EP4419811A1 - Hydraulischer betätigungszylinder mit einer auf einen stellkolben einwirkenden bremseinrichtung - Google Patents

Hydraulischer betätigungszylinder mit einer auf einen stellkolben einwirkenden bremseinrichtung

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Publication number
EP4419811A1
EP4419811A1 EP22777216.7A EP22777216A EP4419811A1 EP 4419811 A1 EP4419811 A1 EP 4419811A1 EP 22777216 A EP22777216 A EP 22777216A EP 4419811 A1 EP4419811 A1 EP 4419811A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
actuating
blocking element
unlocking
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22777216.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Greb
Marco Grethel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4419811A1 publication Critical patent/EP4419811A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D2129/00—Type of operation source for auxiliary mechanisms
    • F16D2129/04—Mechanical

Definitions

  • Hydraulic actuating cylinder with a braking device acting on an actuating piston
  • the invention relates to a hydraulic actuating cylinder which is preferably used in a motor vehicle, more preferably for actuating a clutch or a cooling system, such as a coolant delivery system.
  • the aim of the invention is to provide an actuating cylinder whose structure is designed to be as compact as possible. At the same time, it should be ensured that in the event of a failure of a pressure supply to the actuating cylinder, an actuating piston of the actuating cylinder does not remain in an undefined position, but rather is reliably secured in its current displacement position if a pressure supply fails. This is intended to prevent the actuating piston from hitting the housing of the actuating cylinder, particularly when the pressure builds up quickly.
  • a hydraulic actuating cylinder which has a housing and an actuating piston which is slidably accommodated in a hydraulic chamber of the housing.
  • the actuating piston is guided in a displaceable manner between a first end position and a second end position in the hydraulic chamber and, on the other hand, there is a position in the actuating piston for locking/blocking the actuating piston relative to the housing in any displacement position/intermediate position between the first end position and the second end position (Comprising the first end position and the second end position) trained braking device integrated.
  • a blocking element of the braking device is supported/held/applied to an inner wall of the housing in a non-positive, preferably frictional, and/or form-fitting manner, at least when the hydraulic chamber is in an unpressurized state.
  • an automatically activated blocking mechanism which is integrated compactly into the actuating piston, is made available in the form of the braking device, which does not take up any additional installation space.
  • the actuating piston is firmly fixed so that the actuating cylinder can then be safely refilled.
  • the blocking element is accommodated/guided in the actuating piston in a direction transverse, preferably perpendicular, to a displacement direction/displacement axis of the actuating piston.
  • the braking device is designed to be automatically blocking/braking due to the smallest possible number of components.
  • the blocking element is coated with a friction lining on the end area prepared for support/abutment on the inner wall and/or is equipped with a surface profile, such as a groove pattern. More preferably, the inner wall is either coated with a friction lining and/or equipped with a surface profile, such as a groove pattern.
  • the braking device has an unlocking piston, which is accommodated in a displaceable manner within the actuating piston and which moves between an initial position, in which the blocking element is pressed/is in contact with the inner wall, and at least one unlocking position, in which the unlocking piston removes the blocking element from the Inner wall lifts / solves from the inner wall / the non-positive and / or positive connection between the blocking element and the inner wall cancels, is adjustable. This results in a simply constructed mechanism for releasing the braking device.
  • unlocking piston (like the actuating piston) is hydraulically actuated directly.
  • the unlocking piston is hydraulically connected to a first supply line that forces the actuating piston into the second end position when pressure is applied, such that when pressure builds up on/in the first supply line, the unlocking piston is pressed from the initial position into the at least one unlocked position .
  • the unlocking piston and the actuating piston are connected to a common axial side with the same (first) supply line, which allows reliable filling of the unlocking piston.
  • the blocking element interacts with a ramp contour of the unlocking piston in such a way that the unlocking piston lifts the blocking element off the inner wall during its movement from the initial position into the at least one unlocked position by a support area of the blocking element sliding along the ramp contour. This allows an unlocking piston that is as easy to produce as possible.
  • the actuating piston and/or the unlocking piston are designed to act on both sides.
  • the actuating piston and/or the unlocking piston can be connected (hydraulically) to a feed line both on its first axial side and on its second axial side opposite this first axial side.
  • the actuating cylinder can be controlled as simply as possible.
  • the release piston is designed to act on both sides and is hydraulically connected both to its first end face with a first supply line that forces the actuating piston into the second end position when pressure is applied (of the first supply line) and to a second supply line face with a the actuating piston when pressure is applied (of the second supply line) into the first end position, forcing the second supply line to be hydraulically connected.
  • the braking device is designed in such a way (acting on both sides) that, when the hydraulic chamber reaches a pressureless state, it is independent of a previous movement of the actuating piston from the first end position in the direction of the second end position or from the second end position in the direction of the first end position locks / blocks the actuating piston.
