DE102021204050A1

DE102021204050A1 - Aktuator zum Betätigen einer Parksperre

Info

Publication number: DE102021204050A1
Application number: DE102021204050.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias List; Armin Gierling
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN115234650A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator zum Betätigen einer Parksperre. Dieser Aktuator (1) umfasst einen in einem Gehäuse (6) axial verschiebbar angeordneten Kolben (2), der zum Betätigen der Parksperre über einen Druckraum (6a) mit Druckmittel beaufschlagbar ist und bei Druckbeaufschlagung gegen die Federkraft einer Feder (10) auf ein Sperrelement (6) der Parksperre wirkt. Dabei ist der Kolben (2) mittels einer Arretiervorrichtung (5) zumindest in derjenigen Kolbenstellung mechanisch fixierbar ist, die der Kolben (2) bei Druckbeaufschlagung einnimmt, wobei der Kolben (2) eine Zentralbohrung (2e) aufweist, innerhalb der mit dem Kolben (2) zum Arretieren des Kolbens (2) in Wirkverbindung bringbare Rastierelemente (5c) der Arretiervorrichtung (5) angeordnet sind. Vorgeschlagen wird, dass der Aktuator (1) einen zentrisch innerhalb des Kolbens (2) angeordneten hydraulischen Dämpfer (7) umfasst, mittels dem ein im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschender Ansteuerdruck (p_st) bedämpfbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator zum Betätigen einer Parksperre insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Sichern eines Kraftfahrzeugs gegen Wegrollen sind sowohl Parksperren bekannt, die in einem automatischen oder automatisierten Getriebe des Kraftfahrzeugs eingebaut sind und mechanisch auf eine Abtriebswelle dieses Getriebes wirken, als auch Parksperren, die in einer elektromotorisch angetriebenen Antriebsachse des Kraftfahrzeugs eingebaut sich und mechanisch auf die beiden abtriebsseitigen Halbwellen dieser Antriebsachse wirken. Derartige Parksperrensysteme umfassen üblicherweise eine auf einem Klinkenbolzen schwenkbar gelagerte Sperrklinke, die in ein mit dem Abtrieb des Getriebes bzw. der Antriebsachse verbundenes Parksperrenrad ein- oder ausrastet.
Üblicherweise erfolgt das Einlegen der Parksperre mechanisch durch die Federkraft einer Einlegefeder. Zum Auslegen der Parksperre ist häufig ein hydraulischer Aktuator vorgesehen, bei dem das dem Sperrelement abgewandte Ende der Verbindungsstange an der Wählscheibe angelenkt ist, die ihrerseits mit einer Kolbenstange eines hydraulisch betätigbaren, in einer Bohrung des Aktuatorgehäuses angeordneten Hydraulikkolbens wirkverbunden ist. Zum Auslegen der Parksperre ist dieser Hydraulikkolben dann gegen die Kraft der Einlegefeder axial verschiebbar, zum Einlegen der Parksperre hingegen durch die Kraft der Einlegefeder.
Zum hydraulischen Betätigen einer solchen Parksperre wird der durch die Mantelfläche der Gehäusebohrung zusammen mit dem Hydraulikkolben gebildete Druckraum des Aktuators mit Druck beaufschlagt, sodass der Hydraulikkolben gegen die Federkraft der Schenkelfeder axial in seine Kolbenstellung „P_aus“ (Parksperre ausgelegt) verschoben wird, wobei die Druckkraft des Hydraulikkolbens das Sperrelement aus dessen Sperrstellung bewegt. Um den Hydraulikkolben des Aktuators in Kolbenstellung „P_aus“ zusätzlich zu verriegeln, ist zumeist ein Elektromagnet vorgesehen, welche in dieser Stellung „P_aus“ elektrisch bestromt wird und hierdurch einen auf den Hydraulikkolben wirkenden Rastmechanismus betätigt.
Zum Einlegen einer solchen Parksperre wird dieser Elektromagnet wieder abgeschaltet, wobei der Druckraum des Aktuators entlüftet und die mechanische Verriegelung des Hydraulikkolbens des Aktuators gelöst wird. Durch die vorgespannte Einlegefeder wird der Hydraulikkolben in seine Schaltstellung „P_ein“ (Parksperre eingelegt) gebracht. Hierbei wird das Sperrelement unter die Sperrklinke verschoben und wirkt dabei derart auf die Sperrklinke, dass ein Zahn dieser Sperrklinke in eine korrespondierende Zahnlücke einer Sperrverzahnung des Parksperrenrades eingreifen kann. Der bereits zum mechanischen Arretieren des Aktuatorkolbens in Schaltstellung „P_aus“ vorgesehene Rastmechanismus kann derart modifiziert oder angepasst sein, dass mit ihm der Aktuatorkolben auch in Schaltstellung „P_ein“ mechanisch arretiert werden kann. In diesem Fall genügt auch ein Elektromagnet, um den Aktuatorkolben wahlweise in Schaltstellung „P_aus“ oder in Schaltstellung „P_ein“ zu arretieren. Der Fachmann bezeichnet ein derartiges Parksperren-Betätigungssystem als „hydraulisch betätigbarer Parksperren-Aktuator mit bi-stabiler Kolbenarretierung“.
Eine derartige Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes ist beispielsweise aus der DE 10 2017 218 748 A1 bekannt. Zum Einlegen der Parksperre ist eine Einlegefeder vorgesehen, deren Federkraft in Parksperreneinlegerichtung auf einen Schalthebel wirkt. Dabei wirkt der Schalthebel über eine Verbindungsstange auf das Sperrelement der Parksperre, welches seinerseits auf die Sperrklinke der Parksperre wirkt. Zum Auslegen der Parksperre ist ein hydraulisch ansteuerbarer Aktuator vorgesehen, dessen Druckkraft in Parksperrenauslegerichtung auf den Schalthebel wirkt. Um die Parksperre bei Bedarf manuell auslegen zu können, umfasst diese Parksperre zusätzlich eine mit dem Schalthebel in Wirkverbindung bringbare Notentriegelungsvorrichtung.
Als konstruktive Besonderheit weist der Aktuator der DE 10 2017 218 748 A1 zwei auf gleicher Längsachse axial in einem Aktuatorgehäuse verschiebbar angeordnete Kolben und eine in dem Aktuatorgehäuse angeordnete elektromagnetisch aktuierbare Rastiervorrichtung auf. Dabei ist der erste Kolben zum Auslegen der Parksperre hydraulisch mit Druck beaufschlagbar und verschiebt bei Druckbeaufschlagung den zweiten Kolben gegen die Federkraft der Einlegefeder in axiale Richtung. Der zweite Kolben ist dabei mechanisch derart mit dem Schalthebel verbunden, dass eine Axialbewegung des zweiten Kolbens ein Verschwenken des Schalthebels bewirkt und umgekehrt. Die Rastiervorrichtung ist von einem Elektromagneten derart aktuierbar, dass sie den ersten Kolben entweder in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung oder in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch rastiert, wenn der Elektromagnet unbestromt ist. Zum Lösen der Rastierung in der jeweiligen Kolbenstellung muss der Elektromagnet bestromt werden. Diese konstruktive Ausbildung ermöglicht, dass im Falle einer Betätigung der Notentriegelungsvorrichtung der zweite Kolben von dem Schalthebel axial verschoben werden kann, ohne dass der erste Kolben seine rastierte, dem eingelegten Zustand der Parksperre entsprechende Kolbenstellung verlässt.
Ein der DE 10 2017 218 748 A1 konstruktiv ähnlicher Parksperren-Aktuator ist auch aus der DE 10 2019 111 240 A1 bekannt.
Gegenüber der zuvor beschriebenen Betätigungsart invertiert arbeitende Betätigungssysteme, bei denen die Parksperre hydraulisch eingelegt und mechanisch durch Federkraft ausgelegt wird, sind ebenfalls bekannt. Auch bekannt sind hydraulische Betätigungssysteme, die sowohl das Einlegen als auch das Auslegen der Parksperre erledigen.
Üblicherweise erfolgt die Druckmittelzuführung zum Druckraum des Parksperren-Aktuators und auch die Entlüftung dieses Druckraums über ein Steuerventil oder mehrere hydraulisch zusammenwirkende Steuerventile eines elektrohydraulischen Steuergerätes des Getriebes bzw. der Antriebsachse. Mit Hydraulikfluid versorgt wird dieses elektrohydraulische Steuergerät üblicherweise von einer Ölpumpe, die ihrerseits von einem zum Antrieb des Getriebes vorgesehenen Motors bzw. von einer zum Antrieb der Antriebsachse vorgesehenen elektrischen Maschine oder auch von einem separaten Elektromotor angetrieben wird.
Ein Beispiel für die Druckmittelversorgung eines hydraulischen Parksperrenaktuators in einem Automatgetriebe ist beispielsweise aus der DE 10 2017 211 025 A1 bekannt. Hier ist der Aktuatorkolben in Auslegerichtung der Parksperre mit Kupplungsdruck eines der im Automatgetriebe vorhandenen gangbildenden Schaltelemente beaufschlagbar. Da dieses Schaltelement nicht in allen Gängen des Automatgetriebes mit Kupplungsdruck beaufschlagt und geschlossen ist, ist dem Aktuatorkolben eine elektromagnetisch betätigbare Verriegelung zugeordnet, mittels der der Aktuatorkolben insbesondere in denjenigen Gängen, in denen der auf den Aktuatorkolben in Auslegerichtung der Parksperre wirkende Kupplungsdruck nicht verfügbar ist, mechanisch fixiert werden kann, wobei diese Verriegelungsvorrichtung als „bi-stabile Kolbenarretierung“ ausgebildet ist.
Ist der Aktuatorkolben mittels der Verriegelungsvorrichtung in der dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch fixiert und gleichzeitig mit dem gegen die Federkraft der Einlegefeder wirkenden Kupplungsdruck beaufschlagt, können Druckschwankungen - insbesondere kurzfristige Druckeinbrüche und kurzfristige Druckspitzen - im Kupplungsdruck zum Verscheiß an der mechanischen Kolbenverriegelung führen. Ist der Aktuatorkolben mittels der Verriegelungsvorrichtung in der dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch fixiert und gleichzeitig der zuvor auf den Aktuatorkolben wirkende Kupplungsdruck gangbedingt abschaltet, sodass jetzt nur noch die Federkraft der Einlegefeder auf den Aktuatorkolben wirkt, können beim gangbedingten Wiederzuschalten des Kupplungsdrucks auftretende kurzfristige Druckspitzen im Kupplungsdruck ebenfalls zum Verscheiß an der mechanischen Kolbenverriegelung führen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, für eine Parksperre einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator mit einem Aktuatorkolben bereitzustellen, welcher zum Betätigen der Parksperre gegen die Federkraft einer Feder mit Druck beaufschlagt wird und sowohl in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung als auch in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch arretiert werden kann, wobei diese mechanische Kolbenarretierung hinsichtlich Verschleiß, der insbesondere durch temporäre Druckspitzen im Versorgungsdruck des Aktuators hervorgerufen werden kann, verbessert sein soll.
Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung geht aus von einem hydraulisch ansteuerbaren Aktuator zum Betätigen einer Parksperre, welcher einen Kolben aufweist, der entlang seiner Längsachse axial verschiebbar in einem Gehäuse des Aktuators angeordnet ist und zum Betätigen der Parksperre über einen Druckraum des Aktuators mit Druckmittel beaufschlagbar ist und bei Druckbeaufschlagung gegen die Federkraft einer Feder auf ein Sperrelement der Parksperre wirkt. Zusätzlich umfasst der Aktuator eine Arretiervorrichtung, mittels der der mit Druckmittel beaufschlabare Kolben zumindest in derjenigen Kolbenstellung mechanisch fixierbar ist, die dieser Kolben bei Druckbeaufschlagung einnimmt. Dabei weist der mit Druckmittel beaufschlabare Kolben eine Zentralbohrung auf, innerhalb der mit dem Kolben zum Arretieren des Kolbens in Wirkverbindung bringbare Rastierelemente der Arretiervorrichtung angeordnet sind.
In einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass zentrisch innerhalb dieser Zentralbohrung des mit Druckmittel beaufschlabaren Kolbens ein hydraulischer Dämpfer angeordnet ist, mittels dem der im Druckraum des Aktuators herrschende Druck in einem vordefinierten Maß bedämpfbar ist. Vorzugsweise umschließt der Druckraum den hydraulischen Dämpfer dabei konzentrisch.
