In den vergangenen Jahren haben sich automatisierte Kupplungen immer mehr verbreitet. Komfort und Sicherheit werden zunehmend durch den Einsatz von Sensorik und elektronisch initiierten Eingriffen in den Fahrverlauf erhöht.

Aus der Fahrzeugtechnik ist bekannt, dass zum Ansteuern einer Kupplung bei einem automatisierten Getriebe zumindest ein Kupplungsaktor verwendet wird. Wenn bei dem

Kupplungsaktor keine absolute Wegmessung verwendet wird, kann eine

Inkrementalwegmessung vorgesehen sein, welche entsprechend

Inkrementalwegmesssensoren aufweist. Bei der Verwendung von so genannten EC-Motoren sind diese Inkrementalwegmesssensoren direkt in die Motoren integriert.

Es hat sich gezeigt, dass die Inkrementalwegmessung regelmäßig abgeglichen werden sollte. Bei dem Abgleich der Inkrementalwegmessung kann ein Kalibrationspunkt tastend angefahren werden, wobei die Position des Kalibrationspunktes als Nullpunkt oder Kupplungsreferenzposition zum Abgleich der Inkrementalwegmessung verwendet wird.

Die DE 102005028844 B4 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer mittels einer bestrom- baren Kupplungsaktorik betätigbaren, nicht selbsthaltenden Kupplung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, mit einer Steuereinrichtung, mittels derer eine Steuerung der Kupplungsaktorik und eine Erfassung von Messdaten eines Sensors zur Ermittlung einer Kupplungsposition erfolgt, wobei zur Verifizierung einer Kupplungsreferenzposition die Kupplungsaktorik für einen vorgegebenen ersten Passiv-Zeitraum oder bis zum Auftreten ei- nes Aktorstillstandes stromlos geschaltet wird und danach die erreichte Kupplungsposition in einer ersten Messung ermittelt wird und für einen vorgegebenen Aktiv-Zeitraum eine

Bestromung der Kupplungsaktorik erfolgt und die Kupplungsaktorik anschließend für einen vorgegebenen weiteren Passiv-Zeitraum oder bis zum Auftreten eines Aktorstillstandes erneut stromlos geschaltet wird und danach in einer weiteren Messung die Kupplungsposition be- stimmt und anschließend überprüft wird, ob die zuletzt gemessene Kupplungsposition als neue Kupplungsreferenzposition verifiziert werden kann, indem festgestellt wird, ob die in der letzten und in der vorausgegangenen Messung bestimmten Kupplungspositionen übereinstimmen oder innerhalb eines plausiblen Wertebereiches für die Kupplungsreferenzposition liegen. Dabei gilt der Referenzierpunkt als gefunden, wenn eine durch ein Antriebsmoment in Bewegung versetzte Spindel durch einen mechanischen Widerstand zum Stillstand kommt. Um falsche mechanische Widerstände (z.B. Schmutz) auszuschließen, wird empfohlen den

Referenzierpunkt über eine Plausibilisierstrategie abzusichern. Der Einsatz eines steigungstreuen Spindeltriebes wird empfohlen. Ein solcher steigungstreuer Spindeltrieb ist beispielsweise eine Planetenwälzgetriebe (PWG).

Planetenwälzgetriebe (PWG) (auch bezeichnet als Planetenwälzgewindespindeltriebe) sind seit vielen Jahren Stand der Technik und werden beispielsweise in DD 0277308 A5 beschrieben. Aus der Druckschrift DE 10 2010 047 800 A1 ist beispielsweise ein Planetenwälzgewin- detrieb bekannt, der in einem Hydrostataktor in Form eines hydrostatischer Kupplungsaktors enthalten ist, um eine mittels eines Elektromotors erzeugte Drehbewegung in eine Axialbewegung umzuwandeln. Ein Planetenwälzgewindetrieb, mit einer Gewindespindel, und mit einer auf der Gewindespindel angeordneten Mutter, und mit mehreren über den Umfang verteilten, zwischen der Gewindespindel und der Mutter angeordneten Planeten, die am Innenumfang der Mutter sowie am Außenumfang der Gewindespindel abwälzbar angeordnet sind, ist aus der Druckschrift DE 10 2010 01 1 820 A1 bekannt. Bei dieser Lösung ist eine Vorspanneinrichtung für die Planeten vorgesehen, wobei die Mutter zwei axial zueinander bewegliche Mutter- teile aufweist, und wobei die Vorspanneinrichtung ein gegen das eine Mutterteil angefedertes Federelement aufweist. Die Mutter übernimmt zwei Funktionen: einerseits ist sie Getriebeteil und andererseits ist sie Teil der Vorspanneinrichtung.

