WO2017167330A1 - Aktor für eine betätigungsvorrichtung mit einer volumenkonstanten speicherkammer sowie eine betätigungsvorrichtung mit einem entsprechenden aktor - Google Patents

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WO2017167330A1
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actuator
storage chamber
piston
hydraulic fluid
pressure
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Lars Schumann
Peter Greb
Jerome Malitourne
Lászlo Mán
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D2500/1023—Electric motor
    • F16D2500/1024—Electric motor combined with hydraulic actuation

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for an actuator of a friction clutch and an actuator with a corresponding actuator.
  • Such friction clutches serve in particular to interrupt a torque flow from a drive motor to a drive train of a motor vehicle.
  • actuating devices with a master cylinder and a slave cylinder which are connected to each other via a hydraulic path.
  • the master cylinder is actuated by means of a clutch pedal by a driver of the motor vehicle.
  • a hydraulic fluid is displaced from the master cylinder via the hydraulic path to the slave cylinder, which disengages and / or engages the friction clutch.
  • the slave cylinder may be a CSC.
  • actuators for the friction clutch are known, which have an additional actuator.
  • the slave cylinder is connected to the master cylinder and the actuator in such a way that both the master cylinder and the actuator control the slave cylinder and
  • the master cylinder and the actuator are arranged in series, so that a transfer between the actuator and the master cylinder and vice versa is possible.
  • the object of the invention is therefore to solve the problems described with reference to the prior art at least partially and in particular to provide an actuator for an actuator of a friction clutch, with a smooth and easy transfer from the actuator to the driver of a motor vehicle is possible.
  • an actuating system with a corresponding actuator is to be specified, which allows a smooth and uncomplicated transfer from the actuator to the driver of the motor vehicle.
  • the actuator according to the invention for an actuating device of a friction clutch has a housing in which at least one piston in the form of a piston and a second movable floating piston arranged axially movable to promote a hydraulic fluid from a pressure chamber of the housing to a slave cylinder, wherein the actuator has a storage chamber for the hydraulic fluid whose storage chamber characteristic curve extends at least partially above a clutch characteristic of the friction clutch.
  • the actuator proposed here can be used in particular in connection with an actuating device of a friction clutch, such as a single-disc dry clutch.
  • a friction clutch such as a single-disc dry clutch.
  • Such an actuating device regularly has a master cylinder and a slave cylinder.
  • the actuator is in particular a realization of a so-called "Sailing function" in which the drive motor of the motor vehicle can be switched off by automatically opening or disengaging the friction clutch during coasting of the motor vehicle in order to reduce CO.sub.2 emissions of the motor vehicle.
  • the proposed actuator can also be used in particular for upgrading conventional hydraulic actuation devices of a motor vehicle As a result, the friction clutch can be actuated by the driver alone, by the actuator alone or jointly by the driver and actuator.
  • the actuator has a housing in which at least one piston in the form of a piston receiver and a second floating piston arranged movably thereon is arranged to be axially movable.
  • the piston can be arranged on a spindle which can be driven rotationally by means of a motor. With this, the piston is drivable in an axial direction of the actuator or the piston.
  • the at least one piston is a hydraulic fluid from a pressure chamber of the housing to a slave cylinder displaced or conveyed.
  • the pressure chamber in particular has a connection for a hydraulic route to the slave cylinder.
  • the at least one piston is a hydraulic fluid, such as hydraulic oil, displaced from the pressure chamber.
  • the actuator further has a storage chamber for the hydraulic fluid whose storage chamber characteristic extends at least partially above a clutch characteristic of the friction clutch. It is also preferred that the storage chamber characteristic curve extends over at least 50% of its course above the clutch characteristic of the friction clutch or even completely above the clutch characteristic of the friction clutch.
  • the storage chamber characteristic curve describes the pressure in the storage chamber as a function of the volume of hydraulic fluid present in the storage chamber.
  • the clutch characteristic describes the pressure of the hydraulic fluid in the slave cylinder or the pressure in the pressure chamber of the actuator as a function of the volume of the hydraulic fluid in the slave cylinder. In other words, this means that the pressure in the storage chamber is at least partially or at least temporarily so large that it can disengage the friction clutch or can be retained in a disengaged position.
  • An inflow of the hydraulic fluid into the storage chamber or an outflow of the hydraulic fluid from the storage chamber is controlled without valved valve or valveless.
  • it is provided in particular that there is no valve between the storage chamber and the hydraulic line which connects the master cylinder and the pressure chamber, which valve should or could regulate the supplied pressure to or from the storage chamber. Accordingly, this can also be ei
  • a storage volume capacity of the storage chamber is constant.
  • the storage chamber is integrated in the housing.
  • the storage chamber is arranged coaxially to the pressure chamber of the housing.
  • the storage chamber may, for example, at least partially annular and / or the pressure chamber may be at least partially cylindrical.
  • the storage chamber characteristic over at least 50% of its course has a slope of -0.25 pressure units / volume units to +0.25 pressure units / volume units.
