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Patent Searching and Data


Title:
ACTUATOR DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/131412
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an actuator device for displacing two functional components relative to one another, in particular electrically operated clutch actuators arranged around an axis of rotation of a clutch device, and to a method for producing the same for actuating a friction clutch, comprising a housing with a first end stop, a functional assembly accommodated in the housing and a second end stop that sets a predefined axial play between the housing and the functional assembly. To be able to provide simple components and a simplified method, the second end stop is adjusted by means of a sleeve part which is displaceable in the housing and which, after the predefined axial play is set, is welded to the housing.

Inventors:
WEIS DOMINIK (DE)
HÖLL DOMINIK (DE)
Application Number:
PCT/DE2014/200041
Publication Date:
September 04, 2014
Filing Date:
February 04, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH (DE)
International Classes:
F16D28/00; F16D23/12
Foreign References:
US6289790B12001-09-18
DE102011102301A12011-12-01
DE102009042224A12010-04-22
EP0189244A21986-07-30
DE10337629A12004-03-04
DE102012207325A12012-11-29
DE102012206449A12013-10-24
DE102012207321A12013-11-07
DE102012222988A2012-12-12
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Claims:
Patentansprüche

1 . Aktoreinrichtung (1 ) zur Verlagerung zweier Funktionsbauteile gegeneinander, insbesondere elektrisch betriebener, um eine Drehachse einer Kupplungseinrichtung angeordneter Kupplungsaktor zur Betätigung einer Reibungskupplung, mit einem Gehäuse (2) mit einem ersten Endanschlag (6), einer in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Funktionsbaugruppe (3) und einem zweiten, ein vorgegebenes Axialspiel (s) zwischen Gehäuse (2) und Funktionsbaugruppe einstellenden zweiten Endanschlag (14), dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endanschlag (14) mittels eines in dem Gehäuse (2) verlagerbaren und nach Einstellen des vorgegebenen Axialspiels (s) mit dem Gehäuse (2) verschweißten Hülsenteil (15) eingestellt ist.

2. Aktoreinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäuse (2) und Hülsenteil (14) verbindende Schweißverbindung (16) umlaufend, bereichs- o- der punktförmig ausgebildet ist.

3. Aktoreinrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung (16) mittels eines Laserschweißverfahrens ausgebildet ist.

4. Aktoreinrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (15) das Gehäuse (2) axial übergreift und die Schweißverbindung (16) zwischen dem Außenumfang (17) des Hülsenteils (15) und einer Stirnseite (18) des Gehäuses (2) ausgebildet ist.

5. Aktoreinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (15) als Abstreifer gegenüber der gegenüber dem Gehäuse (2) relativ verlagerten Funktionsbaugruppe (3) ausgebildet ist.

6. Aktoreinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsbaugruppe (3) als Kugelgewindetrieb (4) mit einer Kugelspindel (10) und einer als Spindelmutter ausgebildeten Formfeder (8) ausgebildet ist und das vorgegebene Axialspiel (s) zwischen den Endanschlägen (6, 14) und der Formfeder (8) ausgebildet ist.

7. Aktoreinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Endanschlag und das Hülsenteil einteilig miteinander verbunden sind.

8. Verfahren zur Herstellung einer Aktoreinrichtung (1 ) gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuse (2) der Aktoreinrichtung (1 ) ein erster Endanschlag (6) angebracht, zumindest ein Funktionsbauteil (7) einer Funktionsbaugruppe (3) in das Gehäuse (2) bündig an einer Innenumfangsfläche (9) des Gehäuses (2) eingebracht, ein gegenüber einer Mittelachse der Innenumfangsfläche (9) axial verlagerbares auf einen zweiten Endanschlag (14) einwirkendes Hülsenteil (15) in das Gehäuse (2) eingebracht, die beiden Endanschläge (6, 14) und das Funktionsbauteil (7) spielfrei vorgespannt werden und das Hülsenteil (15) um das vorgegebene Axialspiel (s) rückverlagert und mittels eines Schweißverfahrens mit dem Gehäuse (2) stoffschlüssig verbunden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) fest in einer Montagevorrichtung aufgenommen wird und mittels einer in der Montagevorrichtung integrierten Beabstandungsvorrichtung eine dem Axialspiel (s) entsprechende Position des Hülsenteils mittels der Beabstandungsvorrichtung eingestellt und bis zur Verschweißung gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von Bauteilabweichungen des Gehäuses (2) und der Funktionsbaugruppe (3) ein zweiter Endanschlag (14) mit denselben axialen Abmessungen verwendet wird.