Aus der nachveröffentlichten Druckschrift DWO 2015/081951 A1 ist weiterhin ein PWG be- kannt, bei welchem mittels eines Federpaketes und eines Drehwinkelgebers am Rotor oder an der Spindel eine Lagebestimmung vorgenommen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktive Anordnung eines für die

Referenzierung notwendigen Anschlages zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten und siebten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung betrifft einen Aktor mit Planetenwälzgewindespindeltrieb (PWG), welcher insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges mittels eines axial bewegbaren Kolbens eingesetzt wird, wobei mit einer Spindel mehrere Planetenrollen in Eingriff stehen, die mit einem die Planetenrollen umringenden Hohlrad kämmen, wobei die Planetenrollen achs- parallel zur Spindel verlaufen und in einem Planetenrollenträger drehbar um ihre eigene Längsachse positioniert sind und wobei der Aktor wenigstens eine axial bewegliche Komponente zur Realisierung einer Ausrückbewegung aufweist, welche entweder die Spindel oder das Getriebegehäuse ist, und wobei Mittel zur Bestimmung einer Referenzposition der axial beweglichen Komponente integriert sind, und wobei weiterhin die Mittel zur Bestimmung der Referenzposition der axial beweglichen Komponente eine Anschlagfeder und einen Winkelsensor zur Bestimmung einer Winkeländerung der Spindel enthalten.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Anschlagfeder zumindest mit dem Hohlrad bewegungsgekoppelt ist.

Bevorzugt ist die Anschlagfeder eine Tellerfeder oder Schraubendruckfeder oder Rohrfeder oder Blattfeder.

Die Anschlagfeder kann am Spindelende oder im Getriebegehäuse des Planetenwälzgetrie- bes angeordnet sein.

Insbesondere kann sich die Anschlagfeder zwischen einem Axiallager des Planetenwälzge- triebes, insbesondere im Bereich der Planetenrollen und einem Ende der Spindel, genauer einem Anschlagsbereich im Bereich des Endes der Spindel oder im Bereich des Endes des Planetenwälzgetriebes befinden. Dieser Bereich kann insbesondere entgegengesetzt zum Bereich des Getriebes angeordnet sein, welcher den Motor, d.h. den E-Motor zum Antreiben der Spindel aufweist.

Die Anschlagfeder kann dabei zwischen einem Lagerring und einem Wälzlager oder ähnli- ehern Lager angeordnet sein, wo dieses weitere Lager die Anschlagfeder von der Drehbewegung der Spindel entkoppelt.

Insbesondere ist eine Anschlagscheibe an einer Position angeordnet, welche in Bezug auf die axial unbewegliche Komponente in axialer Richtung festgelegt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die axial unbewegliche Komponente die Spindel und die axial bewegliche Komponente das Getriebegehäuse, enthaltend die Planetenrollen, das Hohlrad, die Axialkugellager und den Planetenrollenträger. Durch ein vom Rotor in die Spindel eingeleitetes Antriebsmoment werden die Planetenrollen axial in Richtung Anschlagscheibe bewegt.

Bei einer axialen Bewegung der axial beweglichen Komponente in Richtung der Anschlagscheibe tritt dabei ein in axialer Richtung zwischen Anschlagscheibe und Anschlagfeder angeordnetes Nadellager mit der Anschlagscheibe in Kontakt, wodurch sich das Drehmoment erhöht.

Bevorzugt bewirkt dabei eine weitere axiale Bewegung des Planetenwälzgewindespindeltrie- bes in Richtung der Anschlagscheibe nach Kontaktierung von Anschlagscheibe und Nadellager eine Auslenkung der Anschlagfeder.