  • the storage chamber characteristic curve is configured relatively "softly", so that the hydraulic fluid can be displaced from the master cylinder without significantly higher pressure on the clutch pedal.
  • the actuator has a rotatable spindle by a motor, with which the at least one piston is axially movable.
  • the storage chamber is arranged functionally in a region between the supply line from the master cylinder and the pressure chamber.
  • the storage chamber can only be filled with hydraulic fluid when the friction clutch is actuated, accordingly it will then build up pressure in accordance with the storage chamber characteristic in the storage chamber. In this respect, the storage chamber is depressurized when the friction clutch is not actuated.
  • an actuating device for a friction clutch which has a slave cylinder, a master cylinder and an inventive, wherein the slave cylinder is actuated by the master cylinder and the actuator.
  • the master cylinder is preferably connected to a first hydraulic line to the actuator and the actuator preferably connected to a second hydraulic line to the slave cylinder.
  • the actuator in particular has a first connection, through which hydraulic fluid can flow from the master cylinder into a storage chamber of the actuator and / or a pressure chamber of the actuator and / or can flow out.
  • the pressure chamber of the actuator in particular has a second connection, through which hydraulic fluid can flow to the slave cylinder and / or from the slave cylinder back to the pressure chamber.
  • the master cylinder can be actuated in particular with a clutch pedal by a driver of a motor vehicle.
  • the actuator is preferably operated electrically by means of an electric motor.
  • the slave cylinder is operable to engage and / or disengage the friction clutch by the actuator alone, by the master cylinder alone or together by the master cylinder and the actuator.
  • a storage chamber of the actuator is arranged in a hydraulic section between the master cylinder and at least one piston of the actuator.
  • the hydraulic section may be, for example, a hydraulic line.
  • the storage chamber can also be arranged in a housing of the actuator.
  • a storage volume capacity of the storage chamber is smaller than a volume of a master pressure chamber of the master cylinder.
  • the actuator may be coupled to a controller which causes a return movement of at least one piston of the actuator when a driver actuates the clutch pedal while the actuator at least partially disengages the friction clutch.
  • the return movement of the at least one piston of the actuator must in this case take place with a sufficiently small delay for actuating the clutch pedal.
  • a storage chamber of the actuator is marked as a pressure limiter.
  • FIGS. show a particularly preferred variant of the invention, but this is not limited thereto.
  • the same components are provided in the figures with the same reference numerals. They show by way of example and schematically:
  • FIG. 1 shows a first schematic representation of an actuating system
  • Fig. 5-8 a representation of the manual operation of the friction clutch with operating state and Geberschdruckdar too;
  • 9-1 1 an illustration of a purely actuatoric actuation of a friction clutch with
  • Fig. 1 shows a first schematic representation of an actuating system 2 with a master cylinder 15 and a slave cylinder 9 for a friction clutch 3, the are connected to each other via an actuator 1.
  • the master cylinder 15 which can be actuated by a clutch pedal 20 is connected to the actuator 1 via a hydraulic section 16 designed here as a first hydraulic line 18.
  • the actuator 1 is in turn connected via a second hydraulic line 19 to the slave cylinder 9.
  • FIG. 2 shows a second schematic representation of the actuating system 2 with the master cylinder 15, the actuator 1 and the slave cylinder 9.
  • a piston 5 is arranged axially movable.
  • the actuator 1 has a pressure chamber 8 and a volume-constant storage chamber 10.
  • the storage chamber 10 is biased by a first spring 22.
  • the piston 5 is also axially driven by a motor 13.
  • the master cylinder 15 is connected to the actuator 1 via the first hydraulic line 18 of the hydraulic section 16.
  • the storage chamber 10 of the actuator 1 is arranged in the hydraulic section 16 between the master cylinder 15 and the piston 5 of the actuator 1.
  • a hydraulic fluid is displaceable by means of a master piston 21 of the master cylinder 15 from a master pressure chamber 17 of the master cylinder 15 via the hydraulic line 16 into the storage chamber 10 and / or to the pressure chamber 8 of the actuator 1.
  • the master piston 21 can be actuated by the clutch pedal 20 by a driver of a motor vehicle.
  • the slave cylinder 9 is actuated, which engages the friction clutch and / or disengages.
  • the actuator 1 is connected via the second hydraulic line 19 to the slave cylinder 9.
  • the storage chamber characteristic 1 1 has a first region 1 1 a, second region 1 1 b and a third region 1 1 c.
  • the first region 1 1 a the pressure increase is very large in order to achieve a small volume loss.
  • the second region 1 1 b the storage chamber characteristic curve 1 1 begins to exceed a maximum value of the clutch characteristic curve 12. From this point it is advantageous to switch to a "softer" or shallower storage chamber characteristic curve 1 1.
  • the third region 1 1 c is shown linearly and slightly rising, this course can be realized simply by means of a compression spring, Fig.
