DE102004064138B4

DE102004064138B4 - Geberzylinder für Kupplungsausrücksysteme

Info

Publication number: DE102004064138B4
Application number: DE102004064138A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert; Viggo L. Norum
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: EP1437519A1; DE502004003850D1; ATE363037T1; DE102004001268A1; EP1437519B1

Abstract

Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug mittels einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, die im wesentlichen aus einem auf die Kupplung einwirkenden Nehmerzylinder, einem Geberzylinder (1), in denen jeweils ein Kolben geführt wird und einer hydraulischen Strecke besteht, die den Geberzylinder (1) mit dem Nehmerzylinder verbindet, wobei der Kolben (2, 12, 14, 21) im Gehäuse des Geberzylinders (1) mittels eines von einem Elektromotor (20) angetriebenen Gewindegetriebes (3), bestehend aus Gewindemutter (4) und Gewindespindel (5), in axialer Richtung bewegbar ist, wobei an dem Elektromotor (20) die Gewindespindel (5) und an dem Geberkolben (2, 12, 14, 21) die Gewindemutter (4) angeordnet ist und der Geberkolben (2, 12, 14, 21) des Geberzylinders (1) mit einer Verdrehsicherung (8) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (8) in in die ringförmige Fläche der Gewindemutter (4) des Gewindetriebes (3) eingebrachte achsparallele Öffnungen eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug, mittels einer Betätigungseinrichtung. Die Betätigungseinrichtung besteht hierbei im Wesentlichen aus dem so genannten Nehmerzylinder, dem Geberzylinder und einer hydraulischen Strecke, die die beiden miteinander verbindet.
Es ist bekannt, Kupplungen in einem Kraftfahrzeug mittels Bauelementen zu betätigen, die hydraulisch beaufschlagbar sind. Zur unmittelbaren Kupplungsbetätigung dient ein Nehmerzylinder, der über eine hydraulische Strecke mit einem Geberzylinder verbunden ist.
Der Geberzylinder wiederum kann auf unterschiedliche Weise angetrieben werden. In einer ersten Möglichkeit wird er mittels eines Kupplungspedals betätigt. Eine weitere Möglichkeit bietet einen Antrieb über ein elektromotorisch betriebenes Exzentergetriebe. Auch kann der Kolben eines Geberzylinders, wie in der DE 43 20 204 A1 beschrieben, mittels einer elektromotorisch angetriebenen Gewindespindel betätigt werden.
Hierbei ist der Geberzylinder mit einem Elektromotor fest zu einer Baueinheit verbunden. Bei der um eine Drehachse rotierenden Motorwelle wird deren Drehbewegung in eine detektierbare Verschiebebewegung des Kolbens im Geberzylinder umgesetzt. Die Motorwelle und der Geberzylinder sind gleichachsig hintereinander angeordnet, so dass die Getriebewelle als zur Motorwelle gleichachsiger Gewindetrieb ausgebildet ist. Die drehfest mit der Motorwelle verbundene Gewindespindel ist mit einer relativ zum Geberzylinder verdrehfest, axial verschiebbar geführten, mit dem Kolben verbundenen Spindelmutter verschraubbar.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, zur Gewährleistung einer korrekten Detektierbarkeit des Verschiebeweges des Kolbens im Geberzylinder, ohne Erhöhung der Anzahl der Bauteile den Kolben in einer gleichbleibenden Lage zu halten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der in einem Geberzylinder geführte Kolben mittels eines Gewindegetriebes in axialer Richtung bewegbar ist, wobei der Kolben mit einer Verdrehsicherung ausgestattet ist. Dabei wird der Geberkolben elektromotorisch angetrieben und die Anbindung zwischen Elektromotor und Geberkolben erfolgt mechanisch durch das Gewindegetriebe.
Der Antrieb mittels eines Elektromotors ist deshalb vorteilhaft, weil durch das Vorhandensein eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug, diese Antriebsmöglichkeit in einfacher Form zur Verfügung steht. Außerdem gibt es eine Vielzahl von – speziell für die Kraftfahrzeugindustrie entwickelte – Elektromotoren, so dass inzwischen aus einem umfangreichen Sortiment von Kfz-Elektromotoren ausgewählt werden kann.
