DE19516404A1

DE19516404A1 - Pressure actuated actuator

Info

Publication number: DE19516404A1
Application number: DE19516404A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Leimbach; Jens Dipl Ing Dorfschmid
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1996-11-14
Also published as: GB2301404A; GB9609447D0; ES2133050A1; ES2133050B1; FR2733802A1

Abstract

A fluid-pressure actuating system has a pump (22) with its suction side in a fluid reservoir (17), the pump (22) being operated by drive means (25). An accumulator (20) supplied from the pump (22) supplies pressure fluid to an actuator (5) under the control of a control valve (12). In order to reduce the size of the system, at least one of the drive means (25), the accumulator (20) and the control valve (12) is incorporated in the reservoir (17). The reduction in size of the system by the removal of these components from their usual positions is much greater than the increase in size of the reservoir (17) needed to compensate for the loss of fluid capacity.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, insbesondere für eine Kraftfahrzeug- Reibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an actuator, in particular for a motor vehicle. Friction clutch according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 42 37 853 A1 ist ein Stellantrieb bekannt, bei dem ein Elektromotor als Antrieb für eine Pumpe wirksam ist, die mit ihrer Saugseite in einen mit Druckmittel gefüllten Behälter greift und mit ihrer Druckseite über ein Druckbegrenzungsventil an einen Druckspeicher angeschlossen- ist. Dieser ist seinerseits über ein Steuerventil in Form eines elektrisch schaltbaren 3/3- Wegeventils mit einem Geberzylinder verbunden, der über einen Stellzylinder auf einen Ausrücker der Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs einwirkt.An actuator is known from DE 42 37 853 A1, in which an electric motor is effective as a drive for a pump with its suction side in a Pressure medium filled container engages and with its pressure side over Pressure relief valve is connected to a pressure accumulator. This is in turn via a control valve in the form of an electrically switchable 3 / 3- Directional control valve connected to a master cylinder, which has an actuating cylinder acts a clutch of the friction clutch of a motor vehicle.

Der vorgenannte Druckspeicher ist derart am Gehäuse des Stellantriebs befestigt, daß er beträchtlich über das Gehäuse hinausragt. Des weiteren sind ein elektromagnetisches Stellglied zur Betätigung des Stellventils sowie der Elektromotor zum Antrieb der Pumpe als voluminöse Bauteile am Gehäuse angebracht, die ebenso wie der Druckspeicher die Baugröße des Stellantriebs erheblich steigern. Dadurch können Probleme beim Einbau des Stellantriebs in das jeweilige Kraftfahrzeug entstehen, insbesondere dann, wenn in einem kompakten Kraftfahrzeug nur wenig Bauraum für einen derartigen Stellantrieb zur Verfügung steht. Im Extremfall muß, wenn der im Kraftfahrzeug vorhandene Bauraum nicht ausreichen sollte, der Einbau des Stellantriebs völlig unterbleiben.The aforementioned pressure accumulator is fastened to the housing of the actuator in such a way that it protrudes considerably beyond the housing. Furthermore are a electromagnetic actuator for actuating the control valve and the Electric motor to drive the pump as voluminous components on the housing attached, which, like the pressure accumulator, the size of the