-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor, insbesondere einen Aktor der zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, zumindest aufweisend einen Elektroantrieb und eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Elektroantriebs, wobei die Steuereinheit zumindest einen Wandbereich mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit zur Abfuhr von thermischer Energie aus der Steuereinheit an eine Umgebung aufweist. Der Aktor ist insbesondere Teil einer Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
-
Zur Betätigung von Reibkupplungen ist z. B. aus der noch nicht veröffentlichten
DE 10 2016 201 748 eine Betätigungsvorrichtung mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder bekannt, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind. Bei Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe wird der Geberzylinder mittels eines Kupplungspedals durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges betätigt. Hierdurch wird das Fluid von dem Geberzylinder über die Druckleitung zu dem Nehmerzylinder verschoben, der die Reibkupplung ausrückt und/oder einrückt. Bei dem Nehmerzylinder kann es sich beispielsweise um einen Zentralausrücker (CSCconcentric slave cylinder) handeln. Zur Reduzierung eines CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe sind Betätigungsvorrichtungen für die Reibkupplung bekannt, die einen zusätzlichen Aktor aufweisen. Dieser Aktor ermöglicht eine sogenannte „Segelfunktion“, mittels der die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs durch Öffnen der Reibkupplung während des Ausrollens des Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden kann. Die Segelfunktion kann auch bei normaler Fahrt eingeleitet werden, z. B. mit Abschaltung einer Antriebseinheit. Hierbei wird der Nehmerzylinder so mit dem Geberzylinder und dem Aktor verbunden, dass sowohl der Geberzylinder als auch der Aktor den Nehmerzylinder ansteuern und so die Reibkupplung betätigen können. Bevorzugt werden der Geberzylinder und der Aktor in Reihe angeordnet, so dass eine Übergabe zwischen dem Aktor und dem Geberzylinder und umgekehrt möglich ist. Hierdurch kann der Fahrer auch dann noch die Reibkupplung betätigen, wenn der Aktor die (normal geschlossene) Reibkupplung betätigt hat.
-
Ein Aktor umfasst einen Elektroantrieb und eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Elektroantriebs, die jeweils Wärme produzieren. Insbesondere werden die Einzelteile eines Aktors, also der Elektroantrieb und die elektronische Steuereinheit von unterschiedlichen Herstellern bereitgestellt. Bei der gemeinsamen Anordnung von Elektroantrieb und Steuereinheit wird durch die Steuereinheit regelmäßig ein Teil eines Gehäuses des Elektroantriebs überdeckt, so dass über diesen Bereich keine Wärmeabfuhr möglich ist.
-
Zur Sicherstellung der ausreichenden Wärmeabfuhr von dem Elektroantrieb und von der Steuereinheit können Elektroantrieb und Steuereinheit in einem gemeinsamen Gehäuse integriert angeordnet werden, wobei hierfür eine gemeinsame Konstruktion der Bauteile erforderlich ist.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Aktor bereitzustellen, der aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt ist und bei dem dennoch eine ausreichende Wärmeableitung sichergestellt werden kann, wobei der konstruktive Aufwand einer Anpassung möglichst gering ausfallen soll.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
-
Die Erfindung betrifft einen Aktor, zumindest aufweisend einen Elektroantrieb und eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Elektroantriebs, wobei die Steuereinheit zumindest einen Wandbereich mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit zur Abfuhr von thermischer Energie aus der Steuereinheit an eine Umgebung aufweist, wobei der zumindest eine Wandbereich an einer von dem Elektroantrieb abgewandten ersten Seitenfläche der Steuereinheit angeordnet ist, wobei der Aktor mindestens ein Wärmeleitelement aufweist, dass eine wärmeleitende Verbindung zwischen dem Elektroantrieb und dem Wandbereich ausbildet und eine Wärmeübergangsfläche aufweist, die den zumindest einen Wandbereich kontaktiert.
-
Insbesondere weisen das Wärmeleitelement und/ oder der zumindest eine Wandbereich zumindest eine höhere thermische Wärmeleitfähigkeit [Watt/(Meter*Kelvin] auf als eine durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit einer zweiten Seitenfläche der Steuereinheit, über die der Elektroantrieb an der Steuereinheit angebunden ist.
