WO2018050160A1 - Betätigungsvorrichtung einer reibkupplung mit einem aktor - Google Patents

Betätigungsvorrichtung einer reibkupplung mit einem aktor Download PDF

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WO2018050160A1
WO2018050160A1 PCT/DE2017/100765 DE2017100765W WO2018050160A1 WO 2018050160 A1 WO2018050160 A1 WO 2018050160A1 DE 2017100765 W DE2017100765 W DE 2017100765W WO 2018050160 A1 WO2018050160 A1 WO 2018050160A1
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WO
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piston
actuator
axial direction
threaded spindle
displaceable
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PCT/DE2017/100765
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French (fr)
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Alan Barrera
Rebecca Ruppert
Erik Hammer
Sebastian Honselmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • 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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    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
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    • F16D48/02—Control by fluid pressure
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    • F16D29/00—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F16D29/005—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation with a fluid pressure piston driven by an electric motor

Definitions

  • the present invention relates to an actuating device of a friction clutch with an actuator, in particular for a drive train of a motor vehicle.
  • Friction clutch is arranged in particular between a drive unit of the motor vehicle and a transmission.
  • the actuator comprises at least one operable by a clutch pedal master cylinder, the actuator and a provided for actuating the friction clutch slave cylinder, which are interconnected via pressure lines, wherein the slave cylinder is actuated by the master cylinder and by the actuator.
  • the pressure lines are filled with a hydraulic fluid (eg an oil), so that by pressing z. B. the master cylinder of the slave cylinder actuated and thus open the friction clutch or is closable.
  • Master cylinder and a slave cylinder known, which are interconnected via pressure lines.
  • the master cylinder by means of a clutch pedal by a driver of
  • the slave cylinder may be, for example, a CSC (concentric slave cylinder).
  • Actuators for the friction clutch are known which have an additional actuator.
  • This actuator enables a so-called “sailing function", by means of which the drive unit of the motor vehicle can be switched off by opening the friction clutch during coasting of the motor vehicle
  • the sail function can also be initiated during normal driving, for example by switching off a
  • the slave cylinder is connected to the master cylinder and the actuator so that both the master cylinder and the actuator
  • Actuate slave cylinder and so can operate the friction clutch.
  • 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 driver can still operate the friction clutch even when the actuator has actuated the (normally closed) friction clutch.
  • actively controlled valves or a floating piston of the actuator are known in the art.
  • such actively controlled valves require a high level
  • Friction clutch (so friction clutch open), between the sail operation
  • the actuator should be compact and as simple as possible, or be flexibly adaptable to different requirements.
  • the invention relates to an actuating device of a friction clutch with an actuator, wherein the actuating device at least one by a clutch pedal actuatable master cylinder having the actuator and a slave cylinder provided for actuating the friction clutch, which are connected to each other via pressure lines, wherein the actuator has at least one housing and therein
  • first piston which is displaceable by an actuator drive in a first axial direction
  • second piston which (only) through the
  • the slave cylinder is actuated directly by the master cylinder via the pressure lines, d. H. a fluid is displaced by actuation of the master cylinder in the slave cylinder.
  • the term immediate here means, in particular, that no further pistons or the like are displaced to actuate the slave cylinder.
  • the slave cylinder is actuated by displacement of the first piston, wherein a fluid by displacement of the first piston in the
  • the first piston can be displaced by the actuator drive (ie in particular by a displaceable along the axial direction
  • the actuator drive on a threaded spindle with a spindle nut, wherein the spindle nut is rotatably disposed in the housing, so that by rotation of the spindle nut, the threaded spindle for actuating the first piston along the first axial direction is displaceable.
  • the actuator drive on a threaded spindle with a spindle nut, wherein the spindle nut by rotation of the Threaded spindle for actuating the first piston along the first axial
  • the first piston is actuated by a first compression spring acting on a first end face of the first piston along a second axial direction
  • the second axial direction is the first axial direction
  • the spindle nut or the threaded spindle is driven by a gear by an electric motor.
