DE102017003400A1 - Dreistellungsaktuator für ein automatisiertes Schaltgetriebe - Google Patents

Dreistellungsaktuator für ein automatisiertes Schaltgetriebe Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Dreistellungsaktuator (1), welcher einen Hauptkolben (2) und einen Hilfskolben (4) mit unterschiedlichen Durchmessern (d_1, d_2) aufweist, bei dem die beiden Kolben (2, 4) hintereinander angeordnet und in einem Zylindergehäuse axial beweglich aufgenommen sind, bei dem die beiden Kolben (2, 4) jeweils mit einer Kolbenstange (10, 11) fest verbunden sind, bei dem die beiden Kolbenstangen (10, 11) mit deren druckraumfernen Ende auf ein Stellelement (9) einer zu betätigenden Vorrichtung einwirken, und bei dem eine Ventileinrichtung (6) zur Steuerung der Zuführung und Abführung des Druckmittels zu und von den beiden genannten Kolben-Zylinder-Anordnungen vorhanden ist, wobei die Ventileinrichtung (6) zwei Wegeventile (7, 8) aufweist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Wegeventile (7, 8) der Hauptkolben (2) axial beidseitig und der Hilfskolben (4) axial einseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, und bei dem der Hilfskolben (4) mit dem Hauptkolben (2) zusammenwirkt, um letzteren und damit das Stellelement (9) zwischen einer ersten Endstellung, einer zweiten Endstellung und einer Mittenstellung zu bewegen. Um eine kompakte Bauform zu erreichen ist vorgesehen, dass der Hauptkolben (2) und der Hilfskolben (4) jeweils in einem eigenen Zylindergehäuse (3, 5) angeordnet sind, dass der Innendurchmesser des ersten Zylindergehäuses (3) plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser (d_1) des Hauptkolbens (2) entspricht, und dass der Innendurchmesser des zweiten Zylindergehäuses (5) plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser (d_2) des Hilfskolbens (4) entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Dreistellungsaktuator für ein automatisiertes Schaltgetriebe, welcher mit Hilfe eines fluidischen Druckmittels betätigbar ist, welcher einen Hauptkolben und einen Hilfskolben mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, bei dem die beiden Kolben hintereinander angeordnet und in einem Zylindergehäuse axial beweglich aufgenommen sind, bei dem die beiden Kolben jeweils mit einer Kolbenstange fest verbunden sind, bei dem die beiden Kolbenstangen mit deren druckraumfernen Ende auf ein Stellelement einer zu betätigenden Vorrichtung einwirken, und bei dem eine Ventileinrichtung zur Steuerung der Zuführung und Abführung des Druckmittels zu und von den beiden genannten Kolben-Zylinder-Anordnungen vorhanden ist, wobei die Ventileinrichtung ein erstes Wegeventil sowie ein zweites Wegeventil aufweist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der beiden Wegeventile der Hauptkolben axial beidseitig und der Hilfskolben axial einseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, und bei dem der Hilfskolben mit dem Hauptkolben zusammenwirkt, um den Hauptkolben und damit das Stellelement zwischen einer ersten Endstellung, einer zweiten Endstellung und einer Mittenstellung zu bewegen.
  • Dreistellungsaktuatoren werden als Getriebesteller zur automatisierten Betätigung von Schaltgetrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ein Dreistellungsaktuator bekannter Bauart ist mit einem Hauptkolben und mit einem mit dem Hauptkolben in Reihe geschalteten Hilfskolben versehen sowie über zwei Wegeventile an einen Fluiddruck, beispielsweise Druckluft, angeschlossen. Der Hauptkolben kann durch Ansteuern der Ventile drei definierte Positionen einnehmen, nämlich zwei axiale Endstellungen und eine dazwischen liegende Mittenstellung, wobei der Hilfskolben im Wesentlichen zur Stabilisierung der Mittenstellung, also einer dritten Position dient. Dementsprechend kann ein durch den Hauptkolben unmittelbar oder mittelbar bewegtes Stellelement und damit ein Gangwahlelement, ein Schaltfinger, ein Schalthebel oder dergleichen jeweils in einer von drei vorbestimmten Positionen fixiert werden.