  • the unlocking piston can therefore be displaced both into a first unlocked position and into a second unlocked position opposite the first unlocked position in the displacement direction of the actuating piston.
  • the unlocking piston is secured in its respective unlocked position by a stop on the part of the actuating piston.
  • the braking device is designed (acting exclusively on one side) in such a way that, when the hydraulic chamber reaches a pressureless state, it brakes the positioning piston only in its (previous) movement from the first end position in the direction of the second end position or from the second end position in the direction of the first end position blocked / blocked.
  • the unlocking piston could be adapted in a simple manner and, for example, could be designed with just one ramp instead of two ramps in opposite directions.
  • a piston braking device (braking device) is designed for a hydraulic actuating cylinder that acts on both sides.
  • a brake tappet (blocking element) is preferably provided in the actuating piston (positioning piston) perpendicular to an actuating direction/displacement direction, which is pressed from the inside against the cylinder inner surface (inner wall) by a compression spring (preloading spring), for example, and thus generates a frictional force that causes the displacement of the piston (actuating piston) raises the required force to a safe level.
  • the friction surfaces can also be equipped with corresponding surfaces that increase the static or sliding friction value.
  • the inner surface of the housing (inner wall of the housing) and/or the contact surface (end area) of the brake tappet can also be profiled, so that not only friction but also a form fit is generated, so that the holding force can be significantly increased without having to design the brake spring (preloading spring) to be unnecessarily strong.
  • the actuating piston is further preferably equipped with a transverse bore (bore running along the displacement direction of the actuating piston) which is hydraulically connected on both sides to the respective pressure chambers (partial chambers) of the cylinder.
  • a brake piston (unlocking piston), which has two ramps, runs in this bore.
  • the brake tappet In an unpressurized central position (initial position) of the brake piston within the actuating piston, the brake tappet is not in operative connection with the ramps; However, if the brake piston is displaced due to one-sided pressurization by the hydraulic medium, the brake piston is lifted by the respective ramp against the force of the brake spring so that it lifts off the braking surface and the actuating piston is now freely displaceable and can be displaced due to the pressurization, e.g. to carry out an actuation via the actuating plunger. If the pressure is not applied, the brake piston is pushed back into its braking position by the brake spring and at the same time the brake piston is pushed back into its middle position via the respective ramp. It is not relevant here whether the piston has reached an intended end position or not, e.g. Power failure or pressure drop due to leakage, etc.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an actuating cylinder according to a preferred embodiment of the invention, with the structure of an actuating piston and a braking device of the actuating cylinder integrated in the actuating piston being clearly visible, and with the actuating piston being in a first end position, which is supported by the braking device,
  • FIG. 2 shows a sectional view of the actuating cylinder according to FIG. 1, a first supply line of the actuating cylinder now being acted upon, so that both the braking device is inactive/released and the actuating piston is inactive compared to FIG. 1 is shifted from the first end position in the direction of a second end position,
  • FIG. 3 shows a sectional view of the actuating cylinder according to FIG. 1, with the actuating piston now being in its second end position
  • FIG. 4 shows a sectional view of the actuating cylinder according to FIG. 1, in which, in comparison to FIG.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the actuating cylinder according to FIG. 1, the actuating piston being supported by the activated braking device in an intermediate position between its first end position and its second end position when the supply lines are pressureless.
  • the actuating cylinder 1 shows the general structure of an actuating cylinder 1 according to the invention according to a preferred embodiment.
  • the actuating cylinder 1 has a housing 2 (also referred to as a cylinder housing), within which an actuating piston 4 is accommodated/guided so as to be displaceable in a hydraulic chamber 3 of the housing 2 .
  • the actuating cylinder 1 is preferably used to actuate a cooling system. In further versions, however, use for actuating the clutch or for actuating the parking lock is also conceivable.
  • the actuating cylinder 1 is implemented as an actuating cylinder 1 acting on both sides, so that the actuating piston 4 divides the hydraulic chamber 3 into two hydraulically separate sub-chambers 18a, 18b, which act in opposite directions on the actuating piston 4 and are each connected to their own supply line 12, 17.
  • a first partial space 18a is connected to a first supply line 12
  • the second partial space 18b is connected to a second supply line 17 .
  • the actuating piston 4 is either in Fig. 1 shown first end position (with unpressurized first supply line 12 and pressurized second supply line 17) or in the second end position shown in Fig. 4 (with pressurized first supply line 12 and unpressurized second supply line 17) shifted.
  • a braking device 5 is integrated within the actuating piston 4 .
  • This braking device 5 is designed to be automatically blocking/active.
  • the braking device 5 is activated so that the actuating piston 4 is fixed in its current displacement position relative to the housing 2.
  • the actuating piston 4 can thus be arranged/blocked by the braking device 5 in any displacement position along its displacement direction, which is symbolized by a displacement axis 19 in the figures, between the first end position (FIG. 1) and its second end position (FIG. 4). definable.
  • the braking device 5 is fully integrated into the actuating piston 4 .
