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Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs, etwa einer Kraftfahrzeugeinzel- oder -doppelkupplung, mit wenigstens einem relativ zu wenigstens einem Zylinder axial verfahrbar gelagerten Kolben, wobei zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein zur Hydraulikfluidaufnahme vorbereiteter Druckraum vorhanden ist.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der Offenlegungsschrift
WO 2012/095064 A1 bekannt. Diese offenbart einen Ausrücker für eine Doppelkupplung mit einer Wegsensierung. So betrifft die darin offenbarte Vorrichtung einen Ausrücker für eine Doppelkupplung mit Wegsensierung mit einem konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordneten Gehäuse, in dem wenigstens ein einem Teilausrücksystem zugeordneter, axial bewegbarer Kolben geführt wird, der mit einer Teilkupplung der Doppelkupplung in Wirkverbindung bringbar ist. Als Teil dieser Offenlegungsschrift liegen diese Kolben radial beabstandet zur Getriebeeingangswelle auf dem gleichen Teilkreisdurchmesser und sind einem auf der Mantelfläche des Gehäuses angeordneten Sensor zugeordnet.
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Es sind aus dem Stand der Technik also Ausrücksysteme bekannt, die sich von den klassischen Ein- oder Ausrücksystemen abgrenzen, die einen oder zwei ringförmige Kolben aufweisen, an deren Ende jeweils eine Dichtung sitzt.
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Die Nachteile des Standes der Technik liegen darin, dass die bekannten Ein- und Ausrücksysteme in der Auslegung das Problem aufweisen, dass Mindestkolbenflächen durch Ringstärken bzw. Nutdicken aus fertigungstechnischen Gründen gegeben sind. Weiterhin besitzen vorhandene Einzelkolben den Nachteil, dass jede Dichtung unterschiedlich stark reiben kann und möglicherweise die aufzunehmende Kraft relativ ungleich aufgebracht wird. Dies kann zu Problemen beim Aufbau von Kupplungsmomenten führen.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben, und insbesondere kleine Ein- und Ausrückflächen zur Verfügung zu stellen. Somit können die Nachteile von Einzelkolben umgangen werden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens der Kolben oder der Zylinder in einem den Druckraum definierenden Bereich gestuft ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich durch die Nutzung von Differenzflächen die Möglichkeit, beliebig kleine Flächen zu konstruieren. So können Restriktionen hinsichtlich der Mindestkolbenflächen umgangen werden und das Betätigungssystem arbeitet zuverlässig und genau. Der Druckraum wird also (ausschließlich) einerseits durch die Wandung des Kolbens und andererseits durch die Wandung des Zylinders definiert / begrenzt / gebildet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn sowohl der Kolben, als auch der Zylinder jeweils eine Stufe / Schulter im Bereich des Druckraums besitzen. Dies erhöht die Flexibilität der Anordnung, da beide beteiligten Komponenten eine solche Schulter aufweisen, dass die Betätigung mittels eines erfindungsgemäßen Fertigungssystems erleichtert wird.
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Wenn die zwei Stufen in radialer Richtung gleich groß bemessen sind oder ein Unterschied von weniger als 25 %, 10 % oder 5 %, aber vorzugsweise mehr als 1 %, 2 % oder 4 % besitzen, ergeben sich Vorteile in der hydraulischen Betätigung. So zieht die gleichgroße Bemessung einen zu einer radial verlaufenden Spiegelungsachse nahezu symmetrischen Druckraum nach sich. Dass abgesehen von der gleichgroßen Bemessung auch die vorstehend genannten Abweichungsspannen von der Erfindung umfasst werden, erhöht den Wert der Erfindung, da keine hochgenauen Fertigungstoleranzen eingehalten werden müssen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Betätigungssystems zeichnet sich dadurch aus, dass beiderseits des Druckraums, etwa in Axialrichtung gesehen, jeweils eine einen Fluiddurchgang zwischen dem Kolben und dem Zylinder unterbindende Dichtung angeordnet ist. Dies erhöht die Effizienz des Betätigungssystems, da, bis auf eine eventuell vorgesehene Leckage, kein Druckfluid den Druckraum verlässt.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn eine der Dichtungen oder beide Dichtungen als Gleitdichtring ausgebildet ist/sind. Gleitdichtringe zeichnen sich durch ihren robusten Aufbau und ihre hohe Zuverlässigkeit aus. Dadurch, dass sie im erfindungsgemäßen Betätigungssystem einsetzbar sind, erhöht sich dessen Wirtschaftlichkeit in der Produktionskette. Weiterhin wird eine Leckage des Druckmittels aus dem Druckraum somit verhindert.