  • Die beiden Kolben eines bekannten Dreistellungsaktuators sind in einem gemeinsamen Zylindergehäuse untergebracht. Allerdings ist der zur Verfügung stehende Fluiddruck in einem Fahrzeug begrenzt. Daher müssen in der Regel unterschiedliche Stellkräfte in einem Dreistellungsaktuator zum Verstellen des Stellelements einerseits und zur Fixierung einer Mittenstellung andererseits durch unterschiedlich große Kolbenflächen erzeugt werden. Hierzu weist üblicherweise einer der beiden Kolben einen größeren Durchmesser auf als der andere Kolben. Die Anordnung dieser beiden Kolben in einem gemeinsamen Zylindergehäuse zwingt daher zunächst zu einem relativ großen Außendurchmesser des Dreistellungsaktuators und zudem zu einer radial gestuften inneren Bohrung, zur Ausbildung von zylindrischen Abschnitten, in denen die unterschiedlich großen Kolben aufgenommen sind. Leider ist der verfügbare Bauraum für Getriebesteller in einem Fahrzeug aufgrund von Konstruktions- und Designvorgaben der Fahrzeughersteller meistens vergleichsweise gering, so dass es wünschenswert ist, den Außendurchmesser eines solchen Dreistellungsaktuators möglichst klein zu halten.
  • Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dreistellungsaktuator der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der eine kompakte Bauform aufweist. Insbesondere soll ein solcher Dreistellungsaktuator für ein automatisiertes Schaltgetriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeugs geeignet sein.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.
  • Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass ein gemeinsames Zylindergehäuse für die beiden Kolben eines Dreistellungsaktuator zu einem relativ großen Zylinderdurchmesser führt. Durch eine konstruktive Anpassung des Aufbaus an die unterschiedlichen Durchmesser der einzelnen Kolben unter Verzicht auf ein gemeinsames Zylindergehäuse kann ein kompakterer Aufbau eines derartigen Dreistellungsaktuators erreicht werden.
  • Die Erfindung geht daher aus von einem Dreistellungsaktuator für ein automatisiertes Schaltgetriebe, welcher mit Hilfe eines fluidischen Druckmittels betätigbar ist, welcher einen Hauptkolben und einem Hilfskolben mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, bei dem die beiden Kolben hintereinander angeordnet und in einem Zylindergehäuse axial beweglich aufgenommen sind, bei dem die beiden Kolben jeweils mit einer Kolbenstange fest verbunden sind, bei dem die beiden Kolbenstangen mit deren druckraumfernen Ende auf ein Stellelement einer zu betätigenden Vorrichtung einwirken, und bei dem eine Ventileinrichtung zur Steuerung der Zuführung und Abführung des Druckmittels zu und von den beiden genannten Kolben-Zylinder-Anordnungen vorhanden ist, welche ein erstes Wegeventil sowie ein zweites Wegeventil aufweist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der beiden Wegeventile der Hauptkolben axial beidseitig und der Hilfskolben axial einseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, und bei dem der Hilfskolben mit dem Hauptkolben zusammenwirkt, um den Hauptkolben und damit das Stellelement zwischen einer ersten Endstellung, einer zweiten Endstellung und einer Mittenstellung zu bewegen.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass der Hauptkolben und der Hilfskolben jeweils in einem eigenen Zylindergehäuse angeordnet sind, dass der Innendurchmesser des ersten Zylindergehäuses plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser des Hauptkolbens entspricht, und dass der Innendurchmesser des zweiten Zylindergehäuses plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser des Hilfskolbens entspricht.
