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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Reibkupplung ist insbesondere zwischen einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges und einem Getriebe angeordnet.
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Die Betätigungsvorrichtung umfasst zumindest einen durch ein Kupplungspedal betätigbaren Geberzylinder, den Aktor sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung vorgesehenen Nehmerzylinder, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind, wobei der Nehmerzylinder durch den Geberzylinder und durch den Aktor betätigbar ist. Die Druckleitungen sind mit einem hydraulischen Fluid (z. B. ein Öl) gefüllt, so dass durch Betätigen z. B. des Geberzylinders der Nehmerzylinder betätigbar und damit die Reibkupplung zu öffnen oder schließbar ist.
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Zur Betätigung von Reibkupplungen sind Betätigungsvorrichtungen 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 (CSC-concentric 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. Hierfür sind im Stand der Technik zum Beispiel aktiv gesteuerte Ventile oder ein schwimmender Kolben des Aktors bekannt. Solche aktiv gesteuerten Ventile erfordern jedoch einen hohen Steuerungsaufwand. Zudem ist eine reibungslose und unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer bei bekannten Aktoren mit schwimmenden Kolben nicht ohne weiteres möglich, da bei diesen das Kupplungspedal starr ist, wenn der Aktor die Reibkupplung betätigt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor anzugeben, mit der eine unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer eines Kraftfahrzeuges ermöglicht wird. Dabei soll ein Öffnen der Reibkupplung durch Betätigung des Geberzylinders (über das Kupplungspedal) parallel zum Aktorbetrieb durchführbar sein, wobei sichergestellt sein soll, dass die Reibkupplung währenddessen betätigt ist (also geöffnet bleibt). Zudem soll der Übergang, bei ausgerücktem Zustand der Reibkupplung (also Reibkupplung geöffnet), zwischen dem Segelbetrieb (Reibkupplung durch Aktorbetätigung geöffnet) und der Übernahme in den manuellen Betrieb (Kupplungsbetätigung durch das Pedal) fließend, also ohne Auswirkung auf die geöffnete Reibkupplung erfolgen. Dabei soll der Aktor kompakt und möglichst einfach aufgebaut sein, bzw. flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassbar sein.
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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.
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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor, wobei die Betätigungsvorrichtung zumindest einen durch ein Kupplungspedal betätigbaren Geberzylinder, den Aktor sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung vorgesehenen Nehmerzylinder aufweist, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind, wobei der Aktor zumindest ein Gehäuse aufweist und darin angeordnet einen ersten Kolben, der durch einen Aktorantrieb in einer ersten axialen Richtung verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben, der (nur) durch den Geberzylinder in der ersten axialen Richtung zur Betätigung des ersten Kolbens verlagerbar ist; so dass der Nehmerzylinder einerseits unmittelbar durch den Geberzylinder über die Druckleitungen und andererseits durch Verlagerung des ersten Kolbens in der ersten axialen Richtung durch
- a) den Aktorantrieb und/oder
- b) die Verlagerung des zweiten Kolbens in der ersten axialen Richtung
betätigbar ist.
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Insbesondere ist der Nehmerzylinder unmittelbar durch den Geberzylinder über die Druckleitungen betätigbar, d. h. ein Fluid wird durch Betätigung des Geberzylinders in den Nehmerzylinder verschoben. Der Begriff unmittelbar heißt hier insbesondere, dass zur Betätigung des Nehmerzylinders dabei keine weiteren Kolben oder ähnliches verlagert werden.
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Demgegenüber ist der Nehmerzylinder auch durch Verlagerung des ersten Kolbens betätigbar, wobei ein Fluid durch Verlagerung des ersten Kolbens in den Nehmerzylinder verschoben wird. Dabei kann der erste Kolben durch den Aktorantrieb (also insbesondere durch eine entlang der axialen Richtung verlagerbare Gewindespindel oder Spindelmutter) oder durch einen zweiten Kolben in der ersten axialen Richtung verlagert werden.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung weist der Aktorantrieb eine Gewindespindel mit einer Spindelmutter auf, wobei die Spindelmutter in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, so dass durch eine Drehung der Spindelmutter die Gewindespindel zur Betätigung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen Richtung verlagerbar ist.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung weist der Aktorantrieb eine Gewindespindel mit einer Spindelmutter auf, wobei die Spindelmutter durch eine Drehung der Gewindespindel zur Betätigung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen Richtung verlagerbar ist.
