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Die Erfindung betrifft einen Zentralausrücker für eine hydraulische oder pneumatische Kupplungsbetätigungseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Zentralausrücker für hydraulische oder pneumatische Kupplungsbetätigungseinrichtungen bekannt, wobei der Zentralausrücker mit einer zu betätigenden Kupplungseinheit verbunden bzw. verbindbar ist und bei der Beaufschlagung mit einem Fluid eine axiale Kraft auf die Kupplungseinheit, wie zum Beispiel auf die Membranfederzungen der Kupplungseinheit, zwecks deren Betätigung übertragen kann.
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Zentralausrücker werden üblicherweise innerhalb der Getriebeglocke verbaut, wobei der hydraulische Zylinder des Zentralausrückers die Eingangswelle umschließt. Für Hybridfahrzeuge und die automatisierte Kupplungsbetätigung kann ein Wegsensor seitlich am Gehäuse angebracht werden, dessen Signal für die Steuerung von Sicherheits- und Komfortfunktionen wie z.B. automatische Handbremse, Berganfahr-Assistent, elektrohydraulische Kupplungsregelung und/ oder Abwürgeschutz im Fahrzeug genutzt werden kann.
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Kupplungseinheiten sind einem betriebsbedingten Verschleiß ausgesetzt. Zur Gewährleistung einer langen Lebensdauer ist jedoch gefordert, dass Verschleißerscheinungen keinen Einfluss auf die Funktionssicherheit der Kupplungseinheit haben dürfen. Es ist daher bei modernen Kupplungseinheiten vorgesehen, dass die Verschleißerscheinungen ausgeglichen werden.
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Des Weiteren können die Signale des Wegsensors genutzt werden für den aktiven Ausgleich der Verschleißerscheinungen.
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Üblicherweise ist bei einem Wegsensor eines Zentralausrückers das zu sensierende Element an einem Träger am Ausrücklager befestigt und wird linear an einem Sensor vorbei geführt. Dieser Sensor detektiert die lineare Bewegung und wandelt diese in ein elektrisches Ausgangssignal um, entsprechend der Position des zu sensierenden Elements.
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Eine entsprechende Ausgestaltung ist in den 1 und 2 dargestellt.
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1 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Zentralausrückers und 2 zeigt eine Schnittansicht durch den herkömmlichen Zentralausrücker.
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Zur Erläuterung des herkömmlichen Zentralausrückers wird Bezug genommen auf diese beiden Figuren. Der Zentralausrücker umfasst ein Gehäuse 10, welches axial zentral eine Führungshülse 11 ausbildet, die als Durchführung 12 für eine Getriebewelle dient. Gleichzeitig bildet die Führungshülse 11 die Innenseite eines Zylinders 13 aus, der somit als Hohlzylinder ausgeführt ist. Der Zylinder 13 ist dabei der Druckraum 14, in dem ein Kolben 20 translatorisch verschiebbar gelagert ist. Außen am Gehäuse 10 weist der Zentralausrücker eine Spiralfeder 21 auf. Der Kolben 20 ist gegenüber dem Zylinder 13 mit einer Dichtung 22 abgedichtet. Der Zentralausrücker weist weiterhin eine Verdrehsicherung 30 auf, die eine Rotationsbewegung um die Längsachse des Zylinders 13 verhindert. Diese Verdrehsicherung 30 wirkt mit einem Träger 41 zusammen, der fest an einem Lageraußenring 42 eines Ausrücklagers 40, welches mit dem Kolben 20 zusammenwirkt, angeschlossen ist, wobei die Verdrehsicherung 30 als ein stiftartiges Element ausgebildet ist, welches eine Öffnung bzw. ein Fenster im Träger 41 durchdringt.
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Weiterhin umfasst der Zentralausrücker eine Positionsbestimmungseinheit 60, die ein zu sensierendes Element 61 sowie eine Sensoreinrichtung 62 bzw. einen Sensor 62 aufweist. Die Positionsbestimmungseinheit 60 ist dabei derart ausgeführt, dass die Position des zu sensierenden Elementes 61 bei seiner translatorischen Bewegung zusammen mit dem Träger 41 und dem Ausrücklager 40 mittels der Sensoreinrichtung 62 detektierbar ist. Die Sensoreinrichtung 62 bildet somit eine Detektionseinrichtung 63 aus.