  • Dadurch, dass jeder der beiden Kolben des Dreistellungsaktuators in einem eigenen Zylindergehäuse untergebracht ist, kann auf ein gemeinsames Zylindergehäuse mit einer gestuften Innenbohrung verzichtet werden. Der Kolben mit dem kleineren Durchmesser benötigt demnach ein Zylindergehäuse mit einem geringeren Durchmesser. Im Bereich dieses kleineren Zylindergehäuses wird somit Bauraum frei beziehungsweise ein kleinerer Einbauraum in oder an einem Schaltgetriebe benötigt. Die Erfindung bietet dadurch insbesondere die Möglichkeit, einen Gassenwahl-Aktuator sehr dicht an einen senkrecht dazu ausgerichteten Gangwahl-Aktuator an einem automatisierten Schaltgetriebe zu positionieren.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kolbenstange des Hauptkolbens hohlzylindrisch oder topfförmig ausgebildet sowie ein von dem Hauptkolben entferntes stirnseitig offenes Ende aufweist, dass in dieses offene Ende der Kolbenstange des Hauptkolbens ein Koppelstück axial teilweise aufgenommen sowie dort befestigt ist, dass das Koppelstück mit einem als Hebel oder Zapfen ausgebildetes Stellelement eines Stellzylinders gelenkig verbunden ist, und dass die Kolbenstange des Hilfskolbens ein dem Koppelstück zugewandtes stirnseitiges Ende aufweist, welches als eine Anlagefläche für ein benachbartes, stirnseitiges Ende des Koppelstücks ausgebildet ist.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kolbenstange des Hilfskolbens hohlzylindrisch oder topfförmig ausgebildet ist sowie ein dem Koppelstück zugewandtes, stirnseitig geschlossenes Ende aufweist.
  • Der Hauptzylinder mit dem Hauptkolben und der Hilfszylinder mit dem Hilfskolben können koaxial oder etwas zueinander axial versetzt, jedoch hintereinander angeordnet sein, mit einem axial dazwischen positionierten Koppelstück, welches mit dem Hauptkolben verbunden ist. An dem Koppelstück ist ein Hebel oder Zapfen angelenkt, der durch die Stellbewegung des Hauptkolbens zwischen drei Schaltpositionen bewegt werden kann. Dieses Stellelement ist mit dem Betätigungselement eines Stellzylinders, der beispielsweise ein Gangwahl-Aktuator sein kann, verbunden. Das Stellelement kann mit einer Schnittstelle verbunden sein oder als eine Schnittstelle genutzt werden, die eine Wählbewegung einerseits und eine Schaltbewegung andererseits ermöglicht. Diese gemeinsame Schnittstelle kann somit zwei separate Schnittstellen, nämlich eine für eine Wählbewegung und eine weitere für eine Schaltbewegung ersetzen. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden sowie der Kostenaufwand verringert werden. Beispielsweise kann ein Dreistellungsaktuator mit den Merkmalen der Erfindung eingesetzt werden, um in einer Bereichsgruppe eines Nutzfahrzeug-Gruppengetriebes die Positionen „High“, „Neutral“ und „Low“ anzuwählen beziehungsweise einzulegen.
  • Die Ausbildung der Kolbenstangen als Hohlstangen hat neben einer Gewichtseinsparung den Vorteil, dass das Koppelstück für das Stellelement mit einem Abschnitt seiner Gesamtlänge darin Platz sparend und sicher befestigt werden kann. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Kolbenstange des Hauptkolbens und das Koppelstück zur gelenkigen Anbindung des Stellelements einstückig miteinander verbunden beziehungsweise ausgebildet sind. Dadurch entfällt ein Montageschritt zur Verbindung der Kolbenstange mit dem Koppelstück sowie dazu gegebenenfalls benötigtes Befestigungsmaterial.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein axialer Fortsatz des Koppelstücks mit geringem Radialspiel innerhalb eines koaxialen Hohlraumes der Kolbenstange des Hilfskolbens angeordnet und dort axial beweglich geführt ist. Dadurch kann die Lagerung und Führung der Hauptkolben und Hilfskolben vereinfacht sowie der Aufbau noch kompakter gestaltet werden. In diesem Fall wären die Kolbenstange des Hauptkolbens und das Koppelstück bevorzugt gemeinsam einstückig ausgebildet.