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Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Dichtung, die an einer gehäusefernen Seite angeordnet ist, radial weiter außerhalb oder innerhalb der Dichtung angeordnet ist, die an der zweiten, gehäusenahen Seite angeordnet ist. Daraus folgt, dass das Rotationsdurchmesserverhältnis von der Dichtung an der gehäusefernen Seite zur Dichtung an der gehäusenahen Seite größer oder kleiner eins ist.
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Sobald die Dichtung in einem, in radialer Richtung gemessenen, dickeren Bereich der Stufe des Kolbens und/oder des Zylinders angeordnet ist, bewirkt dies, dass stets genügend Wandfutter für eine zuverlässige Anbringung der Dichtung vorhanden ist. Weiterhin werden Festigkeitsproblemen vorgebeugt, da das Betätigungssystem eine ausreichende Wanddicke besitzt.
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Ein weiterer Vorteil zeichnet sich dadurch aus, dass zwei relativ zum Zylinder axial bewegliche Kolben vorhanden sind. Somit wird es ermöglicht, größere Kräfte durch das erfindungsgemäße Betätigungssystem zu übertragen. Weiterhin wird somit ermöglicht, einzelne Übertragungsflächen weiter raumsparend zu minimieren, da mit zwei Kolben nun mehr Kolbenfläche zur Betätigung zur Verfügung steht. So ist die Erfindung dazu in der Lage, bei höchsten Anforderungen an Kompaktheit dennoch sehr hohe Kräfte zu übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel, das ebenfalls hervorzuheben ist, beschreibt, dass an einem Kolben oder beiden Kolben an einer jeweiligen Stufe des Kolbens der Druckraum gebildet / definiert ist. Dies zieht konstruktive Vorteile nach sich, da kein umständliches Anordnen des Druckraums vorzunehmen ist. Weiterhin minimieren sich die Reibungsverluste, wenn der Druckraum direkt an der Stelle der Stufe angeordnet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zylinder oder der Kolben an einem in Axialrichtung abstützenden / querbewegungskoppelnden / wirkenden Stützlager, wie einem Wälzlager gelagert / abgestützt ist. So ist dem Zylinder und/oder dem Kolben stets ein axialer Anschlag gegeben, der dessen Position definiert. Ein Stützlager stellt darüber hinaus eine Standardkomponente in einem Betätigungssystem dar, weshalb für dessen Anordnung kein zusätzlicher Aufwand betrieben werden muss. Weder in logistischer, noch in fertigungstechnischer Hinsicht stellt das Stützlager und dessen Lagersitz sowie dessen Integration in das System eine hohe Herausforderung dar.
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Die Erfindung umfasst weiterhin eine Kupplung, wie eine Einfach- oder Doppelkupplung, die ein Betätigungssystem, wie es zuvor beschrieben worden ist, umfasst. Jene Kupplung zeichnet sich demnach durch ihre effiziente Betätigung aus, was den Wirkungsgrad der gesamten Antriebseinheit erhöht.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Gleitdichtring eine Rotationsbewegung des Kolbens relativ zum Zylinder oder umgekehrt ermöglichend angeordnet ist, ergo drehbewegungsentkoppelnd eingesetzt ist. Dies steigert die wirtschaftliche Effizienz, da die Lager- und Dichteinheit somit von einer Komponente erfüllt wird.
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Ein weiterer Vorteil zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Zylinder und/oder in dem Kolben ein Wegmesssystem integriert ist, bspw. ein Wegsensor oder zwei Wegsensoren, in dem der Zylinder eingebaut ist und das mit einem oder zwei Kolben zusammen wirkt. Mittels jenes Wegmesssystems kann der momentane Betriebszustand des Betätigungssystems genauestens erfasst werden, woraus Fehlstellungen frühzeitig vermieden werden können. Weiterhin ermöglichen es die Sensoren, dass die von Seiten des Betätigungssystems aufgebrachte Kraft genauestens auf die jeweiligen Anforderungen maßgeschneidert ist.
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Auch besteht ein Vorteil darin, dass das Betätigungssystem als Ein- und/oder Ausrücksystem ausgebildet ist. Dies erhöht die Flexibilität der Anordnung, da mehrere Ausführungsbeispiele möglich sind.