  • FIG. 4 shows the clutch characteristic curve 12 and a Area 24, in which the areas 1 1 c of the exemplary storage chamber characteristics 1 1 .1, 1 1 .2 and 1 1 .3 above the clutch characteristic 12th can run.
  • the storage chamber characteristics 1 1.1, 1 1 .2 and 1 1 .3 can proceed progressively and / or degressively.
  • a degressive course can be realized for example by means of a plate spring and / or with a complex pipe profile.
  • FIGS. 5-22 Various operating states of the actuating system 2 are shown in FIGS. 5-22.
  • the figures show the respective operating point and the associated clutch characteristic 12 with the respective operating point.
  • the actuator 1 has a first port 26, through which the hydraulic fluid from the donor cylinder 15 shown in FIGS. 1 and 2 in the pressure chamber 8 and / or a storage chamber 10 can flow in or out.
  • the actuator 1 has a housing 4, in which the piston 5 is arranged to be axially movable in the form of a piston retainer 6 and a second floating piston 7 arranged movably thereon. The movement of the piston 5 via the spindle 14, which is driven by the motor 13.
  • the piston 5 and the floating piston 7 is a hydraulic fluid from the pressure chamber 8 by a second port 23 to the slave cylinder shown in Figs. 1 and 2 9 slidably.
  • the storage chamber 10 is arranged coaxially with the pressure chamber 8 in the housing 4. Furthermore, the storage chamber 10 is biased by the first spring 22.
  • the floating piston 7 is further tensioned via a second spring 25 in the direction of the piston 6.
  • the friction clutch 3 is actuated exclusively by the driver.
  • hydraulic fluid can flow via the first port 25, the pressure chamber 8 and the second port 23 to the slave cylinder 9, not shown here.
  • the hydraulic fluid can also flow back from the slave cylinder 9 to the master cylinder 15, not shown here, via the same flow path.
  • the flow of the hydraulic fluid is shown in the figures by an arrow.
  • FIGS. 9-11 Various operating situations of the actuating system 2 are shown in FIGS. 9-11, in which the actuation is effected solely by the actuator 1. This is the case, for example, with the so-called “sailing function.” Sailing is understood here as meaning an operating mode of the motor vehicle in which the motor vehicle rolls and the clutch is open, so there is no connection between a drive motor and a drive train of the motor vehicle.
  • FIG. 10 shows the floating piston 7 after it has been moved completely into the pressure chamber 8 by the piston receiver 6.
  • FIGS. 12-22 show a combined actuation by the actuator 1 and the driver via the master cylinder 15, not shown here, in different operating situations.
  • the master cylinder 15 (not shown here) is fully actuated in FIGS. 14 and 15 by the driver.
  • hydraulic fluid flows from the master cylinder 15 through the first port 26 into the actuator 1.
  • the piston 6 is moved back by means of a control, not shown here.
  • the floating piston 7 remains in its fully deflected position by the inflowing hydraulic fluid (FIG. 15).
  • the volume required by the hydraulic fluid flowing in via the first port 26 is thus compensated or provided, so that the hydraulic fluid does not have to be absorbed by the accumulator chamber 10.
  • the simultaneous compensation or release of the volume by retracting the piston 6 is only possible if the driver operates the clutch pedal comparatively slowly.
  • the present invention enables a smooth and uncomplicated transfer from the actuator 1 to the driver of a motor vehicle while the actuation system 2 of the friction clutch 3 performs a "sailing function".

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Abstract

Aktor für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung, aufweisend ein Gehäuse, in dem zumindest ein Kolben in Form eines Kolbennehmers und einem zweiten darauf beweglich angeordneten schwimmenden Kolben axial beweglich angeordnet ist, um eine Hydraulikflüssigkeit aus einer Druckkammer des Gehäuses zu einem Nehmerzylinder zu fördern, wobei der Aktor eine Speicherkammer für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, deren Speicherkammerkennlinie zumindest teilweise oberhalb einer Kupplungskennlinie der Reibkupplung verläuft.