Das Gewindegetriebe besteht aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter, wobei eines dieser beiden Teile in seiner Drehmöglichkeit behindert und das andere Teil gedreht wird, wodurch dann insgesamt durch das Drehen des drehbaren Teiles aus einer rotatorischen Bewegung eine translatorische Bewegung erzeugt wird. In einer Ausgestaltung dieses Gewindegetriebes ist die Gewindespindel an der Rotorachse des Elektromotors und die Gewindemutter an dem Geberkolben angebracht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, ist aber die Gewindespindel nicht nur an der Rotorachse des Elektromotors angebracht, sondern sie ist sogar auch einstückig gefertigt. Das heißt, die Rotorachse des Elektromotors ist länger ausgeführt als sie sonst sein müsste und ist an diesem überstehenden Ende mit einem Gewinde versehen.
Unter Gewinde ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur ein genormtes Bewegungs- oder Befestigungsgewinde zu verstehen, sondern unter Gewinde ist jede Form zu verstehen, welche aus einem inneren und einem äußeren Teil besteht und durch eine Relativdrehbewegung eine translatorische Bewegung erzeugt.
Wie schon erwähnt, wird der Geberkolben mit einem Elektromotor angetrieben. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Elektromotor als Schrittmotor ausgebildet. Dieses ist deshalb vorteilhaft, weil mit einem Schrittmotor und einer entsprechenden Ansteuerung ein definierter Drehwinkel bewerkstelligt werden kann. Dieser Drehwinkel kann Bruchteile und/oder definierte Vielfache einer einzigen Bewegung ausmachen. Aus derart definierten Drehbewegungen resultieren durch eine Anbindung des Geberkolbens mittels eines Gewindegetriebes definierte Kolbenhübe des Geberkolbens.
Aber auch der Antrieb mittels eines Gleichstrommotors kann vorteilhaft sein, denn er benötigt keine aufwändige Ansteuerung und ist deshalb kostengünstig. Will man eine Information über den tatsächlich von dem Elektromotor zurückgelegten Weg erhalten, so kann man sowohl beim Gleichstrommotor als auch beim Schrittmotor mittels eines Drehwinkelsensors den tatsächlich zurückgelegten Drehwinkel erfassen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Drehwinkelsensor als Hall-Sensor ausgestaltet.
An Stelle einer Drehwinkel-Sensorik – oder aber auch zusätzlich – kann der Geberkolben mit einem Absolut-Wegmesssystem ausgestattet sein. Ein Absolut-Wegmesssystem kann sehr vorteilhaft sein, weil nach einem – beispielsweise kurzzeitigen – Ausfallen der Ansteuerung eines Elektromotors, keine Information mehr vorliegt, in welcher Stellung der Geberkolben zuletzt stand. Ein Absolut-Wegmesssystem liefert vorteilhafter Weise in jeder Situation die tatsächliche Position des Geberkolbens, sodass ein Fahren des Geberkolbens über eine seiner zulässigen Endpositionen hinaus, nicht möglich ist. Das Absolut-Wegmesssystem kann beispielsweise in der Form aufgebaut sein, indem ein Ferritkern, welcher mit dem Geberkolben gekoppelt ist, in eine ortsfeste Spule eintaucht. „Ortsfest” bedeutet hier, dass die Spule mit dem Gehäuse des Geberzylinders oder in irgendeiner anderen Form mit den ruhenden Teilen des Geberzylinders verbunden ist. Nicht nur die bisher beschriebene Kinematik, sondern auch die Dynamik eines Geberkolbens kann für die Betätigung einer Kupplung wichtig sein, denn die Wegzeitdiagramme des Kupplungshubes können je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich sein und die Wegzeitdiagramme sind durch den Geberkolben und seinem Antrieb zu erfüllen. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn der Elektromotor bezüglich seines Drehmomentes oder seiner Drehzahl in seinem zeitlichen Verlauf steuer- oder auch sogar regelbar ist.
Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Geberzylinder nach dem Stand der Technik;
2 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Geberzylindern;
8 einen rohrförmigen Geberkolben mit Schnüffeleinrichtung;
9 bis 12 weitere Ausführungsbeispiele von Geberkolben mit Schnüffeleinrichtung;
13a und 13b detailreiche Darstellung eines stufigen Geberkolbens;
14a und 14b detailreiche Darstellung eines rohrförmigen Geberkolbens;
15a bis 15e Arbeitsfolge eines nicht erfindungsgemäßen Geberzylinders mit einem äußeren und einem inneren Geberkolben.