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In anderen Worten kann gesagt werden, dass die Erfindung ein Betätigungssystem umfasst, das nach Art konzentrischer Nehmerzylinder für Kupplungen und Doppelkupplungen aller Art, also Nasskupplungen, Trockenkupplungen, direkt, und hebelübersetzt, mit dem Fokus auf einer kleinen Betätigungsfläche, ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist die Druckkammer nicht wie bei konventionellen Nehmerzylindern radial innen und außen vom Zylinder begrenzt, sondern bildet sich dadurch, dass sie innen und außen einmal vom Kolben und einmal vom Zylinder umgeben ist. Welches Element dabei innen und welches außen sitzt, hängt von der jeweiligen Ausführung ab.
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Erfindungsgemäß sind die Differenzflächen des Betätigungssystems konzentrisch zur Getriebeeingangswelle oder zur Motorwelle eines Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Der Kolben ist hierbei kein Ringkolben wie bei klassischen Nehmerzylindern, sondern ein gestufter Hohlkolben.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, dass erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, den bzw. die Kolben im Nehmerzylinder (CSC, Concentric Slave Cylinder) gestuft auszugestalten. Dies besitzt den Vorteil, dass die Mindestkolbenfläche beliebig klein werden kann. Die Druckkammer, die vom Betätigungssystem definiert ist, ist somit nicht mehr beidseitig vom Zylinder geschlossen, sondern einerseits vom Zylinder und andererseits vom Kolben.
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Die Erfindung wird nachfolgend mittels Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Betätigungssystems;
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2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems;
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3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems;
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4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems;
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5 eine ähnliche Ausführungsform zu der in 4, jedoch mit unterschiedlich angeordneten Dichtungen;
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6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems;
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7 eine kombinierte Ausführungsform von klassischen Kolben mit Differenzkolben;
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8 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Betätigungssystem 1. Es umfasst in diesem Ausführungsbeispiel radial außen angeordnet einen Zylinder 2 und radial innen angeordnet einen Kolben 3. Mittels einer entsprechend gestuften Anordnung des Zylinders 2 im Zusammenspiel mit dem Kolben 3 wird ein Druckraum 4 definiert. In axialer Richtung entlang einer Rotationsachse 5 wird der Druckraum 4 von einer Zylinderstufe 6 sowie von einer Kolbenstufe 7 begrenzt.
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1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines konzentrischen Nehmerzylinders / Concentric Slave Cylinder (CSC) für eine Einzelkupplung. Ein gehäusefestes Bauteil 8 kann in diesem Fall eine Getriebeglocke, eine Kupplungsglocke, oder ein anderes Gehäuseteil darstellen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Zylinder 2 an der Kupplung selbst oder an einer Getriebeeingangswelle gelagert ist. Die Getriebeeingangswelle rotiert dabei ebenfalls um die Rotationsachse 5.
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Zur Betätigung des Betätigungssystems 1 ist ein Ein- / Ausrücklager 9 angeordnet. Das Ein- / Ausrücklager 9 führt bei entsprechender Betätigung eine axiale Bewegung aus. Damit der Druckraum 4 fluiddicht abgedichtet ist, sind die beiden Dichtmittel 10 angeordnet. Die Dichtmittel 10 können bspw. als Gleitdichtringe 11 ausgestaltet sein.
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Die Dichtmittel 10 können hinsichtlich ihres Durchmessers derart angeordnet sein, dass das Dichtmittel 10, das an der gehäusefernen Seite, also an der Seite, die abgewandt von dem gehäusefesten Bauteil 8 ist, einen größeren Durchmesser aufweist als das Dichtmittel 10, das an der gehäusenahen Seite angeordnet ist.
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2 zeigt das Betätigungssystem 1 in einer weiteren Ausführungsform. Auch hier ist es um eine Rotationsachse 5 herum angeordnet. Der Kolben 3 liegt radial innerhalb des Zylinders 2. Dichtmittel 10 sorgen dafür, dass der Druckraum 4 fluiddicht verriegelt ist. Für die axiale Bewegung des Kolbens 3 ist wiederum ein Ein- / Ausrücklager 9 zuständig. Die Ausführungsform in 2 grenzt sich durch ein alternatives Lagerkonzept ab. So ist ein Stützlager 12 vorhanden. Jenes Stützlager lagert die Kupplung insbesondere in axialer Richtung. Das Ein- / Ausrücklager 9 ist radial hierbei soweit wie möglich nach innen gezogen, um auftretende Schleppmomente zu minimieren und weiterhin die Lagerbelastung zu reduzieren und Kosten für das Lager ebenfalls zu reduzieren. Eine umgekehrte Anordnung, die das Stützlager 12 radial innen und das Ein- / Ausrücklager 9 radial außen vorsieht, ist ebenfalls Teil der Erfindung.