Description

Aktor für eine Betätigungsvorrichtung
mit einer volumenkonstanten Speicherkammer sowie eine Betätigungsvorrichtung mit einem entsprechenden Aktor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung sowie eine Betätigungsvorrichtung mit einem entsprechenden Aktor. Solche Reibkupplungen dienen insbesondere der Unterbrechung eines Drehmomentflusses von einem Antriebsmotor auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Zur Betätigung von Reibkupplungen sind Betätigungsvorrichtungen mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder bekannt, die über eine hydraulische Strecke miteinander verbunden sind. Bei Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe wird der Geberzylinder mittels eines Kupplungspedals durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt. Hierdurch wird eine Hydraulikflüssigkeit von dem Geberzylinder über die hydraulische Strecke zu dem Nehmerzylinder verschoben, der die Reibkupplung ausrückt und/oder einrückt. Bei dem Nehmerzylinder kann es sich beispielsweise um einen Zentralausrücker (CSC) handeln. Zur Reduzierung eines C02-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen mit manuellen Schaltgetrieben sind Betätigungsvorrichtungen für die Reibkupplung bekannt, die einen zusätzlichen Aktor aufweisen. Dieser ermöglicht eine sogenannte„Segelfunktion", mittels der der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs durch Ausrücken der Kupplung während des Ausrollens abgeschaltet werden kann. Hierbei wird der Nehmerzylinder so mit dem Geberzylinder und dem Aktor verbunden, dass sowohl der Geberzylinder als auch der Aktor den Nehmerzylinder ansteuern und so die Reibkupplung betätigen können. Bevorzugt werden der Geberzylinder und der Aktor in Reihe angeordnet, sodass eine Übergabe zwischen dem Aktor und dem Geberzylinder und umgekehrt möglich ist. Hierdurch kann ein Fahrer auch dann noch die Reibkupplung betätigen, wenn der Aktor die (normal geschlossene) Kupplung betätigt hat. Hierfür sind im Stand der Technik zum Beispiel aktiv gesteuerte Ventile oder ein schwimmender Kolben des Aktors bekannt. Solche aktiv gesteuerten Ventile erfordern jedoch einen hohen Steuerungsaufwand. Zudem ist eine reibungslose und unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer bei bekannten Aktoren mit schwimmenden Kolben nicht ohne weiteres möglich, da bei diesen das Kupplungspedal starr ist, wenn der Aktor die Reibkupplung betätigt. Bei anderen bekannten Aktoren lässt sich das Kupplungspedal wiederrum nur schwergängig betätigen, wenn der Aktor die Reibkupplung ausrückt, was durch einen Fahrer negativ wahrgenommen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Aktor für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung anzugeben, mit dem eine reibungslose und unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Zudem soll auch ein Betätigungssystem mit einem entsprechenden Aktor angegeben werden, der eine reibungslose und unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Aktor und einem Betätigungssystem gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Der erfindungsgemäße Aktor für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung weist ein Gehäuse auf, in dem zumindest ein Kolben in Form eines Kolbennehmers und einem zweiten darauf beweglich angeordneten schwimmenden Kolben axial beweglich angeordnet ist, um eine Hydraulikflüssigkeit aus einer Druckkammer des Gehäuses zu einem Nehmerzylinder zu fördern, wobei der Aktor eine Speicherkammer für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, deren Speicherkammerkennlinie zumindest teilweise oberhalb einer Kupplungskennlinie der Reibkupplung verläuft.
Der hier vorgeschlagene Aktor kann insbesondere im Zusammenhang mit einer Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung, wie zum Beispiel einer Einscheibentrocken- kupplung, verwendet werden. Eine solche Betätigungsvorrichtung weist regelmäßig einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder auf. Bei Fahrzeugen mit manuellen Schaltgetrieben dient der Aktor insbesondere einer Realisierung einer sogenannten „Segelfunktion", bei der der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs durch automatisches Öffnen beziehungsweise Ausrücken der Reibkupplung während des Ausrollens des Kraftfahrzeugs abgeschaltet werden kann, um einen C02-Ausstoß des Kraftfahrzeugs zu reduzieren. Der vorgeschlagene Aktor kann insbesondere auch zur Aufrüstung von konventionellen hydraulischen Betätigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Hierdurch kann die Reibkupplung durch den Fahrer allein, durch den Aktor allein oder gemeinsam durch den Fahrer und Aktor betätigt werden.
Der Aktor weist ein Gehäuse auf, in dem zumindest ein Kolben in Form eines Kolben- nehmers und einem zweiten darauf beweglich angeordneten schwimmenden Kolben axial beweglich angeordnet ist. Hierzu kann der Kolben auf einer mittels eines Motors rotatorisch antreibbaren Spindel angeordnet sein. Mit dieser ist der Kolben in einer axialen Richtung des Aktors beziehungsweise des Kolbens antreibbar. Mittels des zumindest einen Kolbens ist eine Hydraulikflüssigkeit aus einer Druckkammer des Gehäuses zu einem Nehmerzylinder verschiebbar beziehungsweise förderbar. Hierzu weist die Druckkammer insbesondere einen Anschluss für eine hydraulische Strecke zu dem Nehmerzylinder auf. Mittels des zumindest einen Kolbens ist eine Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, aus der Druckkammer verdrängbar.