  • the electric motor is in particular a BLDC (brushless direct current) or DC motor.
  • BLDC brushless direct current
  • DC motor For adjusting the performance data (speed, torque) of the
  • Electric motor to the operating principle of the actuator in particular a transmission is provided with a translation.
  • the translation teeth of steel, plastic or
  • the spindle nut or threaded spindle which can be displaced along the axial directions is connected in an axially fixed manner to the first piston.
  • Axially connected here means that the two components are displaceable exclusively together along the axial directions 1 1, 17.
  • first piston, the second piston and a threaded spindle and / or a spindle nut of the actuator drive are arranged coaxially, wherein a second pressure space in which the second piston is movable along the axial directions, and the threaded spindle and / or the spindle nut in the axial Directions are arranged at least partially overlapping.
  • the threaded spindle is in a radial direction within the as
  • Ring piston executed second piston arranged.
  • first piston on a second end face opposite the first end face
  • the second piston is displaceable in the second axial direction via a second spring.
  • the second spring is in particular a compression spring or a tension spring.
  • the second spring is in particular coaxial with the second piston
  • the second piston is disposed in the radial direction within the second spring.
  • the second spring cooperates with a sleeve for displacing the second piston, wherein the sleeve and the second piston coaxial with each other and
  • the second piston is disposed in the radial direction within the sleeve.
  • the second piston can be displaced by the second spring and the sleeve in the second axial direction to its original position.
  • the sleeve and the second piston force, shape and / or
  • Form-fitting connections are created by the interaction of at least two connection partners.
  • the connection partners can not solve without or with interrupted power transmission.
  • one connection partner gets in the way of the other.
  • Force-fit connections require a normal force on the surfaces to be joined together. Their mutual displacement is prevented, as long as the counter-force caused by the static friction is not exceeded.
  • Cohesive connections are all compounds in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. They are at the same time non-detachable connections, which only through
  • At least one energy storage can be charged, wherein the
  • Threaded spindle or the spindle nut is displaceable by the energy storage in the second axial direction.
  • This energy storage ensures that the displaced in the first axial direction threaded spindle or spindle nut is shifted back in the second axial direction.
  • the energy storage is used in particular as a safety reserve for a possible failure of the actuator drive.
  • the energy storage is z.
  • Compression spring and the energy storage are combined and in particular as a spring, z. B. a compression spring, be designed. This spring is not fixed in terms of their arrangement in the housing, as long as they are connected to the threaded spindle /
  • the first piston has a primary seal, which can be arranged on the first piston on the first piston, wherein the primary seal by a connectable to the first end cap on the first piston in the axial directions can be fixed.
  • the end piece is in particular force, form or materially connected to the first piston.
  • guides are provided along the axial directions for the first piston and / or for the second piston, for rotationally fixed guidance of the first piston and second piston along the axial directions. Such guidance of the pistons prevents rotation and allows one
  • Torque absorption by the piston As a result, wear of the components and in particular of the seals can be reduced.
  • the first piston is displaceable along a secondary seal in the housing, wherein the secondary seal is fixed to the housing by a fixing element in the axial directions.
  • the actuator is preferably in parent assemblies, ie z. B. one
  • Actuation unit for a friction clutch can be used.
  • the actuation unit for a friction clutch can be used.
  • Actuator installed together with a friction clutch in a motor vehicle.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited.
  • the figures and in particular the illustrated proportions are only schematic.
  • Like reference numerals designate like objects. Show it:
  • Fig. 1 an actuating device for a friction clutch with an actuator
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of an actuator in a side view in FIG.
  • Fig. 3 the actuator of Figure 2 in a side view in section, wherein additionally the second piston is actuated by the master cylinder.
  • Fig. 4 the actuator of Fig. 3 in a side view in section, wherein the first
  • Piston is actuated only by the second piston
  • FIG. 6 shows a third exemplary embodiment of an actuator in a side view in FIG.