Der hydraulische Dämpfer umfasst vorzugsweise einen gegen den im Druckraum des Aktuators herrschenden Druck federvorgespannten Dämpferkolben, der in der Zentralbohrung des mit Druckmittel beaufschlabaren Aktuator-Kolbens in Richtung dessen Längsachse axial verschiebbar angeordnet ist. Dieser Dämpferkolben kann dabei in einem Dämpfergehäuse in Richtung der Längsachse des mit Druckmittel beaufschlabaren Aktuator-Kolbens axial verschiebbar angeordnet sein, wobei das Dämpfergehäuse in die Zentralbohrung des mit Druckmittel beaufschlabaren Aktuator-Kolbens fest eingesetzt ist. Alternativ hierzu kann der Dämpferkolben aber auch direkt in dieser Zentralbohrung axial verschiebbar angeordnet sein, was jedoch eine vergleichsweise aufwändige geometrische Ausgestaltung von Dämpferkolben und Zentralbohrung erfordert.
In einem zweiten ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der mit Druckmittel beaufschlagbare Aktuator-Kolben eine zusätzliche Zentralbohrung aufweist, die sich entlang einer Kolben-Längsachse dieses Kolbens axial unmittelbar angrenzend an die Zentralbohrung dieses Kolbens erstreckt, ohne dabei in diese Zentralbohrung einzumünden, wobei der Aktuator einen zentrisch innerhalb dieser zusätzlichen Zentralbohrung des Kolbens angeordneten hydraulischen Dämpfer umfasst, mittels dem ein im Druckraum des Aktuators herrschender Ansteuerdruck bedämpfbar ist. Vorzugsweise umschließt der Druckraum auch hierbei den hydraulischen Dämpfer konzentrisch.
Wiederum umfasst der hydraulische Dämpfer vorzugsweise einen gegen den im Druckraum des Aktuators herrschenden Druck federvorgespannten Dämpferkolben, der aber nunmehr in der zusätzlichen Zentralbohrung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Aktuator-Kolbens in Richtung dessen Längsachse axial verschiebbar angeordnet ist. Dabei kann der Dämpferkolben direkt in dieser zusätzlichen Zentralbohrung axial verschiebbar angeordnet sein, benötigt aufgrund der sacklochartigen Ausbildung der zusätzlichen Zentralbohrung also kein eigenes Dämpfergehäuse.
Bei beiden Aspekten der Erfindung kann die zum Dämpfen der Amplituden von situativ auftretenden dynamischen und hoch-dynamischen Druckschwingungen, Druckspitzen und Druckeinbrüchen erforderliche Elastizität des hydraulischen Dämpfers konstruktiv auf den jeweiligen Anwendungsfall - hier insbesondere auf das von dem erfindungsgemäßen Aktuator anzusteuernde Parksperrensystem - abgestimmt werden.
Demnach ermöglichen beide erfindungsgemäßen Konzepte in vorteilhafter Weise eine passive Dämpfung der Amplitude von situativ auftretenden dynamischen und hoch-dynamischen Druckunregelmäßigkeiten in der Druckzuführung eines hydraulisch betätigbaren Parksperren-Aktuators jeglicher Bauart. Sodann ermöglicht die erfindungsgemäß realisierte Dämpfung situativ auftretender Druckschwingungen in der Druckbeaufschlagung des Aktuator-Kolbens in besonders vorteilhafter Weise eine signifikante Reduzierung von Verscheiß an einer mechanischen Arretierung dieses Aktuator-Kolbens, insbesondere beim Halten des mit Druckmittel beaufschlagbaren Aktuator-Kolbens in seiner dem Betätigten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung, vorzugsweise beim Halten der Parksperre im ausgelegten Zustand.
Auslegungsbedingten Bauteiltoleranzen erlauben nämlich auch bei aktivierter Kolbenarretierung eine gewisse kleine Axialbewegung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Aktuator-Kolbens, sodass Druckschwingungen und Druckspitzen des auf den Aktuator-Kolben wirkenden Drucks als hoch-dynamische Axialkräfte auch bei aktivierter Kolbenarretierung vom Aktuator-Kolben auf die Mechanik der Kolbenarretierung übertragen werden können. Derartige hoch-dynamische Stöße wirken bekanntlich verschleißfördernd. Mittels der erfindungsgemäß bedämpften Druckbeaufschlagung des Aktuator-Kolbens können solche stoßartigen Belastungen an der Kolbenarretierung der Arretiervorrichtung signifikant verringert werden, was die Ausfallsicherheit und Lebensdauer des Aktuators in besonders vorteilhafter Weise erhöht.
Der erfindungsgemäße hydraulische Dämpfer arbeitet als ein „passives System“ autark und selbsttätig, also ohne für die zu erzielende Dämpfung extern - beispielsweise elektromagnetisch - angesteuert werden zu müssen. Gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik ist der hydraulische Dämpfer zwar ein zusätzliches Bauteil, welches jedoch in besonders vorteilhafter Weise bauraumneutral in dem gattungsbildenden Aktuator integriert ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mit Druck beaufschlagbare Kolben des Aktuators mehrere vorzugsweise symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Radialbohrungen aufweist, welche jeweils einerseits in den Druckraum des Aktuators und andererseits bei einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in die Zentralbohrung bzw. bei einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in die zusätzliche Zentralbohrung des mit Druck beaufschlagbaren Kolbens des Aktuators münden. Diese Radialbohrungen verbinden also den Druckraum des Aktuators fluidtechnisch mit einem Dämpferraum des hydraulischen Dämpfers. In seiner einfachsten Bauart ist dieser Dämpferraum nur über den Druckraum des Aktuators entlüftbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in dem hydraulischen Dämpfer ein Druckbegrenzungsventil zu integrieren. Hierdurch wird der Aktuator wirkungsvoll vor einer Beschädigung durch Überdruck geschützt, ohne dass hierfür zusätzlicher Bauraum für dieses zusätzliche Druckbegrenzungsventil benötigt wird. Das durch dieses Druckbegrenzungsventil abzusichernde Maximaldruckniveau ist vom Betrag her in jedem Fall höher als die von dem hydraulischen Dämpfer abzudämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen.
Ein in dem hydraulischen Dämpfer integriertes Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise durch ein Zusammenwirken der Federkraft der bereits vorhandenen Dämpferfeder mit einem vordefinierten Steuerkantenmaß gebildet bzw. dargestellt werden. Wird nun der Dämpferkolben um dieses Steuerkantenmaß entlang seiner Mittelachse verschoben, verbindet sich der vorhandene Zulauf des hydraulischen Dämpfers fluidtechnisch mit einem entsprechend positionierten, zum Innenraum des Getriebes führenden Ablauf des hydraulischen Dämpfers.
Hierzu kann die Dämpferfeder eine progressiver Federkennlinie aufweisen, sodass der Zulauf des hydraulischen Dämpfers erst oberhalb eines vordefinierten Kupplungsdruckniveaus fluidtechnisch mit dem Ablauf des hydraulischen Dämpfers verbunden ist. Der „weiche“ Teil der progressive Federkennlinie übernimmt dann die gewünschte Dämpfung der hochfrequenten Druckschwingungen und Druckspitzen.
Alternativ hierzu kann die Dämpferfeder aber auch durch eine mechanische Verschaltung zweier - vorzugsweise mechanisch in Reihe geschalteter - Federn unterschiedlicher Federkennlinie gebildet ist, wobei die erste dieser beiden Federn eine zur Dämpfung des Dämpferkolbens ausgelegte flache Federkennlinie aufweist, wohingegen die zweite dieser beiden Federn eine zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils ausgelegte steile Federkennlinie aufweist.
Ein in dem hydraulischen Dämpfer integriertes Druckbegrenzungsventil kann beispielsweise auch als ein federvorgespanntes Ventil ausgebildet sein, welches in dem Dämpferkolben derart integriert ist, dass der vorhandene Zulauf des hydraulischen Dämpfers oberhalb eines vordefinierten Kupplungsdruckniveaus fluidtechnisch mit einem in einen Außenraum führenden Ablauf des hydraulischen Dämpfers verbunden ist. Ein derartiges Druckbegrenzungsventil kann konstruktiv einfach als ein mittels einer Druckbegrenzungsfeder vorgespanntes Kugelventil oder ein mittels Druckbegrenzungsfeder vorgespanntes Plattenventil ausgebildet sein. Dabei kann die Druckbegrenzungsfeder bauraumsparend konzentrisch innerhalb der stets auf den Dämpferkolben wirkenden Dämpferfeder angeordnet sein.
Sinnvollerweise ist die Federkennlinie der Druckbegrenzungsventils konstruktiv derart ausgelegt, dass die den Zeitpunkt des Öffnens und das Öffnungsverhalten des Druckbegrenzungsventils definierende Druckschwelle im Ansteuerdruck des Aktuator-Druckraums nicht nur die von der Druckkraft beim Betätigen der Parksperre und Halten der Parksperre im betätigten Zustand zu überwindende statische Last der gegen die Druckkraft auf den Aktuator-Kolben wirkenden Feder berücksichtigt, sondern additiv auch solche Lasten, die von außen her - meist dynamisch - über die Wirkverbindung zur Parksperre mechanisch auf den Kolben ausgeübt werden und insbesondere beim Halten der Parksperre im betätigten Zustand ebenfalls von der Druckkraft überwunden werden müssen. Entsprechend öffnet das Ventil dann bei einer hinreichend großen Drucküberhöhung in dem Aktuator-Druckraum selbsttätig und entlüftet den Aktuator-Druckraum in einem vordefinierten Maß, welches vorzugsweise sowohl ein unzulässige dynamische Drucküberhöhung als auch einen unzulässigen statischen Überdruck im Aktuator-Druckraum berücksichtigt. Unerwünschte dynamische Drucküberhöhungen können wie bereits gesagt beispielsweise durch temporäre hochdynamische Druckspitzen im Ansteuerdruck des Kolbens hervorgerufen werden.
In einer technisch einfachen Ausführungsform kann ein solches selbsttätig arbeitende Druckbegrenzungsventil in seiner Schließrichtung über eine lineare Federkennlinie elastisch vorgespannt sein, deren Federsteifigkeit auf ein maximal zulässiges Druckniveau im Druckraum des Aktuators abgestimmt ist.
In einer technisch höherwertigen Ausführungsform kann ein selbsttätig arbeitendes Druckbegrenzungsventil in seiner Schließrichtung über eine progressive Federkennlinie elastisch vorgespannt sein, wobei der weiche Teil dieser Federkennlinie auf die zum Betätigen der Parksperre erforderliche statische Kraft abgestimmt ist, wohingegen der harte Teil dieser Federkennlinie auf eine dynamische Drucküberhöhung im Druckraum des Aktuators abgestimmt ist und einen an diese dynamische Drucküberhöhung angepassten Druckmittelabfluss aus diesem Druckraum einstellt. Konstruktiv realisierbar ist ein solche progressive Federkennlinie beispielsweise durch einen nicht-konstantem Windungsdurchmesser oder einen nicht-konstantem Federdrahtquerschnitt der Druckbegrenzungsfeder.
In einer technisch ähnlich höherwertigen Ausführungsform kann ein selbsttätig arbeitende Druckbegrenzungsventil in seiner Schließrichtung über eine mehrstufige Federkennlinie elastisch vorgespannt sein, wobei eine erste Federkennlinie dieser mehrstufigen Federkennlinie auf die zum Betätigen der Parksperre erforderliche statische Kraft abgestimmt ist, und wobei eine zweite Federkennlinie dieser mehrstufige Federkennlinie auf eine dynamische Drucküberhöhung im Druckraum des Aktuators abgestimmt ist und einen an diese dynamische Drucküberhöhung angepassten Druckmittelabfluss aus diesem Druckraum einstellt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der mit Druck beaufschlagbare Kolben des Aktuators mittels der Arretiervorrichtung nicht nur in seiner Kolbenstellung, die er bei Druckbeaufschlagung einnimmt, sondern auch in derjenigen Kolbenstellung, die er ohne Druckbeaufschlagung einnimmt, mechanisch fixierbar.
In einer anderen, hinsichtlich Energieverbrauch vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung setzt die Arretiervorrichtung den mit Druck beaufschlagbaren Kolben des Aktuators in der jeweils vorliegenden Kolbenstellung dann mechanisch fest, wenn der Elektromagnet der Arretiervorrichung elektrisch nicht bestromt ist. In diesem Fall muss der Elektromagnet zum Lösen der Kolbenfixierung in der jeweiligen Kolbenstellung elektrisch bestromt werden, sodass der erste Kolben des Aktuators nur dann seine Kolbenstellung ändern kann, wenn der Elektromagnet elektrisch bestromt ist. Hierzu alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Arretiervorrichtung den ersten Kolben des Aktuators in der jeweils vorliegenden Kolbenstellung dann mechanisch fest, wenn der Elektromagnet der Arretiervorrichung elektrisch bestromt ist, sodass der Elektromagnet zum Lösen der Kolbenfixierung in der jeweiligen Kolbenstellung elektrisch abgeschaltet werden muss und der erste Kolben des Aktuators nur dann seine Kolbenstellung ändern kann, wenn der Elektromagnet elektrisch nicht bestromt ist.
