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Die Erfindung betrifft einen Aktor zum Betätigen einer Kraftfahrzeugkupplung oder einer Bremse, mit einem relativ zu einem Nehmerzylinder verfahrbar gelagerten und hydraulisch betätigbaren Nehmerkolben, der dazu vorbereitet ist, ein Ausrücklager axial zu verschieben, um somit die Kupplung oder Bremse zu betätigen. Das Ausrücklager ist über eine Vorlastfeder, die zwischen einem ausrücklagerseitigen Federhaltering und einem nehmerzylinderfesten Gehäuseabschnitt positionierbar oder vorzugsweise positioniert und weiterhin in Axialrichtung vorspannbar oder vorzugsweise vorgespannt.
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Ein gattungsgemäßer Aktor ist etwa aus der
deutschen Patentanmeldung DE 101 06958 A1 bekannt. Darin ist ein hydraulisches System für Kraftfahrzeuge offenbart, das einen Nehmerzylinder, einen Geberzylinder, eine diese verbindende Druckmediumsleitung sowie ein in das hydraulische System integriertes, in Abhängigkeit von einem Druckmediumsdruck schaltendes Druckbegrenzungsventil mit zumindest zwei Anschlüssen zum Einlass und Auslass von Druckmedium und zumindest einem Einlass- und Auslass verbindenden Kanal aufweist, bei denen der Kanal mittels eines elastischen Körpers verschließbar ist.
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Weiterhin ist aus der deutschen Patentanmeldung
DE 02016203370 A1 ein Verfahren zur Adaption eines Tastpunktes einer im unbetätigten Zustand geschlossenen Kupplung bekannt. Bei jenem Verfahren wird die in einem hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem angeordnete Kupplung von einem hydrostatischen Kupplungsaktor betätigt.
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Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass der Federhaltering, der die Vorlastfeder zwischen einem ausrücklagerseitigen Federhaltering und einem nehmerzylinderfesten Gehäuseabschnitt positioniert, derart zwischen dem Ausrücklager und einem nehmerkolbenfesten Gehäuse angeordnet ist, dass er nach radial innen keinen Anschlag mit einem angrenzenden Bauteil aufweist. Hieraus folgt, dass der Federhaltering bei den in einem Antriebsstrang im Betrieb stets auftretenden Vibrationen und Schwingungen aus seiner Position herausfallen kann.
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Dies resultiert darin, dass die Kupplung oder auch die Bremse nicht mehr zuverlässig betätigbar ist, woraus ein hohes Sicherheitsrisiko entsteht. Da es sich bei jenem Federhaltering um ein Bauteil von geringer Größe handelt, das nur unter hohem Aufwand austauschbar ist, führt ein Verlust jenes Teils zu hohem Aufwand und somit hohen Kosten.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern, und insbesondere einen Aktor zu Verfügung zu stellen, der selbst unter widrigsten Bedingungen eine zuverlässige und robuste Anlagestelle für eine Vorlastfeder gewährleistet.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Federhaltering zwischen ein kolbenfestes Bauteil und das Ausrücklager geklemmt ist. Jene Klemmung bewirkt ein kraftschlüssiges Kontaktieren von beiden Seiten des Blechs. Mit beiden Seiten sind hierbei die proximale Seite, also die der Vorlastfeder zugewandte Seite und die distale Seite, also die der Kupplung zugewandte Seite, gemeint. Zusätzlich zur proximalen und der distalen Seite ist der Federhaltering auch sowohl an seinem radial äußeren Abschnitt, als auch an seinem radial inneren Abschnitt festgesetzt. Diese beiden Teile sind zueinander starr gekoppelt, woraus durch die Anschläge ein höchstes Maß an Robustheit realisiert ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn das kolbenfeste Bauteil als integraler beziehungsweise einstückiger beziehungsweise einmaterialiger Bestandteil des Nehmerkolbens ausgebildet ist. Somit ist eine Bauteilanzahl innerhalb des Aktors gering gehalten. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung des kolbenfesten Bauteils als Kolbenhaltering, der an dem Nehmerkolben axialbewegungsgekoppelt ist, möglich. Der als separates Bauteil ausgestaltete Kolbenhaltering erhöht die Modularität des Aktors und ermöglicht eine präzise auf die jeweiligen Anwendungsgebiete angepasste Geometrie sowie Materialwahl. So ist auf kostengünstiger Basis eine maßgeschneiderte Lösung realisierbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Federhaltering im Längsschnittprofil im Wesentlichen eine Z-Form aufweist, die sich durch ein hohes Flächenträgheitsmoment auszeichnet. Weiterhin ermöglicht jene Z-Form einen nach radial außen gerichteten Anschlag des Federhalterings und einen nach radial innen gerichteten Anschlag. Dies erhöht weitergehend die Robustheit durch eine geometrische Bestimmtheit der Halterung / Lagerung des Federhalterings.
