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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine entsprechende Kupplung und ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
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Als bekannt angenommen werden Betätigungssysteme für Kupplungen, insbesondere für Doppelkupplungen für Kraftfahrzeuge, die üblicherweise zwei konzentrische und koaxiale hydraulische Kolben aufweisen. In diesen als bekannt angenommenen Betätigungseinrichtungen weisen die hydraulischen Zylinder Kolben auf, an denen Dichtungen montiert sind, so dass sich diese bei der Bewegung des Kolbens mit dem Kolben mitbewegen. Hierdurch wird das Gehäuse, insbesondere bei maximalem Hub des Kolbens, stark mechanisch belastet. Um diese mechanische Belastung auffangen zu können, sind insbesondere bei Kunststoffgehäusen relativ große Materialstärken notwendig. In heutigen Kraftfahrzeugen sind üblicherweise enge Bauraumbegrenzungen vorhanden, so dass es oft nicht möglich ist, entsprechend große Materialstärken zu realisieren. Von daher wird in solchen Betätigungseinrichtungen auf metallische Gehäuse wie beispielsweise geschmiedete Aluminiumgehäuse zurückgegriffen, die bei geringerer Materialstärke höheren mechanischen Belastungen standhalten als entsprechende Kunststoffgehäuse. Dies hat jedoch signifikante Kostennachteile zur Folge, da oft statt einem kostengünstigen Gießvorgang wie bei Kunststoffbauteilen eine umfassende spanende Bearbeitung notwendig ist.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
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Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung für eine Kupplung zur Übertragung von Drehmoment von einer Eingangswelle auf mindestens eine Ausgangswelle, wobei die Kupplung mindestens eine Teilkupplung zur lösbaren Verbindung der Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweist, umfasst mindestens einen hydraulischen Zylinder zur Betätigung einer Kupplung, wobei der hydraulische Zylinder ein Gehäuse und einen in einer Betätigungsrichtung verschiebbaren Kolben aufweist, wobei Gehäuse und Kolben einen Druckraum definieren, in den durch mindestens eine Zuleitung im Gehäuse ein Hydraulikmedium zu- und abgeführt werden kann, wobei der Druckraum durch mindestens eine Dichtung zwischen Kolben und Gehäuse abgedichtet ist, die am Gehäuse ortsfest montiert ist, wobei der Kolben relativ zur Dichtung in der Betätigungsrichtung beweglich ist.
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Insbesondere wird unter der Kupplung eine Reibkupplung verstanden, bei der das Drehmoment reibschlüssig von der Eingangswelle auf eine Ausgangswelle übertragen wird. Insbesondere handelt es sich bei der Kupplung um eine Einfachkupplung, die also eine Teilkupplung aufweist, oder als Doppelkupplung mit zwei Teilkupplungen. Die Dichtung ist am Gehäuse montiert. Hierbei ist eine ortsfeste Montierung relativ zum Gehäuse bevorzugt, jedoch kann auch eine Montierung mit einem gewissen Spiel in Bewegungsrichtung des Kolbens vorgesehen sein. Durch die Ausgestaltung der Zylinder mit am Gehäuse montierten, bevorzugt ortsfesten Dichtungen, die also nicht mit den Kolben bei der Bewegung der Kolben mitbewegt werden, wird die Belastung des Gehäuses insbesondere bei maximalem Hub des Kolbens signifikant reduziert. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die mindestens eine Dichtung im Gehäuse montiert ist und beispielsweise durch einen Dichtungshalter fixiert wird. Dadurch kann das Gehäuse mit geringeren Materialstärken ausgebildet werden, so dass nur ein kleiner Bauraumbedarf besteht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt die mindestens eine Dichtung ortsfest am Gehäuse an.
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Dies bewirkt eine besonders geringe Belastung des Gehäuses bei maximalem Hub des Kolbens.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kolben des mindestens einen Zylinders ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf.