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Aus 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass das Ausrücklager 40 zusammen mit dem daran angeordneten Träger 41 und demzufolge auch das zu sensierende Element 61 eine Taumelbewegung 50 ausführen können bzw. müssen, um fertigungsbedingte Toleranzen innerhalb der zu betätigenden Kupplungseinrichtung ausgleichen zu können. Der Ausrücklager-Taumelschwenkpunkt 80 liegt dabei in vom Zylinder 13 umgebenden Raum.
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Nachteilig ist hier die über die komplette Hublänge des Kolbens notwendige Führung des zu sensierenden Elementes 61, die einen erheblichen Volumenbedarf aufweist. Des Weiteren ist die Führung in der Verdrehsicherung 30 spielfrei auszugestalten, um eine exakte Positionserfassung zu gewährleisten. Zudem darf die Führung die Taumelbewegung des Ausrücklagers 40 nicht behindern, um Reibungsverluste zu vermeiden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zentralausrücker zur Verfügung zu stellen, der mit geringem Bauraumbedarf eine zuverlässige und kostengünstige Positionserfassung des Kolbens bzw. des Ausrücklagers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Zentralausrücker nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Zentralausrückers sind in den Unteransprüchen 2-4 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft einen Zentralausrücker für eine hydraulische oder pneumatische Kupplungsbetätigungseinrichtung, vorzugsweise für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges. Der Zentralausrücker umfasst ein Gehäuse und einen damit zumindest translatorisch fest verbundenen, als Druckraum fungierenden Zylinder, insbesondere einen Zylinder mit ringförmigem Querschnitt, sowie einen Kolben, insbesondere einen Ringkolben, der in dem Zylinder translatorisch verschiebbar ist, sowie eine Positionsbestimmungseinheit, mit der ein Signal bezüglich der translatorischen Position des Kolbens in Bezug zum Gehäuse generierbar ist. Zudem weist der Zentralausrücker ein Getriebe mit einem Rotationselement auf, wobei mit dem Getriebe die translatorische Bewegung des Kolbens in eine rotatorische Bewegung des Rotationselements umwandelbar ist und die Positionsbestimmungseinheit dazu ausgestaltet ist, ein Signal bezüglich der Winkelposition des Rotationselements zu generieren.
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Der Kolben wird bei Aufbringung eines Drucks mittels eines Fluides in dem Druckraum axial bewegt. Der Zentralausrücker ist an eine Kupplungseinheit anschließbar, so dass die translatorische Bewegung des Kolbens über das Ausrücklager auf die Kupplungseinheit zwecks deren Öffnung oder Schließung übertragbar ist.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Zentralausrückers liegt insbesondere darin, dass er die Positionsbestimmung des Kolbens bzw. des Ausrücklagers in einem geringen benötigten Bauraum gewährleistet und ohne eine über den gesamten Hub des Zentralausrückers vorhandene Führung des zu sensierenden Elementes auskommt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Zentralausrückers ist vorgesehen, dass das Getriebe derart ausgestaltet ist, dass die Rotationsbewegung des Rotationselementes einen Winkel von 360° bei vollständigem Hub bzw. maximaler translatorischer Bewegung des Kolbens nicht überschreitet. Dies ermöglicht die Absolut-Messung der Winkelposition und damit eine einfachere Ermittlung der translatorischen Wegposition des Kolbens.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Zentralausrückers ist vorgesehen, dass die Positionsbestimmungseinheit eine Sensoreinrichtung umfasst, die ein zu sensierendes Element sowie eine Detektionseinrichtung zur Detektion der Winkelposition des zu sensierenden Elementes aufweist, wobei eines der beiden Module zu sensierendes Element und Detektionseinrichtung an dem Rotationselement angeordnet ist, und das jeweils andere Modul rotationsfest angeordnet ist.
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Das zu sensierende Element kann dabei auch als Target bezeichnet werden und insbesondere als ein Magnet eines Hallsensors, bzw. als ein Aluminiumsteil eines Induktivsensors ausgestaltet sein. Als Sensorprinzipien können letztendlich alle Sensoren eingesetzt werden, welche in der Lage sind, eine Rotationsbewegung zu detektieren. Dies kann ein einfaches Drehpotentiometer, ein Hallsensor (ähnlich einem Rotorlagesensor beim Elektromotor) oder ein induktiver Sensor sein.
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Der Sensor bildet die Detektionseinrichtung aus, mit der die Winkelposition des zu sensierenden Elementes detektierbar bzw. messbar ist.