Vorzugsweise wirkt die Arretiervorrichtung beim Arretieren (bzw. axialen Fixieren) des mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolbens des Aktuators direkt bzw. unmittelbar auf diesen ersten Kolben. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Arretiervorrichtung beim Arretieren dieses Kolbens des Aktuators indirekt bzw. mittelbar auf diesen Kolben wirkt, beispielsweise über eine mit diesem Kolben verbundene Kolbenstange.
Die konstruktive Ausbildung des Aktuators in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Dämpfer ist in weiten Bereichen variierbar. So wird in einer hinsichtlich einem möglichen Notbetrieb der Parksperre vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Aktuator einen zusätzlichen Kolben umfasst, der zusammen mit dem mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben auf gleicher Längsachse angeordnet und von dem mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben betätigbar ist. Hierzu ist dieser zusätzliche Kolben in Richtung dieser Längsachse gesehen auf derjenigen Seite des hydraulischen Dämpfers, die der Arretiervorrichtung abgewandt ist, konzentrisch zur Längsachse axial neben dem Kolben in dem Gehäuse des Aktuators axial verschiebbar angeordnet. Dabei weist dieser zusätzliche Kolben eine das Gehäuse des Aktuators in axialer Richtung durchdringende Kolbenstange auf, die mechanisch mit dem Sperrelement der Parksperre verbunden oder wirkverbunden ist. Bei dieser Anordnung verschiebt der mit Druck beaufschlagbare bei Druckbeaufschlagung den zusätzlichen Kolben gegen die Federkraft der gegen die Druckkraft wirkenden Feder in axiale Richtung, sodass der zusätzliche Kolben die Druckkraft des Aktuators auf das Sperrelement der Parksperre überträgt.
Sofern der hydraulische Dämpfer zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil umfasst, ist es in diesem Fall konstruktiv möglich, dass das Druckbegrenzungsventil bei hinreichend großem Ansteuerdruck in Aktuator-Druckraum diesen Aktuator-Druckraum über die Kolbenstange des zusätzlichen Kolbens in vordefiniertem Maß entlüftet.
Sofern der hydraulische Dämpfer zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil umfasst und gleichzeitig die gegen die Druckkraft wirkende Feder in einem Federraum innerhalb des Gehäuses des Aktuators angeordnet ist und dabei einen Abschnitt der Kolbenstange des zusätzlichen Kolbens konzentrisch umschließt, ist es konstruktiv möglich, dass das Druckbegrenzungsventil bei hinreichend großem Ansteuerdruck in Aktuator-Druckraum diesen Aktuator-Druckraum über den Federraum und eine Ablaufbohrung des Gehäuses im vordefinierten Maß entlüftet.
In einer hinsichtlich einem möglichen Notbetrieb der Parksperre vorteilhaften anderen Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass der hydraulische Dämpfer zusätzlich einen Betätigungsstößel aufweist, welcher konzentrisch zur Längsachse des mit Druck beaufschlagbaren Kolbens auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens, die der Arretiervorrichtung abgewandt ist, relativ zu dem mit Druck beaufschlagbaren Kolben axial verschiebbar angeordnet und dabei über die Dämpferfeder axial zwischen diesem Kolben und dem Dämpferkolben elastisch eingespannt ist. Sodann umfasst der Aktuator einen zusätzlichen Kolben, der in Richtung der Längsachse des mit Druck beaufschlagbaren Kolbens gesehen auf derjenigen Seite des Betätigungsstößels in dem Gehäuse des Aktuators axial verschiebbar angeordnet ist und eine das Gehäuse in axialer Richtung durchdringende Kolbenstange aufweist, die mechanisch mit dem Sperrelement (6) der Parksperre verbunden oder wirkverbunden ist. Bei dieser Aktuatorkonstruktion verschiebt die Druckkraft des Aktuators, die bei Druckbeaufschlagung des mit Druck beaufschlagbaren Kolbens auf den Dämpferkolben ausgeübt wird, den Betätigungsstößel gegen die Federkraft der Dämpferfeder in axialer Richtung, wodurch der zusätzliche Kolben des Aktuators gegen die Federkraft der Feder axial verschoben wird.
Um einen Notbetrieb der Parksperre zu ermöglichen, kann bei beiden dieser Weiterbildungen der zusätzliche Kolben des Aktuators in vorteilhafter Weise mechanisch mit einer Notbetätigungsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar sein, sodass die Parksperre manuell betätigbar ist, ohne dass der mit Druckmittel beaufschlagbare Kolben dabei seine mechanisch fixierte Kolbenstellung verlässt. Ein konstruktives Beispiel für eine solche Notbetätigungsvorrichtung ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2017 218 748 A1 offenbart.
Der erfindungsgemäße Aktuator eignet sich als Betätigungselement für Parksperren unterschiedlichster - an sich beliebiger - Bauart. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Druckkraft des Aktuators in Auslegerichtung der Parksperre wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder in Einlegerichtung der Parksperre wirkt. Alternativ hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Druckkraft des Aktuators in Einlegerichtung der Parksperre wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder in Auslegerichtung der Parksperre wirkt.
Auch ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Aktuators zum Betätigen einer Parksperre nicht beschränkt aus einen speziellen Anwendungsfall. So eignet sich der erfindungsgemäße Aktuator beispielsweise sowohl zum Betätigen einer in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingebauten Parksperre als auch zum Betätigen einer in einer elektromotorisch angetriebenen Antriebsache eines Kraftfahrzeugs eingebauten Parksperre.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Aktuators mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung;
1A eine vergrößere Schnittdarstellung des hydraulischem Dämpfers gemäß 1 als Detail;
2 eine erste Alternative für den hydraulischen Dämpfers gemäß 1A in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung, als ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel;
3 eine zweite Alternative für den hydraulischen Dämpfers gemäß 1A in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung, als ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel;
4 eine dritte Alternative für den hydraulischen Dämpfers gemäß 1A in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung, als ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel;
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Aktuators mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in vereinfachter schematischer Schnittdarstellung;
5A eine vergrößere Schnittdarstellung des hydraulischem Dämpfers gemäß 5 als Detail; und
6 einen vereinfacht schematisch dargestellten Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Aktuators mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.

Alle diese Ausführungsbeispiele basieren auf dem aus der DE 10 2017 218 748 A1 bekannten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator zum Betätigen einer Parksperre in einem Kraftfahrzeuggetriebe oder in einer Kraftfahrzeugachse. Daher sind in den beiden Ausführungsbespielen gleiche oder gleichartige Bauteile und Konstruktionselementen auch durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Gleichwohl in den Figuren beispielhaft zum Betätigen einer solchen Parksperre vorgesehen, sei an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemäße Aktuatorkonzept auch zum Betätigen anderer Bauteile, Baugruppen und Aggregate insbesondere in Kraftfahrzeugen eignet.
Nachfolgend und bezugnehmend auf die 1 bis 5A werden zunächst fünf Ausführungsbeispiele für einen Aktuator mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung näher erläutert.
Der in 1 als erstes dieser fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigte Aktuator 1 ist beispielhaft zum Auslegen einer Parksperre hydraulisch mit Druckmittel ansteuerbar, wobei dieser Betätigungsdruck gegen die Federkaft einer Feder 10 wirkt. Entsprechend kann diese Feder 10 auch als „Einlegefeder der Parksperre“ tituliert werden. In 1 befindet sich der Aktuator 1 in Schaltstellung „Parksperre ausgelegt“, was durch das Bezugszeichen P_aus gekennzeichnet ist. Die Parksperre selbst ist zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet. Von der kinematischen Anbindung des Aktuators 1 an die Parksperre ist in 1 lediglich ein verschwenkbarer Schalthebel 9 angedeutet, der in geeigneter Weise mit einem Sperrelement der Parksperre verbunden oder wirkverbunden ist, wobei dieses Sperrelement seinerseits vorzugsweise über eine verschwenkbare Sperrklinke zum und beim Ein- und Auslegen der Parksperre mechanisch auf ein Parksperrenrad der Parksperre wirkt.
Als wichtiges Konstruktionsdetail umfasst der Aktuator 1 zwei separate, auf gleicher Längsachse 4 in einem Gehäuse 6 des Aktuators 1 entlang dieser Längsachse 4 axial verschiebbar angeordnete Kolben 2 und 3, von denen nur der erste Kolben 2 zum Auslegen der Parksperre hydraulisch mit Druck beaufschlagbar ist. Bei Druckbeaufschlagung verschiebt der erste Kolben 2 den zweiten Kolben 3 in axialer Richtung gegen die Federkraft der Feder 10, die ihrerseits als eine axial zwischen dem zweiten Kolben 3 und dem Aktuator-Gehäuse 6 eingespannte Druckfeder ausgeführt ist und dabei eine Kolbenstange 3a des zweiten Kolbens 3 konzentrisch umschließt. Der Federraum innerhalb des Gehäuses 1, in welchem die Feder 10 dabei angeordnet ist, ist mit Bezugszeichen 10a gekennzeichnet. Der zweite Kolben 3 ist über einen in die Kolbenstange 3a eingesetzten Stift 3d, der in einen Mitnehmer 9a des Schalthebels 9 eingreift, mechanisch mit dem Schalthebel 9 verbunden, sodass eine Axialbewegung des zweiten Kolbens 3 eine Verdrehung des Schalthebels 9 um seine Schwenkachse bewirkt. Umgekehrt bewirkt eine Verdrehung des Schalthebels 9 um seine Schwenkachse eine Axialbewegung des zweiten Kolbens 3.
Zusätzlich weist der Aktuator 1 für seinen ersten Kolben 2 eine bi-stabile Arretiervorrichtung 5 auf, die von einem am Aktuator-Gehäuse 6 angeordneten Elektromagneten 5a elektromagnetisch derart aktuierbar ist, dass die Arretiervorrichtung 5 den ersten Kolben 2 entweder in einer dem eingelegten Zustand P_ein der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung oder in der in der Figur gezeigten, dem ausgelegten Zustand P_aus der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch in axialer Richtung fixiert. Beispielhaft ist der Elektromagnet 5a dann, wenn der erste Kolben 2 in dessen jeweiligen Kolbenstellung mittels der Arretiervorrichtung 5 mechanisch arretiert ist, nicht bestromt, sodass der Elektromagnet 5a zum Lösen der Arretierung des ersten Kolbens 2 daher bestromt werden muß.
Ebenfalls beispielhaft ist diese Arretiervorrichtung 5 innerhalb des Aktuator-Gehäuses 6 und dabei zentrisch innerhalb einer Zentralbohrung 2a des ersten Kolbens 2 angeordnet und umfasst beispielhaft als Kugeln ausgebildete Rastierelemente 5c, die in radialer Richtung beweglich in einem aktuatorgehäusefesten Kugelkäfig 5d angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Arretiervorrichtung 5 eine zum radialen Verschieben dieser Rastierelemente 5c ausgebildete Hülse 5d, die ihrerseits axial verschiebbar auf einer Ankerstange 5b des Elektromagneten 5a gelagert ist und von dieser Ankerstange 5b gegen die Federkraft einer Rückstellfeder 5f axial verschiebbar ist.
In der in 1 gezeigten Stellung ist der Elektromagnet 5a elektrisch nicht bestromt. In diesem Zustand drückt die Rückstellfeder 5f die Hülse 5e axial in Richtung des zweiten Kolbens 3 und hierbei die Rastierelemente 5c innerhalb der im Kugelkäfig 5d vorgesehenen Kugelführung radial derart weit nach außen, dass sich die Rastierelemente 5c axial und radial an einer Abstützfläche 2d des ersten Kolbens 2 abstützen und hierbei den ersten Kolben 2 in axialer Richtung relativ zum Kugelkäfig 5d und damit relativ zum Aktuatorgehäuse 6 arretieren.
Ist der Elektromagnet 5a hingegen elektrisch bestromt, zieht die Magnetkraft des Elektromagneten 5a die Ankerstange 5b in zum zweiten Kolben 3 entgegengesetzter Richtung und nimmt hierbei die Hülse 5e gegen die Federkraft der Rückstellfeder 5f mit. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Rastierelemente 5c innerhalb der im Kugelkäfig 5d vorgesehenen Kugelführung radial nach innen fallen hinein in eine Außennut der Hülse 5e, und zwar derart weit, dass die Arretierung des ersten Kolbens 2 gelöst ist.