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Durch die Ausbildung eines Kolbens mit einem U-förmigen Profil kann erreicht werden, dass die im Betrieb auftretenden radialen Belastungen nicht vom Gehäuse abgestützt werden müssen, sondern durch den U-förmigen Kolben aufgenommen werden. Bevorzugt sind dabei Ausgestaltungen, bei denen der Kolben mit seinem U-förmigen Profil das Gehäuse im Wesentlichen umgreift, also das Gehäuse zumindest teilweise im Inneren des Kolbens ausgebildet ist. In diesem Fall ist die mindestens eine Dichtung außen am Gehäuse ausgebildet.
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Alternativ ist eine Ausgestaltung, bei der der Kolben mit seinem U-förmigen Profil zumindest teilweise im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist und sich in diesem bewegt. Hier ist die mindestens eine Dichtung innen am Gehäuse ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse des mindestens einen Zylinders aus einem Kunststoff ausgebildet.
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Durch die Ausbildung des Gehäuses aus Kunststoff kann auf einfache Herstellungsverfahren wie beispielsweise Gießen oder Spritzgießen zur Herstellung des Gehäuses zurückgegriffen werden. Die Ausbildung des Gehäuses aus Kunststoff erlaubt eine kostengünstige und präzise Fertigung der entsprechenden Gehäuse.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kolben des mindestens einen Zylinders aus einem Metall ausgebildet.
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Bevorzugt ist dabei eine Ausbildung des Kolbens aus einem Blech, welches entsprechend gebogen, insbesondere O-förmig gebogen wird. Als Metall wird bevorzugt Stahl eingesetzt, der kostengünstig herstellbar ist und besonders gut zur Aufnahme der entsprechenden Kräfte in radialer Richtung im Betrieb geeignet ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung sind zwei konzentrische hydraulische Zylinder zur Betätigung zweier Teilkupplungen ausgebildet.
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Insbesondere bei Doppelkupplungen ist regelmäßig der vorhandene Bauraum besonders klein, so dass auch Betätigungseinrichtungen mit kleinem Bauraumbedarf notwendig sind. Durch die Ausbildung als konzentrische und koaxiale Zylinder, insbesondere koaxial mit der Rotationsachse von Eingangs- und Ausgangswellen, kann eine platzsparende Bauweise erreicht werden. Durch eine Ausgestaltung mit ortsfesten Dichtungen und insbesondere einem metallischen U-förmigen Kolben kann so ein Kolben und ein Gehäuse mit relativ geringen Materialstärken realisiert werden, so dass allgemein der notwendige Bauraum für die Betätigungseinrichtung geringer ist als bei bekannt angenommenen Lösungen.
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Bevorzugt sind die Gehäuse der hydraulischen Zylinder einstückig ausgebildet. Insbesondere können diese als gemeinsames Bauteil beispielsweise mit einer entsprechenden Sockelplatte ausgebildet sein, durch die auch eine einfache Montage der Betätigungseinrichtung möglich ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kolben des mindestens einen Zylinders ein Target für eine Sensorik zur Bestimmung der Position des Kolbens.
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Die Kenntnis der Position des Kolbens der hydraulischen Zylinder ist insbesondere für die Steuerung von Doppelkupplungen von hoher Bedeutung, da hier zwei Teilkupplungen entsprechend aufeinander abgestimmt betätigt werden müssen. Die Kenntnis der Position der Kolben in der Betätigungsrichtung ist insbesondere in diesem Fall von hoher Bedeutung. Unter einem Target wird dabei ein Bauteil verstanden, dessen Position durch eine entsprechende Sensorik oder einen entsprechenden Messwertaufnehmer detektiert werden kann. Ein Beispiel stellt eine magnetoresistive Magnetfeldmessung dar, bei der das Target einen Magneten und die Sensorik beziehungsweise der entsprechende Messwertaufnehmer einen entsprechenden Magnetfeldmesser umfasst. Durch eine solche Sensorik ist auf einfache Art und Weise eine Bestimmung der Position der entsprechenden Kolben der Zylinder möglich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gehäuse des mindestens einen Zylinders einen mit dem Target zusammenwirkenden Messwertaufnehmer.