Im Zusammenhang mit den 1 bis 7 muss vorausgeschickt werden, dass teilweise umlaufende Linien weggelassen wurden, um die Darstellungen übersichtlicher zu gestalten. Die Bezugszeichen haben in allen Figuren die gleiche Bedeutung.
In der 1 ist schematisch ein Geberzylinder für den Stellantrieb einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung zu sehen. In einem Geberzylinder-Gehäuse 1 ist ein zylindrischer Geberkolben 2 angeordnet. Der Geberkolben 2 wird mittels eines Gewindegetriebes 3 in axialer Richtung bewegt. Das Gewindegetriebe 3 besteht aus einer Gewindemutter 4 und einer Gewindespindel 5, welche in einem Lager 7 geführt und abgestützt wird. Wenn sich die Gewindespindel 5 dreht, so ergibt sich für den Geberkolben 2 eine translatorische Bewegung, da der Geberkolben 2 wegen einer Verdrehsicherung 8 an einer Drehbewegung gehindert wird. Bewegt sich der Geberkolben 2 nach rechts, so presst die Druckfläche 9 das Fluid (Hydrauliköl) zum Anschluss 10 (für eine hydraulische Strecke) hinaus. Ein Druckweg 15 wird herbei zurückgelegt. Eine Dichtung 11, die entweder im Gehäuse 1 oder im Geberkolben 2 angeordnet sein kann, reduziert einen möglichen Leckage-Ölstrom. Damit die hydraulische Presskraft nicht allein durch die Drehbewegung an der Gewindespindel 5 aufgebracht werden muss, ist auf der der Druckfläche 9 entgegen gesetzten Stirnfläche des Kolbens eine Druckfeder – eine so genannte Kompensationsfeder 6 – angeordnet. Mit dieser Kompensationsfeder 6 wird zu Beginn des Hubes zunächst eine starke Kraft ausgeübt. Mit zunehmender Bewegung des Geberkolbens 2 nach rechts, lässt aber die Kraft der Kompensationsfeder 6 wegen ihrer Entspannung nach.
Beim Stand der Technik entspricht die Größe der Stirnfläche mit der Gewindemutter 4 und der Kompensationsfeder 6 im Wesentlichen der Druckfläche 9 des Geberkolbens 2 und ergibt sich aus den erforderlichen Durchmessern der Kompensationsfeder 6 und der Gewindespindel 5. Dieser Umstand ist ein Nachteil, da sich so keine kleinen Druckflächen realisieren lassen. Durch kleinere Druckflächen lassen sich bei gleich bleibender Antriebsleistung aber höhere Drücke realisieren.
Mit der 2 wird ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Geberzylinders gezeigt. Der Geberkolben 12 ist her rohrförmig gestaltet. Zwei Dichtungen 11 dichten ihn sowohl innen, als auch außen ab. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Gewindespindel 5 drehfest am Geberkolben 12 angebracht und taucht je nach Drehrichtung der Gewindemutter 4 unterschiedlich stark in sie ein. Die Kompensationsfeder 6 ist an dem Ende des Geberkolbens 12 angeordnet, welches der Lagerung 7 der Gewindemutter 4 abgewandt ist. Wird in diesem Ausführungsbeispiel Fluid ausgepresst, so ist dieses mit einem „Ziehen” des Geberkolbens 12 verbunden. Daraus ergibt sich auch, dass der Anschluss 10 nahe der Lagerung 7 der Gewindemutter 4 platziert ist.
Der rohrförmige Geberkolben 12 ist in der 2 sogar topfförmig dargstellt. Der „Topfboden” ist hierbei die Fläche, an der die Gewindespindel 5 angreift. Bewegt sich nun der Kolben 12 beispielsweise nach links, so würde das linksseitige Volumen (ggf. mit Öl und/oder Luft erfüllt) komprimiert werden. Entsprechend würde das rechtsseitige Volumen entspannt werden. Durch diese Volumen-Änderungsarbeit wäre für den Antrieb des Geberkolbens 12 zusätzliche Arbeit zu leisten. Deshalb ist hier vorteilhafter Weise eine Bohrung 13 für einen Druckausgleich angebracht worden. Auch bei der Anbindung der Gewindemutter 4 an einen Drehantrieb könnte eine Bohrung 13 für den Druckausgleich angebracht sein. Erfolgt diese Anbindung aber nicht mittels eines rohrförmigen Verbindungsteiles, sondern mittels einer offenen Struktur – beispielsweise einer Gitterstruktur oder Speichen – so benötigt man keine Bohrung 13.