  • Weiter ist bevorzug vorgesehen, dass bei dem beschriebenen Dreistellungsaktuator die beiden unterschiedlich durchmessergroßen Zylindergehäuse nicht unmittelbar miteinander verbunden sind. Demnach sind die beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen des Dreistellungsaktuators baulich gesonderte Funktionselemente, von denen die durchmesserkleinere Kolben-Zylinder-Anordnung in der einfachsten Ausführungsform lediglich dazu genutzt wird, um das Koppelstück bei Bedarf in der Mittenstellung des Dreistellungsaktuators zu fixieren.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass die beiden unterschiedlich durchmessergroßen Zylindergehäuse koaxial oder nicht koaxial zueinander angeordnet sind. Eine nicht koaxiale Anordnung der beiden Zylindergehäuse wird bevorzugt, weil der im Vergleich zu bekannten technischen Lösungen im Bereich des durchmesserkleineren Zylindergehäuses nun freie Bauraum so am besten zur Anordnung anderer Komponenten genutzt werden kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, welche in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. In dieser Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung eines Dreistellungsaktuators mit den Merkmalen der Erfindung in einer ersten Schaltstellung,
    • 2 den Dreistellungsaktuator gemäß 1 in einer zweiten Schaltstellung,
    • 3 die Dreistellungsaktuator gemäß den 1 oder 2 in einer dritten Schaltstellung, und
    • 4 eine schematische Darstellung eines Dreistellungsaktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, so dass sie mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Demnach weist der in 1 dargestellte, erfindungsgemäß ausgebildete Dreistellungsaktuator 1 für ein nicht dargestelltes automatisiertes Schaltgetriebe einen Hauptkolben 2 und einen Hilfskolben 4 auf. Der Hauptkolben 2 ist in einem als Hauptzylinder ausgebildeten ersten Zylindergehäuse 3 axial verschiebbar angeordnet. Der Hauptkolben 2 trennt einen von dem Hilfskolben 4 abgewandten ersten Druckraum 24 und einen dem Hilfskolben 4 zugewandten zweiten Druckraum 25 voneinander, deren Volumina abhängig von der jeweiligen Kolbenposition variieren. Das erste Zylindergehäuse 3 weist einen vergleichsweise großen Durchmesser d_1 auf. Der Hauptkolben 2 ist mit einer Kolbenstange 10 fest verbunden. Diese Kolbenstange 10 weist eine weitgehend topfförmige Geometrie auf, deren von dem Hauptkolben 2 fernes Ende 17 stirnseitig offen ist. In dieses offene Ende 17 ist ein Koppelstück 12 mit einem Stück seiner axialen Länge eingeschoben, wobei die Einschublänge durch einen überstehenden Absatz 28 am Koppelstück 12 begrenzt ist.
  • Das Koppelstück 12 ist mittels eines Befestigungselements 29, welches hier als eine in einer durchgehenden Querbohrung sitzende Verschraubung oder Verstiftung ausgebildet ist, an der Kolbenstange 10 fixiert. An dem Koppelstück 12 ist ein hebelartiges Stellelement 9 angelenkt. Dazu greift ein kugelig oder zylindrisch ausgebildetes Ende 20 des Stellelements 9 in eine geometrisch passend geformte Ausnehmung 33 des Koppelstücks 12 ein und bildet eine gelenkige, nicht voneinander lösbare Verbindung zwischen dem Stellelement 9 und dem Hauptkolben 2. Das andere Ende 21 des Stellelements 9 ist mit einem Stellglied 23 eines Stellaktuators 22 verbunden und mit diesem zumindest um eine Drehachse 30 verschwenkbeweglich gelagert. Das Stellglied 23 kann als eine Wähl- und Schaltwelle ausgebildet sein, welche zum Wählen einer Schaltgasse axial verschiebbar und zum Ein- und Auslegen eines Getriebegangs mittels des Dreistellungsaktuator 1 um deren Längs- oder Drehachse 30 schwenkbar ist.