Die Anschlagfeder wird soweit verformt, bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem eingeleiteten Antriebsmoment und dem durch die Verformung der Anschlagfeder verursachten Widerstandsmoment einstellt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vorspannfeder seriell zur Anschlagfeder angeordnet. Vorteilhafterweise kann bei der seriellen Anordnung von Vorspannfeder und Anschlagfeder eine einfachere Einstellung der Vorspannkraft für die Planetenwälzgewinde- spindel erfolgen, da die Gesamtsteifigkeit sich maßgeblich nach der weichsten Feder, also der Vorspannfeder richtet. Gegenüber der parallelen Anordnung lässt sich die Vorspannfeder in diesem Fall deutlich weicher gestalten aufgrund des hier besseren Bauraumangebotes für die Vorspannfeder.

Alternativ ist eine Vorspannfeder parallel zur Anschlagfeder angeordnet. Vorteilhafterweise ist für diese Anordnung keine zusätzliche Lagerstelle notwendig.

Die Kennlinie des Anschlages lässt sich durch Vorspannung der Anschlagfeder, der Steifigkeit der Anschlagfeder und dem Aufbau beeinflussen. Nähere Erläuterungen dazu finden sich in den Ausführungsbeispielen. Zur Begrenzung der Komprimierung der Anschlagfeder kann innerhalb eines Anschlaggehäuses eine zusätzliche Anschlaghülse in direktem Wirkkontakt mit der Anschlagfeder angeordnet sein. Bei Anschlag der Anschlagscheibe mit dem Nadellager kann eine Entkopplung der Drehbewegung zwischen der Spindel und den Planetenrollen erfolgen. Diese Entkopplung kann beispielsweise über verschiedene Lager oder über eine örtliche Trennung erfolgen. Eine Entkopplung über verschiedene Lager kann beispielsweise über ein Gleitlager zwischen Hülse und Axialkugellagerscheibe der Planetenrollen oder über ein Nadellager zwischen Axiallager und Anschlagfeder realisiert werden.

Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Konstruktion sind ein kurzer Kraftfluss und dadurch eine Minimierung der der Anzahl der belasteten Teile und eine günstige Belastung, vorzugsweise Druck- anstelle einer Biegebelastung.

Ebenfalls erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Referenzposition einer axial beweglichen Komponente eines Aktors mit Planetenwälzgewindespindeltrieb (PWG), insbesondere für die Betätigung einer Kupplung eines Fahrzeuges mittels eines axial bewegbaren Kolbens, enthaltend die folgenden Schritte: a. Messung eines in den Aktor eingeleiteten Antriebsmomentes und eines durch Verformung einer Anschlagfeder verursachten Widerstandsmomentes,

b. Erfassung des Drehwinkels der Spindel mittels eines an einem axialen Ende der Spindel angeordneten Winkelsensors,

c. Erfassen des Gleichgewichtspunktes zwischen eingeleitetem Antriebsmoment und durch Verformung der Anschlagfeder verursachten Widerstandsmoment, wobei die Schritte a bis c in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig erfolgen können.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktors mit Planetenwälzgewinde- spindeltrieb,

Figur 2 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit Anschlag, Figur 3 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer Entkopplung der Drehbewegung zwischen Hülse und Axialkugellager,

Figur 4 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer Entkopplung der Drehbewegung zwischen Axiallager und Anschlagfeder mittels Nadellager, Figur 5 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einem Anschlag am Spindelende,

Figur 6 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer seriell zur

Vorspannfeder angeordneten Anschlagfeder,

Figur 7 Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer parallel zur

Vorspannfeder angeordneten Anschlagfeder,

Figur 8 Schnittdarstellung und charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewinde- spindeltriebes mit einem kraftfreien Anschlag,

Figur 9 Schnittdarstellung und charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewinde- spindeltriebes mit einem vorgespannten Anschlag,