Description:
Aktoreinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung zur Verlagerung zweier Funktionsbauteile gegeneinander, insbesondere einen elektrisch betriebenen, um eine Drehachse einer Kupplungseinrichtung angeordneten Kupplungsaktor, und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Betätigung einer Reibungskupplung mit einem Gehäuse mit einem ersten Endanschlag, einer in dem Gehäuse aufgenommenen Funktionsbaugruppe und einem zweiten, ein vorgegebenes Axialspiel zwischen Gehäuse und Funktionsbaugruppe einstellenden zweiten Endanschlag.

Gattungsgemäße Aktoreinrichtungen dienen insbesondere in Kraftfahrzeugen zur

mechanischen Verlagerung von Funktionsbauteilen gegeneinander, beispielsweise axial entlang einer vorgegebenen Translationsachse. Aus der DE 10 2012 207 325 A1 ist beispielsweise eine Aktoreinrichtung zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Aktoreinrichtung um eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes angeordnet ist. Hierbei wandelt eine Funktionsbaugruppe in Form eines Kugelspindelgetriebes eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine Axialbewegung zur Betätigung der Kupplungseinrichtung. Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2012 206 449.9 ist eine weiterentwickelte, ähnliche Aktoreinrichtung bekannt, bei der die Funktionsbaugruppe in einem Gehäuse untergebracht ist. Hierbei weist ein zwischen zwei Endanschlägen des Gehäuses an einer Innenumfangsfläche angeordnetes Funktionsbauteil der Funktionsbaugruppe in Form einer mit einer Kugelspindel zusammenwirkenden Formfeder mit einem vorgegebenen, exakt eingestellten Axialspiel auf. Dieses Axialspiel wird unabhängig von Bauteiltoleranzen des Gehäuses und der Funktionsbaugruppe eingestellt, indem ein Hülsenteil an einer vorgegebenen Position mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise verschraubt wird und ein abweichend von dem vorgegebenen Axialspalt auftretendes Über- oder Untermaß mittels Ausgleichsscheiben unterschiedlicher Stärke, sogenannten shims ausgeglichen wird. Sowohl das Verfahren zur Einstellung des Axialspalts als auch das Vorhalten von Ausgleichsscheiben unterschiedlicher Stärke sowie deren Verwechslungsgefahr erschwert die Herstellung von derartigen Aktoreinrichtungen und erfordert eine höhere Anzahl von aufwendigen Bauteilen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine gattungsgemäße Aktoreinheit und deren Verfahren zur Herstellung zu vereinfachen. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und die Merkmale des Verfahrens gemäß Anspruch 8 gelöst. Die diesen Ansprüchen untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.

Die vorgeschlagene Aktoreinrichtung dient der Verlagerung zweier Funktionsbauteile gegeneinander beispielsweise in Kraftfahrzeugen. Eine derartige Aktoreinrichtung kann mittels eines Elektromotors elektrisch betrieben sein. Der Elektromotor kann radial außerhalb oder radial innerhalb oder axial benachbart zum Gehäuse angeordnet sein. Eine Funktionsbaugruppe der Aktoreinheit kann ein Getriebe, beispielsweise ein eine Drehbewegung in eine axiale Bewegung wandelndes Getriebe und/oder ein Übersetzungsgetriebe sein. In bevorzugter Weise wird eine Drehbewegung eines Rotors eines Elektromotors in eine Axialbewegung umgesetzt, um beispielsweise eine Kupplungseinrichtung wie Reibungskupplung oder Schaltkupplung beispielsweise zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe, einer Elektromaschine und einem Getriebe und/oder zwischen einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine zu betätigen. Desweiteren können mit der Aktoreinrichtung in Form von Schaltaktoren wie Schalt- oder Wählmotoren beispielsweise Geschwindigkeitswechselgetriebe geschaltet, Bremsen, Stabilisierungseinrichtung und dergleichen von Kraftfahrzeugen betrieben werden. In besonders vorteilhafter Weise kann ein elektrisch betriebener, um eine Drehachse einer Reibungskupplung und/oder Getriebeeingangswelle angeordneter