  • Der Hilfskolben 4 ist in einem als Hilfszylinder ausgebildeten zweiten Zylindergehäuse 5 axial verschiebbar angeordnet. Der Hilfskolben 4 trennt einen dem Hauptkolben 2 zugewandten Druckraum 26 und einen von dem Hauptkolben 2 abgewandten Druckraum 27 voneinander, deren Volumina ebenfalls abhängig von der Position des Hilfskolbens 4 variieren. Der Hilfskolben 4 ist mit einer Kolbenstange 11 fest verbunden. Diese Kolbenstange 11 ist hat eine im Wesentlichen topfförmige Geometrie, und sie ist an dem vom Hilfskolben 4 fernen Ende 18 gemäß dieser ersten Ausführungsform stirnseitig von einem Deckel verschlossen, wobei die Stirnseite des Deckels beziehungsweise dieses Hilfskolbens 4 eine Anlagefläche für ein vom Hauptkolben 2 fernes Ende 19 des Koppelstücks 12 bildet.
  • Die beiden Zylindergehäuse 3, 5 sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nicht unmittelbar miteinander verbunden, sondern stellen gesonderte Funktionsbauteile des Dreistellungsaktuator 1 dar.
  • Das zweite Zylindergehäuse 5, also dasjenige für den Hilfskolben 4, weist radial innen einen Durchmesser d_2 auf, der im Vergleich mit dem inneren Durchmesser d_1 des ersten Zylindergehäuses 3 kleiner ist. Der Hilfszylinder 5 beansprucht somit einen geringeren Einbauraum im oder am Schaltgetriebe, insbesondere eine kleinere radiale Bauhöhe, als der Hauptzylinder 10.
  • Zur Betätigung des Dreistellungsaktuators 1 ist eine Ventileinrichtung 6 vorhanden. Die Ventileinrichtung 6 weist ein erstes Wegeventil 7 sowie ein zweites Wegeventil 8 auf, welche als 3/2-Wege-Magnetventile ausgebildet sind. Das erste Wegeventil 7 ist über eine erste Verbindungsleitung 14 mit dem ersten Zylindergehäuse 3 pneumatisch verbunden. Das zweite Wegeventil 8 ist über eine zweite Verbindungsleitung 15 mit dem zweiten Druckraum 25 des ersten Zylindergehäuses 3 sowie zugleich über eine von der zweiten Verbindungsleitung 15 abzweigenden dritten Verbindungsleitung 16 mit dem ersten Druckraum 27 des zweiten Zylindergehäuses 5 pneumatisch verbunden. Der zweite Druckraum 26 des Hilfskolbens 4 ist funktionslos und befindet sich im ständigen Druckausgleich mit der Atmosphäre.