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Insbesondere ist der erste Kolben durch eine auf eine erste Stirnseite des ersten Kolbens wirkende erste Druckfeder entlang einer zweiten axialen Richtung verlagerbar. Die zweite axiale Richtung ist der ersten axialen Richtung entgegengesetzt. Eine Verlagerung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen Richtung spannt diese erste Feder. Lässt der Druck auf den ersten Kolben nach, kann der erste Kolben durch die erste Druckfeder in der zweiten axialen Richtung in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden.
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Bevorzugt wird die Spindelmutter oder die Gewindespindel über ein Getriebe von einem Elektromotor angetrieben.
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Der Elektromotor ist insbesondere ein BLDC-(brushless direct current) oder DC-Motor. Zur Anpassung der Leistungsdaten (Drehzahl, Drehmoment) des Elektromotors an das Wirkprinzip des Aktors ist insbesondere ein Getriebe mit einer Übersetzung vorgesehen. Zur Gewährleistung der Übertragung der Antriebsleisung des Elektromotors weist die Übersetzung Zähne aus Stahl, Kunststoff oder tribologisch veränderten Kunststoffen auf.
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Insbesondere ist die entlang der axialen Richtungen verlagerbare Spindelmutter oder Gewindespindel mit dem ersten Kolben axialfest verbunden. Axialfest verbunden heißt hier, dass die beiden Komponenten ausschließlich gemeinsam entlang den axialen Richtungen 11, 17 verlagerbar sind.
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Insbesondere sind der erste Kolben, der zweite Kolben und eine Gewindespindel und/oder eine Spindelmutter des Aktorantriebs koaxial angeordnet, wobei ein zweiter Druckraum, in dem der zweite Kolben entlang der axialen Richtungen bewegbar ist, und die Gewindespindel und/oder die Spindelmutter in den axialen Richtungen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Insbesondere überlappen sich der zweite Kolben und die Gewindespindel oder die Spindelmutter, bei unbetätigtem ersten Kolben, um mindestens 80 % der Länge des zweiten Kolbens entlang der axialen Richtungen.
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Bevorzugt ist die Gewindespindel in einer radialen Richtung innerhalb des als Ringkolben ausgeführten zweiten Kolbens angeordnet. Insbesondere wird der erste Kolben an einer zweiten Stirnseite (der ersten Stirnseite gegenüberliegend angeordnet und in die zweite axiale Richtung weisend) durch den Aktor und durch den zweiten Kolben betätigt.
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Insbesondere ist der zweite Kolben über eine zweite Feder in der zweiten axialen Richtung verlagerbar. Die zweite Feder ist insbesondere eine Druckfeder oder eine Zugfeder. Die zweite Feder ist insbesondere koaxial zu dem zweiten Kolben angeordnet. Insbesondere ist der zweite Kolben in der radialen Richtung innerhalb der zweiten Feder angeordnet.
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Bevorzugt wirkt die zweite Feder mit einer Hülse zur Verlagerung des zweiten Kolbens zusammen, wobei die Hülse und der zweite Kolben koaxial zueinander und insbesondere in den axialen Richtungen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Insbesondere ist der zweite Kolben in der radialen Richtung innerhalb der Hülse angeordnet.
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Bei Verlagerung des zweiten Kolbens in der ersten axialen Richtung wird die zweite Feder insbesondere gespannt. Lässt der Druck auf den zweiten Kolben nach (Geberzylinder bzw. Kupplungspedal wird nicht betätigt), kann der zweite Kolben durch die zweite Feder und über die Hülse in der zweiten axialen Richtung in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden.
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Insbesondere sind die Hülse und der zweite Kolben kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg.
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Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normalkraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird.
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Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist durch Betätigung des Aktorantriebs, zur Verlagerung einer Gewindespindel oder einer Spindelmutter des Aktorantriebs in der ersten axialen Richtung, mindestens ein Energiespeicher aufladbar, wobei die Gewindespindel oder die Spindelmutter durch den Energiespeicher in der zweiten axialen Richtung verlagerbar ist.