  • the braking device 5 has a blocking element 6 which is accommodated in the actuating piston 4 so as to be displaceable in a transverse direction, namely perpendicularly, relative to the displacement axis 19 .
  • a prestressing spring 9 prestresses the blocking element 6 in the direction of the inner wall 7 of the housing 2 .
  • the blocking element 6 has a front end area 8 for direct contact with the inner wall 7 , which protrudes from the actuating piston 4 in the activated state of the braking device 5 according to FIG. 1 and is in contact with the inner wall 7 .
  • an unlocking mechanism that has an unlocking piston 11 is also integrated in the actuating piston 4 .
  • the unlocking piston 11 is also accommodated in the actuating piston 4 so as to be relatively displaceable along the displacement axis 19, that is to say in the displacement direction of the actuating piston 4 relative to the actuating piston 4, over a limited displacement path.
  • the unlocking piston 11 is received in a bore 24 of the actuating piston 4 .
  • the blocking element 6 is pressed against the inner wall 7 and the actuating piston 4 is thus fixed relative to the housing 2 .
  • a ramp contour 13 of the unlocking piston 11 that interacts with the blocking element 6 and can be brought into direct contact with the blocking element 6 can be seen.
  • the ramp contour 13 forms a first ramp 21a, which, starting from the starting position in the axial direction (ie along the direction of displacement), rises to a first axial side, and a second ramp 21b, which starting from the starting position in the axial direction to a second axial side increases.
  • this hydraulic pressure (due to a connection of the first subchamber 18a with a first end face 15 of the unlocking piston 11 via an opening 20) is also applied to the unlocking piston 11 and presses it in the same direction (in the direction of the second end position) as the actuating piston 4.
  • the unlocking piston 11 is displaced relative to the blocking element 6 into a first unlocked position and a support area 14 of the blocking element 6 slides along the ramp contour 13, namely the first ramp 21a .
  • the ramp contour 13 with the first ramp 21a is designed in such a way that the blocking element 6 is lifted from the inner wall 7 at the latest in the first unlocking position and thus comes into non-frictional and/or positive connection with the housing 2. As a result, the braking device 5 is released/inactive.
  • a first stop 22, here in the form of a locking ring, is implemented.
  • the ramp contour 13 also has a second ramp 21b, which in a second unlocking position, namely when the second supply line 17 is pressurized, again ckierelement 6 from the inner wall 7 lifts. Therefore, if hydraulic pressure builds up in the second supply line 17 starting from the initial position, this hydraulic pressure (due to a connection of the second subchamber 18b with a second end face 16 of the unlocking piston 11) is also applied to the unlocking piston 11 and presses it in the same direction ( Direction of the first end position) as the actuating piston 4. A web area of the actuating piston 4 serves as a second stop 23 for the unlocking piston 11 in the second end position.
  • the blocking element 6 is preferably equipped with the inner wall 7 to form a frictional connection, but in other versions it can also be positively connected/coupled to the inner wall 7 in addition or as an alternative to the frictional connection.
  • the blocking element 6 preferably has a friction lining on its end region 8 facing the inner wall 7 . More preferably, the blocking element 6 has a surface profile 10 at its end region 8, as indicated in simplified form in the figures.
  • the surface profiling 10 is designed, for example, as a groove/toothing structure.
  • the inner wall 7 is equipped with a friction lining or with a surface profile that is designed to complement the surface profile 10 .
  • Fig. 5 shows that the actuating piston 4 can be fixed in principle in any displacement position between the first end position (including the first end position) and the second end position (including the second end position) by activating the braking device 5 relative to the housing 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungszylinder (1 ) aufweisend ein Gehäuse (2) sowie einen verschiebbar in einem Hydraulikraum (3) des Gehäuses (2) aufgenommenen Stellkolben (4), wobei zum einen der Stellkolben (4) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung in dem Hydraulikraum (3) verschiebbar geführt ist und zum anderen in dem Stellkolben (4) eine zum Arretieren des Stellkolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (2) in einer beliebigen Verschiebeposition zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung ausgebildete Bremseinrichtung (5) integriert ist, wobei ein Blockierelement (6) der Bremseinrichtung (5) zumindest in einem drucklosen Zustand des Hydraulikraums (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig an einer Innenwandung (7) des Gehäuses (2) abgestützt ist.

Description

Hydraulischer Betätigungszylinder mit einer auf einen Stellkolben einwirkenden Bremseinrichtunq
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungszylinder, der vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, weiter bevorzugt zum Betätigen einer Kupplung oder eines Kühlsystems, wie eines Kühlmittelförderungssystems, eingesetzt ist.
