplungseinrichtung geöffnet oder geschlossen wird.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Kupplungseinrichtung beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Betätigungsvorrichtung in einem schematischen Schnittdarstellung nach einem Ausführungsbeispiel;
- 2 die Betätigungsvorrichtung von 1 in einem schematischen Schaltplan in einem ersten Schaltzustand;
- 3 die Betätigungsvorrichtung von 1, 2 in einem schematischen Schaltplan in einem zweiten Schaltzustand;
- 4 ein schematisches Diagramm eines Betätigungswegs nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 5 ein schematisches Diagramm eines Betätigungswegs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Betätigungsvorrichtung 1 für eine hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung 15 (vgl. 2, 3) eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Ein solches Kraftfahrzeug kann die Kupplungseinrichtung 15 und die Betätigungsvorrichtung 1 aufweisen. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist ein hydraulisches Stellelement 2, beispielsweise einen hydraulischen Stempel auf, das bewegbar in einem Gehäuse 3 der Betätigungsvorrichtung 1 gelagert ist. Das hydraulische Stellelement 2 wird dazu verwendet, einen hydraulischen Druck in einem Hydraulikkreislauf 4 einzustellen. Mit anderen Worten wird durch die Verlagerung des hydraulischen Stellelements 2 Hydraulikfluid in dem Hydraulikkreislauf 4 bewegt, beispielsweise in einen Nehmerzylinder 16 (vgl. 2, 3) der Kupplungseinrichtung 15.
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Das Stellelement 2 ist über ein Schwenkgelenk 5 mit einem Übersetzungselement 6 gekoppelt, das wiederum um eine Drehachse 7 drehbar bzw. schwenkbar gelagert ist. Das Übersetzungselement 6 ist, insbesondere über eine Verzahnung, mit einem Aktor 8 gekoppelt, und somit über eine Drehbewegung des Aktors 8, beispielsweise übertragen auf eine Aktorwelle 9, um die Drehachse 7 verschwenkbar. Mit anderen Worten kann der Aktor 8, zum Beispiel von einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung, angesteuert werden, um das Übersetzungselement 6 um die Drehachse 7 zu bewegen. Dabei überträgt das Übersetzungselement 6 über das Schwenkgelenk 5 die Bewegung in eine Linearbewegung des Stellelements 2, um den Druck in dem Hydraulikkreislauf 4 einzustellen.
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Das Übersetzungselement 6 ist ferner mittels eines Federelements 10 am Gehäuse 3 abgestützt. Das Federelement 10 ist an dem Gehäuse 3 schwenkbar gelagert, beispielsweise um eine Schwenkachse 11 und schwenkbar an dem Übersetzungselement 6 gelagert, beispielsweise um eine Schwenkachse 12. Beispielhaft ist ein Winkel 13 dargestellt, um den das Federelement 10 ausgelenkt werden kann. Das Federelement 10 kann auch als „Kompensationsfeder“ bezeichnet werden. Das Federelement 10 kann das Übersetzungselement 6, beispielsweise in einem stromlosen Zustand des Aktors 8, in einer definierten Position halten, insbesondere in einem Totpunkt bzw. einem Endpunkt der Bewegung des Stellelements 2.
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Da sich, beispielsweise aufgrund von Toleranzen und Verschleiß der Betätigungsweg des Stellelements 2 verändert bzw. unterschiedlich ist, kann das Federelement 10 das Übersetzungselement 6 möglicherweise nicht über die gesamte Lebensdauer der Kupplungseinrichtung 15 bzw. der Betätigungsvorrichtung 1 stabil in dem Endpunkt lagern. Daher kann es gegebenenfalls erforderlich sein, dass der Aktor 8 dennoch im Endpunkt bestromt werden müsste, um den gewünschten Kupplungszustand aufrechtzuerhalten, sofern der veränderte Betätigungsweg nicht korrigiert wird.
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Hierzu weist die Betätigungsvorrichtung 1 eine Ventileinrichtung 14 auf, die dazu ausgebildet ist, beispielsweise durch eine Ansteuerung seitens einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung, zu öffnen oder zu schließen, um das Verhältnis des Betätigungswegs des Stellelements 2 zu einem Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 einzustellen bzw. zu verändern. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Schaltplans der Betätigungsvorrichtung 1. In 2, 3 ist der in Bezug auf 1 dargestellte Ausschnitt der Betätigungsvorrichtung 1 schematisch als Gehäuse 3 dargestellt. Der Bestandteil der Betätigungsvorrichtung 1 aus 1 kann somit anstelle des Gehäuses 3 in 2, 3 eingesetzt werden.