  • Der Hauptkolben 2 und der Hilfskolben 4 sowie die beiden zugeordneten Zylindergehäuse 5, 10 sind axial hintereinander und leicht achsversetzt zueinander angeordnet und in ihrer Wirkungsweise in Reihe geschaltet. Die Funktionsweise des Dreistellungsaktuators 1 ist wie in den 1 bis 3 dargestellt wie folgt:
  • In dem in 1 dargestellten Zeitpunkt befindet sich der Dreistellungsaktuator 1 in einer Mittenstellung. In dieser Mittenstellung stehen die Längsachsen von Hauptkolben 2 und Stellelement 9 senkrecht aufeinander. Die Mittenstellung wird erreicht, wenn sich beide Wegeventile 7, 8 in der gleichen zweiten, von jeweils zwei möglichen Schaltstellungen I, II befinden. In der zweiten Schaltstellung II des ersten Wegeventils 7 ist der erste Druckraum 24 des ersten Zylindergehäuses 3 mit einer Druckmittelquelle 13 verbunden, beispielsweise einem Druckluftversorgungssystem. Gleichzeitig ist in der zweiten Schaltstellung II des zweiten Wegeventils 8 der zweite Druckraum 25 des ersten Zylindergehäuse 3 sowie der in Richtung des Hauptkolbens 2 wirksame erste Druckraum 27 des zweiten Zylindergehäuses 5 mit der Druckmittelquelle 13 verbunden. Somit liegt am Hauptkolben 2 beidseitig und am Hilfskolben 4 einseitig der gleiche Druck an. Die aus dem an den Kolbenflächen anstehenden Fluiddruck und der jeweils wirksamer Kolbenfläche resultierenden Stellkräfte sind derart ausgelegt, dass die Kolbenstange 10 des Hauptkolbens 2 aus jeder anderen Position automatisch in die in 1 dargestellte Mittenstellung bewegt (siehe Doppelpfeile an den Kolbenstangen 10, 11) beziehungsweise in dieser gehalten wird. Dabei befindet sich der Hilfskolben 4 in seiner maximal ausgefahrenen Position, so dass der im pneumatischen Kräftegleichgewicht gehaltene Hauptkolben 2 im ersten Zylindergehäuse 3 in seine Mittenstellung geschoben ist. Dadurch ist auch das Stellelement 9 in der Mittenstellung des Dreistellungsaktuators 1 fixiert.
  • In der in 2 dargestellten Betriebssituation befindet sich der Dreistellungsaktuator 1 in einer ersten Endstellung. In dieser ersten Endstellung ist das Stellelement 9 in Richtung zum ersten Zylindergehäuse 3 verschwenkt. Die erste Endstellung wird erreicht, wenn sich das erste Wegeventil 7 in der ersten Schaltstellung I und das zweite Wegeventil 8 in der zweiten Schaltstellung II befinden. Dadurch wird der zweite Druckraum 25 des ersten Zylindergehäuses 3 mit Druckmittel beaufschlagt und der gegenüberliegende erste Druckraum 24 entlüftet. Der Hauptkolben 2 fährt dadurch seine erste Endstellung an, in der er im ersten Druckraum 24 des ersten Zylindergehäuses 3 an einem ersten Anschlag 31 zum Anliegen kommt. Hierdurch befindet sich auch das Stellelement 9 in seiner ersten verschwenkten Stellung. Der Hilfskolben 4 und dessen Kolbenstange 11 verbleiben dabei in deren vollständig ausgefahrenen Position.
  • In der in 3 dargestellten Betriebssituation befindet sich der Dreistellungsaktuator 1 in seiner zweiten Endstellung. In dieser zweiten Endstellung ist das Stellelement 9 in Richtung zum zweiten Zylindergehäuse 5 verschwenkt. Die zweite Endstellung wird erreicht, wenn sich das erste Wegeventil 7 in der zweiten Schaltstellung II und das zweite Wegeventil 8 in der ersten Schaltstellung I befinden. Dadurch wird der zweite Druckraum 25 des ersten Zylindergehäuses 3 entlüftet und der erste Druckraum 24 des ersten Zylindergehäuses 3 wird mit Druckmittel beaufschlagt. Der Hauptkolben 2 fährt dadurch seine zweite Endstellung an, in der er an einer Wand des zweiten Druckraumes 25 des ersten Zylindergehäuses 3 an einem zweiten Anschlag 32 zum Anliegen kommt, wodurch die zweite Endstellung erreicht und damit das Stellelement 9 in der zweiten verschwenkten Stellung fixiert ist. Der Hilfskolben 4 wird dabei durch den Hauptkolben 2 beziehungsweise durch das Koppelelement 12 drucklos in den koppelelementfernen Druckraum 27 des zweiten Zylindergehäuses 5 hinein verschoben und die dort vorhandene Luft wird über die Verbindungsleitungen 16 und 15 zum zweiten Wegeventil 8 und vor dort in die Umgebung ausgeschoben.