  • FIG. 7 shows a fourth exemplary embodiment of an actuator in a side view in FIG.
  • FIG. 8 shows a first embodiment of a seal in a side view in FIG
  • FIG. 9 shows a second embodiment of a seal in a side view in FIG.
  • Fig. 1 1 the transmission of the fifth embodiment in a cross section
  • Fig. 12 a part of a sixth embodiment of an actuator in one
  • Fig. 14 the transmission of the seventh embodiment in a cross section.
  • Fig. 1 shows an actuating device 2 for a friction clutch 3 with an actuator 1 according to a first embodiment, partly in a side view in section, partly in perspective view, wherein the actuator 1 is in an initial position.
  • actuating the friction clutch 3 is a master cylinder 5 by a
  • Clutch pedal 4 can be actuated.
  • a fluid is via pressure lines 7 of the
  • Friction clutch 3 disengages and / or engages.
  • the actuator 2 has an actuator 1.
  • This actuator 1 enables a so-called “sailing function", by means of which the drive unit of the motor vehicle can be switched off by opening the friction clutch 3, for example during coasting of the motor vehicle, whereby the slave cylinder 6 is thus connected to the master cylinder 5 and the actuator 1, that both the master cylinder 5 and the actuator 1 control the slave cylinder 6 and can thus actuate the friction clutch 3.
  • the master cylinder 5 and the actuator 1 are arranged in series, so that a transfer between the actuator 1 and the master cylinder 5 and vice versa possible As a result, the driver can still actuate the friction clutch 3 even when the actuator 1 has actuated the (normally closed) friction clutch 3.
  • the actuator 1 comprises a first piston 9, which is displaceable by an actuator drive 10 in a first axial direction 1 1, and a second piston 12 which is displaceable only by the master cylinder 5 in the first axial direction 1 1.
  • the slave cylinder 6 is on the one hand directly displaceable by the master cylinder 5 via the pressure lines 7 and the first pressure chamber 20. On the other hand, the slave cylinder 6 by displacement of the first piston 9 in the first axial direction 1 1 by the actuator drive 10 and / or the displacement of the second piston 12 in the first axial direction 1 1 operable.
  • the first piston 9 is not yet arranged displaced in the first axial direction 1 1.
  • the connection between the master cylinder 5 and the slave cylinder 6 via the pressure lines 7 is free and an immediate actuation of the friction clutch 3 by pressing the
  • a fluid volume is moved into the slave cylinder 6 by pressing the master cylinder 5.
  • the slave cylinder 6 can also be actuated by displacing the first piston 9 (see, for example, FIG. 2), wherein a fluid (volume) is displaced by displacing the first piston 9 into the slave cylinder 6.
  • the first piston 9 can be actuated by the actuator drive 10 (that is, by a threaded spindle 13 which can be displaced along the axial directions 11, 17, see, for example, FIG. 2) or by a second piston 12 (see, for example, FIG ) are displaced in the first axial direction 1 1.
  • the actuator drive 10 has a threaded spindle 13 with a spindle nut 14, wherein the spindle nut 14 is rotatably mounted in the housing 8 via a (fixed) bearing 25, so that by a rotation of the spindle nut 14, the threaded spindle 13 for actuating the first piston. 9 along the first axial direction 1 1 is displaced.
  • the threaded spindle 13 is mounted via a (sliding) bearing 25 relative to the housing 8.
  • the torque of the threaded spindle 13 is supported on the housing 8.
  • the first piston 9 is displaceable along a second axial direction 17 by a first compression spring 16 acting on a first end face 15 of the first piston 9.
  • the second axial direction 17 is opposite to the first axial direction 1 1.
  • a displacement of the first piston 9 along the first axial direction 1 1 biases this first compression spring 16 (see, for example, FIG. 2). If the pressure on the first piston 9 leaves, the first piston 9 can be displaced back into its starting position by the first compression spring 16 in the second axial direction 17 (see, for example, FIGS. 1 and 5).