Ziel der Erfindung ist es, einen Betätigungszylinder zur Verfügung zu stellen, dessen Aufbau möglichst kompakt ausgebildet ist. Zugleich soll sichergestellt werden, dass bei einem Ausfall einer Druckversorgung des Betätigungszylinders ein Stellkolben des Betätigungszylinders nicht in einer Undefinierten Stellung verweilt, sondern verlässlich in seiner aktuellen Verschiebeposition bei Ausfall einer Druckversorgung gesichert wird. Dies soll insbesondere bei einem schnellen Druckaufbau ein Anschlägen des Stellkolbens gegen das Gehäuse des Betätigungszylinders verhindern.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Betätigungszylinder zur Verfügung zu stellen, der sowohl möglichst kompakt ausgebildet ist, als auch einen möglichst verlässlichen Ausfallschutz aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein hydraulischer Betätigungszylinder beansprucht, der ein Gehäuse sowie einen verschiebbar in einem Hydraulikraum des Gehäuses aufgenommenen Stellkolben aufweist. Der Stellkolben ist zum einen zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung in dem Hydraulikraum verschiebbar geführt und zum anderen ist in dem Stellkolben eine zum Arretieren / Blockieren des Stellkolbens relativ zu dem Gehäuse in einer beliebigen Verschiebeposition / Zwischenposition zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung (umfassend die erste Endstellung sowie die zweite Endstellung) ausgebildete Bremseinrichtung integriert. Des Weiteren ist ein Blockierelement der Bremseinrichtung zumindest in einem drucklosen Zustand des Hydraulikraums kraftschlüssig, vorzugsweise reibkraftschlüssig, und/oder formschlüssig an einer Innenwandung des Gehäuses abgestützt / gehalten / angelegt. Dadurch wird ein selbststätig aktivierter, kompakt in den Stellkolben integrierter Blockiermechanismus in Form der Bremseinrichtung zur Verfügung gestellt, der keinen zusätzlichen Bauraum einnimmt. Bei einem Ausfall der Druckversorgung (an entsprechenden Zuleitungen des Betätigungszylinders) wird der Stellkolben robust fixiert, sodass der Betätigungszylinder im Anschluss wiederum sicher wieder befüllt werden kann.
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es auch von Vorteil, wenn das Blockierelement in einer Richtung quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Verschieberichtung / Verschiebeachse des Stellkolbens relativverschiebbar in dem Stellkolben aufgenommen / geführt ist. Dadurch ergibt sich ein möglichst einfacher Wirkmechanismus der Bremseinrichtung, sodass auch der Aufbau möglichst einfach gehalten werden kann.
Somit ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn ein zur Abstützung / Anlange an der Innenwandung ausgebildeter Endbereich des Blockierelementes mittels einer Vorspannfeder in Richtung der Innenwandung vorgespannt ist. Dadurch ist die Bremseinrichtung durch eine möglichst geringe Bauteilanzahl selbsttätig blockierend / bremsend ausgebildet.
Für eine robuste Abstützung des Blockierelementes an der Innenwandung ist es auch zuträglich, wenn das Blockierelement an dem zur Abstützung / Anlange an der Innenwandung vorbereiteten Endbereich mit einem Reibbelag beschichtet ist und/oder mit einer Oberflächenprofilierung, wie einem Rillenmuster, ausgestattet ist. Weiter bevorzugt ist auch die Innenwandung entweder mit einem Reibbelag beschichtet und/oder mit einer Oberflächenprofilierung, wie einem Rillenmuster, ausgestattet.
Von Vorteil ist es zudem, wenn die Bremseinrichtung einen innerhalb des Stellkolbens verschiebbar aufgenommenen Entsperrkolben aufweist, der zwischen einer Ausgangsstellung, in der das Blockierelement in Kontakt mit der Innenwandung gedrückt / befindlich ist, und zumindest einer Entsperrstellung, in der der Entsperrkolben das Blockierelement von der Innenwandung abhebt / von der Innenwandung löst / die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Blockierelement und der Innenwandung aufhebt, verstellbar ist. Somit ergibt sich ein einfach aufgebauter Mechanismus zum Lösen der Bremseinrichtung.
Für einen einfachen Aufbau ist es auch zweckmäßig, wenn der Entsperrkolben (wie auch der Stellkolben) unmittelbar hydraulisch aktuiert ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Entsperrkolben derart mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung in die zweite Endstellung zwingenden, ersten Zuleitung hydraulisch verbunden ist, dass bei einem Druckaufbau an / in der ersten Zuleitung der Entsperrkolben von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung gedrückt wird. Dadurch sind der Entsperrkolben und der Stellkolben (in Richtung der Verschieberichtung des Stellkolbens gesehen) zu einer gemeinsamen axialen Seite mit derselben (ersten) Zuleitung verbunden, was eine verlässliche Befüllung des Entsperrkolbens erlaubt.