  • Die drei möglichen Stellungen des Stellelements 9 sind über das Stellglied 23 des Stellaktuators 22 für Wählbewegungen oder für Schaltbewegungen, gegebenenfalls in Kombination mit einer Drehbewegung oder einer Linearbewegung zum Anwählen beziehungsweise zum Ein- und Auslegen von Übersetzungsstufen in dem Schaltgetriebe nutzbar.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Dreistellungsaktuators 1*. Dieser unterscheidet sich von dem in den 1 bis 3 dargestellten Dreistellungsaktuator 1 lediglich dadurch, dass an dem Koppelstück 12* ein axialer Fortsatz 34 ausgebildet ist, der mit geringem Radialspiel innerhalb eines koaxialen Hohlraumes 35 der Kolbenstange 11* des Hilfskolbens 4 angeordnet und dort axial beweglich geführt ist. Ein solcher axialer Fortsatz 34 kann auch ein Bestandteil der ersten Kolbenstange 10 sein, sofern diese zusammen mit dem Koppelstück 12 einstückig ausgebildet ist. Die in 4 dargestellte Konstruktion hat den Vorteil, dass die erste Kolbenstange 10 direkt oder mittelbar über das Koppelstück 12* in der zweiten Kolbenstange 11* geführt ist, ohne dass dafür gesonderte Lagermittel notwendig sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Dreistellungsaktuator (erste Ausführungsform)
    1*
    Dreistellungsaktuator (zweite Ausführungsform)
    2
    Hauptkolben
    3
    Erstes Zylindergehäuse
    4
    Hilfskolben
    5
    Zweites Zylindergehäuse
    6
    Ventileinrichtung
    7
    Erstes Wegeventil
    8
    Zweites Wegeventil
    9
    Stellelement
    10
    Erste Kolbenstange
    11
    Zweite Kolbenstange
    11*
    Zweite Kolbenstange (zweite Ausführungsform)
    12
    Koppelstück
    12*
    Koppelstück (zweite Ausführungsform)
    13
    Druckmittelquelle
    14
    Erste Verbindungsleitung
    15
    Zweite Verbindungsleitung
    16
    Dritte Verbindungsleitung
    17
    Erstes Ende der Kolbenstange 10
    18
    Erstes Ende der Kolbenstange 11
    19
    Ende des Koppelstücks
    20
    Erstes Ende des Stellelements 9
    21
    Zweites Ende des Stellelements 9
    22
    Stellaktuator
    23
    Stellglied des Stellaktuators 22
    24
    Erster Druckraum des ersten Zylindergehäuse 3
    25
    Zweiter Druckraum des ersten Zylindergehäuse 3
    26
    Erster Druckraum des zweiten Zylindergehäuse 5
    27
    Zweiter Druckraum des zweiten Zylindergehäuse 5
    28
    Absatz am Koppelstück 12
    29
    Befestigungselement
    30
    Drehachse
    31
    Erster Anschlag am ersten Zylindergehäuse 3
    32
    Zweiter Anschlag am ersten Zylindergehäuse 3
    33
    Ausnehmung im Koppelstück 12
    34
    Fortsatz des Koppelstücks 12
    35
    Hohlraum in der Koppelstange 11
    d_1
    Durchmesser des Druckraumes 24, 25
    d_2
    Durchmesser des Druckraumes 26, 27
    I
    Erste Schaltstellung
    II
    Zweite Schaltstellung

Claims (8)