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Dieser Energiespeicher stellt sicher, dass die in der ersten axialen Richtung verlagerte Gewindespindel oder Spindelmutter in der zweiten axialen Richtung zurückverlagert wird. Dabei dient der Energiespeicher insbesondere als Sicherheitsreserve für einen möglichen Ausfall des Aktorantriebs. Der Energiespeicher ist z. B. als eine Torsionsfeder, Schenkelfeder oder Spiralfeder ausgeführt.
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Bei einer axialfesten Verbindung von erstem Kolben und der in den axialen Richtungen verlagerbaren Gewindespindel oder Spindelmutter, können erste Druckfeder und der Energiespeicher zusammengefasst werden und insbesondere als eine Feder, z. B. eine Druckfeder, ausgelegt sein. Diese Feder ist hinsichtlich ihrer Anordnung im Gehäuse nicht festgelegt, solange sie mit der Gewindespindel/ Spindelmutter oder dem ersten Kolben wirkverbunden ist. Die Feder kann dann auch außerhalb des Gehäuses im Bereich des Getriebes oder des Elektromotors angeordnet sein.
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Insbesondere weist der erste Kolben eine Primärdichtung auf, die über die erste Stirnseite auf den ersten Kolben anordenbar ist, wobei die Primärdichtung durch ein mit der ersten Stirnseite verbindbares Abschlussstück auf dem ersten Kolben in den axialen Richtungen fixierbar ist. Das Abschlussstück ist insbesondere kraft-, form- oder stoffschlüssig mit dem ersten Kolben verbunden.
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Bevorzugt sind sich entlang der axialen Richtungen erstreckende Führungen für den ersten Kolben und/oder für den zweiten Kolben vorgesehen, zur drehfesten Führung des ersten Kolbens bzw. zweiten Kolbens entlang der axialen Richtungen. Eine derartige Führung der Kolben unterbindet eine Drehung und ermöglicht eine Drehmomentaufnahme durch den Kolben. Dadurch kann ein Verschleiß der Bauteile und insbesondere der Dichtungen verringert werden.
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Insbesondere ist der erste Kolben entlang einer Sekundärdichtung in dem Gehäuse verlagerbar, wobei die Sekundärdichtung durch ein Fixierelement in den axialen Richtungen an dem Gehäuse fixiert ist.
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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.
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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. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
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1: eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibkupplung mit einem Aktor gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, zum Teil in einer Seitenansicht im Schnitt, zum Teil in perspektivischer Ansicht, wobei sich der Aktor in einer Ausgangsposition befindet;
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2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei der erste Kolben durch den Aktor betätigt ist;
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3: den Aktor aus 2 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei zusätzlich der zweite Kolben durch den Geberzylinder betätigt ist;
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4: den Aktor aus 3 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei der erste Kolben nur durch den zweiten Kolben betätigt wird;
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5: den Aktor aus 1 in der Ausgangsposition;
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6: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt;
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7: ein viertes Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt;
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8: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtung in einer Seitenansicht im Schnitt;
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9: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtung in einer Seitenansicht im Schnitt;
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10: einen Teil eines fünften Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt;
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11: das Getriebe des fünften Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt;
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12: einen Teil eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt;
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13: einen Teil eines siebten Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer Seitenansicht im Schnitt; und
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14: das Getriebe des siebten Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt.
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1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 2 für eine Reibkupplung 3 mit einem Aktor 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, zum Teil in einer Seitenansicht im Schnitt, zum Teil in perspektivischer Ansicht, wobei sich der Aktor 1 in einer Ausgangsposition befindet. Zur Betätigung der Reibkupplung 3 ist ein Geberzylinder 5 durch ein Kupplungspedal 4 betätigbar. Ein Fluid wird über Druckleitungen 7 von dem Geberzylinder 5 über den Aktor 1 zum Nehmerzylinder 6 verschoben, der die Reibkupplung 3 ausrückt und/oder einrückt. Zur Reduzierung eines CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe weist die Betätigungsvorrichtung 2 einen Aktor 1 auf. Dieser Aktor 1 ermöglicht eine sogenannte „Segelfunktion“, mittels der die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs durch Öffnen der Reibkupplung 3 z. B. während des Ausrollens des Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden kann. Hierbei ist der Nehmerzylinder 6 so mit dem Geberzylinder 5 und dem Aktor 1 verbunden, dass sowohl der Geberzylinder 5 als auch der Aktor 1 den Nehmerzylinder 6 ansteuern und so die Reibkupplung 3 betätigen können. Dabei sind der Geberzylinder 5 und der Aktor 1 in Reihe angeordnet, so dass eine Übergabe zwischen dem Aktor 1 und dem Geberzylinder 5 und umgekehrt möglich ist. Hierdurch kann der Fahrer auch dann noch die Reibkupplung 3 betätigen, wenn der Aktor 1 die (normal geschlossene) Reibkupplung 3 betätigt hat.