actuator increase significantly. This can cause problems when installing the actuator in the respective motor vehicle arise, especially if in a compact motor vehicle only little space for such an actuator Available. In extreme cases, if the existing in the motor vehicle Installation space should not be sufficient, installation of the actuator should be completely avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckmittelbetätigten Stellantrieb für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung so weiterzubilden, daß er auch in Kraftfahrzeugen, die extrem eingeschränkte Platzverhältnisse für den Einbau eines derartigen Stellantriebs zu Verfügung haben, problemlos installierbar ist.The invention has for its object a pressure medium actuated actuator for a motor vehicle friction clutch so that he also in Motor vehicles that have extremely limited space for installation have such an actuator available, is easy to install.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Es ist hierzu vorgesehen, von den raumverbrauchenden Bauteilen, wie Antrieb, Druckspeicher und Steuerventil zumindest eines in den das Druckmittel bevorratenden Behälter zu integrieren. Dadurch ist die Baugröße des Stellantriebs erheblich reduzierbar, da der Behälter ohnehin vorgesehen ist, durch Integration eines Bauteiles in diesen das Bauteil aber nicht mehr raumverbrauchend in Erscheinung tritt. Hinsichtlich der Bemessung des zumindest eines dieser Bauteile aufnehmenden Behälters ist anzumerken, daß bereits eine geringfügige Vergrößerung, insbesondere wenn diese dreidimensional erfolgt, genügt, um das durch Integration des Bauteils verlorene Volumen zu ersetzen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich demnach, wenn möglichst alle der in den Behälter integrierbaren Bauteile auch tatsächlich innerhalb desselben angeordnet sind, da einer erheblichen Raumeinsparung an denjenigen Stellen, an denen diese Bauteile entfallen, eine nur geringfügige Vergrößerung des Behälters gegenüber steht. Es entsteht also ein extrem kompakt bauender, druckmittelbetätigter Stellantrieb, der auch bei Installation in Kraftfahrzeugen mit besonders kleinem, hierfür vorgesehenen Bauraum keine Probleme bereitet.This object is achieved by the characterizing part of claim 1 specified features solved. It is intended to do this by space-consuming components such as drive, pressure accumulator and control valve to integrate at least one into the container storing the pressure medium. As a result, the size of the actuator can be reduced considerably, since the container is provided anyway, by integrating a component into the component but no longer appears in a space-consuming manner. With regard to the Dimensioning of the container holding at least one of these components note that even a slight enlargement, especially if this is done three-dimensionally, is enough to do this by integrating the component to replace lost volume. A particularly advantageous embodiment results accordingly, if possible, all of the components that can be integrated into the container are actually arranged within the same, since a considerable Space saving in those places where these components are omitted, one is only slightly enlarged compared to the container. So it arises an extremely compact, pressure medium actuated actuator that also works with Installation in motor vehicles with a particularly small, provided for this Installation space creates no problems.