Figur 10 Schnittdarstellung und charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewinde- spindeltriebes mit einem vorgespannten Anschlag und einer zusätzlichen Anschlaghülse.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Aktor mit Planetenwälzgewindespindeltrieb im Längs- schnitt dargestellt. Der Rotor leitet ein Antriebsmoment in die Spindel 6 ein, welche in der hier dargestellten Ausführungsform axial unbeweglich gelagert ist. Mit der Spindel 6 stehen mehrere Planetenrollen 4 in Eingriff, die mit einem die Planetenrollen 4 umringenden Hohlrad 5 kämmen, wobei die Planetenrollen 4 in einem Planetenrollenträger drehbar um ihre eigene Längsachse positioniert sind. An der Spindel 6 ist eine in Bezug auf die Spindel 6 in axialer Richtung festgelegte und in ihrer Position unveränderliche Anschlagscheibe 1 angeordnet. Zwischen Anschlagscheibe 1 und Axiallager der Planetenrollen 4 befinden sich ein in Bezug auf die Spindel 6 in axialer Richtung bewegliches Nadellager 2 und eine ebenfalls in axialer Richtung bewegliche Anschlagfeder 3. Seriell zur Anschlagfeder 3 ist zudem eine Vorspannfeder 8 angeordnet. Durch die Einleitung eines Antriebsmomentes bewegen sich die Plane- tenrollen 4 samt Getriebegehäuse, hier die Hülse 10 nach links, also in Richtung Öffnen bzw. Druckabbau. Sobald das Nadellager 2 in Kontakt mit der Anschlagscheibe 1 kommt, wird die Anschlagfeder 3 verformt. Die Anschlagfeder 3 wird soweit verformt bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem eingeleiteten Antriebsmoment und dem durch die Verformung der Anschlagfeder 3 verursachten Widerstandsmoment einstellt. Wird an diesem Gleichgewichtspunkt die von einem am Spindelende angebrachten Winkelsensor 7 erfasster Winkel der Spindel 6 als plausibel registriert, so ist der Referenzierpunkt gefunden. Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit Anschlag. Neben den zu Figur 1 beschriebenen Sachverhalten ist der Kraftfluss als gestrichelte Linie dargestellt. Bei Einleitung eines Antriebsmomentes wird dieses von der Spindel 6 auf die Pla- netenrollen 4 übertragen. Von den Planetenrollen 4 wird das Drehmoment in eine axiale Kraft umgewandelt und über das Axiallager auf Anschlagfeder 3, Nadellager 2 und Anschlagscheibe 1 übertragen. Es kommt zu einer axialen Bewegung der Hülse 10 samt der in ihr enthaltenen Komponenten in Richtung der Anschlagscheibe 1. Sobald das Nadellager 2 in Kontakt mit der Anschlagscheibe 1 kommt, wird die Anschlagfeder 3 verformt bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem eingeleiteten Antriebsmoment und dem durch die Verformung der Anschlagfeder 3 verursachten Widerstandsmoment einstellt. Die Störeinflüsse können in der dargestellten Ausführungsform auf ein Minimum reduziert werden. Einerseits wird dazu die aus dem Widerstandsmoment resultierende Axialkraft über ein Wälzlager (Nadellager 2) auf die Anschlagscheibe 1 übertragen. Andererseits kann die Steifigkeit der Anschlagfeder 3 so hoch gewählt sein, dass eine Abweichung des Antriebsmomentes zu einer zulässig kleinen Referenzpunktverschiebung führt und die mechanische Belastung durch das Auftreten von Trägheitskräften im Anschlagsfall noch ertragbar ist.

In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene Möglichkeiten der Entkopplung der Drehbewegung zwischen Spindel 6 und Planetenrollen 4 im Anschlagsfall dargestellt. Diese Entkopplung kann örtlich, wie auch durch ihre Art erfolgen.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung des in Figur 2 beschriebenen Planetenwälzgewindespin- deltriebes mit einer Entkopplung der Drehbewegung zwischen Hülse 10 und Axialkugellager. Dabei ist zwischen Hülse 10 und Axialkugellagerscheibe 1 1 ein Gleitlager 12 angeordnet.

In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform erfolgt die Entkopplung der Drehbewegung zwischen Axialkugellagerscheibe 1 1 und Anschlagfeder 3 im Anschlagsfall mittels eines Nadellagers 2.