  • the spindle nut 14 is connected via a gear 18 by an electric motor 19th
  • Actuator 10 are arranged coaxially to the central axis 34, wherein a second pressure chamber 21, in which the second piston 12 along the axial directions 1 1, 17 is movable, and the threaded spindle 13 in the axial directions 1 1, 17 are arranged at least partially overlapping.
  • the second piston 12 and the threaded spindle 13 overlap, with unconfirmed first piston 9 as shown, by at least 80% of the length of the second piston 12 along the axial directions 1 1, 17.
  • the threaded spindle 13 is arranged in a radial direction 33 within the second piston 12 designed as an annular piston.
  • the first piston 9 is actuated at a second end face 31 (arranged opposite the first end face 15 and pointing in the second axial direction 17) through the actuator drive 1 and through the second piston 12.
  • the second piston 12 is displaceable via a second spring 22 in the second axial direction 17.
  • the second spring 22 is shown in Figs. 1 and 5 as a tension spring and in Figs. 2 to 4, 6 and 7 shown as a compression spring.
  • the second spring 22 is arranged coaxially with the second piston 12.
  • the second piston 12 is disposed in the radial direction 33 within the second spring 22.
  • the second spring 22 cooperates with a sleeve 23 for displacing the second piston 12, wherein the sleeve 23 and the second piston 12 are arranged coaxially with each other.
  • the second spring 22 is tensioned. If the pressure on the second piston 12 after (master cylinder 5 or clutch pedal 4 is not actuated), the second piston 12 can be displaced by the second spring 22 and the sleeve 23 in the second axial direction 17 to its original position.
  • the second spring 22 must overcome at least the friction of the piston seal 35.
  • an energy storage 24 is chargeable, wherein the threaded spindle 13 is displaceable by the energy storage 24 in the second axial direction 17.
  • This energy storage 24 ensures that the displaced in the first axial direction 1 1 threaded spindle 13 is shifted back in the second axial direction 17.
  • the energy storage 24 serves as
  • the first piston 9 has a primary seal 26 which can be arranged on the first piston 9 via the first end face 15, wherein the primary seal 26 by a with the first end face 15 connectable end piece 27 on the first piston 9 in the axial directions 1 1, 17 can be fixed.
  • the end piece 27 is fixedly connected to the first piston 9.
  • the first piston 9 is displaceable along a secondary seal 30 in the housing 8, wherein the secondary seal 30 is fixed by a fixing element 28 in the axial directions 1 1, 17 to the housing 8.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an actuator 1 in a side view in section, wherein in contrast to Fig. 1, the first piston 9 is actuated by the actuator 1.
  • the second spring 22 is designed as a compression spring, wherein the sleeve 23, starting from the connection with the second piston 12, extends along the second axial direction 17, so that the second spring 22 also extends through the Sleeve 23 is guided in the radial direction 33.
  • the sleeve 23 and the second piston 12 are coaxial with each other and arranged in the axial directions 1 1, 17 at least partially overlapping.
  • the second piston 12 is disposed in the radial direction 33 within the sleeve 23.
  • the actuator 1 actuates the first piston 9 by a displacement of the threaded spindle 13 along the first axial direction.
  • the first piston 9 via the second end face 31 by the threaded spindle 13, which has at its end a spacer 32 for adjusting the stop applied.
  • FIG. 3 shows the actuator 1 of FIG. 2 in a side view in section, wherein additionally the second piston 12 is actuated by the master cylinder 5.
  • This state of the actuator 1 is referred to as override. Since the opening into the first pressure chamber 20 pressure line 7 is closed by the first piston 9, a volume of fluid is displaced by the clutch pedal 4 in the second pressure chamber 21 and thus the second piston 12 in the first axial direction 1 1 displaced upon actuation of the master cylinder 5 , By the displacement of the second piston 12, the second spring 22 is tensioned, so that the driver via the clutch pedal 4 a
  • the piston seal 35 may be vulcanized to the second piston 12, or be connected by a positive connection with the second piston 12. It can also be designed as a loose or floating piston seal 35.