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In 2, 3 ist ferner eine Kupplungseinrichtung 15 schematisch dargestellt, die über ihren Nehmerzylinders 16 mit dem Hydraulikkreislauf 4 in Verbindung steht. Wird somit der Aktor 8 angesteuert, um das Übersetzungselement 6 zu bewegen, sodass das Stellelement 2 entlang seines Betätigungswegs bewegt wird, wird Hydraulikfluid durch den Hydraulikkreislauf 4 in den Nehmerzylinders 16 geführt und der Druck erhöht, um die Kupplungseinrichtung 15 zu öffnen oder zu schließen. Je nachdem, ob die Kupplungseinrichtung 15 als sogenannte „normally-open“- oder „normally-closed“-Kupplung ausgeführt ist, führt das Erhöhen des Drucks in dem Hydraulikkreislauf 4 dazu, dass die Kupplungseinrichtung 15 geschlossen oder geöffnet wird.
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In der in 2 dargestellten Situation ist die Ventileinrichtung 14 geschlossen. In diesem Fall wird durch Positionsverlagerung des Stellelements 2 der Druck in dem Hydraulikkreislauf 4 und somit in dem Nehmerzylinder 16 eingestellt. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist beispielsweise eine nicht dargestellte Erfassungseinrichtung auf, die beispielsweise Bestandteil einer Steuerungseinrichtung sein kann. Die Erfassungseinrichtung kann einen bestimmten Betätigungszustand bzw. Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 erfassen. Ebenso ist es möglich, dass die Erfassungseinrichtung den Betätigungsweg des Stellelements 2 mittelbar oder unmittelbar erfasst. Zum Beispiel kann die Erfassungseinrichtung den Betätigungsweg des Stellelements 2 direkt messen oder eine Bewegung bzw. Position des Übersetzungselements 6, insbesondere einen Drehwinkel um die Drehachse 7, messen. Ebenso ist es möglich, die Erfassung an dem Aktor 8 auszuführen, zum Beispiel einen Drehwinkel der Aktorwelle 9 zu bestimmen. Letztlich ist es somit möglich, den Betätigungsweg des Stellelements 2 in Verhältnis zu einem Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 zu setzen. Hierzu kann beispielsweise ein Touchpoint 17 (vgl. 4) betrachtet werden.
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4 erläutert beispielhaft anhand eines Kraft-Weg- bzw. Druck-Weg-Diagramms, dass ausgehend von einem Startzustand 18, beispielsweise ausgehend von einer vollständig geöffneten Kupplungseinrichtung 15, das Stellelement 2 verlagert wird, um den Touchpoint 17 und anschließend einen Endpunkt 19 einzunehmen. In dem Touchpoint 17 weisen die Reibbeläge der Kupplungseinrichtung 15 beispielsweise einen definierten Abstand auf bzw. berühren sich. In dem Endpunkt 19 liegt die maximale Betätigungskraft bzw. der maximale Betätigungsdruck beim Schließen der Kupplungseinrichtung 15 an. Mit anderen Worten kann das hydraulische Stellelement 2 entlang seines Betätigungswegs bewegt werden, um die Kupplungseinrichtung 15 zu schließen (oder zu öffnen). Die Erfassungseinrichtung kann hierbei das Einnehmen des Touchpoints 17 oder jeden anderen beliebigen Zustand erfassen.
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Tritt, wie ebenfalls in 4 dargestellt, zum Beispiel toleranzbedingt oder verschleißbedingt eine Veränderung in dem Betätigungsweg des Stellelements 2 auf, sodass das hydraulische Stellelement 2 weiter bewegt werden muss, um einen gewünschten Kupplungszustand zu erreichen, wird ein Nachstellen der Betätigungsvorrichtung 1 erforderlich. Lediglich beispielhaft ist in 4 die Veränderung hin zu einem Touchpoint 17' und einem Endpunkt 19' dargestellt. Mit anderen Worten ist es erforderlich, das Übersetzungselement 6 weiter um die Drehachse 7 zu verdrehen, um das Stellelement 2 weiter entlang des Betätigungswegs zu bewegen, sodass der erforderliche Druck in dem Hydraulikkreislauf 4 eingestellt werden kann, um den gewünschten Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 zu bewirken. Da in diesem Fall der Endpunkt in Bezug auf einen Drehwinkel des Übersetzungselements nicht von dem Federelement 10 in dem Totpunkt gehalten werden könnte, wird ein Nachstellen ausgeführt.