Zusätzlich zu dem bisher beschriebenen Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist zu erwähnen, daß sich durch Integration von Bauteilen im Behälter das Strömungsverhalten in diesem bei entsprechender Gestaltung und Dimensionierung der Bauteile positiv beeinflussen läßt. So ist beispielsweise, wie in Anspruch 2 angegeben, durch Bildung einer Verengung an vorbestimmbaren Stellen zwischen Behälterwand und Bauteilaußenseite quasi eine Drossel im Behälter vorgesehen, durch welche die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels bei kritischen Fahrzeugbewegungen und Fahrzeuglagen beeinflußt werden kann. Hierdurch wird die Konstanthaltung des Druckmittelstandes verbessert, so daß der Sauganschluß der Pumpe sich stets innerhalb des Druckmittels befindet, wodurch ein unerwünschtes Ansaugen von Luft verhinderbar ist. Durch die Reduzierung der Druckmittelbewegung innerhalb des Behälters verringert sich eine Schaumbildung auf dem Druckmittel, die unter anderem auch dadurch entstehen kann, wenn Druckmittel aus dem Stellantrieb in den Behälter zurückfließt. Auch die Strömungsgeschwindigkeit dieses Druckmittelanteils kann bei Verengung des Durchgangs zwischen Behälterwand und der zugeordneten Seite des integrierten Bauteils reduziert und damit das Aufschäumen des Druckmittels verringert werden. Die durch die Verengung erzielbare vorteilhafte Wirkung ist besonders gut nutzbar, wenn nach Anspruch 3 sowohl der Behälter als auch der Druckspeicher in zumindest je einer Ebene kreisförmig ausgebildet sind und die Ebenen im wesentlichen gleichgerichtet sind. In diesem Fall sind die senkrecht zu diesen Ebenen verlaufenden jeweiligen Mittelachsen, die beispielsweise Behälter und Druckspeicher zugeordnet sind, parallel zueinander und können gemäß Anspruch 4 mit Abstand zueinander oder nach Anspruch 5 fluchtend miteinander verlaufen. Im Falle des Anspruchs 4 verändert sich, - gleiche Geometrie von Behälter und Bauteil vorausgesetzt - der Abstand zwischen Behälterwand und zugeordneter Seite des jeweiligen Bauteils entlang des Umfangs, während im Falle des Anspruchs 5 zwischen der Behälterwand und dem Bauteil eine ringförmige Verengung stets gleichbleibender Breite entsteht. Als Konsequenz hiervon sind bei Versatz der Mittelachsen nach Anspruch 4 an unterschiedlichen Stellen des Behälters unterschiedliche Drosselwirkungen durch sich ändernde Breite der Verengung erzielbar, während bei miteinander fluchtenden Mittelachsen nach Anspruch 5 die durch die Verengung erzielte Drosselwirkung aufgrund der gleichbleibenden Breite der Verengung entlang des Umfangs des Behälters keine Änderung erfährt.In addition to the previously described advantage of the solution according to the invention It should be mentioned that the integration of components in the container Flow behavior in this with appropriate design and Dimensioning of the components can be influenced positively. For example, how specified in claim 2, by forming a constriction at predeterminable Place a throttle in between the container wall and the outside of the component Containers provided through which the flow rate of the Pressure medium influenced by critical vehicle movements and vehicle positions can be. This keeps the pressure medium level constant improved so that the suction port of the pump is always within the Pressure medium is located, causing an undesirable suction of air is preventable. By reducing the pressure fluid movement within the Container reduces foaming on the pressure medium, which is under other can also arise when pressure medium from the actuator in the container flows back. Even the flow rate of this Pressure medium proportion can narrow the passage between the tank wall and the associated side of the integrated component is reduced and thus that Foaming of the pressure medium can be reduced. That by the narrowing achievable advantageous effect is particularly useful if according to claim 3 both the container and the pressure accumulator in at least one level are circular and the planes are substantially rectified. In this case, the respective ones are perpendicular to these planes Central axes, which are assigned to containers and pressure accumulators, for example, parallel to each other and can be spaced apart or according to claim 4 according to claim 5 run in alignment. In the case of claim 4 changes - assuming the same geometry of the container and component - the Distance between the container wall and the assigned side of the respective component along the circumference, while in the case of claim 5 between the Container wall and the component an annular constriction always constant Width arises. As a consequence of this, if the center axes are offset, Claim 4 different at different locations of the container Throttling effects can be achieved by changing the width of the constriction, while with aligned central axes according to claim 5 by the Throttling effect achieved due to the constant width of the Narrowing along the circumference of the container does not change.