In den 2 bis 12 und 14 ist eine erfindungsgemäße Verdrehsicherung 8 für den Geberkolben 12 oder 14 nicht sichtbar. Aber auch in diesen Ausführungsbeispielen ist sie vorhanden, denn ein Mitdrehen des Geberkolbens würde eine eindeutige Zuordnung der Drehbewegung zur translatorischen Bewegung erschweren. Nur ein Absolut-Wegmesssystem könnte dann noch die tatsächliche Position des Kolbens ermitteln. Im Folgenden ist auch anzumerken, dass Bezugszeichen einer Figur, die bei der Beschreibung einer Figur nicht erwähnt wurden, sich aus anderen Figuren herleiten lassen, da sie in allen Figuren die gleiche Bedeutung haben.
In der 3 liegt der Anschluss 10 dem Ende gegenüber, an dem das Lager 7 angeordnet ist. Da die Kompensationsfeder 6 beim Auspressen des Fluids die Kolbenbewegung mit unterstützen soll, ist sie zwischen dem Lagerschild und dem „Topfboden” angeordnet. Wie man schon durch den Vergleich der 2 und 3 sehen kann, ist eine Vielzahl von Anordnungen möglich.
Mit der 4 wird ein weiterer Typ eines erfindungsgemäßen Geberkolbens offenbart. Dieser Kolben 14 ist stufig gestaltet. Diese Stufe ergibt sich dadurch, dass zwischen zwei außen liegenden Durchmessern des Kolbens 14 eine ringförmige Kammer gebildet wird. Durch eine geeignete Stufung der Durchmesser kann ein sehr kleines Volumen dosiert werden. Es ließen sich Durchmesserunterschiede beispielsweise von nur wenigen Zehntel Millimetern gestalten. Eine derart geringe Wandstärke wäre bei einem rohrförmigen Kolben 12 nur unter Schwierigkeiten realisierbar.
Auch bei den stufenförmigen Geberkolben 14 lässt sich eine Vielzahl von Varianten realisieren, wie den 5 bis 7 zu entnehmen ist. Je nachdem, ob die Gewindespindel 5 oder die Gewindemutter 4 drehend ausgebildet ist oder ob zum Auspressen des Fluids der Geberkolben 14 gedrückt oder gezogen wird. Es soll an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass das jeweils drehbare Teil (Gewindemutter oder Gewindespindel) nicht als separates Bauteil, sondern auch einstückig mit einer Rotorachse – beispielsweise mit der Rotorachse eines Elektromotors – gestaltet sein kann.
Der Nehmerzylinder und der Geberzylinder sind mittels der hydraulischen Strecke ein kommunizierendes System. Die dem Fluid zugewandten Oberflächen der Kolben begrenzen das System. Dehnt sich beispielsweise das Fluid durch Erwärmung aus und eine der zugewandten Oberflächen ist bereits in ihrem hinteren Anschlag (z. B. Geberkolben), so würde der Nehmerkolben in Richtung Kupplung wandern und dadurch die Kupplung betätigen. Bei einem Schrumpfen des Fluids ergeben sich umgekehrte Probleme. Deshalb benötigt man eine Ausgleichsmöglichkeit für das Fluid, wenn die Kupplungsbetätigungseinrichtung im Ruhezustand ist. Der Ausgleich des Fluids wird auch Schnüffeln genannt. Hierbei befindet sich der Geberkolben 12, 14 in einer Stellung, in der er eine Schnüffelöffnung 18 im Geberzylinder-Gehäuse 1 freigibt. Die Schnüffelöffnung 18 ist mit einem Ausgleichsgefäß verbunden. Wenn der Geberkolben 12, 14 betätigt wird, dann muss zunächst eine Dichtung 11 passiert werden, die den Druckraum zur Schnüffelöffnung hin abdichtet. Dadurch bleibt das eingesperrte Fluid-Volumen konstant und kann auch nicht über die Schnüffelöffnung 18 in den hier nicht dargestellten Ausgleichsbehälter strömen. Damit die entsprechende Dichtung 11 nicht durch die an ihr vorbeifahrende Geberkolben-Kante beschädigt werden kann, ist diese Kante – die so genannte Schnüffelkante 19 – mit einer umlaufenden Schräge und/oder mit einer Abrundung versehen.