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Demzufolge kann die Detektion der Winkelposition insbesondere über Messung der Winkelposition des zu sensierenden Elementes erfolgen.
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Vorzugsweise ist das zu sensierende Element am Rotationselement angeordnet, und die Detektionseinrichtung ist gehäusefest angeordnet. Dabei soll jedoch auch eine umgekehrte Anordnung nicht ausgeschlossen sein. Unter der rotationsfesten Anordnung ist hierbei zu verstehen, dass das jeweilige Modul nicht-rotierbar angeordnet ist, so dass eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen den beiden Modulen stattfinden kann.
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Weiterhin kann das Getriebe ein Translationselement, insbesondere eine Zahnstange, umfassen, zur Einleitung der translatorischen Bewegung in das Getriebe zum Antrieb des insbesondere als Zahnrad ausgestalteten Rotationselements zwecks Ausführung einer dem Weg der translatorischen Bewegung entsprechenden Rotationsbewegung des Rotationselements. Dabei ist das Translationselement an einem der beiden Bauteile Kolben und Zylinder angeordnet und das Rotationselement ist an dem jeweils anderen Bauteil angeordnet ist. Somit ist in einfacher, volumensparender und zuverlässiger Bauweise eine translatorische Bewegung des Translationselementes in eine rotatorische Bewegung des Rotationselementes umwandelbar.
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Diese Ausführungsform des Zentralausrückers ist dann vorteilhaft ausgebildet, wenn das Translationselement eine Zahnstange ist, die mit einem als Zahnrad ausgestalteten Rotationselement kämmt, wobei die Zahnstange eine Krümmung aufweist, deren Zentrum im vom Zylinder umschlossenen Raum liegt.
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Somit stimmt das Zentrum der Zahnstangenkurve im Wesentlichen mit dem Ausrücklager-Taumelschwenkpunkt überein.
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In der Ausgestaltung, in der Zahnstange fest mit dem Ausrücklager verbunden ist, bleibt das Zentrum der Zahnstangenkurve im Wesentlichen immer denkungsgleich mit dem Taumelzentrum des Ausrücklagers. So wird die Taumelbewegung des Ausrücklagers vollständig in eine Rotation des Zahnrades umgesetzt, ohne dass das Taumeln zu einer Abstandsänderung von Zahnrad zum Gehäuse des Zentralausrückers bzw. dessen Längsachse führt.
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Das Zahnrad, mit dem die Zahnstange kämmt, ist dabei vorzugsweise an der radial inneren oder der radial äußeren Seite der Krümmung angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird gewährleistet, dass bei einer etwaigen Taumelbewegung des Kolbens im Zylinder, die toleranzbedingt nicht vollständig vermieden werden kann, eine Schwenkbewegung der Zahnstange im Wesentlichen um den Mittelpunkt ihrer Krümmung vollzogen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass trotz Taumelbewegung Zahnrad und Zahnstange im Eingriff bleiben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann das Zahnrad und/oder die Zahnstange im Wesentlichen entlang der zur Translationsbewegung senkrechten Richtung federnd gelagert sein, um auch bei unterschiedlichen Amplituden der Taumelbewegung, insbesondere an unterschiedlichen translatorischen Positionen des Kolben, den ständigen Eingriff der Verzahnungen des Zahnrades mit der Zahnstange zu gewährleisten. Zudem ist dadurch der Eingriff von Zahnrad und Zahnstange spielfrei ausgelegt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Zentralausrückers ist vorgesehen, dass dieser wenigstens ein weiteres Getriebe mit einem Rotationselement aufweist, wobei mit dem weiteren Getriebe die translatorische Bewegung des Kolbens in eine rotatorische Bewegung des Rotationselements umwandelbar ist und eine weitere Positionsbestimmungseinheit dazu ausgestaltet ist, ein Signal bezüglich der Winkelposition des Rotationselements des weiteren Getriebes zu generieren. Dieses weitere Getriebe sollte in Bezug zum erstgenannten Getriebe in einem definierten Winkel von mindestens 30°, vorzugsweise in einem Winkel von 90° bis 180°, angeordnet sein. Der Scheitelpunkt des Winkels liegt dabei auf der Bewegungsachse des Kolbens.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Kupplungsbetätigungseinrichtung zur Betätigung einer Kupplungseinheit, insbesondere einer Kupplungseinheit eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen erfindungsgemäßen Zentralausrücker.