Auch ist es von Vorteil, wenn das Blockierelement derart mit einer Rampenkontur des Entsperrkolbens zusammenwirkt, dass der Entsperrkolben bei seiner Bewegung von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung das Blockierelement durch ein Entlanggleiten eines Abstützbereiches des Blockierelementes an der Rampenkontur von der Innenwandung abhebt. Dies gestattet einen möglichst einfach herstellbaren Entsperrkolben.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Stellkolben und/oder der Entsperrkolben beidseitig wirkend ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass der Stellkolben und/oder der Entsperrkolben sowohl zu ihrer / seiner ersten axialen Seite als auch zu ihrer / seiner dieser ersten axialen Seite gegenüberliegenden zweiten axialen Seite hin jeweils mit einer Zuleitung (hydraulisch) verbindbar sind / ist. Dadurch lässt sich der Betätigungszylinder möglichst einfach ansteuern.
Somit ist es auch von Vorteil, wenn der Entsperrkolben beidseitig wirkend ausgebildet ist und dabei sowohl zu seiner ersten Stirnseite mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung (der ersten Zuleitung) in die zweite Endstellung zwingenden, ersten Zuleitung hydraulisch verbunden ist, als auch zu einer zweiten Stirnseite mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung (der zweiten Zuleitung) in die erste Endstellung zwingenden, zweiten Zuleitung hydraulisch verbunden ist.
Folglich, mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Bremseinrichtung derart (beidseitig wirkend) ausgebildet, dass sie bei Erreichen eines drucklosen Zustands des Hydraulikraums unabhängig von einer vorhergehenden Bewegung des Stellkolbens von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung oder von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung den Stellkolben sperrt / blockiert.
Der Entsperrkolben ist daher ausgehend von der Ausgangsstellung sowohl in eine erste Entsperrstellung als auch eine, der ersten Entsperrstellung in Verschieberichtung des Stellkolbens gegenüberliegende, zweite Entsperrstellung verschiebbar. Für eine sichere Funktionalität ist es ferner zweckmäßig, wenn der Entsperrkolben in seinerjeweiligen Entsperrstellung durch einen Anschlag seitens des Stellkolbens lagegesichert ist.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist die Bremseinrichtung derart (ausschließlich einseitig wirkend) ausgebildet, dass sie bei Erreichen eines drucklosen Zustands des Hydraulikraums den Stellkolben lediglich in seiner (vorhergehenden) Bewegung von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung oder von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung sperrt / blockiert. Der Entsperrkolben wäre diesbezüglich auf einfache Weise adaptierbar und etwa statt mit zwei gegensinnigen Rampen lediglich mit einer Rampe auszubilden.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Kolben-Bremsein- richtung (Bremseinrichtung) für einen hydraulischen, beidseitig wirkenden Betätigungszylinder ausgeführt. Dabei wird vorzugsweise im Betätigungskolben (Stellkolben) ein Bremsstößel (Blockierelement) senkrecht zu einer Betätigungsrichtung / Verschieberichtung vorgesehen, welcher von zum Beispiel einer Druckfeder (Vorspannfeder) von innen gegen die Zylinderinnenfläche (Innenwandung) gedrückt wird und somit eine Reibkraft erzeugt, welche die zum Verlagern des Kolbens (Stellkolben) erforderliche Kraft auf ein sicheres Niveau hebt. Die Reibflächen können auch mit entsprechenden Oberflächen ausgestattet werden, welche den Haft- bzw. Gleitreibwert erhöhen. Alternativ können die Gehäuseinnenfläche (Innenwandung des Gehäuses) und/oder die Kontaktfläche (Endbereich) des Bremsstößels auch profiliert sein, so dass nicht nur Reibschluss, sondern Formschluss erzeugt wird, so dass die Haltekraft signifikant erhöht werden kann, ohne die Bremsfeder (Vorspannfeder) unnötig stark auslegen zu müssen.