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Der Aktor 1 umfasst einen ersten Kolben 9, der durch einen Aktorantrieb 10 in einer ersten axialen Richtung 11 verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben 12, der nur durch den Geberzylinder 5 in der ersten axialen Richtung 11 verlagerbar ist. Der Nehmerzylinder 6 ist einerseits unmittelbar durch den Geberzylinder 5 über die Druckleitungen 7 und über den ersten Druckraum 20 verlagerbar. Andererseits ist der Nehmerzylinder 6 durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 in der ersten axialen Richtung 11 durch den Aktorantrieb 10 und/oder die Verlagerung des zweiten Kolbens 12 in der ersten axialen Richtung 11 betätigbar.
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In der hier dargestellten Ausgangsposition ist der erste Kolben 9 noch nicht in der ersten axialen Richtung 11 verlagert angeordnet. Damit ist die Verbindung zwischen dem Geberzylinder 5 und dem Nehmerzylinder 6 über die Druckleitungen 7 frei und eine unmittelbare Betätigung der Reibkupplung 3 durch Betätigung des Kupplungspedals 4 möglich. Dabei wird durch Betätigung des Geberzylinders 5 ein Fluidvolumen in den Nehmerzylinder 6 verschoben.
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Der Nehmerzylinder 6 ist auch durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 betätigbar (siehe z. B. 2), wobei ein Fluid(-volumen) durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 in den Nehmerzylinder 6 verschoben wird. Dabei kann der erste Kolben 9 durch den Aktorantrieb 10 (also durch eine entlang der axialen Richtungen 11, 17 verlagerbare Gewindespindel 13, siehe z. B. 2) oder durch einen zweiten Kolben 12 (siehe z. B. 4) in der ersten axialen Richtung 11 verlagert werden.
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Der Aktorantrieb 10 weist eine Gewindespindel 13 mit einer Spindelmutter 14 auf, wobei die Spindelmutter 14 in dem Gehäuse 8 über ein (Fest-)Lager 25 drehbar angeordnet ist, so dass durch eine Drehung der Spindelmutter 14 die Gewindespindel 13 zur Betätigung des ersten Kolbens 9 entlang der ersten axialen Richtung 11 verlagerbar ist. Die Gewindespindel 13 ist über ein (Gleit-)Lager 25 gegenüber dem Gehäuse 8 gelagert. Zudem stützt sich das Drehmoment der Gewindespindel 13 am Gehäuse 8 ab.
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Der erste Kolben 9 ist durch eine auf eine erste Stirnseite 15 des ersten Kolbens 9 wirkende erste Druckfeder 16 entlang einer zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar. Die zweite axiale Richtung 17 ist der ersten axialen Richtung 11 entgegengesetzt. Eine Verlagerung des ersten Kolbens 9 entlang der ersten axialen Richtung 11 spannt diese erste Druckfeder 16 (siehe z. B. 2). Lässt der Druck auf den ersten Kolben 9 nach, kann der erste Kolben 9 durch die erste Druckfeder 16 in der zweiten axialen Richtung 17 in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden (siehe z. B. 1 und 5).
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Die Spindelmutter 14 wird über ein Getriebe 18 von einem Elektromotor 19 angetrieben.