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Hierunter wird verstanden, dass der Messwertaufnehmer geeignet und bestimmt ist, die Position des Targets zu detektieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit mindestens einer Ausgangswelle, umfassend eine Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Reibkupplung, insbesondere um eine Doppelkupplung mit zwei Teilkupplungen zum Verbinden der Eingangswelle mit jeweils einer Ausgangswelle.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einem Antriebsstrang und einer Reibkupplung nach der vorliegenden Erfindung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang vorgeschlagen.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, 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.
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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. Es zeigen:
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1: ein erstes Beispiel einer Betätigungseinrichtung im Querschnitt;
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2: einen Ausschnitt des ersten Beispiels einer Betätigungseinrichtung;
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3: ein zweites Beispiel einer Betätigungseinrichtung in einer Detailansicht;
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4 eine schematische Ansicht einer Kupplung; und
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5: ein Kraftfahrzeug.
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1 zeigt schematisch eine Betätigungseinrichtung 1 für eine hier nicht gezeigte Kupplung, die zur Übertragung von Drehmoment von einer Eingangswelle auf mindestens eine Ausgangswelle, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt wird. Eine solche Kupplung wird insbesondere unten in Bezug auf 4 näher beschrieben. Dieses erste Beispiel einer Betätigungseinrichtung 1 umfasst einen ersten hydraulischen Zylinder 2 und einen zweiten hydraulischen Zylinder 3. Hierbei liegt der erste hydraulische Zylinder 2 radial außerhalb des zweiten hydraulischen Zylinders 3, erster hydraulischer Zylinder 2 und zweiter hydraulischer Zylinder 3 sind konzentrisch und koaxial zueinander ausgebildet. Der erste hydraulische Zylinder 2 weist ein erstes Gehäuses 4 und einen ersten Kolben 5 auf. Der zweite hydraulische Zylinder 3 weist ein zweites Gehäuse 6 und einen zweiten Kolben 7 auf. Erstes Gehäuse 4 und zweites Gehäuse 6 sind einstückig aus einem Kunststoff ausgebildet. Das entsprechende Bauteil 8, welches das erste Gehäuse 4 und das zweite Gehäuse 6 umfasst, ist so ausgebildet, dass es gleichzeitig eine Sockelplatte 9 der Betätigungseinrichtung 1 bildet. Mit dieser Sockelplatte 9 ist eine Befestigung der Betätigungseinrichtung 1 an einem anderen hier nicht gezeigten Bauteil auf einfache Art möglich. Das Bauteil 8 kann auf einfache Art und Weise aus Kunststoff gegossen werden. Erster Kolben 5 und zweiter Kolben 7 weisen ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf.
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Das erste Gehäuse 4 und der erste Kolben 5 definieren einen ersten Druckraum 10, zweites Gehäuse 6 und zweiter Kolben 7 definieren einen zweiten Druckraum 11. Erster Druckraum 10 und zweiter Druckraum 11 sind aufgrund der Geometrie des ersten hydraulischen Zylinders 2 und des zweiten hydraulischen Zylinders 3 ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet. Erster Druckraum 10 und zweiter Druckraum 11 können mit einem Hydraulikmedium, insbesondere einem Öl, befüllt werden. Durch Variation des Drucks des Hydraulikmediums in den entsprechenden Druckräumen 10, 11 können die entsprechenden Kolben 5, 7 der entsprechenden Zylinder 2, 3 in eine Betätigungsrichtung 12 bewegt werden. Zur Zuführung des Hydraulikmediums in die Druckräume 10, 11 und die entsprechende Einstellung des Drucks in den Druckräumen 10, 11 weisen die Druckräume 10, 11 jeweils Zuleitungen 13 auf. Diese Zuleitungen 13 sind in den entsprechenden Gehäusen 4, 6 der hydraulischen Zylinder 2, 3 ausgebildet. Jeder hydraulische Zylinder 2, 3 weist dabei mindestens eine Zuleitung 13 im entsprechenden Gehäuse 4, 6 auf. Es ist möglich, zur besseren und schnelleren Einstellbarkeit des Drucks in den Druckräumen 10, 11 pro Gehäuse 4, 6 mehr als eine Zuleitung 13 vorzusehen und diese insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt in den entsprechenden Gehäusen 4, 6 auszubilden. Um Druckverluste in den Druckräumen 10, 11 zu minimieren, sind weiterhin Dichtungen 14 ausgebildet. Diese Dichtungen 14 sind insbesondere in 2 genauer zu erkennen.