Der Betätigungskolben ist weiter bevorzugt mit einer beidseitig mit den jeweiligen Druckräumen (Teilräumen) des Zylinders hydraulisch verbundenen Querbohrung (Bohrung entlang der Verschieberichtung des Stellkolbens verlaufend) ausgestattet. In dieser Bohrung läuft ein Bremskolben (Entsperrkolben), welcher über zwei Rampen verfügt. In einer drucklosen Mittelstellung (Ausgangsstellung) des Bremskolbens innerhalb des Betätigungskolbens steht der Bremsstößel nicht mit den Rampen in Wirkverbindung; wird der Bremskolben jedoch aufgrund von einseitiger Druckbeaufschlagung durch das Hydraulikmedium verlagert, so wird der Bremskolben gegen die Kraft der Bremsfeder von der jeweiligen Rampe angehoben, so dass dieser von der Bremsfläche abhebt und der Betätigungskolben nun frei verschieblich ist und aufgrund der Druckbeaufschlagung verlagert werden kann, um z.B. über den Betätigungsstößel eine Aktuierung auszuführen. Entfällt die Druckbeaufschlagung, so wird der Bremskolben von der Bremsfeder wieder in seine Bremsstellung gedrückt und gleichzeitig der Bremskolben über die jeweilige Rampe wieder in seine Mittelstellung. Hierbei ist es nicht relevant, ob der Kolben eine beabsichtigte Endstellung erreicht hat oder nicht, z.B. wg. Stromausfall oder Druckabfall infolge Leckage, usw.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Aufbau eines Stellkolbens und einer in dem Stellkolben integrierten Bremseinrichtung des Betätigungszylinders gut zu erkennen sind, und wobei sich der Stellkolben in einer ersten Endstellung befindet, die durch die Bremseinrichtung abgestützt ist,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei nun eine erste Zuleitung des Betätigungszylinders beaufschlagt ist, sodass sowohl die Bremseinrichtung inaktiv / gelöst, als auch der Stellkolben im Vergleich zu Fig. 1 von der ersten Endstellung in Richtung einer zweiten Endstellung verschoben ist,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 wobei sich der Stellkolben nun in seiner zweiten Endstellung befindet,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei im Vergleich zu Fig. 3 die erste Zuleitung drucklos geschaltet ist, sodass die Bremseinrichtung aktiv ist, sowie
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei der Stellkolben bei drucklosen Zuleitungen in einer Zwischenposition zwischen seiner ersten Endstellung und seiner zweiten Endstellung durch die aktivierte Bremseinrichtung abgestützt ist.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Mit Fig. 1 ist der allgemeine Aufbau eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gut zu erkennen. Der Betätigungszylinder 1 weist ein Gehäuse 2 (auch als Zylindergehäuse bezeichnet) auf, innerhalb dessen ein Stellkolben 4 in einem Hydraulikraum 3 des Gehäuses 2 verschiebbar aufgenommen / geführt ist. Der Betätigungszylinder 1 ist vorzugsweise zum Betätigen eines Kühlsystems eingesetzt. In weiteren Ausführungen ist jedoch auch der Einsatz zur Kupplungsbetätigung oder zur Parksperrenbetätigung denkbar.
Der Betätigungszylinder 1 ist als ein beidseitig wirkender Betätigungszylinder 1 umgesetzt, sodass der Stellkolben 4 den Hydraulikraum 3 in zwei hydraulisch voneinander getrennte, entgegengesetzt auf den Stellkolben 4 einwirkende, mit jeweils einer eigenen Zuleitung 12, 17 verbundene Teilräume 18a, 18b unterteilt. Ein erster Teilraum 18a ist an eine erste Zuleitung 12 angeschlossen, wohingegen der zweite Teilraum 18b an eine zweite Zuleitung 17 angeschlossen ist. In Abhängigkeit der Druckbeaufschlagung der jeweiligen Zuleitung 12, 17 wird der Stellkolben 4 entweder in die in Fig. 1 dargestellte erste Endstellung (bei druckloser erster Zuleitung 12 und druckbeaufschlagter zweiter Zuleitung 17) oder in die in Fig. 4 dargestellte zweite Endstellung (bei druckbeaufschlagter erster Zuleitung 12 und druckloser zweiter Zuleitung 17) verschoben.
Erfindungsgemäß ist innerhalb des Stellkolbens 4 eine Bremseinrichtung 5 integriert. Diese Bremseinrichtung 5 ist selbsttätig blockierend / aktiv ausgebildet. Bei einem Drucklosschalten der beiden Zuleitungen 12, 17 wird daher die Bremseinrichtung 5 aktiviert, sodass der Stellkolben 4 in seiner aktuellen Verschiebeposition relativ zum Gehäuse 2 fixiert wird. Der Stellkolben 4 ist somit durch die Bremseinrichtung 5 in jeder beliebigen Verschiebeposition entlang seiner Verschieberichtung, die durch eine Verschiebeachse 19 in den Figuren symbolisiert ist, zwischen der ersten Endstellung (Fig. 1 ) und seiner zweiten Endstellung (Fig. 4) anordenbar / blockierbar / festlegbar.
Die Bremseinrichtung 5 ist vollständig in den Stellkolben 4 integriert. Die Bremseinrichtung 5 weist ein Blockierelement 6 auf, das in einer Querrichtung, nämlich senkrecht, relativ zu der Verschiebeachse 19 verschiebbar in dem Stellkolben 4 aufgenommen ist.
Eine Vorspannfeder 9, hier in Form einer Schraubendruckfeder, spannt das Blockierelement 6 in Richtung der Innenwandung 7 des Gehäuses 2 vor. Das Blockierelement 6 weist einen zur unmittelbaren Anlage / zum unmittelbaren Kontakt mit der Innenwandung 7 dienenden stirnseitigen Endbereich 8 auf, der in dem aktivieren Zustand der Bremseinrichtung 5 gemäß Fig. 1 aus dem Stellkolben 4 hinausragt und an die Innenwandung 7 angelegt ist.