Anspruch 6 gibt eine vorteilhafte Dimensionierung des Behälters an, mit welcher dieser ohne jeglichen Verlust an dem Druckmittel zur Verfügung stehenden Rauminhalt bei geringstmöglicher Vergrößerung seiner Außenabmessungen zur Aufnahme des zumindest einen Bauteils geeignet ist. Claim 6 specifies an advantageous dimensioning of the container with which this without any loss of the pressure medium available Volume with the smallest possible enlargement of its external dimensions Recording the at least one component is suitable.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The following is an embodiment of the invention with reference to a drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen Kupplungsbe tätigungssystems für eine Kraftfahrzeug- Reibungskupplung mit einem hydraulischen Stellantrieb; Figure 1 is a schematic representation of an automatic clutch actuation system for a motor vehicle friction clutch with a hydraulic actuator.

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Stellantriebs. Fig. 2 is a partially sectioned side view of the actuator.

Fig. 1 zeigt schematisch eine üblicherweise zwischen Motor und Getriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnete Reibungskupplung 1, deren Ausrücker 3 von einem hydraulischen Stellzylinder 5 in Öffnungsrichtung der Kupplung betätigt wird. Dem Kolben 6 des Stellzylinders 5 ist ein Positionssensor 8 zugeordnet, der beispielsweise durch einen Potentiometer gebildet wird und an eine Steuerung 10 angeschlossen ist, durch welche die Kupplung 1 in an sich bekannter Weise entsprechend der Betriebssituation des Kraftfahrzeugs sowohl beim Anfahren als auch beim Wechsel der Gänge eines nicht dargestellten Schaltgetriebes selbsttätig geöffnet und geschlossen wird. Die Steuerung 10 spricht hierbei auf das die momentane Stellung des Kolbens 6 und damit die momentane Stellung des Ausrückers 3 der Kupplung 1 repräsentierende Signal des Positionssensors 8 an und gibt über ein Steuerventil 12 proportional zur gewünschten Stellung des Ausrückers 3 den Druck im Druckraum 11 des Stellzylinders 5 vor. Das Steuerventil 12, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Drei/Drei-Wege-Proportionalventil handelt, wird von einer Rückstellfeder 13 in seiner den Druckraum 11 über eine Rückführleitung 15 mit einem Behälter 17 für den Druckmittelvorrat verbindende, in Fig. 1 gezeigte Stellung vorgespannt. Bei Erregung eines elektromagnetischen Stellglieds 18 des Stellventils 12 wird das letztgenannte entsprechend dem Erregerstrom ganz oder teilweise geöffnet, wobei es den Druckraum 11 mit einem Druckspeicher 20 für Druckmittel verbindet. Der Öffnungsgrad des Steuerventils 12 wird von der Steuerung 10 so vorgegeben, daß eine entsprechend der Fahrsituation des Kraftfahrzeugs gewünschte Soll-Stellung des Ausrückers 3 eingehalten wird. Der Druckspeicher 20 ist über ein in Druckrichtung einer Pumpe 22 öffnendes Rückschlagventil 23 mit der das Druckmittel aus dem Behälter 17 fördernden, von einem Elektromotor als Antrieb 25 angetriebenen Pumpe 22 verbunden. Der Antrieb 25 wird aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist. Ein mit der Druckseite der Pumpe 22 verbundenes, zum Behälter 17 zurückführendes Überdruckventil 27 schützt die Anlage vor Drucküberlastung. Fig. 1 schematically shows a commonly arranged between the engine and gearbox of a motor vehicle friction clutch 1, the releaser 3 is actuated by a hydraulic actuating cylinder 5 in the opening direction of the clutch. The piston 6 of the actuating cylinder 5 is assigned a position sensor 8 , which is formed, for example, by a potentiometer and is connected to a controller 10 , by means of which the clutch 1, in a manner known per se, according to the operating situation of the motor vehicle both when starting off and when changing Gears of a manual transmission, not shown, is automatically opened and closed. The controller 10 responds to the signal of the position sensor 8 which represents the current position of the piston 6 and thus the current position of the release 3 of the clutch 1 and outputs the pressure in the pressure chamber 11 of the actuating cylinder via a control valve 12 proportional to the desired position of the release 3 5 before. The control valve 12 , which in the exemplary embodiment shown is a three / three-way proportional valve, is shown in FIG. 1 by a return spring 13 in its connecting the pressure chamber 11 via a return line 15 to a container 17 for the pressure medium supply Prestressed position. When an electromagnetic actuator 18 of the control valve 12 is excited, the latter is opened completely or partially in accordance with the excitation current, connecting the pressure chamber 11 to a pressure accumulator 20 for pressure medium. The degree of opening of the control valve 12 is predetermined by the control 10 in such a way that a desired position of the release device 3 , which is desired in accordance with the driving situation of the motor vehicle, is maintained. The accumulator 20 is 17 promotional connected via an opening in the pressure direction of a pump 22 with check valve 23 of the pressure medium from the container of an electric motor as drive 25 driven pump 22nd The drive 25 is fed from the vehicle electrical system. A pressure relief valve 27 connected to the pressure side of the pump 22 and leading back to the container 17 protects the system against pressure overload.