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Wie 2 zeigt, sind diese Dichtungen 14 an den entsprechenden Gehäusen 2, 4 montiert. Die Dichtungen 14 sind in diesem Beispiel ortsfest an den entsprechenden Gehäusen 4, 6 ausgebildet. Jedes Gehäuse 4, 6 weist dabei eine innenliegende Dichtung 15 und eine außenliegende Dichtung 16 auf. Im Betrieb werden also die entsprechenden Kolben 5, 7 relativ zu den Dichtungen 14 bewegt, während diese fest an den entsprechenden Gehäusen 4, 6 der hydraulischen Zylinder 2, 3 anliegen. Um eine Bewegung der Dichtungen 14 relativ zu den entsprechenden Gehäusen 4, 6 zu verhindern, sind Dichtungshalter 17 ausgebildet, die die Dichtungen 14 an den Gehäusen 4, 6 fixieren. Durch den Verzicht auf Dichtungen, die am entsprechenden Kolben befestigt sind und sich mit diesem bewegen, reduziert sich die mechanische Belastung der entsprechenden Gehäuse der hydraulischen Zylinder insbesondere bei maximalem Hub des Kolbens signifikant. Hierdurch ist es möglich, die Gehäuse 4, 6 aus einem Kunststoff auszubilden. Durch die Ausbildung der Kolben 5, 7 aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahlblech, können die im Betrieb auftretenden radialen Belastungen von den Kolben 5, 7 insbesondere aufgrund deren U-förmiger Ausgestaltung aufgenommen werden und müssen nicht am Gehäuse 4, 6 abgestützt werden.
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Im Betrieb wird durch eine entsprechende Verschiebung der Kolben 5, 7 über entsprechende Lager 18 eine Betätigung entsprechender Kupplungen bewirkt. Das hier vorgestellte Beispiel einer Betätigungseinrichtung 1 ist für Betätigung einer Doppelkupplung mit zwei Teilkupplungen ausgelegt, so dass durch den ersten Hydraulikzylinder 2 eine erste Teilkupplung und durch den zweiten Hydraulikzylinder 3 eine zweite Teilkupplung betätigt werden kann.
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3 zeigt schematisch ein zweites Beispiel einer Betätigungseinrichtung 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung des ersten Beispiels verwiesen, hier sollen nur die Unterschiede zum ersten Beispiel herausgestellt werden. In Ergänzung zum ersten Beispiel der Betätigungseinrichtung 1 weist das hier gezeigte zweite Beispiel einer Betätigungseinrichtung 1 in jedem der hydraulischen Zylinder 2, 3 eine Sensorik 19 zur Bestimmung der Position des Kolbens 5, 7 auf. Jede dieser Sensoriken 19 umfasst dabei ein sogenanntes Target 20 und einen Messwertaufnehmer 21, die so zusammenwirken, dass durch den Messwertaufnehmer 21 die Position des Targets 20 in Betätigungsrichtung 12 bestimmt werden kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Target 20 um einen Magneten und beim Messwertaufnehmer 21 um einen Magnetfeldsensor, beispielsweise einen magnetoresistiven Magnetfeldsensor, handeln. Wie hier im zweiten Beispiel der Betätigungseinrichtung 1 gezeigt, ist es bevorzugt, das jeweilige Target 20 am (bewegten) Kolben 5, 7 und den Messwertaufnehmer am (unbewegten) jeweiligen Gehäuse 4, 6 auszubilden. Durch die Sensoriken 19 ist eine genaue Bestimmung der Position des entsprechenden Kolbens 5, 7 möglich. Diese dann bekannte Position der Kolben 5, 7 kann zur genauen Steuerung des gesamten Kupplungssystems, insbesondere bei Doppelkupplungen vorteilhaft eingesetzt werden.