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Der erste Kolben 9, der zweite Kolben 12 und die Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 sind koaxial zur Mittelachse 34 angeordnet, wobei ein zweiter Druckraum 21, in dem der zweite Kolben 12 entlang der axialen Richtungen 11, 17 bewegbar ist, und die Gewindespindel 13 in den axialen Richtungen 11, 17 zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Der zweite Kolben 12 und die Gewindespindel 13 überlappen sich, bei unbetätigtem ersten Kolben 9 wie dargestellt, um mindestens 80 % der Länge des zweiten Kolbens 12 entlang der axialen Richtungen 11, 17.
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Die Gewindespindel 13 ist in einer radialen Richtung 33 innerhalb des als Ringkolben ausgeführten zweiten Kolbens 12 angeordnet. Der erste Kolben 9 wird an einer zweiten Stirnseite 31 (der ersten Stirnseite 15 gegenüberliegend angeordnet und in die zweite axiale Richtung 17 weisend) durch den Aktorantrieb 1 und durch den zweiten Kolben 12 betätigt.
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Der zweite Kolben 12 ist über eine zweite Feder 22 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar. Die zweite Feder 22 ist in den 1 und 5 als Zugfeder und in den 2 bis 4, 6 und 7 als Druckfeder dargestellt. Die zweite Feder 22 ist koaxial zu dem zweiten Kolben 12 angeordnet. Der zweite Kolben 12 ist in der radialen Richtung 33 innerhalb der zweiten Feder 22 angeordnet.
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Die zweite Feder 22 wirkt mit einer Hülse 23 zur Verlagerung des zweiten Kolbens 12 zusammen, wobei die Hülse 23 und der zweite Kolben 12 koaxial zueinander angeordnet sind. Bei Verlagerung des zweiten Kolbens 12 in der ersten axialen Richtung 11 wird die zweite Feder 22 gespannt. Lässt der Druck auf den zweiten Kolben 12 nach (Geberzylinder 5 bzw. Kupplungspedal 4 wird nicht betätigt), kann der zweite Kolben 12 durch die zweite Feder 22 und über die Hülse 23 in der zweiten axialen Richtung 17 in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden. Dazu muss die zweite Feder 22 mindestens die Reibung der Kolbendichtung 35 überwinden.
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Durch Betätigung des Aktorantriebs 10, zur Verlagerung der Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in der ersten axialen Richtung 11, ist ein Energiespeicher 24 aufladbar, wobei die Gewindespindel 13 durch den Energiespeicher 24 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar ist. Dieser Energiespeicher 24 stellt sicher, dass die in der ersten axialen Richtung 11 verlagerte Gewindespindel 13 in der zweiten axialen Richtung 17 zurückverlagert wird. Dabei dient der Energiespeicher 24 als Sicherheitsreserve für einen möglichen Ausfall des Aktorantriebs 10.
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Der erste Kolben 9 weist eine Primärdichtung 26 auf, die über die erste Stirnseite 15 auf den ersten Kolben 9 anordenbar ist, wobei die Primärdichtung 26 durch ein mit der ersten Stirnseite 15 verbindbares Abschlussstück 27 auf dem ersten Kolben 9 in den axialen Richtungen 11, 17 fixierbar ist. Das Abschlussstück 27 ist fest mit dem ersten Kolben 9 verbunden.
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Der erste Kolben 9 ist entlang einer Sekundärdichtung 30 in dem Gehäuse 8 verlagerbar, wobei die Sekundärdichtung 30 durch ein Fixierelement 28 in den axialen Richtungen 11, 17 an dem Gehäuse 8 fixiert ist.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei im Unterschied zu 1 der erste Kolben 9 durch den Aktor 1 betätigt ist. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen. In weiterer Unterscheidung zu 1 ist hier die zweite Feder 22 als Druckfeder ausgeführt, wobei sich die Hülse 23, ausgehend von der Verbindung mit dem zweiten Kolben 12, entlang der zweiten axialen Richtung 17 erstreckt, so dass die zweite Feder 22 auch durch die Hülse 23 in der radialen Richtung 33 geführt wird. Die Hülse 23 und der zweite Kolben 12 sind koaxial zueinander und in den axialen Richtungen 11, 17 zumindest teilweise überlappend angeordnet. Der zweite Kolben 12 ist in der radialen Richtung 33 innerhalb der Hülse 23 angeordnet.
