DE-102023117933-B4 - Verfahren zum sicheren Betreiben eines Aktors

Abstract

Verfahren zum sicheren Betreiben eines Aktors (1), wobei der Aktor zur Bereitstellung eines Drehmoments, mit einem Linearantrieb (2) und einem Getriebe (3) zur Wandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung einer Welle (5), vorgesehen ist, wobei das Getriebe (3) einen Hebel (4) umfasst, der die mit dem Drehmoment zu beaufschlagende Welle (5) drehantreibt, wobei das Getriebe (3) weiter ein Koppelelement (6) aufweist und wobei das Koppelelement (6) über eine erste Verbindungsstelle (7) mit dem Linearantrieb (2) und über eine zweite Verbindungsstelle (8) mit dem Hebel (4) verbunden ist, so dass ein Energieübertrag zwischen Linearantrieb (2) und Hebel (4) ausschließlich über das Koppelelement (6) erfolgt, und wobei das Koppelelement (6) in beiden Verbindungsstellen (7, 8) drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal bereitgestellte Kraft des Linearantriebs (2) in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert einer Getriebeübersetzung des Getriebes (3) begrenzt ist.

Inventors

• Peter Greb
• Laszlo Man

Assignees

• Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20230707

Claims (9)

1. Verfahren zum sicheren Betreiben eines Aktors (1), wobei der Aktor zur Bereitstellung eines Drehmoments, mit einem Linearantrieb (2) und einem Getriebe (3) zur Wandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung einer Welle (5), vorgesehen ist, wobei das Getriebe (3) einen Hebel (4) umfasst, der die mit dem Drehmoment zu beaufschlagende Welle (5) drehantreibt, wobei das Getriebe (3) weiter ein Koppelelement (6) aufweist und wobei das Koppelelement (6) über eine erste Verbindungsstelle (7) mit dem Linearantrieb (2) und über eine zweite Verbindungsstelle (8) mit dem Hebel (4) verbunden ist, so dass ein Energieübertrag zwischen Linearantrieb (2) und Hebel (4) ausschließlich über das Koppelelement (6) erfolgt, und wobei das Koppelelement (6) in beiden Verbindungsstellen (7, 8) drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , dass die maximal bereitgestellte Kraft des Linearantriebs (2) in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert einer Getriebeübersetzung des Getriebes (3) begrenzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Hebel (4) an einem zweiten Hebelende (11) über eine dritte Verbindungstelle (10) drehfest mit der Welle (5) und an einem ersten Hebelende (9) drehbar über die zweite Verbindungsstelle (8) mit dem Koppelelement (6) verbunden ist und das Koppelelement (6) über die erste Verbindungsstelle (7) drehbar mit dem Linearantrieb (2) verbunden ist und der Hebel (4) eine starre Verbindung zwischen den beiden Verbindungsstellen (8, 10) herstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass in einer Anfangsstellung (100) des Getriebes (3) ein erster, vorzugsweise gehäusefester Anschlag (30) zum Festlegen der Anfangsstellung (100) und/oder in einer Endstellung (80) des Getriebes (3) ein zweiter, vorzugsweise gehäusefester Anschlag (31) zum Festlegen der Endstellung (80) vorgesehen ist, und wobei das erste Hebelende (9) zum Anschlagen des Hebels (4) an den ersten und/oder zweiten Anschlag (30, 31) ausgebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass in einer Endstellung (80) des Getriebes (3) ein zweiter, vorzugsweise gehäusefester Anschlag (31) zum Festlegen der Endstellung (80) vorgesehen ist, und wobei ein Spindelende oder eine Endkappe (51) einer Spindel (50) des Linearantriebs (2) zum Anschlagen der Spindel (50) an den zweiten Anschlag (31) ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Wert der Getriebeübersetzung an einer Verfahrposition entlang der Bewegungsachse (41) des Linearantriebs (2) sich aus dem Verhältnis eines zu ermittelnden Drehwinkels Δφ, der sich aus der Bewegung des Linearantriebs (2) resultierenden Drehbewegung der Welle (5) ergibt und einer vorzugebenden Wegstrecke Δx, die sich der Linearantriebs (2) entlang der Bewegungsachse (41) des Linearantriebs (2), ausgehend von der Verfahrposition bewegt, ergibt, errechnet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Verlauf der Werte der Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von der Verfahrposition des Linearantriebs (2) hinterlegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Abhängigkeit der Werte der Getriebeübersetzung von der Verfahrposition des Linearantriebs (2) nicht linear verläuft.