Mit den 8 bis 12 werden verschiedene Ausgestaltungen von Schnüffelöffnungen 18 und Schnüffelkanten 19 gezeigt. In der 8 handelt es sich um eine Ausgestaltung in Verbindung mit einem rohrförmigen Geberkolben 12. In den 9 und 10 ist ein stufiger Geberkolben 14 dargestellt.
In den 11 und 12 ist je ein Halbschnitt eines Geberzylinders zu sehen, der ohne eine Schnüffelöffnung gestaltet ist. Ein Ausgleich des Fluids erfolgt in der 11 in der Weise, dass der Geberkolben 12 nach oben kurz über die beiden Dichtungen hinaus gezogen wird. Durch eine geeignete Lage des Geberzylinder-Gehäuses 1 – beispielsweise wie hier gezeigt, senkrecht – steht dann der Anschluss 10 mit dem Fluid in Verbindung. Bei einem erwärmten und damit expandierten Fluid kann dieses dann in den Vorratsraum strömen. Bei einem erkalteten Fluid kann dieses in den Raum zwischen Geberkolben 12 und Nehmerkolben einströmen. Das Schnüffeln dient aber auch dazu, um mögliche Gasblässchen in der hydraulischen Strecke aus aus derselben zu entfernen.
In der 12 ist der Geberkolben 14 stufenförmig ausgestaltet. Fährt der Geberkolben 14 weiter nach unten, so gleitet die obere Dichtung 11 an der Schnüffelkante 19 vorbei. Hier ist dann ebenfalls der Raum zwischen Geberkolben 14 und dem Nehmerzylinder für einen Fluidaustausch offen.
Damit der Fluidaustausch erleichtert wird und auch damit die Dichtungen 11 besser vor Beschädigungen geschützt werden, sind die Schnüffelkanten 19 häufig in besonderer Form gestaltet. Zum einen können die Schnüffelkanten als umlaufende Phase ausgebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung können die Schnüffelkanten 19 aber auch mit sternförmig angeordneten – meist sogar ausgerundeten – Ausnehmungen versehen sein. Häufig werden jedoch beide Lösungen miteinander kombiniert.
Den in den 11 und 12 dargestellten Versionen der Geberkolben 12, 14 ist gemeinsam, dass sie ohne eine Schnüffelöffnung 18 auskommen. Dieses ist vorteilhaft, weil dadurch Fertigungsaufwand und damit Kosten verringert werden können.
Die 13a und 13b zeigen verschiedene um die Längsachse des Geberzylinders geschwenkte Detail-Schnitte ein und desselben Geberzylinders. Hier ist der Geberzylinder mit einem Elektromotor 20 zu sehen. Der Elektromotor 20 ist mittels eines elektrischen Anschlusses 27 sowohl mit elektrischer Energie, als auch mit Steuerleitungen verbunden. Das Geberzylinder-Gehäuse 1 ist an der Stelle, an der der Pfeil mit dem Bezugszeichen gesetzt ist, teilbar. Der Anschluss 10 für die hydraulische Strecke ist in den 13a und 13b nicht zu sehen, weil er entweder von dem geschnittenen Teil verdeckt wird oder weil er vor der Schnittebene läge und deshalb nicht darstellbar ist. Der Geberkolben 14 ist hier wieder stufenförmig ausgebildet. Die Gewindespindel 5 greift in eine Gewindemutter 4, die wiederum in dem „Kern” des Geberkolbens 14 angeordnet ist. In der 13a kann man sehen, dass zusätzlich in dem „Kern” – oberhalb und unterhalb der Mutter 4 – achsparallele Öffnungen angeordnet sind. In diese Öffnungen greifen Verdrehsicherungen 8 ein, die drehfest mit der linken Spindel-Lagerung verbunden sind. Durch diese Lösung kann trotz möglicher Reibungskräfte zwischen Gewindemutter 4 und Gewindespindel 5, der Geberkolben 14 im Wesentlichen keine Drehbewegung ausüben, wodurch die axiale Komponente des Gewindegetriebes im vollen Umfang auch als axialer Weg des Geberkolbens 14 wiedergegeben wird.