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Insbesondere in einer Ausführungsform, in der der Federhaltering eine in der Radialrichtung des Aktors verlaufende erste Anlagefläche aufweist, die auf der dem Ausrücklager zugewandten Seite dazu vorbereitet ist, das Ausrücklager zu kontaktieren und die auf der dem Nehmerkolben zugewandten Seite dazu vorbereitet ist, das kolbenfeste Bauteil zu kontaktieren, ist ein sehr robustes Festsitzen des Federhalterings garantiert. So stellt die erste Anlagefläche die nötigen Voraussetzungen, um eine ausreichend hohe Flächenpressung für eine betriebssichere Klemmung zu gewährleisten.
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Sobald die Kontaktfläche zwischen dem Federhaltering und dem Ausrücklager größer ist als die Kontaktfläche zwischen dem Federhaltering und dem kolbenfesten Bauteil, ist unter Rücksichtnahme auf den Bauraum eine ausreichend große Anlagefläche realisiert. Ebenso wirkt sich dies positiv auf eine Flächenpressung zum Einklemmen des Federhalterings aus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Federhalterings somit die jeweiligen Kontaktflächen flexibel anpassbar ausgestaltet.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federhaltering eine in der Radialrichtung verlaufende zweite Anlagefläche aufweist, die auf der dem Ausrücklager abgewandten Seite dazu vorbereitet ist, die Vorlastfeder zu kontaktieren. Die zweite Anlagefläche ist sowohl hinsichtlich ihrer Geometrie, als auch hinsichtlich ihrer Materialwahl und Oberflächenbeschaffenheit derart auszugestalten, dass sie eine reibungsarme Krafteinleitung entlang der Wirklinie durch die Vorlastfeder ermöglicht. Somit ist das Ausrücklager zuverlässig vorgespannt.
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Insbesondere dann, wenn die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche in der Radialrichtung im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, ist ein gleichmäßiges Einklemmen realisiert. Aufgrund der Drehbewegungen, die um den Aktor herum durchgeführt werden, ist somit die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von aufgrund des Federblechs induzierten Unwuchten minimiert.
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Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Federhaltering zwischen den beiden Anlageflächen einen Verbindungsabschnitt aufweist, in dem eine Stufe angeordnet ist, um die Festigkeit des Federhalterings zu erhöhen. Jene Stufe kann hierbei in ihrer Tiefe je nach Anwendung flexibel ausgestaltet werden. Der Verbindungsabschnitt ist derart ausgestaltet, dass er in der Axialrichtung des Aktors für den nötigen Versatz zwischen den beiden eingeklemmten Kontaktflächen sorgt, um das Ausrücklager mit dem nehmerkolbenfesten Bauteil zu koppeln. Um neben jener Versatzfunktion auch die im dynamischen Betrieb unter hohen Beanspruchungen stehende Festigkeit zu gewährleisten, ist jene Stufe, die unter anderem die Knickwiderstandsfähigkeit erhöht, angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Federhaltering derart gelagert, dass er sowohl an seinem distalen, als auch an seinem proximalen Ende gegenüber einer Rotation um eine Achse, die tangential zum Federhaltering verläuft, gesichert ist. Somit ist einem Verkanten des Federhalterings vorgebeugt, da beide Enden unabhängig voneinander geometrisch festgesetzt sind. Ein äußerst robuste Klemmung wird somit bewirkt.