Kupplungsaktor zur Betätigung einer Reibungskupplung vorgesehen werden. Die Aktoreinheit kann zusätzlich oder alternativ zu einem elektrischen Antrieb einen hydraulischen, pneumatischen oder hydrostatischen Antrieb aufweisen, wobei über entsprechende Zuleitungen eine Druckversorgung bereitgestellt werden kann. In besonders vorteilhafter Weise kann die Aktoreinheit ein sogenannter Hydrostataktor sein, bei dem ein Elektromotor einen Geberzylinder antreibt. Ein derartiger Hydrostataktor kann im Weiteren ein Getriebe, beispielsweise ein Pla- netenwälzgetriebe zwischen Elektromotor und Geberzylinder enthalten.

Die Aktoreinheit ist in einem Gehäuse untergebracht. In das Gehäuse kann der antreibende Elektromotor integriert sein oder separat zu diesem ausgebildet sein. Das Gehäuse kann einteilig einen ersten Endanschlag für eine Funktionsbaugruppe enthalten. Das Gehäuse kann werkzeugfallend aus Blech oder mehrteilig ausgebildet sein. Der erste Endanschlag kann als separates Bauteil ausgebildet von einem Innenraum gegen einen Anschlag des Gehäuses wie nach radial innen erweiterter Ringbord angelegt sein, so dass für Gehäuse und ersten Endanschlag jeweils getrennte Werkstoffe verwendet werden können beziehungsweise das Gehäuse einfacher gefertigt werden kann. ln das Gehäuse ist eine Funktionsbaugruppe aufgenommen, die beispielsweise besagte Kugelspindelgetriebe, Planetenwalzgetriebe, Geberzylinder und/oder andere für einen Betrieb der Aktoreinheit ausgewählte Getriebe, Drehschwingungsdämpfer, Drehmomentübertragungseinrichtungen und/oder dergleichen sind. Die Funktionsbaugruppe ist mittels zumindest eines Funktionsbauteils zwischen dem ersten und einem zweiten Endanschlag mit vorgegebenem beispielsweise kalibriertem Axialspiel aufgenommen.

In vorgeschlagener Weise wird das vorgegebene Axialspiel ohne weitere Toleranzen ausgleichende Bauteile wie Ausgleichsscheiben (shims) eingestellt, indem der zweite Endanschlag mittels eines in dem Gehäuse verlagerbaren Hülsenteil verschweißt wird. Hierbei kann eine Gehäuse und Hülsenteil verbindende Schweißverbindung umlaufend, segment- o- der punktförmig ausgebildet sein. Eine umlaufende dichte Schweißverbindung hat sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn diese zugleich eine Abdichtung zwischen Hülsenteil und Gehäuse bereitstellen soll. Soweit von der geforderten Festigkeit möglich, werden bevorzugt mehrere über den Umfang verteilte Schweißpunkte oder Schweißsegmente vorgesehen, so dass eine höhere Taktrate in der Fertigung erzielt werden kann. Im Weiteren können besonders vorteilhaft Laserschweißverfahren eingesetzt werden. Im Weiteren können andere Schweißverfahren oder andere ausreichend genaue und mit genügend Festigkeit versehene Formschlussverfahren wie Verstemmen und dergleichen vorgesehen sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform übergreift das Hülsenteil das Gehäuse axial. Dies bedeutet, dass bei eingestelltem Axialspiel das Hülsenteil über das Gehäuse hinausragt. Bei dieser Anordnung kann eine einfache Verschweißung von Hülsenteil und Gehäuse erfolgen, indem die Schweißverbindung zwischen Außenumfang des Hülsenteils und einer Stirnseite des Gehäuses ausgebildet wird. Bei mit dem Gehäuse bündig abschließender Hülse kann bei entsprechend geringen Toleranzabweichungen des Axialspiels auch eine beidseitig stirnseitige Verschweißung erfolgen.