  • Fig. 4 shows the actuator 1 of FIG. 3 in a side view in section, wherein the first piston 9 is actuated only by the second piston 12.
  • Threaded spindle 13 of the actuator drive 10 is returned to the starting position.
  • the clutch pedal 4 is now the opposing force of the friction clutch 3, the first compression spring 16 and the second spring 22 at.
  • the threaded spindle 13 is moved back via the electric motor 19 and the gear 18 in the starting position. To operate a z. B. to ensure a failure of the electric motor 19, the threaded spindle 13 (or the
  • the threaded spindle 13 of the actuator 10 in the first axial direction 1 1 the energy storage 24 is charged / tensioned, the threaded spindle 13 is displaced by the energy storage 24 in the second axial direction 17.
  • the threaded spindle 13 is self-releasing (ie not self-locking) designed.
  • the energy storage In order to ensure the provision of the threaded spindle 13 in the starting position, the energy storage must provide a greater torque in particular over the entire actuation path than the self-locking of the electric motor 19th multiplied by the ratio of the gear 18.
  • Spindle nut 14 is arranged on the housing 8 (with rotating threaded spindle 13, for example, arrangement on the spindle nut 14).
  • FIG. 5 shows the actuator 1 from FIG. 1 in the starting position or represents the position of the actuator 1 after the manual release of the clutch pedal 4, starting from the position of the actuator 1 according to FIG. 4.
  • the restoring force of the first compression spring 16 must overcome the frictional force of the primary seal 26 and the secondary seal 30.
  • the second spring 22 is provided. Reference is made to the comments on Fig. 1.
  • Fig. 6 shows a third embodiment of an actuator 1 in a side view in section, wherein in contrast to the other embodiments here, the electric motor 19 is arranged next to the actuator 1, that the installation length of the actuator 1 not by electric motor 19 and actuator 1 but only is determined by the actuator 1. However, the actuator 1 together with the electric motor 19 is thereby wider.
  • Fig. 7 shows a fourth embodiment of an actuator 1 in a side view in section.
  • the housing 8 of the actuator 1 has two drive shaft passages 36, 37, by which the electric motor 19 with different ratios of the transmission 18 for driving the actuator drive 10 is connectable.
  • Fig. 8 shows a first embodiment of a seal 38 in a side view in section.
  • the seal 38 is a groove seal with a preloaded O-ring.
  • the seal 38 can be used as a primary seal 26 and / or as a secondary seal 30 and / or as a piston seal 35.
  • Fig. 9 shows a second embodiment of a seal 38 in a side view in section.
  • the seal 38 is shown here as an X-ring seal.
  • Such Seal 38 causes (as well as a likewise usable, known and not shown here, overflowing seal) a low friction.
  • This seal 38 can also be used as a primary seal 26 and / or as a secondary seal 30 and / or as
  • Piston seal 35 are used.
  • the different embodiments of the seal 38 (X-ring seal, overflow seal, groove seal with biased O-ring) can also be used in combination.
  • a low coefficient of friction allows a weaker interpretation z. B. the first
  • Compression spring 16 The arrangement of such seals 38 with low coefficient of friction causes a reduction of the necessary force to actuate the clutch pedal 4 and thus the pedal characteristic.
  • Fig. 10 shows a part of a fifth embodiment of an actuator 1 in a side view in section, in which case the transmission 18 is shown as a planetary gear.
  • Fig. 1 1 shows the transmission 18 of the fifth embodiment in a cross section. Shown are the planetary gears 40, the ring gear 41 and the drive shaft 39th
  • Fig. 12 shows a part of a sixth embodiment of an actuator 1 in a side view in section, wherein the gear 18 is shown here as a bevel gear.