Der Aktor weist weiterhin eine Speicherkammer für die Hydraulikflüssigkeit auf, deren Speicherkammerkennlinie zumindest teilweise oberhalb einer Kupplungskennlinie der Reibkupplung verläuft. Bevorzugt ist zudem, dass die Speicherkammerkennlinie über mindestens 50 % ihres Verlaufs oberhalb der Kupplungskennlinie der Reibkupplung oder sogar vollständig oberhalb der Kupplungskennlinie der Reibkupplung verläuft. Die Speicherkammerkennlinie beschreibt den Druck in der Speicherkammer in Abhängigkeit des sich in der Speicherkammer befindlichen Volumens der Hydraulikflüssigkeit. Die Kupplungskennlinie beschreibt demgegenüber den Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Nehmerzylinder bzw. den Druck in der Druckkammer des Aktors in Abhängigkeit des sich in dem Nehmerzylinder befindlichen Volumens der Hydraulikflüssigkeit. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Druck in der Speicherkammer zumindest teilweise beziehungsweise zumindest zeitweise so groß ist, dass durch diesen die Reibkupplung ausrückbar ist oder in einer ausgerückten Position haltbar ist. Ein Einströmen der Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer oder ein Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit aus der Speicherkammer ist dabei ohne aktiv gesteuertes Ventil oder ventillos steuerbar. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass gerade zwischen der Speicherkammer und der Hydraulikleitung, welche den Geberzylinder und den Druckraum verbindet kein Ventil vorhanden ist, welches den zugeführten Druck zur oder von der Speicherkammer regeln müsste oder könnte. Entsprechend kann hierbei auch auf ei
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn eine Speichervolumenkapazität der Speicherkammer konstant ist. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Speicherkammer nicht volumenveränderlich ist, sondern eine konstante Aufnahmekapazität aufweist.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die die Speicherkammer in dem Gehäuse integriert ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Speicherkammer koaxial zu der Druckkammer des Gehäuses angeordnet ist. Die Speicherkammer kann beispielsweise zumindest teilweise ringförmig ausgebildet und/oder die Druckkammer zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildet sein.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Speicherkammerkennlinie über mindestens 50 % ihres Verlaufs eine Steigung von -0,25 Druckeinheiten/Volumeneinheiten bis +0,25 Druckeinheiten/Volumeneinheiten aufweist. Hierdurch ist in einen Druckbereich oberhalb der Kupplungskennlinie die Speicherkammerkennlinie relativ„weich" ausgestaltet, sodass die Hydraulikflüssigkeit von dem Geberzylinder ohne signifikant höheren Druck am Kupplungspedal verschiebbar ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Aktor eine durch einen Motor rotierbare Spindel aufweist, mit der der zumindest eine Kolben axial bewegbar ist.
Hierfür kann es weiter vorgesehen sein, dass die Speicherkammer funktional in einem Bereich zwischen der Zuleitung vom Geberzylinder und der Druckkammer angeordnet ist. Die Speicherkammer kann nur dann mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden, wenn die Reibungskupplung betätigt wird, entsprechend wird es dann Druck gemäß der Speicherkammerkennlinie in der Speicherkammer aufgebaut. Insofern ist die Speicherkammer bei Nichtbetätigung der Reibungskupplung drucklos gestellt.
Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibkupplung vorgeschlagen, die einen Nehmerzylinder, einen Geberzylinder und einen erfindungsgemäßen aufweist, wobei der Nehmerzylinder durch den Geberzylinder und den Aktor betätigbar ist.
Der Geberzylinder ist dabei bevorzugt mit einer ersten Hydraulikleitung mit dem Aktor und der Aktor bevorzugt mit einer zweiten Hydraulikleitung mit dem Nehmerzylinder verbunden. Hierzu weist der Aktor insbesondere einen ersten Anschluss auf, durch den Hydraulikflüssigkeit von dem Geberzylinder in eine Speicherkammer des Aktors und/oder eine Druckkammer des Aktors einströmen und/oder ausströmen kann. Weiterhin weist die Druckkammer des Aktors insbesondere einen zweiten Anschluss auf, durch den Hydraulikflüssigkeit zu dem Nehmerzylinder und/oder von dem Nehmerzylinder zurück zur Druckkammer strömen kann. Der Geberzylinder ist insbesondere mit einem Kupplungspedal durch einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs betätigbar. Der Aktor ist demgegenüber bevorzugt elektrisch mittels eines Elektromotors betreibbar. Der Nehmerzylinder ist zum Einrücken und/oder Ausrücken der Reibkupplung durch den Aktor allein, durch den Geberzylinder allein oder zusammen durch den Geberzylinder und den Aktor betätigbar. Für weitere Einzelheiten wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Aktors verwiesen.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn eine Speicherkammer des Aktors in einer Hydraulikstrecke zwischen dem Geberzylinder und zumindest einem Kolben des Aktor angeordnet ist. Bei der Hydraulikstrecke kann es sich beispielsweise um eine Hydraulikleitung handeln. Weiterhin kann die Speicherkammer auch in einem Gehäuse des Aktors angeordnet sein.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Speichervolumenkapazität der Speicherkammer kleiner als ein Volumen einer Geberdruckkammer des Geberzylinders ist. Dies hat den Vorteil, dass ein geringerer Bauraum benötig wird und geringere Kosten entste- hen. Ferner reduziert sich das Gewicht. Hierzu kann der Aktor mit einer Steuerung gekoppelt sein, die eine Rückbewegung zumindest eines Kolbens des Aktors bewirkt, wenn ein Fahrer das Kupplungspedal betätigt, während der Aktor die Reibkupplung zumindest teilweise ausrückt. Die Rückbewegung des zumindest einen Kolbens des Aktors muss hierbei mit einer ausreichend kleinen Verzögerung zur Betätigung des Kupplungspedals erfolgen. Hierbei ist eine Speicherkammer des Aktors als Druckbegrenzer gekennzeichnet.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen beispielhaft und schematisch:
Fig. 1 : eine erste schematische Darstellung eines Betätigungssystems;
Fig. 2: eine zweite schematische Darstellung des Betätigungssystems;
Fig. 3: eine erste Speicherkammerkennlinie und erste Kupplungskennlinie;
Fig. 4: eine zweite Speicherkammerkennlinie und zweite Kupplungskennlinie;
Fig. 5-8: eine Darstellung der manuellen Betätigung der Reibkupplung mit Betriebszustands- und Geberkammerdruckdarstellung;
Fig. 9-1 1 : eine Darstellung einer rein aktorischen Betätigung einer Reibkupplung mit
Betriebszustands- und Aktordruckdarstellung;
Fig. 12-22: eine Darstellung einer kombinierten Betätigung der Reibkupplung durch den Fahrer und den Aktor mit Betriebszustands- und Speicherkammerdruckdarstellung.