Zum Entsperren der Bremseinrichtung 5 / des Blockierelementes 6 ist in dem Stellkolben 4 weiterhin ein Entsperrmechanismus integriert, der einen Entsperrkolben 11 aufweist. Der Entsperrkolben 11 ist ebenfalls entlang der Verschiebeachse 19, das heißt in Verschieberichtung des Stellkolbens 4 relativ zu dem Stellkolben 4, über einen beschränkten Verschiebeweg relativverschiebbar in dem Stellkolben 4 aufgenommen. Der Entsperrkolben 11 ist in einer Bohrung 24 des Stellkolbens 4 aufgenommen. In einer Ausgangsstellung des Entsperrkolbens 11 ist das Blockierelement 6 an die Innenwandung 7 angedrückt und somit der Stellkolben 4 relativ zu dem Gehäuse 2 fixiert. In Verbindung mit den Figuren 1 und 2 ist eine mit dem Blockierelement 6 zusammenwirkende, mit dem Blockierelement 6 unmittelbar in Kontakt bringbare Rampenkontur 13 des Entsperrkolbens 11 zu erkennen. Die Rampenkontur 13 bildet eine erste Rampe 21 a, die ausgehend von der Ausgangsstellung in axialer Richtung (d.h. entlang der Verschieberichtung) zu einer ersten axialen Seite hin ansteigt, und eine zweite Rampe 21 b, die ausgehend von der Ausgangsstellung in axialer Richtung zu einer zweiten axialen Seite hin ansteigt.
Wird, ausgehend von der Ausgangsstellung, in der ersten Zuleitung 12 ein Hydraulikdruck aufgebaut, liegt dieser Hydraulikdruck (aufgrund einer Verbindung des ersten Teilraums 18a mit einer ersten Stirnseite 15 des Entsperrkolbens 11 über eine Öffnung 20) auch an dem Entsperrkolben 11 an und drückt diesen in dieselbe Richtung (in Richtung der zweiten Endstellung) wie den Stellkolben 4. Dadurch wird der Entsperrkolben 11 relativ zu dem Blockierelement 6 in eine erste Entsperrstellung verschoben und ein Abstützbereich 14 des Blockierelementes 6 gleitet an der Rampenkontur 13, nämlich der ersten Rampe 21 a, entlang. Die Rampenkontur 13 mit der ersten Rampe 21 a ist derart ausgebildet, dass dadurch das Blockierelement 6 spätestens in der ersten Entsperrstellung von der Innenwandung 7 abgehoben ist und somit in außer reibkraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindung mit dem Gehäuse 2 gelangt. Dadurch ist die Bremseinrichtung 5 gelöst / inaktiv. Zur Abstützung des Entsperrkolbens 11 relativ zum Stellkolben 4 in der ersten Entsperrstellung ist ein erster Anschlag 22, hier in Form eines Sicherungsrings, umgesetzt.
Des Weiteren unter Zusammenschau der Fign. 2 und 3 ist zu erkennen, dass bei einem Aufrechterhalten des Hydraulikdrucks an der ersten Zuleitung 12 der Stellkolben 4 bis zu seiner zweiten Endstellung verschoben wird. Bei einem erneuten drucklosen Schalten der ersten Zuleitung 12 gemäß Fig. 4 wird dann wiederum die Bremseinrichtung 5 selbstständig betätigt.
Da der Entsperrkolben 11 ebenfalls beidseitig wirkend ausgeführt ist, weist die Rampenkontur 13 auch eine zweite Rampe 21 b auf, die in einer zweiten Entsperrstellung, nämlich bei einem Druckbeaufschlagen der zweiten Zuleitung 17, wiederum das Bio- ckierelement 6 von der Innenwandung 7 abhebt. Wird daher, ausgehend von der Ausgangsstellung, in der zweiten Zuleitung 17 ein Hydraulikdruck aufgebaut, liegt dieser Hydraulikdruck (aufgrund einer Verbindung des zweiten Teilraums 18b mit einer zweiten Stirnseite 16 des Entsperrkolbens 11 ) auch an dem Entsperrkolben 11 an und drückt diesen in dieselbe Richtung (Richtung der ersten Endstellung) wie den Stellkolben 4. Ein Stegbereich des Stellkolbens 4 dient als zweiter Anschlag 23 für den Entsperrkolben 11 in der zweiten Endstellung.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Blockierelement 6 bevorzugt zur Ausbildung eines Reibkraftschlusses mit der Innenwandung 7 ausgestattet ist, in weiteren Ausführungen jedoch auch, zusätzlich oder alternativ zu dem Reibkraftschluss, formschlüssig mit der Innenwandung 7 verbindbar / koppelbar ist. Bevorzugt weist das Blockierelement 6 an seinem der Innenwandung 7 zugewandten Endbereich 8 einen Reibbelag auf. Weiter bevorzugt weist das Blockierelement 6 an seinem Endbereich 8 eine Oberflächenprofilierung 10 auf, wie in den Figuren vereinfacht angedeutet. Die Oberflächenprofilierung 10 ist bspw. als eine Rillen- / Verzahnungsstruktur ausgeführt. Des Weiteren ist es auch zweckmäßig, wenn die Innenwandung 7 mit einem Reibbelag oder mit einer Oberflächenprofilierung, die komplementär zu der Oberflächenprofilierung 10 ausgebildet ist, ausgestattet ist.