Gemäß Figur 5 erfolgt eine örtliche Entkopplung der Drehbewegung im Anschlagsfall. Dabei sind Anschlagscheibe 1 , Anschlagfeder 3 und Nadellager 2 am Spindelende angeordnet. Mittels einer Vorspannfeder 8 wird die Hülse 10 immer mitbewegt und eine Umgriffshülse 16 immer an die Axialkugellagerscheibe 1 1 gepresst. Im Anschlagsfall kommt die Umgriffshülse 16 mit der Nadellagerscheibe 1 in Kontakt. Es entsteht ein Widerstandsmoment. Die Nadellagerscheibe 17 wird so weit axial verschoben bis sie mit der Anschlagscheibe 1 in Kontakt tritt. Die Anschlagfeder kann, wie in Figur 6 und 7 dargestellt, seriell oder parallel zur Vorspannfeder angeordnet werden. Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer seriell zur Vorspannfeder 8 angeordneten Anschlagfeder 3. Vorteil der seriellen Anordnung ist die Möglichkeit zum einfacheren Einstellen der Vorspannkraft für die Planetenrollen 4, da hier durch den größeren Bauraum für die Vorspannfeder, diese weich ausgelegt werden kann. Die Gesamtsteifigkeit wird sich maßgeblich nach der weichsten Feder also der Vorspannfeder richtet.

Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einer parallel zur Vorspannfeder 8 angeordneten Anschlagfeder 3. Die Kennlinie des Anschlages lässt sich durch Vorspannung der Anschlagfeder, der Steifigkeit der Anschlagfeder und dem Aufbau beeinflussen. Diese Variationsmöglichkeiten werden in den Figuren 8 bis 10 anhand von drei charakteristischen Kennlinien und der dazugehörigen konstruktiven Ausführung erläutert. Dabei beginnt das Drehmoment in allen drei Ausführungsbeispielen bei größer Null, da das Reibmoment im Planetenwälzgewindespindeltrieb nach Ein- leitung eines Antriebsmomentes immer wirkt. Der Punkt p1 kennzeichnet in allen drei Figuren 8 bis 10 den Moment, in dem Anschlagscheibe 1 und Nadellager 2 in Kontakt treten und ab dem sich das Drehmoment erhöht. Nadellager 2 und Anschlagfeder 3 sind in allen drei Ausführungsformen von einem Anschlaggehäuse 13 umgeben, welches radial durch eine Spielpassung an der Kolbenaufnahme 15 befestigt ist. Anschlaggehäuse 13 und Vorspannfeder 8 besitzen dabei zentrale Aussparungen, durch die die Anschlagscheibe 1 dringen kann, bevor sie mit dem Nadellager 2 in Kontakt tritt.

In Figur 8 sind eine Schnittdarstellung und die dazugehörige charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einem kraftfreien Anschlag dargestellt. Wenn bei ei- nem gewissen Spindeldrehwinkel p1 die Anschlagscheibe 1 mit dem Nadellager 2 in Kontakt tritt, so beginnt bei weiterer axialer Bewegung der axial beweglichen Komponenten eine Auslenkung der Anschlagfeder 3. Von diesem Punkt an steigt das Drehmoment kontinuierlich an.

Die Figur 9 zeigt eine Schnittdarstellung und die zugehörige charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einem vorgespannten Anschlag. Bei einem vorge- spannten Anschlag erhöht sich das Drehmoment an der Position p1 sprunghaft ausgehend vom Reibmoment und steigt dann kontinuierlich weiter an.

Figur 10 zeigt eine Schnittdarstellung und die zugehörige charakteristische Kennlinie eines Planetenwälzgewindespindeltriebes mit einem vorgespannten Anschlag und einer zusätzlichen Anschlaghülse 14. Bei einem vorgespannten Anschlag mit einer zusätzlichen Anschlaghülse 14 erhöht sich das Drehmoment an der Position p1 sprunghaft ausgehend vom Reibmoment, steigt dann während der Phase der Komprimierung der Anschlagfeder 3, kontinuierlich weiter bis die Anschlaghülse 14 in den Kontakt mit dem Nadellager 2 kommt (Position p2). Die Anschlaghülse 14 sorgt weiterhin für einen definierten Endanschlag, ohne dass die Anschlagfeder 3 zwangsläufig komplett komprimiert werden muss.

Bezugszeichenliste

Anschlagscheibe

Nadellager

Anschlagfeder

Planetenrollen

Hohlrad

Spindel

Winkelsensor

Vorspannfeder

Rotor

Hülse

Axialkugellagerscheibe

Gleitlager

Anschlaggehäuse

Anschlaghülse

Kolbenaufnahme

Umgriffshülse

Nadellagerscheibe