-
Über das zumindest eine Wärmeleitelement wird Wärme des Elektroantriebs an die Umgebung und an den zumindest einen Wandbereich weitergeleitet. Eine Überhitzung des Elektroantriebs wird dadurch vermieden.
-
Bevorzugt sind der Elektroantrieb und der zumindest eine Wandbereich an einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Steuereinheit angeordnet.
-
Insbesondere ist das mindestens eine Wärmeleitelement über zumindest eine lösbare Anbindung mit einem Gehäuse des Elektroantriebs verbunden.
-
Insbesondere erstreckt sich das Wärmeleitelement von einer lösbaren ersten Anbindung mit einem Gehäuse des Elektroantriebs über die Wärmeübergangsfläche hin zu einer lösbaren zweiten Anbindung mit dem Gehäuse.
-
Insbesondere erstreckt sich das zumindest eine Wärmeleitelement so um die anderen Seitenflächen der Steuereinheit herum und leitet die Wärme des Elektroantriebs an der Steuereinheit vorbei direkt zu dem Wandbereich. Über das Wärmeleitelement und über den Wandbereich wird die Wärme an die Umgebung abgeführt.
-
Bevorzugt umfasst die lösbare (erste und/oder zweite) Anbindung eine Schraubverbindung.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Aktor im Bereich des Elektroantriebs eine Wärmeleitstruktur auf, durch die Wärme des Elektroantriebs bevorzugt hin zu der mindestens einen Anbindung geleitet wird, so dass die Wärme über die mindestens eine Anbindung an das Wärmeleitelement geleitet werden kann.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Wärmeleitelement eine Vorspannung auf, so dass die Wärmeübergangsfläche an dem zumindest einen Wandbereich flächig anliegt.
-
Insbesondere weist das Wärmeleitelement eine Vorspannung auf, so dass die Steuereinheit an ein Gehäuse des Elektroantriebs gepresst wird.
-
Die Vorspannung kann z. B. eine Krümmung der Wärmeübergangsfläche umfassen, die bei Befestigung des Wärmeleitelements an der mindestens einen Anbindung umgeformt (z. B. hin zu einer ebenen Form) wird, so dass eine flächige Anlage an den zumindest einen Wandbereich realisiert wird.
-
Die Vorspannung kann z. B. durch die Anbindung des Wärmeleitelements an das Gehäuse des Elektroantriebs erzeugt werden oder z. B. eine Krümmung der Wärmeübergangsfläche umfassen, die bei Befestigung des Wärmeleitelements an der mindestens einen Anbindung umgeformt (z. B. hin zu einer ebenen Form) wird, so dass die Wärmeübergangsfläche gegen die Steuereinheit und die Steuereinheit gegen das Gehäuse des Elektroantriebs gepresst wird.
-
Die Vorspannung bewirkt insbesondere eine steifere Anbindung der Steuereinheit an das (massivere) Gehäuse des Elektroantriebs. Diese steife Anbindung kann sich gerade bei auftretenden Schwingungen des Aktors positiv auswirken (durch Erhöhung der Eigenfrequenz) und somit die Robustheit (Lebensdauer) des Aktors und der Steuereinheit gegenüber Schwingungen des Antriebsstranges steigern.
-
Insbesondere weist die Wärmeübergangsfläche eine die Oberfläche vergrößernde erste Struktur auf, wobei der Wandbereich zumindest teilweise eine zu der ersten Struktur korrespondierende zweite Struktur aufweist, wobei die erste Struktur und die zweite Struktur zumindest teilweise einander flächig kontaktieren.
-
Bevorzugt umfasst die erste Struktur zumindest eine Öffnung, insbesondere eine Vielzahl von Öffnungen, wobei sich in die mindestens eine Öffnung hinein oder hindurch sich eine zweite Struktur in Form einer Erhebung erstreckt.
-
Insbesondere ist das Wärmeleitelement ein Blechteil, dass zumindest durch Umformen hergestellt ist. Beispielsweise kann das Blechteil durch Stanzen und Umformen hergestellt werden.