Das Aktuator-Konzept mit den beiden Kolben 2 und 3 ermöglicht trotz Vorhandensein dieser bi-stabilen Verrastung des mit Druck beaufschlagbaren Kolbens 2 eine in der Figur nicht näher dargestellte manuell bedienbare Notentriegelungsvorrichtung, mittels der die Parksperre bei Ausfall der hydraulischen und/oder elektrischen Ansteuerung des Aktuators 1 mechanisch vom Zustand P_ein in den Zustand P_aus überführbar ist, vorzugsweise indem die Notentriegelungsvorrichtung mechanisch mit dem Schalthebel 9 in Wirkverbindung bringbar ist. Eine hierfür geeignete Konstruktion findet der Fachmann beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2017 218 748 A1 , bei der vorgesehen ist, dass der Schalthebel 9 im Falle einer Betätigung der Notentriegelungsvorrichtung mechanisch direkt auf einen Schenkel des Schalthebels 9 wirkt, wodurch sich der Schalthebel 9 auf seiner Schwenkachse in die zum Auslegen der Parksperre vorgesehene Drehrichtung verdreht. Im Falle einer Betätigung der Notentriegelungsvorrichtung wird demnach der zweite Kolben 3 des Aktuators 1 von dem Schalthebel 9 axial verschoben, ohne dass der erste Kolben 2 des Aktuators 1 dabei seine dem eingelegten Zustand P_ein der Parksperre entsprechende Kolbenstellung verlässt. Ein „reguläres“ Verschwenken des Schalthebels 9 im Normalbetrieb - also mit voll funktionsfähigem Aktuator 1 - hat keinerlei mechanische Wirkung auf die Notentriegelungsvorrichtung.
Um die Parksperre im Normalbetrieb bei gesicherter elektrischer und hydraulischer Versorgung des Aktuators 1 hydraulisch auslegen zu können, weist der Aktuator 1 einen Druckraum 6a auf, der durch eine Mantelfläche und eine Stirnfläche des Aktuator-Gehäuses 16 und durch eine Mantelfläche und eine Stirnfläche des ersten Kolbens 11 gebildet wird. In Schaltstellung P_ein ist dieser Druckraum 6a entlüftet, während sich die beiden Kolben 2 und 3 des Aktuators 1 in ihrer dem Elektromagneten 5a zugewandten ersten Endlage befinden, wobei der erste Kolben 2 von der Arretiervorrichtung 5 mechanisch gegen eine Axialbewegung fixiert bzw. arretiert ist.
Um die Parksperre ausgehend von der Schaltstellung P_ein überhaupt auslegen zu können, wird zunächst der Elektromagnet 5a elektrisch bestromt, mit der Folge, dass die Arretiervorrichtung 5 den zuvor von ihr arretierten ersten Kolben 2 freigibt. Etwa zeitgleich wird der zuvor drucklose Druckraum 6a des Aktuators 1 mit Druckmittel befüllt, mit der Folge, dass sich der erste Kolben 2 durch die auf ihn wirkende Druckkraft gegen die Federkraft der Feder 10 axial in zum Druckraum 6a entgegengesetzte Richtung bewegt und dabei den zweiten Kolbens 3 mitnimmt, bis eine vordefinierte zweite Endlage erreicht ist. Die Axialbewegung des zweiten Kolbens 3 wiederum wird über Schalthebel 9 in eine Drehbewegung des Schalthebels 9 um dessen Schwenkachse in der zum Auslegen der Parksperre vorgesehene Drehrichtung umgesetzt. Diese Drehbewegung des Schalthebels 9 wird in geeigneter Weise auf das Sperrelement der Parksperre übertragen, um die Parksperre auszulegen. Befindet sich dann auch die Parksperre im Zustand P_aus, wird der Elektromagneten 5a elektrisch stromlos geschaltet, sodass die Arretiervorrichtung 5 den ersten Kolben 2 in seiner dem Elektromagneten 5a abgewandten zweiten Endlage mechanisch arretiert, so wie in der Figur dargestellt. Diese mechanische Arretierung des ersten Kolbens 2 sichert das Parksperrensystem gegen ein ungewolltes Einlegen der Parksperre ab, was beispielsweise bei einem situativ nicht ausreichenden Druckniveau oder bei einem Defekt in der Druckzuführung zum Druckraum 6a des Aktuators 1 möglich wäre.
Soll nun ausgehend vom Zustand P_aus, bei dem die Parksperre ausgelegt ist, die Parksperre im Normalbetrieb bei gesicherter elektrischer und hydraulischer Versorgung des Aktuators 1 eingelegt werden, muss der im Ausgangszustand P_aus mit Druck beaufschlagte Druckraum 5a des Aktuators 1 entlüftet werden. Da im Ausgangszustand P_aus, bei dem sich beide Kolben 2, 3 des Aktuators 1 in deren jeweiligen zweiten Endlage befinden, der erste Kolben 2 durch die Arretiervorrichtung 5 mechanisch festgesetzt ist, muss zunächst der Elektromagnet 5a elektrisch bestromt werden, sodass die Arretiervorrichtung 5 den zuvor durch sie arretierten ersten Kolben 2 freigibt. Etwa zeitgleich wird der zuvor mit Druck beaufschlagte Druckraum 6a des Aktuators 1 entlüftet, mit der Folge, dass sich der zweite Kolben 3 durch die Federkraft der Feder 10 axial in Richtung des ersten Kolbens 2 bewegt. Diese Axialbewegung des zweiten Kolbens 3 bewirkt zum einen eine axiale Verschiebung des ersten Kolbens 2 hin zu dessen dem Elektromagneten 5a zugewandten ersten Endlage. Zum anderen bewirkt die Axialbewegung des zweiten Kolbens 3 eine Drehbewegung des Schalthebels 9 um dessen Schwenkachse in der zum Einlegen der Parksperre vorgesehene Drehrichtung. Diese Drehbewegung des Schalthebels 9 wiederum wird in geeigneter Weise auf das Sperrelement der Parksperre übertragen, um die Parksperre mittels Federkraft der Feder 10 einzulegen. Befindet sich die Parksperre nun im Zustand P_ein, wird der Elektromagnet 5a elektrisch wieder stromlos geschaltet, wodurch die Arretiervorrichtung 5 den ersten Kolben 2 in seiner dem Elektromagneten 5a zugewandten Endlage mechanisch arretiert.
Ein Ausfall der Ansteuerung des Aktuators 1 im Zustand P_aus, bei dem die Parksperre ausgelegt ist, stellt kein Problem dar, da die Parksperre ihre Schaltstellung infolge der noch immer gegebenen mechanischen Arretierung des ersten Kolbens 2 selbsttätig nicht verändern kann. Bei einem Ausfall der Ansteuerung des Aktuators 1 im Zustand P_ein, bei dem die Parksperre eingelegt ist, steht die bereits erwähnte Notentriegelungsvorrichtung zur Verfügung, um die Parksperre auch ohne den Aktuator 1 manuell auslegen zu können.
Im Schaltzustand P_aus, in der der erste Kolben 2 des Aktuators 1 mittels der Arretiervorrichtung 5 mechanisch arretiert ist und gleichzeitig die Federkraft der Feder 10 über den zweiten Kolben 3 auf den ersten Kolben 2 wirkt, können kurzfristige hochdynamische Druckspitzen in dem im Druckraum 6a des Aktuators 1 herrschenden Ansteuerdruck zu einem unerwünschten Verscheiß an der mechanischen Kolbenarretierung führen. Wird der Ansteuerdruck im Druckraum 6a des Aktuators 1 zeitweise abgeschaltet, während sich Parksperre und Aktuator 1 in Schaltzustand P_aus befinden und der erste Kolben 2 des Aktuators 1 mittels der Arretiervorrichtung 5 mechanisch arretiert ist, kann auch ein schnelles Wiederbefüllen des Druckraums 6a zu unerwünschten Druckspitzen im Druckraum 6a des Aktuators 1 und damit zu einem unerwünschten an der mechanischen Kolbenarretierung führen.
Um einem solchen Verschleiß entgegenzuwirken, weist das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung einen hydraulischen Dämpfer 7 auf, mittels dem der im Druckraum 6a des Aktuators 1 herrschende Ansteuerdruck automatisch und selbsttätig in einem vordefinierten Maß bedämpft wird. Dieser hydraulische Dämpfer 7 ist hierbei räumlich gesehen zentrisch innerhalb der Zentralbohrung 2a des hydraulisch ansteuerbaren ersten Kolbens 2 angeordnet Dabei umschließt der hydraulisch auf den Kolben 2 wirkende Druckraum 6a des Aktuators 1 den hydraulischen Dämpfer 7 des Aktuators 1 konzentrisch. Somit ist der hydraulische Dämpfer 7 als gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik zusätzliches Bauteil in besonders vorteilhafter Weise bauraumneutral in dem gattungsbildenden Aktuator integriert.
Um den hydraulischen Dämpfer 7 fluidtechnisch an den Druckraum 6a des Aktuators 1 anzubinden, weist der mit Ansteuerdruck beaufschlagbare Kolben 2 eine symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Anzahl von Radialbohrungen 2e auf, welche jeweils einerseits in den Druckraum 6a und andererseits in die Zentralbohrung 2a des Kolbens 2 münden.
Konstruktiv ist der hydraulische Dämpfer 7 als ein Kolbendämpfer ausgebildet, der in dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel als eine vormontierbare Baugruppe ausgebildet ist. 1A zeigt diese Baugruppe in vergrößerter Schnittdarstellung. Wie in 1A ersichtlich, umfasst der hydraulische Dämpfer 7 ein topfförmiges Dämpfergehäuse 7a, einen innerhalb dieses Dämpfergehäuses 7a angeordneten Dämpferkolben 7d, eine ebenfalls innerhalb dieses Dämpfergehäuses 7a angeordneten Dämpferfeder 7o, sowie auf der dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7a abgewandten Seite des Dämpfergehäuses 7a einen im verbauten Zustand fest mit dem Dämpfergehäuse 7a verbundenen Deckel 7p. Diese Baugruppe ist im einbaufertigen Zustand des Aktuators 1 fest in die die Zentralbohrung 2a des ersten Kolbens 2 des Aktuators 1 eingesetzt, derart, dass der Topfboden des Dämpfergehäuses 7a der Arretiervorrichtung 5 des Aktuators zugewandt ist, während der Deckel 7p des Dämpfergehäuses 7a dem zweiten Kolben 3 des Aktuators 1 zugewandt ist. Der Dämpferkolben 7d ist hierbei innerhalb des Dämpfergehäuses 7a koaxial zur Kolben-Längsachse 4 axial verschiebbar nahe dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7b angeordnet, wobei die Dämpferfeder 7o axial zwischen dem Dämpferkolben 7d und dem Deckel 7p eingespannt ist, sodass die Federkraft der Dämpferfeder 7o den Dämpferkolben 7d gegen den im Druckraum 6a des Aktuators 1 herrschender Ansteuerdruck p_st vorgespannt.
Entsprechend bildet die topfbodenseitige Stirnfläche 7f des Dämpferkolbens 7d zusammen mit einer inneren Mantelfläche und einer inneren Stirnfläche des Dämpfergehäuses 7a einen hydraulisch auf den Aktuator-Druckraum 6a wirkenden Dämpferraum 7i mit variablem Volumen. Gegenüber der inneren Mantelfläche des Dämpfergehäuses 7b ist der Dämpferkolbens 7d hier beispielhaft mittels eines Dichtrings 7k druckmitteldicht abgedichtet, sodass die an dieser Dichtstelle auftretende Reibung die dämpfende Wirkung des hydraulischen Dämpfers 7 erhöht. Alternativ zu dieser Abdichtung mittels des Dichtrings 7k kann beispielsweise auch eine Spaltdichtung vorgesehen sein.
Fluidtechnisch mit dem Druckraum 6a des Aktuators 1 verbunden ist der Dämpferraum 7i über mehrere symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Zulaufbohrungen 7n im Dämpfergehäuse 7a. Dabei mündet jeder dieser Zulaufbohrungen 7n einerseits in den Dämpferraum 7i und andererseits in einen Ringraum 7m, welcher am Außendurchmesser des Dämpfergehäuses 7a vorgesehen ist und seinerseits mit den - bei Druckbeaufschlagung des Aktuator-Kolbens 2 fluidführenden - Radialbohrungen 2e des ersten Aktuator-Kolbens 2 fluidtechnisch in Verbindung steht. Anders formuliert, münden alle diese Radialbohrungen 2e des Aktuator-Kolbens 2 einerseits in den Aktuator-Druckraum 6a und andererseits in den Ringraum 7m des Dämpfergehäuses 7a des hydraulischen Dämpfers 7.