Wie den 13a und 13b zu entnehmen ist, ist der stufenförmige Geberkolben 14 – zur Aufnahme der Kompensationsfeder und bei einer linksseitigen Position des Kolbens zur Aufnahme der linksseitigen Spindel-Lagerung – innen hohl. Wegen der Öffnungen für die Verdrehsicherungen 8 im „Kern”, besteht eine Durchlässigkeit – zum Beispiel für eine Fluid – von der rechten Hälfte des Geberzylinders in die linke Hälfte und umgekehrt. Deshalb kann das Innere des Geberzylinder-Gehäuses 1 auch als Vorratsbehälter für das Fluid genutzt werden. Damit aber ein erfolgreiches „Schnüffeln” möglich ist, muss das Geberzylinder-Gehäuse 1 im Wesentlichen senkrecht angeordnet werden. Wichtig ist hierbei, dass die Dichtkante der linken Dichtung 11 (in der vertikalen Position des Geberzylinder-Gehäuses dann der oberen Dichtung) vollständig mit Fluid bedeckt ist, damit keine Luft oder ein anderes Gas in die hydraulische Strecke gelangen kann.
Mit den 14a und 14b wird nun ein Geberzylinder mit einem rohrförmigen Geberkolben 12 in zwei verschiedenen detaillierten Axialschnitten gezeigt. Der Innenraum des Gehäuses wird nun allerdings nicht als Vorratsbehälter für das Fluid genutzt, sondern das Fluid gelangt aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter über die Schnüffelöffnung 18 in den Bereich zwischen die Dichtungen 11. Im Gegensatz zu den 13a und 13b ist hier das Geberzylinder-Gehäuse 1 nicht geteilt, sondern hier ist das Endstück des Geberzylinders mit dem rohrförmigen Hubraum als separate Baugruppe ausgestaltet, die mittels eines Sicherungsringes 30 in dem Geberzylinder-Gehäuse gehalten wird.
Der in den 15a bis 15e dargestellte Geberzylinder enthält jeweils einen nicht erfindungsgemäßen Geberkolben. Ferner veranschaulichen die 15a bis 15e eine Abfolge von Funktionsschritten. Hier besteht der Geberkolben aus einem äußeren, kreisringförmigen Geberkolben 21 und einem inneren, kreisförmigen Geberkolben 22. Ein Elektromotor 20 ist mit einer Gewindespindel 5 verbunden, die wiederum in einer Gewindemutter 4 angeordnet ist. Die Gewindemutter 4 ist hier zugleich eine Achse, die eine Traverse 26 trägt und auch den inneren Geberkolben 22 verkörpert. An der Traverse 26 – die zu zumindest teilweise Platz in einer Ausnehmung des äußeren Geberkolben 21 findet – liegt auch eine Kompensationsfeder 6 an. In einer Verlängerung des äußeren Geberkolbens 21 ist mindestens eine Rücklaufsperre 23 (linearer Freilauf) angeordnet. In dem Beispiel der 15 greift die Rücklaufsperre 23 in eine axial sich erstreckende Ausnehmung, so dass sich der innere Geberkolben 22 nicht mit der Gewindespindel 5 mitdrehen kann.
Die Geberkolben 21, 22 sind in einer besonderen Weise abgedichtet. Ein kreisringförmiges, dichtendes Element ist auf der Stirnfläche des äußeren Geberkolbens 21 angebracht. Dieses Element dichtet dadurch den äußeren Geberkolben 21 gegenüber der Zylinderfläche des Geberzylinders, und dichtet zugleich zwischen dem äußeren Geberkolben 21 und dem inneren Geberkolben 22 ab.
Die 15a zeigt den Geberzylinder in Ruhe- bzw. in Ausgangsstellung. Der äußere Geberkolben 21 wird durch eine Pressfeder 25 belastet. Er kann sich aber nicht nach links bewegen, da die Traverse 26 in entgegen gesetzter Richtung – über den Umweg der Sperrkugeln der Freilauf-Sperre 23 – den äußeren Geberkolben 21 festhält. Dreht sich nun der Elektromotor 20 entsprechend, so wird die Gewindemutter 4 – zusammen mit der Traverse 26 und dem inneren Geberkolben 22 – nach links bewegt. Der äußere Geberkolben 21 bewegt sich solange synchron (15b und 15c) mit dem inneren Geberkolben 22, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen seiner Pressfläche und der Pressfeder 25 entsteht. Da sich aber der innere Geberkolben 22 durch den Antrieb des Elektromotors 20 immer weiter nach links bewegt, erhöht sich der hydrostatische Druck im System. Der äußere Geberkolben 21 versucht dann nach rechts auszuweichen, kann dieses aber nicht, weil die Kugeln der Rücklaufsperre 23 diese Bewegung stoppen. Der Elektromotor 20 ist trotz der Druckzunahme in der Lage, den inneren Geberkolben 22 noch weiter nach links pressen, da er eine Reaktionskraft auf den Motor ausübt, die dieser mit seiner Leistung noch bewerkstelligen kann.