Die Fig. 1 zeigt eine erste schematische Darstellung eines Betätigungssystems 2 mit einem Geberzylinder 15 und einem Nehmerzylinder 9 für eine Reibkupplung 3, die über einen Aktor 1 miteinander verbunden sind. Hierzu ist der durch ein Kupplungspedal 20 betätigbare Geberzylinder 15 über eine hier als erste Hydraulikleitung 18 ausgebildete Hydraulikstrecke 16 mit dem Aktor 1 verbunden. Der Aktor 1 ist wiederum über eine zweite Hydraulikleitung 19 mit dem Nehmerzylinder 9 verbunden.
Die Fig. 2 zeigt eine zweite schematische Darstellung des Betätigungssystems 2 mit dem Geberzylinder 15, dem Aktor 1 und dem Nehmerzylinder 9. In dem Aktor 1 ist ein Kolben 5 axial bewegbar angeordnet. Weiterhin weist der Aktor 1 eine Druckkammer 8 und eine volumenkonstante Speicherkammer 10 auf. Die Speicherkammer 10 ist über eine erste Feder 22 vorgespannt. Der Kolben 5 ist zudem mittels eines Motors 13 axial antreibbar. Der Geberzylinder 15 ist mit dem Aktor 1 über die erste Hydraulikleitung 18 der Hydraulikstrecke 16 verbunden. Die Speicherkammer 10 des Aktors 1 ist in der Hydraulikstrecke 16 zwischen dem Geberzylinder 15 und dem Kolben 5 des Aktors 1 angeordnet. Eine Hydraulikflüssigkeit ist mittels eines Geberkolbens 21 des Geberzylinders 15 von einer Geberdruckkammer 17 des Geberzylinders 15 über die Hydraulikstrecke 16 in die Speicherkammer 10 und/oder zu der Druckkammer 8 des Aktors 1 verschiebbar. Hierzu ist der Geberkolben 21 durch das Kupplungspedal 20 durch einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs betätigbar. Durch den Kolben 5 beziehungsweise das Verschieben der Hydraulikflüssigkeit von der Geberdruckkammer 17 zu der Druckkammer 8 des Aktors 1 ist der Nehmerzylinder 9 betätigbar, der die Reibkupplung einrückt und/oder ausrückt. Hierzu ist der Aktor 1 über die zweite Hydraulikleitung 19 mit dem Nehmerzylinder 9 verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine Speicherkammerkennlinie 1 1 , die vollständig oberhalb einer Kupplungskennlinie 12 verläuft. Die Speicherkammerkennlinie 1 1 weist einen ersten Bereich 1 1 a, zweiten Bereich 1 1 b und einen dritten Bereich 1 1 c auf. In dem ersten Bereich 1 1 a ist der Druckanstieg sehr groß, um einen geringen Volumenverlust zu erzielen. In dem zweiten Bereich 1 1 b beginnt die Speicherkammerkennlinie 1 1 einen Maximalwert der Kupplungskennlinie 12 zu übersteigen. Ab diesem Punkt ist es vorteilhaft auf eine„weichere" beziehungsweise flachere Speicherkammerkennlinie 1 1 umzustellen. Der dritte Bereich 1 1 c ist linear und leicht steigend dargestellt. Dieser Verlauf ist einfach mittels einer Druckfeder realisierbar. Die Fig. 4 zeigt die Kupplungskennlinie 12 und einen Bereich 24, in dem die Bereiche 1 1 c der exemplarischen Speicherkammerkennlinien 1 1 .1 , 1 1 .2 und 1 1 .3 oberhalb der Kupplungskennlinie 12 verlaufen können. Innerhalb des Bereichs 24 können die Speicherkammerkennlinien 1 1.1 , 1 1 .2 und 1 1 .3 progressiv und/oder degressiv verlaufen. Ein degressiver Verlauf ist beispielsweise mittels einer Tellerfeder und/oder mit einem komplexen Rohrprofil realisierbar.