Wie die Fig. 2 im einzelnen zeigt, sind die vorstehend erläuterten Komponenten zusammen mit dem Behälter 17 zu einem als Einheit an dem Kraftfahrzeug montierbaren Antriebsmodul 30 vereinigt. Erfindungsgemäß wird hierbei zusätzlich zu der in den Behälter 17 ragenden Saugseite der Pumpe 22 sowie dem Überdruckventil 27 auch der Druckspeicher 20 innerhalb des Behälters 17 angeordnet. Hierbei ist vorzugsweise sowohl der Behälter 17 als auch der Druckspeicher 20 jeweils kreisförmig ausgebildet, und zwar in jeweils einer Ebene, die sich senkrecht zu Mittelachsen 32, 33 erstreckt, wobei die Mittelachse 32 dem Behälter 17 und die Mittelachse 33 dem Druckspeicher 20 zugeordnet ist. Beide Mittelachsen sind parallel zur Längsachse des Antriebs 25 für die Pumpe 22 ausgerichtet und mit Abstand zueinander angeordnet. Dadurch entsteht entlang des Umfangs des Druckspeichers 20 ein sich ständig ändernder Abstand gegenüber dem jeweils zugeordneten Teil einer Wand 35 des Behälters 17. Der jeweils zwischen der Außenseite des Druckspeichers 20 und der Innenseite des Behälters 17 verbleibende freie Raum bildet eine Verengung 37, an welcher im Behälter 17 bevorratetes Druckmittel beim Durchströmen abbremsbar ist, und zwar in Abhängigkeit von der Breite dieser Verengung mehr oder weniger stark. Bedingt durch die exzentrische Anordnung des Druckspeichers 20 im Behälter 17 ergibt sich der Vorteil, daß an der Seite, an welcher die Pumpe 22 Druckmittel aus dem Behälter 17 saugt, die Verengung 37 breiter ausgebildet ist als an der Gegenseite, so daß das Absaugen von Druckmittel möglichst wenig behindert wird. Im Gegensatz dazu ist die Verengung 37 auf der gegenüberliegenden Seite des Druckspeichers 20 spaltförmig, so daß hier eine besonders große Drosselwirkung entsteht, welche einer zu schnellen Verlagerung des Druckmittels im Behälter unter der Wirkung von kritischen Fahrzeugbewegungen entgegenwirkt. Bedingt durch diese spaltförmige Drosselstelle wird ein angenähert gleichbleibender Druckmittelfüllstand im Behälter 17 begünstigt, so daß der Sauganschluß der Pumpe 22 stets innerhalb des Druckmittels angeordnet ist und demnach die Gefahr eines Ansaugens von Luft nicht besteht.As FIG. 2 shows in detail, the components explained above are combined together with the container 17 to form a drive module 30 which can be mounted as a unit on the motor vehicle. According to the invention, in addition to the suction side of the pump 22 projecting into the container 17 and the pressure relief valve 27 , the pressure accumulator 20 is also arranged inside the container 17 . Here, both the container 17 and the pressure accumulator 20 are preferably each circular, in each case in a plane that extends perpendicular to central axes 32 , 33 , the central axis 32 being assigned to the container 17 and the central axis 33 being assigned to the pressure accumulator 20 . Both center axes are aligned parallel to the longitudinal axis of the drive 25 for the pump 22 and are arranged at a distance from one another. This results in a constantly changing distance with respect to the respectively assigned part of a wall 35 of the container 17 along the circumference of the pressure accumulator 20 . The free space remaining between the outside of the pressure accumulator 20 and the inside of the container 17 forms a constriction 37 , at which pressure medium stored in the container 17 can be braked as it flows through, to a greater or lesser extent depending on the width of this constriction. Due to the eccentric arrangement of the pressure accumulator 20 in the container 17 , there is the advantage that on the side on which the pump 22 sucks pressure medium from the container 17 , the constriction 37 is formed wider than on the opposite side, so that the suction of pressure medium is hindered as little as possible. In contrast, the constriction 37 on the opposite side of the pressure accumulator 20 is slit-shaped, so that a particularly large throttling effect arises here, which counteracts a too rapid displacement of the pressure medium in the container under the action of critical vehicle movements. Due to this gap-shaped throttle point, an approximately constant pressure medium level in the container 17 is favored, so that the suction connection of the pump 22 is always arranged within the pressure medium and accordingly there is no risk of air being sucked in.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 2 kann der Druckspeicher 20 selbstverständlich auch derart innerhalb des Behälters 17 angeordnet sein, daß die Mittelachsen 32 und 33 miteinander fluchten. Dies hat zur Folge, daß die den Druckspeicher 20 ringförmig umgebende Verengung 37 entlang ihres gesamten Umfangs stets gleiche Breite aufweist.Contrary to the illustration in Fig. 2, the accumulator 20 can of course also be so arranged within the container 17, that the central axes 32 and 33 are aligned. The result of this is that the constriction 37 surrounding the pressure accumulator 20 in an annular manner always has the same width along its entire circumference.