Das Hülsenteil kann als einfaches Ringteil wie Rohrabschnitt und dergleichen ausgebildet sein. Weiterhin kann das Hülsenteil einen nach radial innen erweiterten Ringbord aufweisen, um beispielsweise eine höhere Festigkeit zu erzielen. Weiterhin kann das Hülsenteil als Abstreifer gegenüber einem zu dem Gehäuse axial verlagerten Bauteil dienen. Ein radial verlagertes Bauteil kann eine Spindel, ein Ausleger, ein Betätigungsfinger oder dergleichen sein. In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Funktionsbaugruppe als Kugelspindelgetriebe mit einer eine Spindel ausbildenden Formfeder ausgebildet sein. Hierbei ist das vorgegebene Axialspiel zwischen den Endanschlägen und der Formfeder ausgebildet, um beispielsweise einen möglichst spannungsfreien Eingriff der Spindel wie Kugelspindel in die Formfeder, die hier quasi als Spindelmutter dient, zu ermöglichen. Das erforderliche Axialspiel wird hier beispielsweise ermittelt, indem Windungen der Formfeder und die Endanschläge auf Block gelegt werden und anschließend der Endanschlag und das Hülsenteil um das erforderliche Axialspiel rückverlagert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der zweite Endanschlag als Dichtung dienen und als separates Bauteil zum Hülsenteil ausgeführt sein. Alternativ können der zweite Endanschlag und das Hülsenteil einteilig miteinander verbunden sein.

In dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung der vorgeschlagenen Aktoreinrichtung wird an einem Gehäuse der Aktoreinrichtung ein erster Endanschlag angebracht und zumindest ein Funktionsbauteil einer Funktionsbaugruppe in das Gehäuse bündig an einer Innen- umfangsfläche des Gehäuses eingebracht. Danach werden ein gegenüber einer Mittelachse der Innenumfangsfläche axial verlagerbarer zweiter Endanschlag und ein Hülsenteil in das Gehäuse eingebracht, die beiden Endanschläge und das Funktionsbauteil spielfrei vorgespannt und das Hülsenteil um das vorgegebene Axialspiel rückverlagert und mittels eines Schweißverfahrens mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden. Hierzu kann das Gehäuse fest in einer Montagevorrichtung aufgenommen und mittels einer in der Montagevorrichtung integrierten Beabstandungsvorrichtung eine dem Axialabstand entsprechende Position des Hülsenteils mittels der Beabstandungsvorrichtung eingestellt und bis zur Verschweißung gehalten werden. Durch das vorgeschlagene Verfahren können unterschiedliche Stärken von Ausgleichsscheiben beziehungsweise Endanschlägen vermieden werden. Vielmehr kann unabhängig von Bauteilabweichungen des Gehäuses und der Funktionsbaugruppe ein zweiter Endanschlag mit denselben axialen Abmessungen verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen Teil eines Längsschnitts durch eine Aktoreinrichtung. Weitergehender Aufbau und Funktion können beispielsweise der DE 10 2012 207 321 A1 sowie der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldungen Nr. 10 2012 222 988.1 , die hiermit vollständig in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist, im Detail entnommen werden. Die einzige Figur zeigt die Aktoreinrichtung 1 mit dem Gehäuse 2, in dem die Funktionsbaugruppe 3, hier der Kugelgewindetrieb 4, aufgenommen ist. Das Gehäuse 2 weist an einem stirnseitigen Ende den Ringbord 5 auf, der als Anschlag für den ersten Endanschlag 6 dient. Ringbord 5 und erster Endanschlag 6 können einteilig ausgebildet sein. Das Funktionsbauteil 7 der Funktionsbaugruppe 3, hier die Formfeder 8, ist an den Endanschlag 6 und an die In- nenumfangsfläche 9 des Gehäuses 2 eingelegt. Die Formfeder 8 dient hierbei als Spindelmutter, in die mittels der Kugeln 10a die Kugelspindel 10 des Kugelgewindetriebs 4 eingreift. Bei einer Relativverdrehung von Gehäuse 2 und Kugelspindel 10 mittels eines nicht näher dargestellten Elektromotors tritt abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors eine axiale Verlagerung von Gehäuse 2 und Kugelspindel 10 mit einer Verkürzung beziehungsweise Verlängerung der Baulänge der Aktoreinrichtung 1 auf, so dass je nach Festlegung von Gehäuse 2 oder Kugelspindel 10 die Wirkung einer axialen Betätigung eines nicht dargestellten Funktionsbauteils gegenüber einer feststehenden Komponente erfolgt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die mittels des Wälzlagers 1 1 axial fest aufgenommene Kugelspindel 10 von einem Elektromotor drehangetrieben und das Gehäuse 2 drehfest gekoppelt, so dass sich dieses axial verlagert. Mittels der gegenüber dem Gehäuse 2 mittels des Wälzlagers 12 drehentkoppelten Beaufschlagungseinrichtung 13 wird eine Kupplungseinrichtung betätigt.