Wie in 1A weiterhin ersichtlich, beinhaltet die topfbodenseitige Stirnfläche 7f des Dämpferkolbens 7d eine ringförmige Anlagefläche 7g, mit der der Dämpferkolben 7d axial innen am Dämpfergehäuse 7a anliegt, solange die auf die Stirnfläche 7f des Dämpferkolbens 7d wirkende Druckkraft im Dämpferraum 7i die ebenfalls auf den Dämpferkolben 7d - aber gegen diese Druckkraft - wirkende Summe aus Reibkraft am Dichtring 7k und Federkraft der Dämpferfeder 7o nicht übersteigt. Um das für die Dämpfung des Ansteuerdrucks p_st zur Verfügung stehende Volumen des hydraulischen Dämpfers 7 möglichst groß zu gestalten, weist der im Dämpferkolben 7d eine in Art einer Sacklochbohrung ausgebildete zentrale Längsbohrung 7e auf, die auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens 7e, die dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7a abgewandt und dem Deckel 7p des Dämpfergehäuses 7a zugewandt ist, zum Innenraum 7b des Dämpfergehäuses 7a hin verschlossen ist. In dem vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel erstreckt sich diese zentrale Längsbohrung 7e axial bis in einen Abschnitt des Dämpferkolbens 7d hinein, der für eine Innenzentrierung der Dämpferfeder 7o genutzt wird und daher von einem Abschnitt der Dämpferfeder konzentrisch umschlungen ist. Fluidtechnisch mit dem Dämpferraum 7i verbunden ist die zentrale Längsbohrung 7e über zumindest eine in Bezug zur Längsachse 4 radiale Nut 7h, die im Bereich der ringförmigen Anlagefläche 7g des Dämpferkolbens 7d vorgesehen ist und diese ringförmige Anlagefläche 7g in radialer Richtung durchbricht. Sind mehrere solcher radialen Nuten 7h vorgesehen, so sind diese vorzugsweise in Umfangsrichtung symmetrisch verteilt angeordnet. Übersteigt die auf den Dämpferkolben 7d wirkende Druckkraft die gegen diese Druckkraft auf den Dämpferkolben 7d wirkende Summe aus Reibkraft am Dichtring 7k und Federkraft der Dämpferfeder 7o, entsteht im Bereich der Anlagefläche 7g zwischen dem Dämpfergehäuse 7a und dem Dämpferkolben 7d - wie in 1A gezeigt - ein Spalt, dessen axiale Erstreckung dem aktuellen Ansteuerdruck p_st im Dämpferraum 7i folgt und den im Druckraum 6a des Aktuators 1 in vordefinierter Weise bedämpft. Die Ansprechschwelle für diese Bedämpfung und das Folgeverhalten im Verlauf der Bedämpfung wird der Fachmann über das Zusammenspiel der geometrischen Querschnitte des Fluidzulaufs zum hydraulischen Dämpfer 7 und der Federkennlinie der Dämpferfeder 7o auf den konkret vorliegenden Anwendungsfall abstimmen, im Wesentlichen also auf die anwendungsbedingt zu erwartenden Druckschwingungen und Druckspitzen im Ansteuerdruck p_st des Aktuators 1.
Der Innenraum 7b des Dämpfergehäuses 7a ist zu einem Außenraum des Aktuators 1 hin ständig entlüftet, und zwar über einen im Deckel 7p des Dämpfergehäuses 7a angeordneten Ablauf 7q, die Ölkanäle 3c des zweiten Aktuator-Kolbens 3, den Federraum 10a im Aktuator-Gehäuse 6 und die Ablaufbohrung 6c des Aktuator-Gehäuses 6.
Nachfolgend und bezugnehmend auf die 2 bis 4 werden drei Konstruktionsbeispiele für einen hydraulischen Dämpfer näher erläutert, die alternativ zu dem in 1A gezeigten hydraulischen Dämpfer 7 in den in 1 dargestellten Aktuator 1 einbaubar sind. Entsprechend sind in den Figuren gleiche oder gleichartige oder gleichwirkende Bauteile auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Allen diesen Alternativen gemeinsam ist, dass in den hydraulischen Dämpfer 7 nunmehr zusätzlich ein Überdruckventil 8 als Schutz für den Aktuator (1) integriert ist. Das durch dieses Überdruckventil 8 abzusichernde Maximaldruckniveau ist vom Betrag her in jedem Fall höher als die von dem hydraulischen Dämpfer 7 abzudämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen im Druckraum (6a) des Aktuators (1).
2 zeigt die erste dieser drei Alternativen, als ein zweites erfindungsgemäßes Ausgestaltungsbeispiel. Im oberen Teil von 2 befindet sich der Dämpferkolben 7d des hydraulischen Dämpfers 7 in einer Art Ruhestellung, bei der die Federkraft der Dämpferfeder 7o hinreichend groß ist, um die Anlagefläche 7g des Dämpferkolbens 7d gegen die Innenwand des Dämpfergehäuses 7a zu drücken, ein Betriebszustand also, bei dem der Ansteuerdruck p_st keine Druckschwingungen und Druckspitzen aufweist, die eine hydraulische Dämpfung erfordern, und in der auch der von dem Druckbegrenzungsventil 8 abzusichernde Maximaldruck bei weitem noch nicht erreicht ist. Im unteren Teil von 2 hingegen hat der im Druckraum (6a) des Aktuators (1) und gleichermaßen im Dämpferraum 7i herrschende Ansteuerdruck p_st den zulässigen Maximaldruck überschritten, sodass das Überdruckventil 8 geöffnet ist.
Bei dem in 2 dargestellten Konstruktionsbeispiel ist das Überdruckventil 8 durch ein Zusammenwirken der Federkraft der Dämpferfeder 7o mit einem vordefinierten Steuerkantenmaß 8a gebildet, um welches der Dämpferkolben 7d entlang seiner Mittelachse 4 verschoben werden muß, um den mit unter Ansteuerdruck p_st stehendem Hydraulikfluid versorgten Zulauf - bestehend aus Ringraum 7m und Zulaufbohrungen 7n - des hydraulischen Dämpfers 7 fluidtechnisch mit einem zum Außenraum des Aktuators (1) führenden Ablauf 7q des hydraulischen Dämpfers 7 zu verbinden. Im Unterschied zu 1A ist dieser Ablauf 7q diesmal direkt in dem Dämpfergehäuse 7a integriert und besteht - wie in 2 anschaulich dargestellt - aus zumindest einem seitlichen Gehäusedurchbruch, in den eine nach außen hin offene längsgerichtete Gehäusewandnut einmündet. Vorzugsweise sind jedoch mehrere seitliche Gehäusedurchbrüche und in gleicher Zahl zugehörige Gehäusewandnuten vorgesehen, da zu einer gut funktionierenden Führung des Dämpferkolbens 7d zumindest drei sternförmig ausgerichtete - also am Umfang symmetrisch verteilt angeordnete - Laufflächen notwendig sind. Die Zwischenräume zwischen diesen Laufflächen können problemlos als seitliche Gehäusedurchbrüche verwendet werden.
Übersteigt der gleichermaßen im Aktuator-Druckraum (6a) und Dämpferraum 7i herrschende Ansteuerdruck p_st den vorgegebenen zulässigen Maximaldruck, gibt der Dämpferkolben 7d eine durch das Steuerkantenmaß 8a definierte Ablaufkante des seitlich des Dämpferkolbens 7d angeordneten Gehäusedurchbruch - so wi im unteren Teil von 2 gezeigt - frei, mit der Folge, dass nun Hydraulikfluid nach außen hin in einem Maß abgeführt wird, dass der Ansteuerdruck p_st wieder auf einen Wert knapp unterhalb des vorgegebenen zulässigen Maximaldrucks abfällt. Zur Verdeutlichung der Funktion des Überdruckventils 8 ist der sich bei geöffnetem Überdruckventil 8 einstellende Durchfluss ausgehend von den im ersten Kolben 2 vorgesehenen Radialbohrungen 2e über den Dämpferraum 7i bis hinter dem Ablauf 7q des Dämpfergehäuses 7a in 2 als Pfeil eingezeichnet.
Um die Funktion „Dämpfung“ und „Druckbegrenzung“ mit nur einer Feder zu realisieren, weist die Dämpferfeder 7o in dem in 2 dargestellten Konstruktionsbeispiel eine progressive Federkennlinie auf, wobei der „weiche“ Teil dieser Federkennlinie die gewünschte Dämpfungsfunktion sicherstellt, wohingegen der Schaltpunkt der gewünschten Absicherung gegen Überdruck im Bereich des „harten“ Teils dieser Federkennlinie liegt.
Alternativ hierzu kann auch eine Reihenschaltung zweier Federn unterschiedlicher Federkennlinie vorgesehen sein, wobei dann die erste Feder als Dämpferfeder ausgebildet ist mit einer zur Dämpfung des Dämpferkolbens 7d ausgelegten flachen Federkennlinie, wohingegen die zweite dieser beiden Federn dann eine zum Öffnen der durch das Steuerkantenmaß 8a definierten Ablaufkante seitlich im Dämpfergehäuse 7a ausgelegte steile Federkennlinie aufweist.
In einer anderen Alternative hierzu können auch zwei konzentrisch verschachtelte Federn unterschiedlicher Federkennlinie vorgesehen sein, wobei dann die erste Feder als Dämpferfeder ausgebildet ist mit einer zur Dämpfung des Dämpferkolbens 7d ausgelegten flachen Federkennlinie, wohingegen die zweite dieser beiden Federn dann eine zum Öffnen der durch das Steuerkantenmaß 8a definierten Ablaufkante seitlich im Dämpfergehäuse 7a ausgelegte steile Federkennlinie aufweist. In diesem Fall muß die erste Feder eine größere Länge aufweisen als die zweite Feder, damit die „harte“ zweite Feder den zur Dämpfung benötigten Hub der „weichen“ ersten Feder nicht behindert. Somit ist es auch sinnvoll, wenn die kürzere der beiden Federn, also die „harte“ zweite Feder entweder am Dämpferkolben 7d oder an dem fest mit dem Dämpfergehäuse 7a verbundenen Deckel 7p oder aber an der „weichen“ ersten Feder befestigt ist. Solange sich der solchermaßen konstruierte hydraulische Dämpfer 7 in seinem Dämpfungsbereich befindet, ist lediglich die „weiche“ Dämpferfeder in Funktion. Erst jenseits des Dämpfungsbereichs entsteht eine Parallelschaltung der Federkräfte dieser beiden Federn, wodurch der Dämpfer 7 jetzt als Druckbegrenzungsventil 8 arbeitet.
3 zeigt die zweite der drei angekündigten Alternativen für den in 1A gezeigten hydraulischen Dämpfer 7 zum Einbau in den in 1 gezeigten Aktuator 1, als ein drittes erfindungsgemäßes Ausgestaltungsbeispiel. Im Unterschied zu 2 befindet sich der Dämpferkolben 7d des hydraulischen Dämpfers 7 im oberen Teil von 3 in einem Arbeitsbereich, bei dem der Ansteuerdruck p_st Druckschwingungen und Druckspitzen aufweist, die eine hydraulische Dämpfung erfordern, der von dem Druckbegrenzungsventil 8 abzusichernde Maximaldruck jedoch noch nicht erreicht ist. Entsprechend befindet sich im oberen Teil von 3 zwischen Anlagefläche 7g des Dämpferkolbens 7d und der Innenwand des Dämpfergehäuses 7a ein Spalt, der von seiner axialen Erstreckung her den Schwankungen des Ansteuerdrucks p_st folgt, sich also dynamisch verändert. Im unteren Teil von 3 hingegen hat der gleichermaßen im Aktuator-Druckraum (6a) und im Dämpferraum 7i herrschende Ansteuerdruck p_st den zulässigen Maximaldruck überschritten, sodass das Überdruckventil 8 geöffnet ist.
Bei dem in 3 dargestellten Konstruktionsbeispiel ist das Überdruckventil 8 als ein durch eine Druckbegrenzungsfeder 8c vorgespanntes Kugelventil ausgebildet, welches in dem durch Federkraft der Dämpferfeder 7o vorgespannten Dämpferkolben 7d derart integriert ist, dass der durch den Ringraum 7m und die Zulaufbohrungen 7n gebildeten hydraulischen Zulauf des hydraulischen Dämpfers 7 oberhalb einer vordefinierten Druckhöhe des Ansteuerdrucks p_st fluidtechnisch mit einem zum Außenraum des Aktuators (1) führenden Ablauf 7q des hydraulischen Dämpfers 7 verbunden ist und hierdurch Aktuator-Druckraum (6a) und Dämpferraum 7i in einem vordefinierten Maß entlüftet.
Hierbei bildet der Dämpferkolben 7d ein innerhalb des Dämpfergehäuses 7a axial verschiebliches hohlkörperartiges Gehäuseelement für das Überdruckventil 8, wobei die Lagerung des Dämpferkolben 7d in dem Dämpfergehäuse 7a - im Unterschied zu 2 - beispielhaft als eine im wesentlichen druckmitteldichte Gleitlagerung ausgeführt ist. Dabei ist in dem Dämpferkolben 7d ein dem Überdruckventil 8 zugeordneter Zulauf 8d vorgesehen, der fluidtechnisch stets mit dem Dämpferraum 7i des hydraulischen Dämpfers 7 verbunden ist. In 3 gut ersichtlich ist, dass dieser Zulauf 8d gebildet wird durch eine im Dämpferkolben 7d vorgesehene Zentralbohrung und eine im Bereich der Anlagefläche 7g des Dämpferkolbens 7d vorgesehene Radialnut, welche diese Zentralbohrung fluidtechnisch stets mit Dämpferraum 7i verbindet.