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Endstellung (80) einen vorgegebenen Endstellung-Schwellenwert für die Getriebeübersetzung aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Kraft des Linearantriebs (2) entlang der Bewegungsachse (41) des Linearantriebs (2) begrenzt wird, wenn die Bewegungsrichtung des Linearantriebs (2) auf die Endstellung (80) zu ist und die Getriebeübersetzung an der aktuellen Position den Endstellung-Schwellenwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Aktors mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Aktoren sind bereits aus der DE 10 2016 207 827 A1 mit einer nichtlinearen Betätigungskraft für eine Betätigungseinheit für ein Automatikgetriebe (vorzugsweise ein PRND-Automatikgetriebesystems) eines Kraftfahrzeuges bekannt. Hierfür ist für die Erzeugung der Nichtlinearität eine entsprechende Kulissenbahn vorgesehen. Allgemein ist so ein Aktor auch bereits aus der DE 10 2018 116 133 A1 bekannt. In der nachveröffentlichten DE 10 2023 115 292 A1 der Anmelderin ist ebenfalls ein Aktor mit einer nichtlinearen Kennlinie offenbart. Durch die bei diesem Aktorkonzept verwendete Kniehebel-Kinematik ergibt sich bei konstantem Antriebsmoment des Elektromotors in einer Endstellung (1, 8) des Kniehebelmechanismus eine im Prinzip gegen Unendlich strebende Betätigungskraft (Drehmoment) an der Ausgangswelle (5), was zu einer Beschädigung der zu betätigenden Last oder von Teilen des Aktors selbst führen kann. Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe einen derartigen Aktor auf einfache Weise sicher zu betreiben. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist also ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines Aktors vorgesehen, wobei der Aktor zur Bereitstellung eines Drehmoments, mit einem Linearantrieb und einem Getriebe zur Wandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung einer Welle, vorgesehen ist, wobei das Getriebe einen Hebel umfasst, der die mit dem Drehmoment zu beaufschlagende Welle drehantreibt, wobei das Getriebe weiter ein Koppelelement aufweist und wobei das Koppelelement über eine erste Verbindungsstelle mit dem Linearantrieb und über eine zweite Verbindungsstelle mit dem Hebel verbunden ist, so dass ein Energieübertrag zwischen Linearantrieb und Hebel ausschließlich über das Koppelelement erfolgt, und wobei das Koppelement in beiden Verbindungsstellen drehbar verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die maximal bereitgestellte Kraft des Linearantriebs in Abhängigkeit von einem aktuellen Wert einer Getriebeübersetzung des Getriebes begrenzt ist. Der aktuelle Wert der Getriebeübersetzung des Getriebes liegt in Abhängigkeit der Verfahrposition entlang der Bewegungsachse des Linearantriebs beispielsweise einer Spindel eines Spindelantriebs vor und wird beispielsweise bereits End-Of -Line gelernt oder in einem Referenzier- oder Updateverfahren neu bestimmt. Die aktuelle Getriebeübersetzung ist also der Wert für die Getriebeübersetzung an der aktuellen Verfahrposition. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hebel an einem zweiten Hebelende über eine dritte Verbindungstelle drehfest mit der Welle und an einem ersten Hebelende drehbar über die zweite Verbindungsstelle mit dem Koppelelement verbunden ist und das Koppelelement über die erste Verbindungsstelle drehbar mit dem Linearantrieb verbunden ist und der Hebel eine starre Verbindung zwischen den beiden Verbindungsstellen herstellt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in einer Anfangsstellung des Getriebes ein erster, vorzugsweise gehäusefester Anschlag zum Festlegen der Anfangsstellung und/oder in einer Endstellung des Getriebes ein zweiter, vorzugsweise gehäusefester Anschlag zum Festlegen der Endstellung vorgesehen ist, und wobei das erste Hebelende zum Anschlagen des Hebels an den ersten und/oder zweiten Anschlag ausgebildet ist. In einer dazu alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in einer Endstellung des Getriebes ein zweiter, vorzugsweise gehäusefester Anschlag zum Festlegen der Endstellung vorgesehen ist, und wobei ein Spindelende oder eine Endkappe einer Spindel des Linearantriebs zum Anschlagen der Spindel an den zweiten Anschlag ausgebildet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wert der Getriebeübersetzung an der Verfahrposition entlang der Bewegungsachse des Linearantriebs, sich aus dem Verhältnis eines zu ermittelnden Drehwinkels Δφ, der sich aus der Bewegung des Linearantriebs resultierenden Drehbewegung der Welle ergibt und einer vorzugebenden Wegstrecke Δx, die sich der Linearantriebs entlang der Bewegungsachse des Linearantriebs, ausgehend von der Verfahrposition bewegt, ergibt, errechnet. Die aktuelle Verfahrposition ist die Position zwischen Anfangsstellung und Endstellung, auf der sich ein vorgegebener Punkt der Spindel, beispielsweise die Spindelmitte, das Spindelende oder die Endkappe der Spindel des Linearantriebs während des Verfahrens der Spindel aktuell befindet. Ein vorzugebender Vortrieb der Spindel, beispielsweise als Δx bezeichnet, führt zu einer zu ermittelnden Drehung der Welle, beispielsweise als Δφ bezeichnet. Die Übersetzung ergibt sich als Quotient Δφ / Δx beider Werte. Aufgrund der Nichtlinearität der Übersetzung der Kniehebel-Kinematik ist die Üb