  1. Dreistellungsaktuator (1, 1*), welcher mit Hilfe eines fluidischen Druckmittels betätigbar ist, welcher einen Hauptkolben (2) und einen Hilfskolben (4) mit unterschiedlichen Durchmessern (d_1, d_2) aufweist, bei dem die beiden Kolben (2, 4) hintereinander angeordnet und in einem Zylindergehäuse axial beweglich aufgenommen sind, bei dem die beiden Kolben (2, 4) jeweils mit einer Kolbenstange (10, 11, 11*) fest verbunden sind, bei dem die beiden Kolbenstangen (10, 11, 11*) mit deren druckraumfernen Ende auf ein Stellelement (9) einer zu betätigenden Vorrichtung einwirken, und bei dem eine Ventileinrichtung (6) zur Steuerung der Zuführung und Abführung des Druckmittels zu und von den beiden genannten Kolben-Zylinder-Anordnungen vorhanden ist, wobei die Ventileinrichtung (6) ein erstes Wegeventil (7) sowie ein zweites Wegeventil (8) aufweist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der beiden Wegeventile (7, 8) der Hauptkolben (2) axial beidseitig und der Hilfskolben (4) axial einseitig mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, und bei dem der Hilfskolben (4) mit dem Hauptkolben (2) zusammenwirkt, um den Hauptkolben (2) und damit das Stellelement (9) zwischen einer ersten Endstellung, einer zweiten Endstellung und einer Mittenstellung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkolben (2) und der Hilfskolben (4) jeweils in einem eigenen Zylindergehäuse (3, 5) angeordnet sind, dass der Innendurchmesser des ersten Zylindergehäuses (3) plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser (d_1) des Hauptkolbens (2) entspricht, und dass der Innendurchmesser des zweiten Zylindergehäuses (5) plus eines geringen Radialspiels dem Durchmesser (d_2) des Hilfskolbens (4) entspricht.
  2. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (10) des Hauptkolbens (2) hohlzylindrisch oder topfförmig ausgebildet ist und ein von dem Hauptkolben (2) entferntes stirnseitig offenes Ende (17) aufweist, dass in dieses offene Ende (17) der Kolbenstange (10) des Hauptkolbens (2) ein Koppelstück (12) axial teilweise aufgenommen sowie dort befestigt ist, dass das Koppelstück (12) mit einem als Hebel oder Zapfen ausgebildetes Stellelement (9) eines Stellzylinders (22) gelenkig verbunden ist, und dass die Kolbenstange (11, 11*) des Hilfskolbens (4) ein dem Koppelstück (12, 12*) zugewandtes stirnseitiges Ende (18) aufweist, welches als eine Anlagefläche für ein benachbartes stirnseitiges Ende (19) des Koppelstücks (12, 12*) ausgebildet ist.
  3. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (11, 11*) des Hilfskolbens (4) hohlzylindrisch oder topfförmig ausgebildet ist sowie ein dem Koppelstück (12, 12*) zugewandtes, stirnseitig geschlossenes Ende (18) aufweist.
  4. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (10) des Hauptkolbens (2) und das Koppelstück (12, 12*) einstückig ausgebildet sind.
  5. Dreistellungsaktuator (1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Fortsatz (34) des Koppelstücks (12*) oder der Kolbenstange (10) des Hauptkolbens (2) mit geringem Radialspiel innerhalb eines koaxialen Hohlraumes (35) der Kolbenstange (11*) des Hilfskolbens (4) angeordnet und dort axial beweglich geführt ist.
  6. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Zylindergehäuse (3, 5) aufweist, welche nicht unmittelbar miteinander verbunden sind.
  7. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylindergehäuse (3, 5) koaxial zueinander angeordnet sind.
  8. Dreistellungsaktuator (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylindergehäuse (3, 5) nicht koaxial zueinander angeordnet sind.
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