Auf seiner rückwärtigen - also auf seiner dem Zulauf 8c abgewandten - Seite weist der Dämpferkolben 7d einen Schließkörpersitz 8f für einen hier beispielhaft als Kugel ausgeführten Schließkörper 8b des Überdruckventils 8 auf. Die Druckbegrenzungsfeder 8c drückt mit ihrer Federkraft den Schließkörper 8b gegen diesen Schließkörpersitz 8f. Dabei ist die Federkraft der Druckbegrenzungsfeder 8c derart gewählt, dass der Ansteuerdruck p_st den Schließkörper 8b erst bei einem Überschreiten eines für den Aktuator (1) vordefinierten Maximaldrucks aus dem Schließkörpersitz 8f drückt und hierdurch den Zufluss von Hydraulikfluid vom Dämpferraum 7i über den Zulauf 8c in eine Hohlkammer 8g des Dämpferkolbens 7d ermöglicht. Innerhalb dieser Hohlkammer 8g befinden sich Schließkörper 8b und Druckbegrenzungsfeder 8c des Überdruckventils 8.
Auf der dem Dämpferraum 7i abgewandten Seite des Dämpferkolbens 7d - also im Federraum der Dämpferfeder 7o - ist der Innenraum 7b des Dämpfergehäuses 7a über einen seitlichen Ablauf 7q nach außen hin entlüftet. Gebildet wird dieser seitliche Ablauf 7q durch zumindest einen seitlich im Dämpfergehäuse 7a vorgesehenen Gehäusedurchbruch, in den eine nach außen hin offene längsgerichtete Gehäusewandnut einmündet. Vorzugsweise sind jedoch mehrere solche seitliche Gehäusedurchbrüche und in gleicher Zahl zugehörige Gehäusewandnuten vorgesehen, da zu einer gut funktionierenden Führung des Dämpferkolbens 7d zumindest drei sternförmig ausgerichtete - also am Umfang symmetrisch verteilt angeordnete - Laufflächen notwendig sind. Die Zwischenräume zwischen diesen Laufflächen können problemlos als seitliche Gehäusedurchbrüche verwendet werden. Auch die Hohlkammer 8g des Dämpferkolbens 7d verfügt über zumindest einen seitlichen Ablauf 8e, der das das Kolbenhemd des Dämpferkolbens 7d radial durchbrechen. Vorzugsweise sind als Ablauf 8e jedoch mehrere in Umfangsrichtung symmetrisch verteilte Durchbrüche im Kolbenhemd des Dämpferkolbens 7d vorgesehen. Der Dämpferkolben 7d selber ist in bekannter Weise axial verschieblich in einer Bohrung des Dämpfergehäuses 7a angeordnet.
Da die Druckbegrenzungsfeder 8c räumlich gesehen innerhalb der Hohlkammer 8g und die Dämpferfeder 7o räumlich gesehen axial neben der Hohlkammer 8g des Dämpferkolbens 7d angeordnet ist, sind Dämpferfeder 7o und Druckbegrenzungsfeder 8c kraftseitig in Reihe geschaltet. Die Federkennlinie der den Dämpferkolbens 7d vorspannenden Dämpferfeder 7o ist auf die zu bedämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen im Ansteuerdruck p_st abgestimmt und vergleichsweise flach. Die Federkennlinie der den Schließkörper 8b vorspannenden Druckbegrenzungsfeder 8c hingegen ist auf den abzusichernden Maximaldruck abgestimmt und daher vergleichsweise steil.
Übersteigt der im Dämpferraum 7i herrschende Ansteuerdruck p_st den vorgegebenen zulässigen Maximaldruck, überdrückt der Ansteuerdruck p_st die Druckbegrenzungsfeder 8c, sodass der Schließkörper 8b aus dem Schließkörpersitz 8f herausgedrückt wird, mit der Folge, dass nunmehr Hydraulikfluid vom Dämpferraum 7i in die Hohlkammer 8g der Dämpferkolbens 7d fließt und zunächst einmal das zur Dämpfung zur Verfügung stehende Volumen vergrößert, was für die Dämpfung zu diesem Zeitpunkt aber bedeutungslos ist, da die Dämpferfeder 7o gegenüber der Druckbegrenzungsfeder 8c deutlich schwächer ist. Vielmehr von Bedeutung zu diesem Zeitpunkt ist die räumliche Lage des Ablaufs 8c im Dämpferkolben 7d relativ zur räumlichen Lage des Ablaufs 7q im Dämpfergehäuse 7a. Damit das Überdruckventil 8 den Dämpferraum 7i - und damit auch den Aktuator-Druckraum (6a) - beim Überschreiten des vordefinierten Maximaldrucks nach außen hin entlüften kann, sind Ablauf 8c und Ablauf 7q geometrisch derart ausgestaltet und räumlich derart zueinander ausgerichtet, dass das beim Überschreiten des vordefinierten Maximaldrucks aus dem Dämpferraum 7i in die Hohlkammer 8g gelangte und gelangende Hydraulikfluid aus der Hohlkammer 8g über den dämpferkolbenseitigen Abfluss 8f in den dämpfergehäuseseitigen Abfluss 7q gelangt und von dort nach außen in vordefiniertem Maß abfließt, unter Verwendung des in 1 gezeigten Aktuator-Designs beispielsweise über die Ölkanäle (3c) des zweiten Aktuator-Kolbens (3), den Federraum (10a) im Aktuator-Gehäuse (6) und die Ablaufbohrung (6c) des Aktuator-Gehäuses (6) in einen Raum außerhalb des Aktuators (1). Zur Verdeutlichung der Funktion des Überdruckventils 8 ist der sich bei geöffnetem Überdruckventil 8 einstellende Durchfluss ausgehend von den im ersten Kolben 2 vorgesehenen Radialbohrungen 2e über den Dämpferraum 7i bis hinter dem Ablauf 7q des Dämpfergehäuses 7a in 3 als Pfeil eingezeichnet.
4 zeigt die dritte der drei angekündigten Alternativen für den in 1A gezeigten hydraulischen Dämpfer 7 zum Einbau in den in 1 gezeigten Aktuator 1, als ein viertes erfindungsgemäßes Ausgestaltungsbeispiel. Das in 4 dargestellten Konstruktionsbeispiel ist eine technisch vereinfachte und bauraumsparende Variante des in 3 gezeigten Überdruckventils 8 und ebenfalls in den Dämpferkolben 7d des hydraulischen Dämpfers 7 integriert. Der Dämpferkolben 7d ist dabei - ähnlich wie in 3 - axial verschieblich in einer Bohrung im Innenraum 7b des Dämpfergehäuses 7a des hydraulischen Dämpfers 7 angeordnet, wobei diejenige Stirnfäche des Dämpferkolbens 7d, die der in 4 nicht dargestellten Arretiervorrichtung (5) des Aktuators (1) zugewandt ist, über den hydraulischen Dämpferzulauf mit Ansteuerdruck p_st beaufschlagbar oder beaufschlagt ist. Die Lagerung des Dämpferkolben 7d in dem Dämpfergehäuse 7a ist - wie in 3 - beispielshaft als eine im Wesentlichen druckmitteldichte Gleitlagerung ausgebildet. Der hydraulische Zulauf in den wiederum mit 7i bezeichneten Druckraum des hydraulischen Dämpfers 7 ist - wie in 3 - gebildet durch den am Außendurchmesser des Dämpfergehäuses 7a angeordneten Ringraum 7m, welche ständig mit dem Druckraum (6a) des Aktuators (1) in Fluidverbindung steht, und durch die radial ausgerichteten Zulaufbohrungen 7n, welche die äußere Mantelfläche des Dämpfergehäuses 7a im Bereich des Ringraums 7m durchdringen und dabei den Ringraum 7m fluidtechnisch mit dem Dämpferraum 7i des hydraulischen Dämpfers 7 verbinden.
Auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens 7d, die der in 4 nicht dargestellten Arretiervorrichtung (5) des Aktuators (1) abgewandt ist, also auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens 7d, die dem Dämpferzulauf abgewandt ist, bildet der Dämpferkolben 7d im Innenraum 7b des Dämpfergehäuses 7a einen Federraum für eine Dämpferfeder 7o, welche einen Zentrierabschnitt des Dämpferkolbens 7d konzentrisch umschließt und den Dämpferkolben 7d gegen das Dämpfergehäuse 7a - hier beispielhaft gegen einen im montierten Zustand fest mit dem Dämpfergehäuse 7a verbundenen Deckel 7p - vorspannt. Dieser Federraum ist dabei über einen - hier beispielhaft im Deckel 7p angeordneten - Ablauf 7q nach außen hin ständig entlüftet. Die Feder-
kennlinie der Dämpferfeder 7o ist - vergleichbar zu 3 - auf die zu bedämpfenden Druckschwingungen und Druckspitzen im Ansteuerdruck p_st des Aktuator-Druckraums (6a) abgestimmt.
Im Unterschied zu 3 ist das Überdruckventil 8 in 4 als ein federvorgespanntes Plattenventil ausgeführt, welches innerhalb eines als Längsbohrung im Dämpferkolben 7d ausgebildeten Ablaufs 8e des Überdruckventils 8 angeordnet ist. Eine zur Vorspannung des Überdruckventils 8 vorgesehene Druckbegrenzungsfeder 8c ist ebenfalls innerhalb dieser Längsbohrung 8e angeordnet und drückt einen jetzt als ringförmiger Teller ausgebildeten Schließkörper 8b des Überdruckventils 8 gegen einen jetzt ebenen Schließkörpersitz 8f am Dämpferkolben 7d. Hierbei stützt sich die Druckbegrenzungsfeder 8c über eine Scheibe 8h an einem Sicherungsring 8i, der in eine in der Längsbohrung 8e des Dämpferkolbens 7d vorgesehenen Innennut 8k eingelegt ist, axial an dem Dämpferkolben 7d ab, sodass der Schließkörper 8b axial zwischen Schließkörpersitz 8f und Innennut 8k eingespannt ist. Räumlich gesehen ist die Druckbegrenzungsfeder 8c - je nach Länge der Führung des Dämpferkolbens 5d in der Bohrung des Dämpfergehäuses 7a zumindest teilweise - konzentrisch innerhalb der Dämpferfeder 7o angeordnet.
Mit unter Ansteuerdruck p_st stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt wird der Schließkörper 8b des Überdruckventils 8 auf seiner der Druckbegrenzungsfeder 8c gegenüberliegenden Seite über einen im Dämpferkolben 7d vorgesehenen Zulauf 8d, der fluidtechnisch ständig mit dem Dämpferraum 7i des hydraulischen Dämpfers 7 und damit auch ständig mit dem Aktuator-Druckraum (6a) verbunden ist. Die Federkennlinie der Druckbegrenzungsfeder 8c ist so ausgelegt, dass das Überdruckventil 8 öffnet, sobald der Ansteuerdruck p_st einen vordefinierten Maximalwert überschritten hat. Ist das Überdruckventil 8 geöffnet, so arbeitet die die Druckbegrenzungsfeder 8c konzentrisch umschließende Längsbohrung im Dämpferkolben 7d gleichzeitig fluidtechnisch als Ablauf für das überdruckbedingt überschüssige Hydraulikfluid, welches dann über den Ablauf 7q des Dämpfergehäuses 7a zu einem Raum außerhalb des Aktuators (1) hin abgeleitet wird.
Entgegen der Darstellung in 4 kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der tellerförmige Schließkörper 8b des Überdruckventils 8 seitlich in der die Druckbegrenzungsfeder 8c konzentrisch umschließenden Längsbohrung 8e des Dämpferkolbens 7d geführt ist. In diesem Fall benötigt der Schließkörper 8b zumindest drei sternförmig ausgerichtete - also am Umfang symmetrisch verteilt angeordnete - Laufflächen. Die Zwischenräume zwischen diesen Laufflächen fungieren dann als seitliche Überströmkanäle für den Fluidtransport von Zulauf 8d zum Ablauf 8e, wenn das Überdruckventil 8 geöffnet ist.
Nachfolgend und bezugnehmend auf die 5 und 5A wird ein fünftes Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Aktuator mit hydraulischem Dämpfer näher erläutert. Dabei unterscheidet sich der in 5 gezeigte Aktuator 1 von dem in 1 gezeigten Aktuator 1 lediglich durch die konstruktive Ausbildung des hydraulischen Dämpfer 7, welches unverändert zentrisch innerhalb der Zentralbohrung 2a des ersten Kolbens 2 angeordnet ist, in Richtung der Kolben-Längsachse 4 gesehen radial unterhalb der in den Druckraum 6a des Aktuators 1 mündenden Radialbohrungen 2e des zweiten Kolbens 2. Daher kann - um Wiederholungen zu vermeiden - die nachfolgende Beschreibung des fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf die Erläuterung dieser Unterschiede beschränkt bleiben.