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Die Erfindung wird vervollständigt durch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, der die Kupplungsbetätigungseinrichtung aufweist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Zentralausrückers,
- 2: eine Schnittansicht eines herkömmlichen Zentralausrückers,
- 3: ein Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zentralausrücker einer ersten Ausführungsform,
- 4: ein Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Zentralausrücker einer zweiten Ausführungsform.
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Auf die 1 und 2 ist bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen worden.
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Der generelle Aufbau des erfindungsgemäßen und in den 3 und 4 dargestellten Zentralausrückers ist im Wesentlichen der gleiche wie der des herkömmlichen Zentralausrückers, wie er in den 1 und 2 gezeigt ist.
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Der konstruktive Unterschied des erfindungsgemäßen Zentralausrückers liegt insbesondere darin, dass er ein Getriebe 70 aufweist, welches in der Lage ist, die translatorische Bewegung 80 des Kolben 20 und demzufolge auch des Ausrücklagers 40 in eine rotatorische Bewegung 90 umzuwandeln.
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Der erfindungsgemäße Zentralausrücker weist demzufolge keine Sensoreinrichtung auf, bei der ein zu sensierendes Element translatorisch an einer Sensoreinrichtung bzw. einem Sensor entlang geführt wird.
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Stattdessen umfasst der erfindungsgemäße Zentralausrücker ein Translationselement 72 in Form einer Zahnstange, welche mechanisch fest mit dem Ausrücklager 40 verbunden ist. Diese Zahnstange bzw. dieses Translationselement 72 verschiebt sich demzufolge zusammen mit dem Kolben 20 und dem Ausrücklager 40 translatorisch, wobei es ein Rotationselement 71 in Form eines Ritzels bzw. Zahnrades antreibt. Auf bzw. an dem Rotationselement 71 ist das zu sensierende Element 61 angeordnet, dessen Winkelposition mit einer Detektionseinrichtung detektierbar ist. Das Translationselement 72 in Form der Zahnstange sowie das Rotationselement 71 in Form des Ritzels bilden zusammen das Getriebe 70 aus.
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Dabei kann das Translationselement 72 in Form der Zahnstange linear ausgebildet sein, so wie es in 3 dargestellt ist, oder eine Krümmung aufweisen, so wie es 4 zeigt. Diese in 4 dargestellte Krümmung des Translationselementes 72 dient dazu, dass auch bei einer Taumelbewegung des Ausrücklagers 40 die Zahnstange ständig in Kontakt mit dem als Zahnrad ausgeführten Rotationselement 71 steht.
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Das Zentrum 73 der Biegung des Translationselementes 72 entspricht dabei im Wesentlichen der Position des Ausrücklager-Taumelschwerpunkts 51.
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Um auch bei schnellen Hubbewegungen bzw. langen Hüben des Kolbens 20 bzw. des Ausrücklagers 40 bei gleichzeitiger Taumelbewegung den Eingriff der Zahnstange in das Zahnrad zu gewährleisten ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, das als Zahnrad ausgebildete Rotationselement 71 mit einer federnden Lagerung 91 auszugestalten, die es ermöglicht, das Rotationelement 71 mit einer Federkraft beaufschlagt im Wesentlichen senkrecht zur Translationsachse des Ausrücklagers 40 zu verschieben.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Zentralausrücker wird eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die mit einem geringen Bauvolumen in einfacher und zuverlässiger Weise die Feststellung der Position des Ausrücklagers ermöglicht, auch wenn das Ausrücklager eine Taumelbewegung ausführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 11
- Führungshülse
- 12
- Durchführung für Getriebewelle
- 13
- Zylinder
- 14
- Druckraum
- 20
- Kolben
- 21
- Spiralfeder
- 22
- Dichtung
- 30
- Verdrehsicherung
- 40
- Ausrücklager
- 41
- Träger
- 42
- Lageraußenring
- 43
- Faltenbalg
- 50
- Taumelbewegung
- 51
- Ausrücklager-Taumelschwenkpunkt
- 60
- Positionsbestimmungseinheit
- 61
- zu sensierendes Element
- 62
- Sensoreinrichtung
- 63
- Detektionseinrichtung
- 70
- Getriebe
- 71
- Rotationselement
- 72
- Translationselement
- 73
- Zentrum der Biegung
- 80
- translatorische Bewegung
- 90
- rotatorische Bewegung
- 91
- federnde Lagerung