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Der Aktor weist vorzugsweise ebenso eine Vorlastfeder zum Vorspannen des Ausrücklagers, ein Gehäuse und einen mit dem Nehmerkolben einen fluiddichten Raum ausbildenden Nehmerzylinder aufweist, die somit bevorzugt Teil des erfindungsgemäßen Aktors sind. Durch jenes Mitumfassen der Komponenten ist der Aktor direkt einsatzbereit, ohne eine Beschaffung zusätzlicher Bauteile.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Ausrücklager einen Innenring und einen Außenring aufweist und der Federhaltering zumindest den Innenring in seiner Länge entlang der Längsachse die Länge des Aktors übersteigt. Der Innenring und der Außenring sind bezüglich ihrer geometrischen Ausgestaltung an die jeweilig vorherrschenden Betriebsbedingungen anpassbar, sodass mittels der Erfindung eine hochflexible Lösung offenbart ist. Dadurch, dass der Federhaltering den Innenring in der, in der Axialrichtung des Aktors gemessenen, Länge übersteigt, ist mittels geometrischer Randbedingungen festgelegt, dass ein Verdrehen des Federhalterings durch den Innenring vermieden ist.
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Ebenso betrifft die Erfindung eine Kupplung, etwa nach Art einer Reibungskupplung, beispielsweise ausgebildet als Einfach- oder Doppelkupplung, für ein Kraftfahrzeug, die einen erfindungsgemäßen Aktor mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder aufweist. Jene Kupplung ist sowohl in Antriebssträngen, die von einem reinen Verbrennungsmotor angetrieben werden, als auch in Hybridantriebssträngen einsetzbar.
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In anderen Worten kann gesagt werden, dass sich die Erfindung der Zielsetzung widmet, einen Federhaltering zu offenbaren, der verliersicher in dem Aktor angeordnet ist. Das Verlieren des Federhalterings ist insbesondere bei CRS (Clutch Release System) Nehmerzylindern, etwa Concentric Slave Cylinders, ein in der Praxis häufig auftretendes Problem, dem mithilfe der Erfindung Abhilfe geschaffen ist.
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Zusammenfassend gilt also, dass das aus dem Stand der Technik bekannte Problem, nämlich, dass der Federhaltering am Innenring des Ausrücklagers derart befestigt ist, dass er unter hoher zyklischer Belastung herausfallen kann, von der Erfindung gelöst wird.
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Hierfür wird erfindungsgemäß ein Federhaltering offenbart, der zwischen dem Innenring und dem nehmerkolbenfesten Bauteil eingeklemmt ist beziehungsweise der zwischen den Innenring und das nehmerkolbenfeste Bauteil geklemmt ist, sodass die den Federhaltering haltende Verbindung auch bei höchsten Kräften nicht gelöst wird.
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So wird der Federhaltering, der auch als Haltering bezeichnet wird, zum Halten der Vorlastfeder, die auch als Vorspannfeder bezeichnet wird, im Nehmerzylinder zwischen das nehmerkolbenfeste Bauteil, etwa den Kolbenhaltering oder auch einen Retainer Ring, und den Innenring des Ausrücklagers geklemmt.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert. Diese zeigt:
- 1 einen perspektivischen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung aus Ausrücklager, Federhaltering und kolbenfestem Bauteil.