In Fig. 5 ist schließlich gezeigt, dass der Stellkolben 4 prinzipiell in jeglicher Verschiebeposition zwischen der ersten Endstellung (einschließlich der ersten Endstellung) und der zweiten Endstellung (einschließlich der zweiten Endstellung) durch eine Aktivierung der Bremseinrichtung 5 relativ zum Gehäuse 2 festlegbar ist.
Bezuqszeichenhste
Betätigungszylinder Gehäuse Hydraulikraum Stellkolben Bremseinrichtung Blockierelement Innenwandung Endbereich Vorspannfeder Oberflächenprofilierung Entsperrkolben erste Zuleitung Rampenkontur Abstützbereich erste Stirnseite zweite Stirnseite zweite Zuleitung a erster Teilraum b zweiter Teilraum Verschiebeachse Öffnung a erste Rampe b zweite Rampe erster Anschlag zweiter Anschlag Bohrung

Claims

Patentansprüche Hydraulischer Betätigungszylinder (1 ) aufweisend ein Gehäuse (2) sowie einen verschiebbar in einem Hydraulikraum (3) des Gehäuses (2) aufgenommenen Stellkolben (4), wobei zum einen der Stellkolben (4) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung in dem Hydraulikraum (3) verschiebbar geführt ist und zum anderen in dem Stellkolben (4) eine zum Arretieren des Stellkolbens (4) relativ zu dem Gehäuse (2) in einer beliebigen Verschiebeposition zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung ausgebildete Bremseinrichtung (5) integriert ist, wobei ein Blockierelement (6) der Bremseinrichtung (5) zumindest in einem drucklosen Zustand des Hydraulikraums (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig an einer Innenwandung (7) des Gehäuses (2) abgestützt ist. Betätigungszylinder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (6) in einer Richtung quer zu einer Verschieberichtung des Stellkolbens (4) relativverschiebbar in dem Stellkolben (4) aufgenommen ist. Betätigungszylinder (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Abstützung an der Innenwandung (7) ausgebildeter Endbereich (8) des Blockierelementes (6) mittels einer Vorspannfeder (9) in Richtung der Innenwandung (7) vorgespannt ist. Betätigungszylinder (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (6) an dem zur Abstützung an der Innenwandung (7) vorbereiteten Endbereich (8) mit einem Reibbelag beschichtet ist und/oder mit einer Oberflächenprofilierung (10) ausgestattet ist. Betätigungszylinder (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (5) einen innerhalb des Stellkolbens (4) verschiebbar aufgenommenen Entsperrkolben (11 ) aufweist, der zwischen einer Ausgangsstellung, in der das Blockierelement (6) in Kontakt mit der Innenwandung (7) gedrückt ist, und zumindest einer Entsperrstellung, in der der Entsperrkolben (11 ) das Blockierelement (6) von der Innenwandung (7) abhebt, verstellbar ist. Betätigungszylinder (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Entsperrkolben (11) hydraulisch aktuiert ist. Betätigungszylinder (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Entsperrkolben (11 ) derart mit einer, den Stellkolben (4) bei Druckbeaufschlagung in die zweite Stellung zwingenden, ersten Zuleitung (12) hydraulisch verbunden ist, dass bei einem Druckaufbau an der ersten Zuleitung (12) der Entsperrkolben (11 ) von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung gedrückt wird. Betätigungszylinder (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (6) derart mit einer Rampenkontur (13) des Entsperrkolbens (11 ) zusammenwirkt, dass der Entsperrkolben (11 ) bei seiner Bewegung von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung das Blockierelement (6) durch ein Entlanggleiten eines Abstützbereiches (14) des Blockierelementes (6) an der Rampenkontur (13) von der Innenwandung (7) abhebt. Betätigungszylinder (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entsperrkolben (11) beidseitig wirkend ausgebildet ist und dabei sowohl zu seiner ersten Stirnseite (15) mit einer, den Stellkolben (4) bei Druckbeaufschlagung in die zweite Stellung zwingenden, ersten Zuleitung (12) hydraulisch verbunden ist, als auch zu einer zweiten Stirnseite (16) mit einer, den Stellkolben (4) bei Druckbeaufschlagung in die erste Stellung zwingenden, zweiten Zuleitung (17) hydraulisch verbunden ist. Betätigungszylinder (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Entsperrkolben (11 ) ausgehend von der Ausgangsstellung sowohl in eine erste Entsperrstellung als auch eine, der ersten Entsperrstellung in Verschieberichtung des Stellkolbens (4) gegenüberliegende, zweite Entsperrstellung verschiebbar ist.
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