Darüber hinausgehend kann selbstverständlich zusätzlich zum Druckspeicher 20 auch der Antrieb 25 und/oder das Steuerventil 12 im Behälter 17 integriert sein, wobei es sich insbesondere beim Stellglied 18 des Steuerventils 12 und beim Antrieb 25 um vergleichsweise große Bauteile handelt. Da der Behälter 17 zum
Ausgleich des durch Aufnahme dieser Bauteile erlittenen Volumenverlustes größer ausgebildet werden muß, diese Vergrößerung aber in drei Dimensionen erfolgen kann, genügt eine vergleichsweise geringe Vergrößerung des Behälters 17 zum Ausgleich des durch Aufnahme der Bauteile 12, 22 und 25 in dem Behälter 17 verlorenen Raums. Diese geringe Vergrößerung des Behälters 17 ermöglicht, wegen des Wegfalls der Bauteile 12, 20 und 25 an den üblichen Stellen, eine sehr kompakte Ausbildung des Stellantriebs, so daß dieser auch in Kraftfahrzeuge mit sehr kleinem hierfür verfügbaren Bauraum installierbar ist.In addition to the pressure accumulator 20 , the drive 25 and / or the control valve 12 can of course also be integrated in the container 17 , with the actuator 18 of the control valve 12 and the drive 25 in particular being comparatively large components. Since the container 17 for
Compensation for the volume loss suffered by accommodating these components must be made larger, but this enlargement can take place in three dimensions, a comparatively small enlargement of the container 17 is sufficient to compensate for the space lost by accommodating the components 12 , 22 and 25 in the container 17 . This slight enlargement of the container 17 enables, due to the elimination of the components 12 , 20 and 25 at the usual locations, a very compact design of the actuator, so that it can also be installed in motor vehicles with a very small installation space available for this.

Claims

1. Pressure-medium-actuated actuator, in particular for a motor vehicle with a friction clutch, with a pump comprising a drive, the suction side of which protrudes into a container storing a pressure medium and serves to supply a pressure accumulator, and with an actuating cylinder connected to the pressure accumulator via a control valve, characterized in that at least one of the components drive ( 25 ), pressure accumulator ( 20 ) and control valve ( 12 ) is integrated in the container ( 17 ).

2. Actuator according to claim 1, characterized in that the dimensions of the at least one integrated component ( 12 , 20 , 25 ) in relation to the dimensions of the container ( 17 ) are selected such that at least at predetermined points of the latter between the wall ( 35 ) and the side of the component ( 12 , 20 , 25 ) facing this there is a constriction ( 37 ) which influences the flow velocity of the pressure medium.

3. Actuator according to claim 2, characterized in that in the container ( 17 ) preferably the pressure accumulator ( 20 ) is integrated, which is substantially circular in the same direction as the container ( 17 ).

4. Actuator according to claim 3, characterized in that the perpendicular to this plane central axes ( 32 , 33 ) of the container ( 17 ) and pressure accumulator ( 20 ) have a predetermined distance from each other.

5. Actuator according to claim 3, characterized in that the perpendicular to this plane central axes ( 32 , 33 ) of the container ( 17 ) and pressure accumulator ( 20 ) are aligned.

6. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the container ( 17 ) provides at least one volume, which is the sum of the volume of a comparable container without an integrated component ( 12 , 20 , 25 ) and the volume displacement of this component ( 12 , 20 , 25 ) results.