  • Fig. 13 shows a part of a seventh embodiment of an actuator 1 in a side view in section and Fig. 14, the transmission 18 of the seventh
  • the gear 18 here comprises an internally toothed ring gear 41, which is connected to the drive shaft 39 via an intermediate gear 42.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor, wobei die Betätigungsvorrichtung zumindest einen durch ein Kupplungspedal betätigbaren Geberzylinder, den Aktor sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung vorgesehenen Nehmerzylinder aufweist, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind, wobei der Aktor zumindest ein Gehäuse aufweist und darin angeordnet einen ersten Kolben, der durch einen Aktorantrieb in einer ersten axialen Richtung verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben, der nur durch den Geberzylinder in der ersten axialen Richtung zur Betätigung des ersten Kolbens verlagerbar ist; wobei der Nehmerzylinder einerseits unmittelbar durch den Geberzylinder über die Druckleitungen und andererseits durch Verlagerung des ersten Kolbens in der ersten axialen Richtung durch a. den Aktorantrieb und/oder b. die Verlagerung des zweiten Kolbens in der ersten axialen Richtung betätigbar ist.

Description

Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die
Reibkupplung ist insbesondere zwischen einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges und einem Getriebe angeordnet.
Die Betätigungsvorrichtung umfasst zumindest einen durch ein Kupplungspedal betätigbaren Geberzylinder, den Aktor sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung vorgesehenen Nehmerzylinder, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind, wobei der Nehmerzylinder durch den Geberzylinder und durch den Aktor betätigbar ist. Die Druckleitungen sind mit einem hydraulischen Fluid (z. B. ein Öl) gefüllt, so dass durch Betätigen z. B. des Geberzylinders der Nehmerzylinder betätigbar und damit die Reibkupplung zu öffnen oder schließbar ist.
Zur Betätigung von Reibkupplungen sind Betätigungsvorrichtungen mit einem
Geberzylinder und einem Nehmerzylinder bekannt, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind. Bei Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe wird der Geberzylinder mittels eines Kupplungspedals durch einen Fahrer des
Kraftfahrzeuges betätigt. Hierdurch wird das Fluid von dem Geberzylinder über die Druckleitung zu dem Nehmerzylinder verschoben, der die Reibkupplung ausrückt und/oder einrückt. Bei dem Nehmerzylinder kann es sich beispielsweise um einen Zentralausrücker (CSC-concentric slave cylinder) handeln. Zur Reduzierung eines C02-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe sind
Betätigungsvorrichtungen für die Reibkupplung bekannt, die einen zusätzlichen Aktor aufweisen. Dieser Aktor ermöglicht eine sogenannte„Segelfunktion", mittels der die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs durch Öffnen der Reibkupplung während des Ausrollens des Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden kann. Die Segelfunktion kann auch bei normaler Fahrt eingeleitet werden, z. B. mit Abschaltung einer
Antriebseinheit. 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, so dass eine Übergabe zwischen dem Aktor und dem Geberzylinder und umgekehrt möglich ist. Hierdurch kann der Fahrer auch dann noch die Reibkupplung betätigen, wenn der Aktor die (normal geschlossene) Reibkupplung 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.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine
Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor anzugeben, mit der eine unkomplizierte Übergabe vom Aktor zum Fahrer eines Kraftfahrzeuges ermöglicht wird. Dabei soll ein Öffnen der Reibkupplung durch Betätigung des Geberzylinders (über das Kupplungspedal) parallel zum Aktorbetrieb durchführbar sein, wobei sichergestellt sein soll, dass die Reibkupplung währenddessen betätigt ist (also geöffnet bleibt). Zudem soll der Übergang, bei ausgerücktem Zustand der
Reibkupplung (also Reibkupplung geöffnet), zwischen dem Segelbetrieb
(Reibkupplung durch Aktorbetätigung geöffnet) und der Übernahme in den manuellen Betrieb (Kupplungsbetätigung durch das Pedal) fließend, also ohne Auswirkung auf die geöffnete Reibkupplung erfolgen. Dabei soll der Aktor kompakt und möglichst einfach aufgebaut sein, bzw. flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassbar sein.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde
Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor, wobei die Betätigungsvorrichtung zumindest einen durch ein Kupplungspedal betätigbaren Geberzylinder, den Aktor sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung vorgesehenen Nehmerzylinder aufweist, die über Druckleitungen miteinander verbunden sind, wobei der Aktor zumindest ein Gehäuse aufweist und darin
angeordnet einen ersten Kolben, der durch einen Aktorantrieb in einer ersten axialen Richtung verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben, der (nur) durch den
Geberzylinder in der ersten axialen Richtung zur Betätigung des ersten Kolbens verlagerbar ist; so dass der Nehmerzylinder einerseits unmittelbar durch den
Geberzylinder über die Druckleitungen und andererseits durch Verlagerung des ersten Kolbens in der ersten axialen Richtung durch
a) den Aktorantrieb und/oder
b) die Verlagerung des zweiten Kolbens in der ersten axialen Richtung
betätigbar ist.