Während in 1 vorgesehen ist, dass dann, wenn der erste Kolben 2 des Aktuators 1 mit Ansteuerdruck beaufschlagt wird und beaufschlagt ist, der erste Kolben 2 diese hydraulische Druckkraft unmittelbar auf den zweiten Kolben 3 des Aktuators 1 überträgt, ist in 5 vorgesehen, dass dann, wenn der erste Kolben 2 des Aktuators 1 mit Ansteuerdruck beaufschlagt wird und beaufschlagt ist, der erste Kolben 2 diese hydraulische Druckkraft über den hydraulischen Dämpfer 7 auf den zweiten Kolben 3 des Aktuators 1 überträgt.
Hierzu ist der hydraulische Dämpfer 7 - ähnlich wie in 1 und 1A - konstruktiv als ein Kolbendämpfer ausgebildet, der als eine vormontierbare Baugruppe ausgebildet ist. 5A zeigt diese Baugruppe in vergrößerter Schnittdarstellung. Leicht ersichtlich ist, dass der hierin dargestellte hydraulische Dämpfer 7 aus der in 1A dargestellten Konstruktion abgeleitet ist. Entsprechend umfasst der hydraulische Dämpfer 7 ein topfförmiges Dämpfergehäuse 7a, einen in Innenraum 7b dieses Dämpfergehäuses 7a koaxial zur Kolben-Längsachse 4 axial verschieblich angeordneten Dämpferkolben 7d, eine ebenfalls im Innenraum 7b angeordneten Dämpferfeder 7o, sowie auf der dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7a abgewandten Seite des Dämpfergehäuses 7a einen im verbauten Zustand fest mit dem Dämpfergehäuse 7a verbundenen Deckel 7p. Diese Baugruppe ist im einbaufertigen Zustand des Aktuators 1 fest in die die Zentralbohrung 2a des ersten Kolbens 2 des Aktuators 1 eingesetzt, im vorliegenden Beispiel derart, dass der Topfboden des Dämpfergehäuses 7a der Arretiervorrichtung 5 des Aktuators zugewandt ist, während der Deckel 7p des Dämpfergehäuses 7a dem zweiten Kolben 3 des Aktuators 1 zugewandt ist, sodass der Dämpferkolben axial nahe dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7a angeordnet ist und sich auch mit Hydraulikfluid befüllbare Dämpferraum 7i des hydraulischen Dämpfers 7 im Bereich des Topfbodens befindet. Entsprechend befindet sich die Dämpferfeder 7o, deren Federkraft gegen die im Dämpferraum 7i herrschende Druckkraft wirkt, im eingebauten Zustand auf der dem Topfboden des Dämpfergehäuses 7a abgewandten Seite und umschließt dabei den am Dämpferkolben 7d zur Zentrierung der Dämpferfeder 7o vorgesehenen Zentrierabschnitt konzentrisch. Wie in 1A ist der im Dämpfergehäuse 7a axial verschiebbare Dämpferkolben 7d gegenüber dem Dämpfergehäuse 7a beispielshaft über eine Dichtring 7k druckmitteldicht abgedichtet.
Im Unterschied zu den 1, 1A umfasst der hydraulische Dämpfer 7 gemäß der 5, 5A zusätzlich einen vorzugsweise einstückig aufgeführten flanschförmigen Betätigungsstößel 7r, welcher koaxial zur Kolbenlängsachse 4 axial verschiebbar in dem Deckel 7p gelagert ist. Hierzu weist der Betätigungsstößels 7r einen zylindrischen Lagerabschnitt auf, der den Deckel 7p in axialer Richtung durchgreift, sowie einen scheibenförmigen Abschnitt, der sich im eingebauten Zustand radial im Innenraum 7b des Dämpfergehäuses erstreckt. Infolge dieser Anordnung ist die Dämpferfeder 7o axial zwischen dem Dämpferkolben 7d und der gegenüber den 1, 1 A zusätzlichen Betätigungsstößel 7r eingespannt.
Dabei sind die geometrischen Abmessungen der Baugruppe und die Federkraft der Dämpferfeder 7o derart aufeinander abgestimmt, dass dann, wenn der erste Kolben 2 des Aktuators 1 und damit auch der Dämpferraum 7d des hydraulischen Dämpfers 7 mit Ansteuerdruck p_st beaufschlagt wird, damit infolge dessen der zweite Kolben 3 des Aktuators 1 axial verschoben wird, die jetzt auf den Dämpferkolben 7d ausgeübte Druckkraft (gegen die Federkraft der Dämpfungsfeder 7o) über den Betätigungsstößel 7r auf den zweiten Kolben 3 des Aktuators übertragen wird, ohne dass es hierbei zu einem Kontakt zwischen Kolben 2 und Kolben 3 kommt, also ohne dass die dem Kolben 3 zugewandte Stirnfläche 2b des Kolbens 2 die dem Kolben 2 zugewandte Stirnfläche 3b des Kolbens 3 berührt. In diesem Betriebspunkt liegt eine in 5A mit Bezugszeichen 7s gekennzeichnete Stirnfläche des Betätigungsstößels 7r axial an der Stirnfläche 3b des zweiten Kolbens 3 an, wobei sich zwischen den beiden Stirnflächen 2b und 3b ein - vergleichsweise kleiner - Spalt einstellt, der in den 5 und 5A mit Bezugszeichen 3e gekennzeichnet ist.
Arbeitet der hydraulische Dämpfer 7 nun - wie in 5A dargestellt - im Rahmen seiner Dämpfungsaufgabe dem Ansteuerdruck p_st gegenüber, so führt dies auch zu einer geringen axialen Schwingung des zweiten Kolbens 3 des Aktuators 1, was im Rahmen der Anwendung zu berücksichtigen ist, in der Regel aber nicht stört.
Ein sehr positiver Effekt beim Zurückfahren des zweiten Kolbens 3 aus seinem betätigten Zustand zurück seine Kolbenposition, die er dann einnimmt, wenn der erste Kolben 2 des Aktuators ausgehend vom hydraulisch betätigten Zustand wieder drucklos geschaltet wird, kann bei diesem Konzepts erzielt werden, indem die geometrischen Abmessungen der Baugruppe und die Federkraft der Dämpferfeder 7o derart aufeinander abgestimmt sind, dass dann, wenn die Anlagefläche 7g des Dämpferkolbens 5d infolge des sich abbauenden Ansteuerdrucks p_st zur Anlage an die Innenwand des Dämpfergehäuses 7a kommt, die Dämpferfeder 7o den Betätigungsstößel 7r zunächst unverändert in Anlage an dem zweiten Kolben 3 hält und sich in diesem Betriebspunkt ein Axialspalt zwischen den Dämpferkolben 7d und dem Betätigungsstößel 7r einstellt. Dieser Axialspalt steht zur Abdämpfung einer in Richtung des ersten Kolbens 2 gerichteten dynamischen Axialbewegung des zweiten Kolbens 3 zur Verfügung. Ein solche dynamische Kolbenbewegung kann beispielsweise dann auftreten, wenn der zweite Kolben 3 im drucklosen Zustand des Aktuators 1 bei mechanisch arretiertem ersten Kolben 1 zuvor mittels einer Notentriegelungsvorrichtung betätigt worden ist und diese zuvor betätigte Notentriegelungsvorrichtung wieder gelöst wird.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auch bei dem in den 5, 5A dargestellten hydraulischen Dämpfer 7 ein Überdruckventil integrierbar ist. Entsprechend sind alle in den 2, 3 und 4 entnehmbaren Anregungen zur Konstruktionsmöglichkeiten für ein solches Überdruckventil - in den 2 bis 4 mit Bezugszeichen 8 gekennzeichnet - auf die in 5A gezeigte beispielhafte Konstruktion sinngemäß übertragbar.
Nachfolgend und bezugnehmend auf 6 wird ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Aktuator mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung näher erläutert. Da dieses Ausführungsbeispiel - wie die vorigen fünf beschriebenen Ausführungsbeispiele - auf dem eingangs zitierten hydraulisch ansteuerbaren Aktuator gemäß der DE 10 2017 218 748 A1 basiert und zudem aus dem in den 1 und 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Aktuators gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung abgeleitet ist, kann die nachfolgende Beschreibung auf die Erläuterung der wesentlichen Unterschiede zu 1 / 1A beschränkt bleiben, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. 6 zeigt einen schematischen Teilschnitt eines Aktuators mit hydraulischem Dämpfer gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Demnach ist bei dem mit Ansteuerdruck p_st beaufschlagbaren ersten Kolben 2 des Aktuators 1 die zur Aufnahme der Arretiervorrichtung 5 vorgesehene Zentralbohrung 2a nunmehr auf ihrer dieser Arretiervorrichtung 5 abgewandten Seite (und damit auf ihrer dem zweiten Kolben 3 des Aktuators 1 zugewandten Seite) verschlossen. Dabei ist diese Zentralbohrung 2a vorzugsweise - wie in 6 gezeigt - als Sacklochbohrung ausgebildet. Hierzu alternativ kann die Zentralbohrung 2a auch durch einen dann in die Zentralbohrung 2a eingesetzten Deckel verschlossen sein.
Sodann weist der mit Ansteuerdruck p_st beaufschlagbare erste Kolben 2 des Aktuators 1 eine zusätzliche Zentralbohrung 2g auf, die sich wie die Zentralbohrung 2a entlang der Kolben-Längsachse 4 axial unmittelbar angrenzend an die Zentralbohrung 2a des Kolbens erstreckt, ohne dabei in diese Zentralbohrung 2a einzumünden. Daher ist auch diese zusätzliche Zentralbohrung 2g in Art einer Sachlochbohrung ausgebildet, die gegenüber der die Arretiervorrichtung 5 aufnehmenden Zentralbohrung 2a über die Trennwand 2h verschlossen ist. Die zwischen Zentralbohrung 2a und zusätzlicher Zentralbohrung 2g vorhandene Trennwand ist in 6 mit 2h bezeichnet. Räumlich gesehen ist die zusätzliche Zentralbohrung 2g auf derjenigen Seite der die Arretiervorrichtung 5 aufnehmenden Zentralbohrung 2a angeordnet, die dem zweiten Kolben 3 des Aktuators zugewandt ist. Nach außen hin ist die zusätzliche Zentralbohrung 2g entlüftet, hier beispielhaft über die Ölkanäle 3c des zweiten Kolbens 3, den Federraum 10a im Aktuator-Gehäuse 6 und die Ablaufbohrung 6c des Aktuator-Gehäuses 6 in einen Raum außerhalb des Aktuators 1.
Wiederum umfasst der Aktuator 1 einen zum Bedämpfen des im Druckraum 6a des Aktuators 1 herrschenden Ansteuerdrucks p_st vorgesehenen hydraulischen Dämpfer 7, der aber nunmehr - also im Unterschied zu den 1, 1A - zentrisch innerhalb der zusätzlichen Zentralbohrung 2g des ersten Kolbens 2 angeordnet ist. In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt der auf den ersten Kolben 2 wirkende Druckraum 6a (wie in den 1, 1A) den hydraulischen Dämpfer 7 dabei konzentrisch. Um den hydraulischen Dämpfer 7 fluidtechnisch mit dem Druckraum 6a zu verbinden, weist der erste Kolben 2 vorzugsweise mehrere symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Radialbohrungen 2e auf, von denen jede einerseits in den Druckraum 6a und andererseits in die zusätzliche Zentralbohrung 7g mündet.
Ähnlich wie in den 1, 1A umfasst der hydraulische Dämpfer 7 in 6 einen gegen den im Druckraum 6a des Aktuators 1 herrschenden Ansteuerdruck p_st federvorgespannten Dämpferkolben 7d, der aber nunmehr in der zusätzlichen Zentralbohrung 2g des ersten Kolbens 2 in Richtung dessen Längsachse 4 axial verschiebbar angeordnet ist. Diejenige Innenfläche der Zentralbohrung 2g, entlang der Dämpferkolben 7d gleiten kann, ist in 6 mit Bezugszeichen 2i gekennzeichnet. Daher benötigt der hydraulische Dämpfer 7 kein eigenes Dämpfergehäuse. Entsprechend bildet die zwischen den Zentralbohrungen 2a und 2g vorhandene Trennwand 2h, ein Abschnitt der Innenfläche 2i der Zentralbohrung 2g und die trennwandseitige Stirnfläche 7f des Dämpferkolbens 7d den fluidtechnisch mit dem Druckraum 6a ständig verbundenen Dämpferraum 7i des hydraulischen Dämpfers 7.