-
Bevorzugt weist das Wärmeleitelement (und der zumindest eine Wandbereich) eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/(m*K) [Watt / (Meter * Kelvin] auf. Die Wärmeleitfähigkeit wird insbesondere bei einer festgelegten Umgebungstemperatur (z. B. 0 Grad Celsius) und bei einer festgelegten Luftfeuchtigkeit (z. B. 60 %) ermittelt.
-
Der Aktor ist bevorzugt in übergeordneten Baugruppen, also z. B. einer Betätigungseinheit für eine Reibkupplung, einsetzbar. Insbesondere ist die Betätigungseinheit zusammen mit einer Reibkupplung in einem Kraftfahrzeug verbaut.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
- 1: einen Aktor mit einem Elektroantrieb und einer Steuereinheit sowie mehreren Kolben, die über den Elektroantrieb und/oder über mit einem Fluid befüllbare Druckkammern betätigbar sind in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: einen Aktor mit einem Elektroantrieb und einer Steuereinheit in einer Seitenansicht;
- 3: den Aktor nach 2 in einer Draufsicht;
- 4: ein Wärmeleitelement und einen Wandbereich in einer perspektivischen Ansicht; und
- 5: einen Ausschnitt des Aktors nach 2 und 3 in einer weiteren, gegenüber 2 um 90 Winkelgrad gedrehten Seitenansicht.
-
1 zeigt einen Aktor 1 mit einem Elektroantrieb 2 und einer Steuereinheit 3 sowie mehreren Kolben 20, die über den Elektroantrieb 2 mittels einem Spindeltrieb 22 und/oder über mit einem Fluid befüllbare Druckkammern 21 betätigbar sind in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Steuereinheit 3 umfasst eine Platine 19 und einen Wandbereich 4 mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit 5 zur Abfuhr von thermischer Energie aus der Steuereinheit 3 an eine Umgebung 6. Der Wandbereich 4 ist an einer von dem Elektroantrieb 2 abgewandten ersten Seitenfläche 7 der Steuereinheit 3 angeordnet. Der Elektroantrieb 2 ist mit einem Gehäuse 13 an einer zweiten Seitenfläche 11 der Steuereinheit 3, angeordnet.
-
2 zeigt einen Aktor 1 mit einem Elektroantrieb 2 und einer Steuereinheit 3 in einer Seitenansicht. 3 zeigt den Aktor 1 nach 2 in einer Draufsicht.
-
2 und 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Der Aktor 1 umfasst einen Elektroantrieb 2 und eine elektronische Steuereinheit 3 zur Steuerung des Elektroantriebs 2, wobei die Steuereinheit 3 einen Wandbereich 4 mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit 5 zur Abfuhr von thermischer Energie aus der Steuereinheit 3 an eine Umgebung 6 aufweist. Der Wandbereich 4 ist an einer von dem Elektroantrieb 2 abgewandten ersten Seitenfläche 7 der Steuereinheit 3 angeordnet ist. Der Aktor 1 weist ein Wärmeleitelement 8 auf, dass eine wärmeleitende Verbindung 9 zwischen dem Elektroantrieb 2 und dem Wandbereich 4 ausbildet. Das Wärmeleitelement 8 weist eine Wärmeübergangsfläche 10 auf, die den Wandbereich 4 kontaktiert.
-
Über das Wärmeleitelement 8 wird Wärme des Elektroantriebs 2 an die Umgebung 6 und an den Wandbereich 4 weitergeleitet. Eine Überhitzung des Elektroantriebs 2 wird dadurch vermieden. Der Elektroantrieb 2 und der Wandbereich 4 sind an einander gegenüberliegenden Seitenflächen 7, 11 der Steuereinheit 3 angeordnet.