In den Fig. 5 - 22 sind verschiedene Betriebszustände des Betätigungssystems 2 gezeigt. Neben einer Schnittdarstellung des Aktors 1 zeigen die Figuren den jeweiligen Betriebspunkt sowie die zugehörige Kupplungskennlinie 12 mit dem jeweiligen Betriebspunkt. Der Aktor 1 weist einen ersten Anschluss 26 auf, durch den die Hydraulikflüssigkeit von dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Geberzylinder 15 in die Druckkammer 8 und/oder eine Speicherkammer 10 ein- oder ausströmen kann. Der Aktor 1 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem der Kolben 5 in Form eines Kolbennehmers 6 und einem zweiten darauf beweglich angeordneten schwimmenden Kolben 7 axial beweglich angeordnet ist. Die Bewegung des Kolbens 5 erfolgt über die Spindel 14, die durch den Motor 13 antreibbar ist. Mittels des Kolbens 5 beziehungsweise des schwimmenden Kolbens 7 ist eine Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer 8 durch einen zweiten Anschluss 23 zu dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Nehmerzylinder 9 verschiebbar. Die Speicherkammer 10 ist koaxial zu der Druckkammer 8 in dem Gehäuse 4 angeordnet. Weiterhin ist die Speicherkammer 10 über die erste Feder 22 vorgespannt. Der schwimmende Kolben 7 ist weiterhin über eine zweite Feder 25 in Richtung des Kolbennehmers 6 gespannt.
In den Fig. 5 - 8 erfolgt eine Betätigung der Reibkupplung 3 ausschließlich durch den Fahrer. Hierbei kann Hydraulikflüssigkeit über den ersten Anschluss 25, die Druckkammer 8 und den zweiten Anschluss 23 zu dem hier nicht gezeigten Nehmerzylinder 9 strömen. Über den gleichen Strömungspfad kann die Hydraulikflüssigkeit auch wieder von dem Nehmerzylinder 9 zu dem hier nicht gezeigten Geberzylinder 15 zurückströmen. Die Strömung der Hydraulikflüssigkeit ist in den Figuren durch einen Pfeil dargestellt.
In den Fig. 9 - 1 1 sind verschiedene Betriebssituationen des Betätigungssystems 2 gezeigt, in denen die Betätigung allein durch den Aktor 1 erfolgt. Dies ist zum Beispiel bei der sogenannten„Segelfunktion" der Fall. Unter Segeln wird hier eine Betriebsweise des Kraftfahrzeugs verstanden, bei der das Kraftfahrzeug rollt und die Kupplung geöffnet ist, also keine Verbindung zwischen einem Antriebsmotor und einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs besteht. Die Fig. 10 zeigt den schwimmenden Kolben 7, nachdem dieser durch den Kolbennehmer 6 vollständig in die Druckkammer 8 verfahren wurde.
In den Fig. 12 - 22 wird eine kombinierte Betätigung durch den Aktor 1 und den Fahrer über den hier nicht gezeigten Geberzylinder 15 in verschiedenen Betriebssituationen gezeigt. Nachdem in der Fig. 13 der Aktor 1 vollständig betätigt wurde, wird in den Fig. 14 und 15 durch den Fahrer der hier nicht gezeigte Geberzylinder 15 vollständig betätigt. Hierdurch strömt Hydraulikflüssigkeit von dem Geberzylinder 15 durch den ersten Anschluss 26 in den Aktor 1 . Gleichzeitig wird der Kolbennehmer 6 mittels einer hier nicht gezeigten Steuerung zurückgefahren. Der schwimmende Kolben 7 verbleibt jedoch durch die zuströmende Hydraulikflüssigkeit in seiner vollständig ausgelenkten Position (Fig. 15). Mittels des Zurückfahrens des Kolbennehmers 6 wird somit das von der über den ersten Anschluss 26 zuströmenden Hydraulikflüssigkeit benötigte Volumen kompensiert beziehungsweise bereitgestellt, sodass die Hydraulikflüssigkeit nicht durch die Speicherkammer 10 aufgenommen werden muss. Die zeitgleiche Kompensation beziehungsweise Freigabe des Volumens durch Zurückfahren des Kolbennehmers 6 ist jedoch nur möglich, wenn der Fahrer das Kupplungspedal vergleichsweise langsam betätigt.