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Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems 1 ist in 3 dargestellt. Die Komponenten des Zylinders 2, der radial außerhalb von einem Kolben 3 angeordnet ist, sowie die des Ein- / Ausrücklagers 9 und der Rotationsachse 5 sind aus vorhergegangenen Ausführungsformen bekannt. Die Dichtmittel 10 sind in dem Ausführungsbeispiel in 3 anders angebracht. Während das Dichtmittel 10, das näher am Ein- / Ausrücklager 9 angeordnet ist, von Seiten des Kolbens 3 gelagert wird, ist das vom Ein- / Ausrücklager 9 weiter entfernte Dichtmittel 10 im Zylinder angebracht. Dies erhöht die Flexibilität in der Konstruktion, da nicht fest vorgeschrieben ist, wo welcher Dichtsitz anzuordnen ist. Die Dichtmittel 10 sind hierbei so angeordnet, dass sie jeweils die sich durch die Differenzfläche ergebende dickere Wandstärke genutzt haben.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Betätigungssystem 1 ist in 4 dargestellt. Das hier vorgeführte Betätigungssystem 1 eignet sich vorwiegend für den Einsatz in Doppelkupplungen. Was die Anordnung der Ein- / Ausrücklager 9, der Dichtmittel 10, sowie den Zylinder 2 und den Kolben 3 angeht, so ähnelt die Ausführungsform in 4 der aus 1. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das gehäuseferne Dichtmittel 10 radial innerhalb des gehäusenahen Dichtmittels angeordnet. Dies stellt eine weitere Möglichkeit der Anordnung dar, was die Flexibilität erhöht.
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Auch das in 5 gezeigte Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems 1 ist für Doppelkupplungen vorgesehen. Hierbei ist der Aufbau so, dass die Dichtungen 10 auf den Kolben 3 und den Zylinder 2 verteilt sind. Die Ein- / Ausrücklager 9 sind axial auf unterschiedlicher Höhe angeordnet.
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In 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems 1 dargestellt, das eine integrierte Wegsensorik 13 aufweist. Die erfindungsgemäße Wegsensorik 13 zeichnet sich dadurch aus, dass sie in das erfindungsgemäße Betätigungssystem 1 leicht integriert werden kann, da sowohl auf der Kupplungsseite als auch auf der anderen Seite des Kolbens ein leichter Zugang vorhanden ist. 6 zeigt, wie die Sensoren / Wegsensorik 13 im Zylinder 2 angeordnet sind. Natürlich ist auch eine Referenzierung an anderen Bauteilen, wie dem Kolben 3, denkbar. Das Ziel der Wegsensorik 13 sind hierbei die Targets 14.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems 1. Hierbei ist ein erfindungsgemäßer Nehmerzylinder mit einem klassischen Nehmerzylinder verbunden / kombiniert. Hierbei interagieren sowohl ein erfindungsgemäßer Kolben 3, als auch ein aus dem Stand der Technik bekannter zylindrischer Kolben 15. Während der Druckraum 4, der von dem zylindrischen Kolben 15 und dem Zylinder 2 definiert wird, von beiden Seiten vom Zylinder 2 umgeben ist, ist der Druckraum 4, der vom Kolben 3 und dem Zylinder 2 definiert wird, auf beiden Seiten von einem anderen Bauteil umgeben. Die erfindungsgemäßen Dichtmittel 10 unterscheiden sich grundlegend von den Dichtungen 16, die den Druckraum 4 des zylindrischen Kolbens 15 abdichten. Die erfindungsgemäßen Dichtmittel 10 weisen eine deutliche höhere Fluidundurchlässigkeit auf.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungssystems 1. Hierbei steht eine günstige Entwicklung im Mittelpunkt. So sind die Dichtmittel 10 hier als Gleitdichtringe 11 ausgeführt. Dies ermöglicht es dem Kolben 3, als Drehdurchführung zu arbeiten, und lässt ein zusätzliches Lager entfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungssystem
- 2
- Zylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Druckraum
- 5
- Rotationsachse
- 6
- Zylinderstufe
- 7
- Kolbenstufe
- 8
- gehäusefestes Bauteil
- 9
- Ein- / Ausrücklager
- 10
- Dichtmittel
- 11
- Gleitdichtring
- 12
- Stützlager
- 13
- Wegsensorik
- 14
- Target
- 15
- zylindrischer Kolben
- 16
- Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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