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In diesem Fall kann die Ventileinrichtung 14, wie in 3 gezeigt, geöffnet werden, um den Hydraulikkreislauf 4 mit einem Ausgleichsbehälter 20 zu verbinden. Aus dem Ausgleichsbehälter 20 kann somit Hydraulikfluid in den Hydraulikkreislauf 4 einströmen oder aus dem Hydraulikkreislauf 4 in den Ausgleichsbehälter 20 ausströmen. Während die Ventileinrichtung 14 geöffnet ist, kann somit das hydraulische Stellelement 2 bewegt werden, ohne den Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 zu verändern, da kein weiterer Druck auf den Nehmerzylinder 16 aufgebaut wird, sondern das Hydraulikfluid stattdessen aus dem Hydraulikkreislauf 4 in den Ausgleichsbehälter 20 strömen kann oder umgekehrt. Alternativ kann ein Zusatzventil vor dem Nehmerzylinder 16 vorgesehen sein, das den Nehmerzylinder von dem restlichen Hydraulikkreislauf 4 trennt.
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Mit anderen Worten kann in dem geöffneten Zustand der Ventileinrichtung 14 das hydraulische Stellelement 2 aus einer abweichenden Ist-Position in seine Soll-Position entlang des Betätigungswegs verbracht werden, die dem aktuellen Kupplungszustand der Kupplungseinrichtung 15 entspricht. Beispielsweise kann zunächst ein Touchpoints 17' der Kupplungseinrichtung 15 angefahren und die aktuelle Position des Stellelements 2 oder einer der gekoppelten Komponenten erfasst werden. Hierbei kann, falls das hydraulische Stellelement 2 nicht in der erforderlichen Soll-Position steht, die Ventileinrichtung 14, zum Beispiel ein Magnetventil, geöffnet werden. Das hydraulische Stellelement 2 kann anschließend, wie zuvor beschrieben, bewegt werden, um seine Soll-Position einzunehmen, die dem Touchpoints 17 entspricht.
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Anschließend kann die Ventileinrichtung 14 geschlossen werden, sodass durch die Positionsverlagerung des hydraulischen Stellelements 2 der Betätigungsdruck in dem Hydraulikkreislauf 4 aufgebaut werden kann, um die Kupplungseinrichtung 15 zu schließen.
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5 zeigt einen Verlauf des Betätigungswegs analog zur 4, wobei zusätzlich ein Sicherheitsbereich 21 gezeigt ist. Der Sicherheitsbereich 21, beispielsweise 10°, stellt sicher, dass das Übersetzungselement 6 stets noch um den Sicherheitsbereich 21 verdreht werden kann, um ein sicheres Schließen der Kupplungseinrichtung 15 über den gesamten Betrieb sicherzustellen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist beispielsweise eine Verdrehung des Übersetzungselements 6 zwischen dem Startpunkt 18 und dem Touch Points 17 um 25° erforderlich. Ausgehend von dem Touchpoint 17 ist zum Erreichen des Endpunkts 19 lediglich eine weitere Verdrehung um 5° erforderlich. Wie gezeigt, kann verschleißbedingt bzw. toleranzbedingt eine Verlagerung des Touchpoints 17 zu dem Touchpoint 17' um 50° erfolgen, sodass ein Nachstellen erforderlich ist, um die Kompensationswirkung des Federelements 10 sicherzustellen. Mit anderen Worten wird durch den Sicherheitsbereich 21 verhindert, dass zur Nachstellung der Betätigungsvorrichtung 1 zu viel Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreislauf 4 in den Ausgleichsbehälter 20 gefördert wird und somit, beispielsweise im Rahmen der Stellgenauigkeit, kein vollständiges Schließen der Kupplungseinrichtung 15 mehr möglich wäre. Das Sicherheitsbereich 21 kann beispielsweise in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt werden. Die hierin beschriebenen Winkelbereiche sind grundsätzlich beliebig wählbar bzw. bezogen auf das konkrete Gesamtsystem aus Betätigungsvorrichtung 1 Kupplungseinrichtung 15 veränderbar.
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Das hierin beschriebene Verfahren kann auf der Betätigungsvorrichtung 1 ausgeführt werden. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Betätigungsvorrichtung 1 beschrieben wurden, sind somit vollständig auf das Verfahren übertragbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- Stellelement
- 3
- Gehäuse
- 4
- Hydraulikkreislauf
- 5
- Schwenkgelenk
- 6
- Übersetzungselement
- 7
- Drehachse
- 8
- Aktor
- 9 10
- Aktorwelle Federelement
- 11, 12
- Schwenkachse
- 13
- Winkel
- 14
- Ventileinrichtung
- 15
- Kupplungseinrichtung
- 16
- Nehmerzylinder
- 17
- Touchpoint
- 18
- Startpunkt
- 19
- Endpunkt
- 20
- Sicherheitsbereich