Insbesondere ist der Nehmerzylinder unmittelbar durch den Geberzylinder über die Druckleitungen betätigbar, d. h. ein Fluid wird durch Betätigung des Geberzylinders in den Nehmerzylinder verschoben. Der Begriff unmittelbar heißt hier insbesondere, dass zur Betätigung des Nehmerzylinders dabei keine weiteren Kolben oder ähnliches verlagert werden.
Demgegenüber ist der Nehmerzylinder auch durch Verlagerung des ersten Kolbens betätigbar, wobei ein Fluid durch Verlagerung des ersten Kolbens in den
Nehmerzylinder verschoben wird. Dabei kann der erste Kolben durch den Aktorantrieb (also insbesondere durch eine entlang der axialen Richtung verlagerbare
Gewindespindel oder Spindelmutter) oder durch einen zweiten Kolben in der ersten axialen Richtung verlagert werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung weist der Aktorantrieb eine Gewindespindel mit einer Spindelmutter auf, wobei die Spindelmutter in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist, so dass durch eine Drehung der Spindelmutter die Gewindespindel zur Betätigung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen Richtung verlagerbar ist.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung weist der Aktorantrieb eine Gewindespindel mit einer Spindelmutter auf, wobei die Spindelmutter durch eine Drehung der Gewindespindel zur Betätigung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen
Richtung verlagerbar ist.
Insbesondere ist der erste Kolben durch eine auf eine erste Stirnseite des ersten Kolbens wirkende erste Druckfeder entlang einer zweiten axialen Richtung
verlagerbar. Die zweite axiale Richtung ist der ersten axialen Richtung
entgegengesetzt. Eine Verlagerung des ersten Kolbens entlang der ersten axialen Richtung spannt diese erste Feder. Lässt der Druck auf den ersten Kolben nach, kann der erste Kolben durch die erste Druckfeder in der zweiten axialen Richtung in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden.
Bevorzugt wird die Spindelmutter oder die Gewindespindel über ein Getriebe von einem Elektromotor angetrieben.
Der Elektromotor ist insbesondere ein BLDC- (brushless direct current) oder DC- Motor. Zur Anpassung der Leistungsdaten (Drehzahl, Drehmoment) des
Elektromotors an das Wirkprinzip des Aktors ist insbesondere ein Getriebe mit einer Übersetzung vorgesehen. Zur Gewährleistung der Übertragung der Antriebsleisung des Elektromotors weist die Übersetzung Zähne aus Stahl, Kunststoff oder
tribologisch veränderten Kunststoffen auf.
Insbesondere ist die entlang der axialen Richtungen verlagerbare Spindelmutter oder Gewindespindel mit dem ersten Kolben axialfest verbunden. Axialfest verbunden heißt hier, dass die beiden Komponenten ausschließlich gemeinsam entlang den axialen Richtungen 1 1 , 17 verlagerbar sind.