Der zweite Endanschlag 14 begrenzt die axiale Länge des Funktionsbauteils 7 unter

Einhaltung des vorgegebenen Axialspiels s. Das Hülsenteil 15 ist zur axialen Begrenzung des zweiten Endanschlags 14 unter Einhaltung und Einstellung des Axialspiels s an einer voreingerichteten Position mit dem Gehäuse 2 mittels der Schweißverbindung 16 verschweißt. Die Einstellung dieser Position zur Ausbildung des Axialspiels s erfolgt, indem nacheinander erster Endanschlag 6, die Funktionsbaugruppe 3 mit dem Funktionsbauteil 7, der zweite Endanschlag 14 und das Hülsenteil 15 in das Gehäuse 2 eingebracht werden. Anschließend werden Endanschläge 6, 14, das Funktionsbauteil 7 und das Hülsenteil 15 gegen das Gehäuse 2 beispielsweise mit einer vorgegebenen Kraft vorgespannt. Anschließend wird das Hülsenteil 15 um das vorgegebene Axialspiel s aus dem Gehäuse 2 rückverlagert und an dieser Position mittels der Schweißverbindung 16 verbunden. Die Schweißverbindung 16 weist bevorzugt eine umlaufende Schweißnaht auf. Alternativ können mehrere über den Umfang verteilte Schweißpunkte oder sich über einen begrenzten Umfang erstreckende Schweißbereiche vorgesehen sein. Die Schweißverbindung 16 erfolgt vorzugsweise mittels eines Laserschweißverfahrens zwischen dem Außenumfang 17 des Hülsenteils 15 und der Stirnseite 18 des Gehäuses 2. Zur Einstellung des Axialspiels kann das Gehäuse 2 in eine entsprechende Montagevorrichtung eingebracht werden, die mittels einer integrierten Beabstandungsvorrichtung die Funktionsbaugruppe 3 beziehungsweise das Hülsenteil 15 gegen das Gehäuse 2 axial vorspannt und das Hülsenteil 15 unter Einstellung des Axialspiels s wieder rückverlagert. Hierzu verfügt die Montagevorrichtung beispielsweise über einen Ringstempel zur Aufbringung einer vorgegebenen Kraft auf das Hülsenteil und eine Wegmesseinrichtung zur definierten Rückverlage- rung des Hülsenteils 15.

Bezugszeichenliste Aktoreinrichtung

Gehäuse

Funktionsbaugruppe

Kugelgewindetrieb

Ringbord

Endanschlag

Funktionsbauteil

Formfeder

Innenumfangsfläche

Kugelspindel

a Kugel

Wälzlager

Wälzlager

Beaufschlagungseinrichtung

Endanschlag

Hülsenteil

Schweißverbindung

Außenumfang

Stirnseite

Axialspiel