Wenn die Drehrichtung des Elektromotors 20 geändert wird, fährt zunächst der innere Geberkolben 22 ein, bis die Traverse 26 die Kugeln der Rücklaufsperre 23 entriegelt. Der äußere Geberkolben 21 schnellt dann aber nicht nach rechts zurück, denn er wird ja von der Pressfeder 25 belastet, die bei der Bewegung nach rechts wieder gespannt wird.
Der Geberzylinder der 15a bis 15e ist zwar nicht mit einer Schnüffelöffnung 18, und der äußere Geberkolben 21 nicht mit einer Schnüffelkante 19 gezeichnet worden, aber es versteht sich, dass auch diese Kolben-im-Kolben-Lösung damit ausgerüstet sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Geberzylinder-Gehäuse
2: Geberkolben (Druckfläche Vollkreis)
3: Gewindegetriebe
4: Gewindemutter
5: Gewindespindel
6: Kompensationsfeder
7: Lager
8: Verdrehsicherung
9: Druckfläche
10: Anschluss für hydraulische Strecke
11: Dichtung
12: Geberkolben (rohrförmig)
13: Bohrung für Druckausgleich
14: Geberkolben (stufenförmig)
15: Druckweg des Geberkolbens
16: D-außen
17: D-innen
18: Schnüffelöffnung
19: Schnüffelkante
20: Elektromotor
21: äußerer Geberkolben
22: innerer Geberkolben
23: Rücklauf-Sperre (linearer Freilauf)
24: Doppeldichtung
25: Pressfeder
26: Traverse
27: elektrischer Anschluss
28: „Kern”
29: Vorratsraum
30: Sicherungsring

Claims

Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug mittels einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, die im wesentlichen aus einem auf die Kupplung einwirkenden Nehmerzylinder, einem Geberzylinder (1), in denen jeweils ein Kolben geführt wird und einer hydraulischen Strecke besteht, die den Geberzylinder (1) mit dem Nehmerzylinder verbindet, wobei der Kolben (2, 12, 14, 21) im Gehäuse des Geberzylinders (1) mittels eines von einem Elektromotor (20) angetriebenen Gewindegetriebes (3), bestehend aus Gewindemutter (4) und Gewindespindel (5), in axialer Richtung bewegbar ist, wobei an dem Elektromotor (20) die Gewindespindel (5) und an dem Geberkolben (2, 12, 14, 21) die Gewindemutter (4) angeordnet ist und der Geberkolben (2, 12, 14, 21) des Geberzylinders (1) mit einer Verdrehsicherung (8) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (8) in in die ringförmige Fläche der Gewindemutter (4) des Gewindetriebes (3) eingebrachte achsparallele Öffnungen eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (8) drehfest mit der motorseitigen Spindellagerung des Elektromotors (20) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindegetriebe (3) in der Form ausgestaltet ist, dass an dem Elektromotor (20) die Gewindemutter (4) und an dem Geberkolben (2, 12,14, 21) die Gewindespindel (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (5) oder die Gewindemutter (4) einstückig an der Rotorachse des Elektromotors (20) angeformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Geberkolben aus einem äußeren, kreisringförmigen Geberkolben (21) und einem inneren, kreisförmigen Geberkolben (22) zusammensetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Geberkolben (22) mit einer Verdrehsicherung (8) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verdrehsicherung (8) des inneren Geberkolbens (22) am äußeren Geberkolben (21) abstützt, wobei sich der äußere Geberkolben (21) wiederum durch eine Verdrehsicherung (8) am Gehäuse des Geberzylinders (1) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberkolben (14) stufenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) als Schrittmotor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) als Gleichstrommotor ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) mit mindestens einem Drehwinkel-Sensor ausgerüstet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel-Sensor als Hall-Sensor ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Geberkolben (2, 12, 14, 21) ein Absolut-Wegmesssystem zugeordnet ist, welches die axiale Position des Gerberkolbens (2, 12, 14, 21) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) bezüglich Drehmoment und/oder Drehzahl über die Zeit steuer- oder regelbar gestaltet ist.