Die zur Vorspannung des Dämpferkolbens 7d vorgesehene Dämpferfeder 7o ist auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens 7d angeordnet, die der Trennwand 2h abgewandt (und damit dem zweiten Kolben 3 zugewandt) ist. Um den Dämpferkolbens 7d gegen den Ansteuerdruck p_st vorspannen zu können, stützt sich die Dämpferfeder 7o über einen Sicherungsring 2m, der in eine in der zusätzlichen Zentralbohrung 2g des ersten Kolbens 2 vorgesehenen Innennut 2k axial an dem ersten Kolben 2 ab. In 6 befindet sich der Dämpferkolben 7d in einer in einem Arbeitsbereich, bei dem der Ansteuerdruck p_st Druckschwingungen und Druckspitzen aufweist, die eine hydraulische Dämpfung erfordern.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in den in 6 gezeigten Dämpferkolben 7d problemlos ein zusätzliches Überdruckventil integrierbar ist, um den Aktuator vor einem unzulässig hohen Ansteuerdruck p_st zu schützen. In diesem Fall eignet sich besonders das in 4 vorgeschlagene Konstruktionsbeispiel für ein solches Überdruckventil.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2: druckbeaufschlagbarer Kolben des Aktuators
2a: Zentralbohrung des Kolbens
2b: Stirnfläche am Kolben
2c: Kolbenwand des Kolbens
2d: Abstützfläche am Kolben für die Rastierelemente
2e: Radialbohrung des Kolbens
2f: Innenfläche der Zentralbohrung im Kolben
2g: zusätzliche Zentralbohrung des Kolbens
2h: Trennwand zwischen Zentralbohrung und zusätzlicher Zentralbohrung
2i: Innenfläche der zusätzlichen Zentralbohrung im Kolben
2k: Innennut der zusätzlichen Zentralbohrung
2m: Sicherungsring
3: zusätzlicher Kolben des Aktuators
3a: Kolbenstange des zusätzlichen Kolbens
3b: Stirnfläche am zusätzlichen Kolben
3c: Ölkanal im zusätzlichen Kolben
3d: Stift
3e: Spalt
4: Kolben-Längsachse
5: Arretiervorrichtung des Aktuators
5a: Elektromagnet der Rastvorrichtung
5b: Ankerstange des Elektromagneten
5c: Rastierelement; Kugel
5d: Kugelkäfig
5e: Hülse
5f: Rückstellfeder
6: Gehäuse des Aktuators
6a: Druckraum des Aktuators
6b: Druckanschluss des Druckraums
6c: Ablaufbohrung im Gehäuse
7: hydraulischer Dämpfer
7a: Dämpfergehäuse
7b: Innenraum des Dämpfergehäuses
7c: Steuerkantenmaß
7d: Dämpferkolben
7e: Längsbohrung des Dämpferkolbens
7f: Stirnfläche des Dämpferkolbens
7g: Anlagefläche des Dämpferkolbens
7h: radiale Nut des Dämpferkolbens
7i: Dämpferraum
7k: Dichtring des Dämpferkolbens
7m: Ringraum des Dämpfergehäuses
7n: Zulaufbohrung im Dämpfergehäuse
7o: Dämpferfeder
7p: Deckel des Dämpfergehäuses
7q: Ablauf
7r: Betätigungsstößel
7s: Stirnfläche am Betätigungsstößel
8: Überdruckventil
8a: Steuerkantenmaß
8b: Schließkörper des Überdruckventils
8c: Druckbegrenzungsfeder
8d: Zulauf des Überdruckventils
8e: Ablauf des Überdruckventils
8f: Schließkörpersitz
8g: Hohlkammer
8h: Scheibe
8i: Sicherungsring
8k: Innennut
9: Schalthebel
9a: Mitnehmer des Schalthebels
10: Feder
10a: Federraum
P_aus: ausgelegter Zustand der Parksperre
P_ein: eingelegter Zustand der Parksperre
p_st: Ansteuerdruck im Druckraum des Aktuators

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017218748 A1 [0006, 0007, 0008, 0041, 0045, 0053, 0093]
DE 102019111240 A1 [0008]
DE 102017211025 A1 [0011]

Claims

Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator zum Betätigen einer Parksperre, umfassend einen auf einer Längsachse (4) in einem Gehäuse (6) des Aktuators (1) axial verschiebbar angeordneten Kolben (2), der zum Betätigen der Parksperre über einen Druckraum (6a) des Aktuators (1) mit Druckmittel beaufschlagbar ist und bei Druckbeaufschlagung gegen die Federkraft einer Feder (10) auf ein Sperrelement (6) der Parksperre wirkt, wobei der Kolben (2) mittels einer Arretiervorrichtung (5) zumindest in derjenigen Kolbenstellung mechanisch fixierbar ist, die der Kolben (2) bei Druckbeaufschlagung einnimmt, wobei der Kolben (2) eine Zentralbohrung (2a) aufweist, innerhalb der mit dem Kolben (2) zum Arretieren des Kolbens (2) in Wirkverbindung bringbare Rastierelemente (5c) der Arretiervorrichtung (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) einen zentrisch innerhalb der Zentralbohrung (2a) des Kolbens (2) angeordneten hydraulischen Dämpfer (7) umfasst, mittels dem ein im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschender Ansteuerdruck (p_st) bedämpfbar ist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (6a) den hydraulischen Dämpfer (7) konzentrisch umschließt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) eine symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Anzahl von Radialbohrungen (2e) aufweist, welche jeweils einerseits in den Druckraum (6a) und andererseits in die Zentralbohrung (2a) des Kolbens (2) münden.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Dämpfer (7) einen durch Federkraft einer Dämpferfeder (7o) gegen den im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschenden Ansteuerdruck (p_st) vorgespannten Dämpferkolben (7d) umfasst, welcher verschiebbar in einem zu einem Außenraum hin entlüfteten Innenraum (7b) eines fest in die Zentralbohrung (2a) des Kolbens (2) eingesetzten Dämpfergehäuses (7b) angeordnet ist, sodass der Dämpferkolben (7d) zusammen mit der Dämpfergehäuse (7b) einen hydraulisch auf den Druckraum (6a) wirkenden Dämpferraum (7i) mit variablem Volumen bildet.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) eine zusätzliche Zentralbohrung (2g) aufweist, die sich entlang der Längsachse (4) des Kolbens (2) axial unmittelbar angrenzend an die Zentralbohrung (2a) des Kolbens (2) erstreckt, ohne dabei in die Zentralbohrung (2a) einzumünden, und dass der Aktuator (1) einen zentrisch innerhalb dieser zusätzlichen Zentralbohrung (2g) des Kolbens (2) angeordneten hydraulischen Dämpfer (7) umfasst, mittels dem ein im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschender Ansteuerdruck (p_st) bedämpfbar ist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (6a) den hydraulischen Dämpfer (7) konzentrisch umschließt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) eine symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Anzahl von Radialbohrungen (2e) aufweist, welche jeweils einerseits in den Druckraum (6a) und andererseits in die zusätzliche Zentralbohrung (2g) des Kolbens (2) münden.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Dämpfer (7) einen durch Federkraft einer Dämpferfeder (7o) gegen den im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschenden Ansteuerdruck (p_st) vorgespannten Dämpferkolben (7d) umfasst, welcher verschiebbar in der zusätzlichen Zentralbohrung (2g) des Kolbens (2) angeordnet ist, sodass der Dämpferkolben (7d) zusammen mit der zusätzlichen Zentralbohrung (2g) einen hydraulisch auf den Druckraum (6a) wirkenden Dämpferraum (7i) mit variablem Volumen bildet.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem hydraulischen Dämpfer (7) ein Druckbegrenzungsventil (8) integriert ist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (8) durch ein Zusammenwirken der Federkraft der Dämpferfeder (7o) mit einem vordefinierten Steuerkantenmaß (7c) gebildet ist, um welches der Dämpferkolben (7d) verschoben werden muß, um den Druckraum (6a) des Aktuators (1) in einem vordefiniertem Maß zu entlüften.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferfeder (7o) eine progressiver Federkennlinie aufweist, derart, dass der Druckraum (6a) erst oberhalb eines vordefinierten Ansteuerdruckniveaus (p_st) in vordefiniertem Maß entlüftet wird.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferfeder (7o) durch eine mechanische Verschaltung zweier Federn unterschiedlicher Federkennlinie gebildet ist, wobei die erste dieser beiden Federn eine zur Dämpfung des im Druckraum (6a) des Aktuators (1) herrschender Ansteuerdrucks (p_st) ausgelegte flache Federkennlinie aufweist, wohingegen die zweite dieser beiden Federn eine zum Öffnen des Druckbegrenzungsventils (8) ausgelegte steile Federkennlinie aufweist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federn mechanisch in Reihe geschaltet sind.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (8) in dem Dämpferkolben (7d) integriert ist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (8) eine konzentrisch innerhalb der Dämpferfeder (7o) angeordnete Druckbegrenzungsfeder (8b) aufweist.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (8) in Schließrichtung über eine lineare Federkennlinie elastisch vorgespannt ist, deren Federsteifigkeit auf ein maximal zulässiges Ansteuerdruckniveau im Druckraum (6a) des Aktuators (1) abgestimmt ist, sodass der Druckraum (6a) des Aktuators (1) erst oberhalb dieses maximal zulässiges Ansteuerdruckniveaus in vordefiniertem Maß entlüftet wird.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) einen zusätzlichen Kolben (3) umfasst, der in Richtung der Längsachse (4) des Kolbens (2) gesehen auf derjenigen Seite des hydraulischen Dämpfers (7), die der Arretiervorrichtung (5) abgewandt ist, konzentrisch zur Längsachse (4) axial neben dem Kolben (2) in dem Gehäuse (6) des Aktuators (1) axial verschiebbar angeordnet ist und eine das Gehäuse (6) in axialer Richtung durchdringende Kolbenstange (3a) aufweist, die mechanisch mit dem Sperrelement (6) der Parksperre verbunden oder wirkverbunden ist, wobei der Kolben (2) bei Druckbeaufschlagung den zusätzlichen Kolben (3) gegen die Federkraft der Feder (10) axial verschiebt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Dämpfer (7) einen Betätigungsstößel (7r) aufweist, welcher konzentrisch zur Längsachse (4) des Kolbens (2) auf derjenigen Seite des Dämpferkolbens (7d), die der Arretiervorrichtung (5) abgewandt ist, relativ zum Kolben (2) axial verschiebbar angeordnet und dabei über die Dämpferfeder (7o) axial zwischen Dämpferkolben (7d) und Kolben (2) elastisch eingespannt ist, und dass der Aktuator (1) einen zusätzlichen Kolben (3) umfasst, der in Richtung der Längsachse (4) des Kolbens (2) gesehen auf derjenigen Seite des Betätigungsstößels (7r) in dem Gehäuse (6) des Aktuators (1) axial verschiebbar angeordnet ist und eine das Gehäuse (6) in axialer Richtung durchdringende Kolbenstange (3a) aufweist, die mechanisch mit dem Sperrelement (6) der Parksperre verbunden oder wirkverbunden ist, wobei die bei Druckbeaufschlagung des Kolbens (2) auf den Dämpferkolben (7d) ausgeübte Druckkraft gegen die Federkraft der Dämpferfeder (7o) den Betätigungsstößel (7r) axial verschiebt, wodurch der zusätzliche Kolben (3) gegen die Federkraft der Feder (10) axial verschoben wird.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 17 oder 18 und einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (8) den Druckraum (6e) über die Kolbenstange (3a) des zusätzlichen Kolbens (3) in vordefiniertem Maß entlüftet.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach Anspruch 17 oder 18 und einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (10) in einem Federraum innerhalb des Gehäuses (6) des Aktuators (1) angeordnet ist und dabei einen Abschnitt der Kolbenstange (3a) des zusätzlichen Kolbens (3) konzentrisch umschließt, und dass das Druckbegrenzungsventil (8) den Druckraum (6e) über diesen Federraum und eine Ablaufbohrung (6c) des Gehäuses (6) in vordefiniertem Maß entlüftet.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Kolben (3) mechanisch mit einer Notbetätigungsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar ist, sodass die Parksperre manuell betätigbar ist, ohne dass der mit Druckmittel beaufschlagbare Kolben (2) dabei seine mechanisch fixierte Kolbenstellung verlässt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Druck beaufschlabare Kolben (2) mittels der Arretiervorrichtung (5) auch in derjenigen Kolbenstellung mechanisch fixierbar ist, die der Kolben (2) ohne Druckbeaufschlagung einnimmt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkraft des Aktuators (1) in Auslegerichtung der Parksperre wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder (10) in Einlegerichtung der Parksperre wirkt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkraft des Aktuators (1) in Einlegerichtung der Parksperre wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder (10) in Auslegerichtung der Parksperre wirkt.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch Verwendung des Aktuators (1) zum Betätigen einer in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingebauten Parksperre.
Hydraulisch ansteuerbarer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch Verwendung des Aktuators (1) zum Betätigen einer in einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs eingebauten Parksperre.