Bei einer zu hohen Betätigungsgeschwindigkeit des Kupplungspedals reicht die Rückstellgeschwindigkeit des Kolbennehmers 6 nicht aus, sodass eine überschüssige Menge der Hydraulikflüssigkeit durch die Speicherkammer 10 aufgenommen werden muss. Diese Betriebssituation wird in den Fig. 17 - 22 gezeigt. In der in der Fig. 18 gezeigten Betriebssituation beginnt der Fahrer mit einer schnellen Betätigung des Kupplungspedals 20. Der Kolbennehmer 6 wird daher umgehend zurückgefahren (Fig. 19). Da jedoch mehr Hydraulikflüssigkeit über den ersten Anschluss 26 zuströmt, als Volumen durch den Kolbennehmer 6 freigegeben wird, strömt ein Teil der Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer 10 (Fig. 20). Sobald durch den Kolbennehmer 6 ausreichendes Volumen freigegeben wird, strömt die Hydraulikflüssigkeit aus der Speicherkammer 10 zurück zu dem schwimmenden Kolben 7, sodass dieser in seiner vollständig ausgerückten Position gehalten wird (Fig. 21 ). Das gleichzeitige Zurückfahren des Kolbennehmers 6 ermöglicht jedoch, dass eine Speichervolumenkapazität der Spei- cherkammer 10 kleiner als ein Volumen der in der Fig. 2 gezeigten Geberdruckkammer 17 ausgebildet sein kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine reibungslose und unkomplizierte Übergabe von dem Aktor 1 zum Fahrer eines Kraftfahrzeugs während das Betätigungssystem 2 der Reibkupplung 3 eine„Segelfunktion" ausführt.
Bezugszeichenliste
Aktor
Betätigungsvorrichtung
Reibkupplung
Gehäuse
Kolben
Kolbennehmer schwimmender Kolben
Druckkammer
Nehmerzylinder
Speicherkammer
, 1 1 .1 , 1 1.2, 1 1 .3 Speicherkammerkennliniea erster Bereich
b zweiter Bereich
c dritter Bereich
Kupplungskennlinie
Aktor
Spindel
Geberzylinder
Hydraulikstrecke
Geberdruckkammer
erste Hydraulikleitung zweite Hydraulikleitung
Kupplungspedal
Geberkolben erste Feder zweiter Anschluss
Bereich
zweite Feder erster Anschluss

Claims

Patentansprüche
1 . Aktor (1 ) für eine Betätigungsvorrichtung (2) einer Reibkupplung (3), aufweisend ein Gehäuse (4), in dem zumindest ein Kolben (5) in Form eines Kolbennehmers
(6) und einem zweiten darauf beweglich angeordneten schwimmenden Kolben
(7) axial beweglich angeordnet ist, um eine Hydraulikflüssigkeit aus einer Druckkammer (8) des Gehäuses (4) zu einem Nehmerzylinder (9) zu fördern, wobei der Aktor (1 ) eine Speicherkammer (10) für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, deren Speicherkammerkennlinie (1 1 ), welche den Zusammenhang zwischen Druck und Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der Speicherkammer (10) beschreibt zumindest teilweise oberhalb einer Kupplungskennlinie (12) der Reibkupplung (3) verläuft, wobei die Kupplungskennlinie (12) den Zusammenhang zwischen dem Druck und Volumen der Hydraulikflüssigkeit in dem Nehmerzylinder (9) zum Betätigen der Reibkupplung (3) beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einströmen der Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer (10) oder ein Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit aus der Speicherkammer (10) ohne aktiv gesteuertes Ventil oder ventillos steuerbar ist .
2. Aktor (1 ) nach Anspruch 1 , wobei eine Speichervolumenkapazität der Speicherkammer (10) konstant ist.
3. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicherkammer (10) in dem Gehäuse (4) integriert ist.
4. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicherkammer (10) koaxial zu der Druckkammer (8) des Gehäuses (4) angeordnet ist.
5. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicherkammerkennlinie (1 1 ) über mindestens 50 % ihres Verlaufs eine Steigung von -0,25 Druckeinheiten/Volumeneinheiten bis +0,25 Druckeinheiten/Volumeneinheiten aufweist.
6. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine durch einen Motor (13) rotierbare Spindel (14), mit der der zumindest eine Kolben (5) axial bewegbar ist.
7. Aktor (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (10) funktional der dem Motor (13) abgewandten Seite des Aktors (1 ) zugeordnet ist.
8. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (10) wenigstens zeitweise unmittelbar mit der Druckkammer (8) des Gehäuses (4) verbunden ist.
9. Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (10) bei Nichtbetätigung der Reibkupplung (3) drucklos ist.
10. Betätigungsvorrichtung (2) für eine Reibkupplung (3), aufweisend einen Nehmerzylinder (9), einen Geberzylinder (15) und einen Aktor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nehmerzylinder (9) durch den Geberzylinder (15) und den Aktor (1 ) betätigbar ist.
1 1 . Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 8, wobei eine Speicherkammer (10) des Aktors (1 ) in einer Hydraulikstrecke (16) zwischen dem Geberzylinder (15) und zumindest einem Kolben (5) des Aktor (1 ) angeordnet ist.
12. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Speichervolumenkapazität der Speicherkammer (10) kleiner als ein Volumen einer Geberdruckkammer (17) des Geberzylinders (15) ist.
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