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Der Aktor 1 betätigt den ersten Kolben 9 durch eine Verlagerung der Gewindespindel 13 entlang der ersten axialen Richtung. Dabei wird der erste Kolben 9 über die zweite Stirnseite 31 durch die Gewindespindel 13, die an ihrem Ende ein Distanzstück 32 zur Einstellung des Anschlags aufweist, beaufschlagt. Infolge der Verlagerung des ersten Kolbens 9 wird die in den ersten Druckraum 20 mündende und von dem Geberzylinder 5 ausgehende Druckleitung 7 verschlossen und das in dem ersten Druckraum 20 vorliegende Fluidvolumen in Richtung zum Nehmerzylinder 6 verschoben. Weiter wird über die erste Stirnseite 15 des ersten Kolbens 9 die erste Druckfeder 16 gespannt.
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Hier sind sich entlang der axialen Richtungen 11, 17 erstreckende Führungen 29 für den ersten Kolben 9 vorgesehen, zur drehfesten Führung des ersten Kolbens 9 entlang der axialen Richtungen 11, 17.
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3 zeigt den Aktor 1 aus 2 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei zusätzlich der zweite Kolben 12 durch den Geberzylinder 5 betätigt ist. Dieser Zustand des Aktors 1 wird als Übersteuerung bezeichnet. Da die in den ersten Druckraum 20 mündende Druckleitung 7 durch den ersten Kolben 9 verschlossen ist, wird bei Betätigung des Geberzylinders 5 durch das Kupplungspedal 4 ein Fluidvolumen in den zweiten Druckraum 21 verschoben und so der zweite Kolben 12 in der ersten axialen Richtung 11 verlagert. Durch die Verlagerung des zweiten Kolbens 12 wird die zweite Feder 22 gespannt, so dass der Fahrer über das Kupplungspedal 4 ein Widerstand rückgemeldet bekommt. Die Kolbendichtung 35 kann an den zweiten Kolben 12 anvulkanisiert sein, oder durch eine formschlüssige Verbindung mit dem zweiten Kolben 12 verbunden sein. Sie kann auch als lose bzw. schwimmende Kolbendichtung 35 ausgeführt sein.
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4 zeigt den Aktor 1 aus 3 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei der erste Kolben 9 nur durch den zweiten Kolben 12 betätigt wird. Hier wurde die Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in die Ausgangsposition zurückgefahren. Am Kupplungspedal 4 liegt nun die Gegenkraft der Reibkupplung 3, der ersten Druckfeder 16 und der zweiten Feder 22 an.
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Die Gewindespindel 13 wird über den Elektromotor 19 und das Getriebe 18 in die Ausgangsposition zurückgefahren. Um einen Betrieb auch z. B. bei einem Ausfall des Elektromotors 19 sicherzustellen, muss die Gewindespindel 13 (oder die Spindelmutter 14 bei der zweiten Ausgestaltung, siehe oben) auch ohne den Antrieb des Elektromotors 19 in die Ausgangsposition zurückgefahren werden können. Dafür ist der Energiespeicher 24, der hier mit der Spindelmutter 14 zusammenwirkt, vorgesehen. Durch Betätigung des Aktorantriebs 10, zur Verlagerung der Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in der ersten axialen Richtung 11, wird der Energiespeicher 24 aufgeladen/gespannt, wobei die Gewindespindel 13 durch den Energiespeicher 24 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar ist. Dazu ist die Gewindespindel 13 selbstlösend (also nicht selbsthemmend) ausgelegt.
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Um die Rückstellung der Gewindespindel 13 in die Ausgangsposition sicherzustellen, muss der Energiespeicher insbesondere über den gesamten Betätigungsweg ein größeres Drehmoment bereitstellen als die Selbsthemmung des Elektromotors 19 multipliziert mit der Übersetzung des Getriebes 18. Der korrekte Einbau, also die Positionierung, Vorspannung und Drehmomentabstützung z. B. einer Torsionsfeder, die als Energiespeicher 24 eingesetzt wird, erfolgt z. B. über ein nicht dargestelltes Abstützblech, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit rotierender Spindelmutter 14 am Gehäuse 8 angeordnet ist (bei rotierender Gewindespindel 13 z. B. Anordnung an der Spindelmutter 14).