-
Das Wärmeleitelement 8 ist über zwei lösbare Anbindungen 12, 14 mit einem Gehäuse 13 des Elektroantriebs 2 verbunden. Das Wärmeleitelement 8 erstreckt sich von einer lösbaren ersten Anbindung 12, über die das Wärmeleitelement 8 an das Gehäuse 13 des Elektroantriebs 2 angebunden ist, über die Wärmeübergangsfläche 10 hin zu einer lösbaren zweiten Anbindung 14. Dabei erstreckt sich das Wärmeleitelement 8 um die anderen Seitenflächen der Steuereinheit 3 herum und leitet die Wärme des Elektroantriebs 2 an der Steuereinheit 3 vorbei direkt zu dem Wandbereich 4. Über das Wärmeleitelement 8 und über den Wandbereich 4 wird zumindest ein Teil der von dem Elektroantrieb 2 produzierten Wärme an die Umgebung 6 abgeführt. Hier umfassen die lösbaren erste und zweite Anbindungen 12, 14 eine Schraubverbindung.
-
4 zeigt ein Wärmeleitelement 8 und einen Wandbereich 4 in einer perspektivischen Ansicht. Das Wärmeleitelement 8 erstreckt sich von einer lösbaren ersten Anbindung 12, über die das Wärmeleitelement 8 an das Gehäuse 13 des Elektroantriebs 2 angebunden ist, über die Wärmeübergangsfläche 10 hin zu einer lösbaren zweiten Anbindung 14. Die Wärmeübergangsfläche 10 des Wärmeleitelements 8 weist eine die Oberfläche vergrößernde erste Struktur 15 in Form von Öffnungen 17 auf, wobei der Wandbereich 4 der Steuereinheit 3 zumindest teilweise eine zu der ersten Struktur 15 korrespondierende zweite Struktur 16 in Form von Erhebungen 18 aufweist. Die Erhebungen 18 der zweiten Struktur 16 erstrecken sich in die Öffnungen 17 der ersten Struktur 15 hinein. Dadurch wird ein flächiger Kontakt über die Strukturen 15, 17 und über die, zwischen den Strukturen 15, 17 vorliegenden, eben ausgeführten Oberflächen der Wärmeübergangsfläche 10 und des Wandbereichs 4 realisiert.
-
Das Wärmeleitelement 8 ist als ein Blechteil ausgeführt, dass hier durch Stanzen und Umformen (z. B. Biegen) hergestellt ist.
-
5 zeigt einen Ausschnitt des Aktors 1 nach 2 und 3 in einer weiteren, gegenüber 2 um 90 Winkelgrad gedrehten Seitenansicht. Das Wärmeleitelement 8 erstreckt sich von der lösbaren ersten Anbindung 12, über die das Wärmeleitelement 8 an das Gehäuse 13 des Elektroantriebs 2 angebunden ist, über die Wärmeübergangsfläche 10 hin zu der lösbaren zweiten Anbindung 14. Dabei erstreckt sich das Wärmeleitelement 8 um die anderen Seitenflächen der Steuereinheit 3 herum und leitet die Wärme des Elektroantriebs 2 an der Steuereinheit 3 vorbei direkt zu dem Wandbereich 4. Das Wärmeleitelement 8 weist eine Vorspannung auf, so dass die Wärmeübergangsfläche 10 an dem Wandbereich 4 der ersten Seitenfläche 7 flächig anliegt. Die Vorspannung kann z. B. eine Krümmung der Wärmeübergangsfläche 10 umfassen (gekrümmte Wärmeübergangsfläche 10 ist gestrichelt dargestellt), die bei Befestigung des Wärmeleitelements 8 an den Anbindung 12, 14 umgeformt (z. B. hin zu einer ebenen Form, siehe durchgezogene Linie im Bereich der Wärmeübergangsfläche 10) wird, so dass eine flächige Anlage der Wärmeübergangsfläche 10 an den Wandbereich 4 realisiert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktor
- 2
- Elektroantrieb
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Wandbereich
- 5
- Wärmeleitfähigkeit
- 6
- Umgebung
- 7
- erste Seitenfläche
- 8
- Wärmeleitelement
- 9
- Verbindung
- 10
- Wärmeübergangsfläche
- 11
- zweite Seitenfläche
- 12
- erste Anbindung
- 13
- Gehäuse
- 14
- zweite Anbindung
- 15
- erste Struktur
- 16
- zweite Struktur
- 17
- Öffnung
- 18
- Erhebung
- 19
- Platine
- 20
- Kolben
- 21
- Druckkammer
- 22
- Spindeltrieb
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