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4 zeigt sehr schematisch eine entsprechende Kupplung 22 mit einer ersten Teilkupplung 23 und einer zweiten Teilkupplung 24, wobei die erste Teilkupplung 23 durch den ersten hydraulischen Zylinder 2 und die zweite Teilkupplung 24 durch den zweiten hydraulischen Zylinder 3 betätigbar ist. Über die erste Teilkupplung 23 kann eine Eingangswelle 25 mit einer ersten Ausgangswelle 26 und über die zweite Teilkupplung 24 die Eingangswelle 25 mit einer zweiten Ausgangswelle 27 zur Übertragung von Drehmoment verbunden werden. Ein Mitläufer 28 rotiert dabei mit der Eingangswelle 25 mit, durch entsprechende Verschiebungen der Kolben 5, 7 der hydraulischen Zylinder 2, 4 in Betätigungsrichtung 12 kann dann ein Reibschluss zwischen der Eingangswelle 25 und der entsprechenden Ausgangswelle 26, 27 hergestellt werden.
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5 zeigt sehr schematisch ein Kraftfahrzeug 29. Dieses weist eine Fahrerkabine 30 und in diesem Beispiel eine vor der Fahrerkabine eingebaute Antriebseinheit 31 auf. Bei der Antriebseinheit 31 kann es sich dabei bevorzugt um eine Verbrennungskraftmaschine und/oder einen Elektromotor handeln. Über die Kupplung 22 ist eine Abtriebswelle 32 mit einem Antriebsstrang 33 des Kraftfahrzeugs 29 reibschlüssig verbindbar. Hierbei kann der Antriebsstrang 33 eine Antriebswelle oder zwei Antriebswellen aufweisen, die Kupplung 22 also als Einfachkupplung oder als Doppelkupplung ausgelegt sein. Im vorliegenden Beispiel weist das Kraftfahrzeug 29 eine Längsachse 34 auf, die quer zu einer Rotationsachse 35 der entsprechenden hier nicht gezeigten Wellen der Antriebseinheit 31, der Kupplung 22 und des Antriebsstrang 33 ausgerichtet ist. Die Kupplung 22 umfasst eine entsprechende Betätigungseinrichtung 1.
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Die hier beschriebene Betätigungseinrichtung 1 erlaubt eine bauraumsparende, dauerhaltbare Ausgestaltung einer Betätigungseinrichtung 1 für eine Kupplung 22.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungseinrichtung
- 2
- erster hydraulischer Zylinder
- 3
- zweiter hydraulischer Zylinder
- 4
- erstes Gehäuse
- 5
- erster Kolben
- 6
- zweites Gehäuse
- 7
- zweiter Kolben
- 8
- Bauteil
- 9
- Sockelplatte
- 10
- erster Druckraum
- 11
- zweiter Druckraum
- 12
- Betätigungsrichtung
- 13
- Zuleitung
- 14
- Dichtung
- 15
- innenliegende Dichtung
- 16
- außenliegende Dichtung
- 17
- Dichtungshalter
- 18
- Lager
- 19
- Sensorik
- 20
- Target
- 21
- Messwertaufnehmer
- 22
- Kupplung
- 23
- erste Teilkupplung
- 24
- zweite Teilkupplung
- 25
- Eingangswelle
- 26
- erste Ausgangswelle
- 27
- zweite Ausgangswelle
- 28
- Mitläufer
- 29
- Kraftfahrzeug
- 30
- Fahrerkabine
- 31
- Antriebseinheit
- 32
- Abtriebswelle
- 33
- Antriebsstrang
- 34
- Längsachse
- 35
- Rotationsachse