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5 zeigt den Aktor 1 aus 1 in der Ausgangsposition bzw. stellt die Position des Aktors 1 nach dem manuellen Lösen des Kupplungspedals 4 dar, ausgehend von der Stellung des Aktors 1 entsprechend 4. Die Rückstellkraft der ersten Druckfeder 16 muss die Reibungskraft der Primärdichtung 26 und der Sekundärdichtung 30 überwinden. Zur Überwindung der Reibungskraft der Kolbendichtung 35 ist die zweite Feder 22 vorgesehen. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen.
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6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen hier der Elektromotor 19 so neben dem Aktor 1 angeordnet ist, dass die Einbaulänge des Aktors 1 nicht durch Elektromotor 19 und Aktor 1 sondern nur durch den Aktor 1 bestimmt wird. Der Aktor 1 zusammen mit dem Elektromotor 19 wird dadurch allerdings breiter.
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7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse 8 des Aktors 1 zwei Antriebswellendurchgänge 36, 37 auf, durch die der Elektromotor 19 mit unterschiedlichen Übersetzungen des Getriebes 18 zum Antrieb des Aktorantriebs 10 verbindbar ist.
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8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtung 38 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Dichtung 38 ist ein Nutdichtring mit einem vorgespannten O-Ring. Die Dichtung 38 kann als Primärdichtung 26 und/oder als Sekundärdichtung 30 und/oder als Kolbendichtung 35 eingesetzt werden.
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9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtung 38 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Dichtung 38 ist hier als X-Ring-Dichtung dargestellt. Eine solche Dichtung 38 verursacht (wie eine ebenfalls einsetzbare, bekannte und hier nicht dargestellte, überströmende Dichtung) eine geringe Reibung. Auch diese Dichtung 38 kann als Primärdichtung 26 und/oder als Sekundärdichtung 30 und/oder als Kolbendichtung 35 eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Dichtung 38 (X-Ring-Dichtung, überströmende Dichtung, Nutdichtring mit vorgespanntem O-Ring) können auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. Ein geringer Reibwert ermöglicht eine schwächere Auslegung z. B. der ersten Druckfeder 16. Die Anordnung solcher Dichtungen 38 mit geringem Reibwert bewirkt eine Reduktion der zur Betätigung des Kupplungspedals 4 notwendigen Kraft und damit der Pedalkennlinie.
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10 zeigt einen Teil eines fünften Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei hier das Getriebe 18 als Planetengetriebe dargestellt ist.
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11 zeigt das Getriebe 18 des fünften Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt. Dargestellt sind die Planentenräder 40, das Hohlrad 41 und die Antriebswelle 39.
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12 zeigt einen Teil eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei das Getriebe 18 hier als Kegelradgetriebe dargestellt ist.
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13 zeigt einen Teil eines siebten Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt und 14 das Getriebe 18 des siebten Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt. Das Getriebe 18 umfasst hier ein innenverzahntes Hohlrad 41, dass mit der Antriebswelle 39 über ein Zwischenrad 42 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktor
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Kupplungspedal
- 5
- Geberzylinder
- 6
- Nehmerzylinder
- 7
- Druckleitung
- 8
- Gehäuse
- 9
- erster Kolben
- 10
- Aktorantrieb
- 11
- erste axiale Richtung
- 12
- zweiter Kolben
- 13
- Gewindespindel
- 14
- Spindelmutter
- 15
- erste Stirnseite
- 16
- erste Druckfeder
- 17
- zweite axialen Richtung
- 18
- Getriebe
- 19
- Elektromotor
- 20
- erster Druckraum
- 21
- zweiter Druckraum
- 22
- zweite Feder
- 23
- Hülse
- 24
- Energiespeicher
- 25
- Lager
- 26
- Primärdichtung
- 27
- Abschlussstück
- 28
- Fixierelement
- 29
- Führung
- 30
- Sekundärdichtung
- 31
- zweite Stirnseite
- 32
- Distanzstück
- 33
- radiale Richtung
- 34
- Mittelachse
- 35
- Kolbendichtung
- 36
- erster Antriebswellendurchgang
- 37
- zweiter Antriebswellendurchgang
- 38
- Dichtung
- 39
- Antriebswelle
- 40
- Planetenrad
- 41
- Hohlrad
- 42
- Zwischenrad