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Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
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1 zeigt einen Aktor 1 zum Betätigen einer Kraftfahrzeugkupplung. Der Aktor 1 weist einen relativ zu einem Nehmerzylinder verfahrbar gelagerten Nehmerkolben auf. Dieser führt hydraulisch betätigt eine Axialbewegung aus, um ein Ausrücklager 2 axial zu verschieben. Das Ausrücklager 2 ist über eine Vorlastfeder, die zwischen einem ausrücklagerseitigen Federhaltering 3 und einem nehmerzylinderfesten Gehäuseabschnitt positioniert ist, in Axialrichtung vorspannbar. Um der Vorlastfeder eine robuste Anschlagfläche zu gewährleisten, ist der Federhaltering 3 zwischen ein nehmerkolbenfestes Bauteil 4 und das Ausrücklager 2 geklemmt.
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Das Ausrücklager 2 weist einen Außenring 5 auf, der über einen Wälzkörper 6 mit einem Innenring 7 gekoppelt ist. Bei dem Wälzkörper 6 handelt es sich um eine Kugel. Alternativ ist auch ein Rollen-Lager oder ein Kegel-Lager Teil des erfinderischen Gedankens. Der Außenring 5 unterscheidet sich von dem Innenring 7 in seiner geometrischen Ausgestaltung. Während der Außenring 5, neben seiner Lagerfunktion, auf Schnittstellen zur Betätigung der Kupplung oder Bremse ausgelegt ist, realisiert der Innenring 7 eine Schnittstelle mit dem Nehmerkolben und den damit verbundenen Bauteilen. Die in der 1 gezeigte Ausführung des Ausrücklagers ist nicht einschränkend anzusehen. Vielmehr ist jegliche geometrische Ausgestaltung der beiden Lagerringe zueinander, die dem erfinderischen Gedanken der Erhöhung der Robustheit des Aktors Rechnung tragen, als offenbart anzusehen.
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Um den Innenring 7 gegenüber dem Federhaltering 3 auch von der distalen Seite einzuspannen, ist ein Einlegblech 8 angeordnet. Dieses weist eine radiale Kontaktfläche 9 sowie eine axiale Kontaktfläche 10 auf. Das Einlegblech 8, das ringförmig ausgestaltet ist, weist demnach eine L-Form auf, um ein geometrische definiertes Einlegen des Innenrings 7 in das Einlegblech 8 zu ermöglichen.
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Bei dem Federhalteblech 4 handelt es sich vorzugsweise um ein Blechbauteil, das als Stanzbauteil hergestellt ist. In weiterführenden Ausführungsformen ist ebenso eine Ausgestaltung des Federhalteblechs 4 aus einem resistenten Kunststoff möglich.
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Um den Effekt des Einklemmens an der radial inneren Seite weiter zu verstärken ist zusätzlich ein Zwischenblech 11 angeordnet. Dieses ist gegenüber einer Tangenten, die an dem Federhalteblech 4 anliegt, geneigt, um eine Vorspannfunktion einzunehmen.
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Eine Anlagefläche 12 ist gemäß der Erfindung robust im Aktor 1 angeordnet. Sie ist mit einem nehmerkolbenfesten Gehäuse 13 gekoppelt und bildet eine nach proximal zeigende Fläche des Federhalterings 4. Die Anlagefläche 12 ist hinsichtlich ihrer Geometrie sowie ihrer Oberflächenbeschaffenheit derart angepasst, dass sie die Vorlastfeder unter minimalen Reibungsverlusten aufnimmt. Sie misst in der Radialrichtung eine Länge, die auf die Dimensionen der Vorlastfeder angepasst ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktor
- 2
- Ausrücklager
- 3
- Federhaltering
- 4
- Nehmerkolbenfestes Bauteil
- 5
- Außenring
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Innenring
- 8
- Einlegblech
- 9
- Radiale Kontaktfläche
- 10
- Axiale Kontaktfläche
- 11
- Zwischenblech
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Nehmerkolbenfestes Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10106958 A1 [0002]
- DE 02016203370 A1 [0003]