Insbesondere sind der erste Kolben, der zweite Kolben und eine Gewindespindel und/oder eine Spindelmutter des Aktorantriebs koaxial angeordnet, wobei ein zweiter Druckraum, in dem der zweite Kolben entlang der axialen Richtungen bewegbar ist, und die Gewindespindel und/oder die Spindelmutter in den axialen Richtungen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Insbesondere überlappen sich der zweite Kolben und die Gewindespindel oder die Spindelmutter, bei unbetätigtem ersten Kolben, um mindestens 80 % der Länge des zweiten Kolbens entlang der axialen Richtungen. Bevorzugt ist die Gewindespindel in einer radialen Richtung innerhalb des als
Ringkolben ausgeführten zweiten Kolbens angeordnet. Insbesondere wird der erste Kolben an einer zweiten Stirnseite (der ersten Stirnseite gegenüberliegend
angeordnet und in die zweite axiale Richtung weisend) durch den Aktor und durch den zweiten Kolben betätigt.
Insbesondere ist der zweite Kolben über eine zweite Feder in der zweiten axialen Richtung verlagerbar. Die zweite Feder ist insbesondere eine Druckfeder oder eine Zugfeder. Die zweite Feder ist insbesondere koaxial zu dem zweiten Kolben
angeordnet. Insbesondere ist der zweite Kolben in der radialen Richtung innerhalb der zweiten Feder angeordnet.
Bevorzugt wirkt die zweite Feder mit einer Hülse zur Verlagerung des zweiten Kolbens zusammen, wobei die Hülse und der zweite Kolben koaxial zueinander und
insbesondere in den axialen Richtungen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Insbesondere ist der zweite Kolben in der radialen Richtung innerhalb der Hülse angeordnet.
Bei Verlagerung des zweiten Kolbens in der ersten axialen Richtung wird die zweite Feder insbesondere gespannt. Lässt der Druck auf den zweiten Kolben nach
(Geberzylinder bzw. Kupplungspedal wird nicht betätigt), kann der zweite Kolben durch die zweite Feder und über die Hülse in der zweiten axialen Richtung in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden.
Insbesondere sind die Hülse und der zweite Kolben kraft-, form- und/oder
stoffschlüssig miteinander verbunden.
Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normalkraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird.
Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch
Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist durch Betätigung des Aktorantriebs, zur Verlagerung einer Gewindespindel oder einer Spindelmutter des Aktorantriebs in der ersten axialen Richtung, mindestens ein Energiespeicher aufladbar, wobei die
Gewindespindel oder die Spindelmutter durch den Energiespeicher in der zweiten axialen Richtung verlagerbar ist.
Dieser Energiespeicher stellt sicher, dass die in der ersten axialen Richtung verlagerte Gewindespindel oder Spindelmutter in der zweiten axialen Richtung zurückverlagert wird. Dabei dient der Energiespeicher insbesondere als Sicherheitsreserve für einen möglichen Ausfall des Aktorantriebs. Der Energiespeicher ist z. B. als eine
Torsionsfeder, Schenkelfeder oder Spiralfeder ausgeführt.
Bei einer axialfesten Verbindung von erstem Kolben und der in den axialen
Richtungen verlagerbaren Gewindespindel oder Spindelmutter, können erste
Druckfeder und der Energiespeicher zusammengefasst werden und insbesondere als eine Feder, z. B. eine Druckfeder, ausgelegt sein. Diese Feder ist hinsichtlich ihrer Anordnung im Gehäuse nicht festgelegt, solange sie mit der Gewindespindel/
Spindelmutter oder dem ersten Kolben wirkverbunden ist. Die Feder kann dann auch außerhalb des Gehäuses im Bereich des Getriebes oder des Elektromotors
angeordnet sein.
Insbesondere weist der erste Kolben eine Primärdichtung auf, die über die erste Stirnseite auf den ersten Kolben anordenbar ist, wobei die Primärdichtung durch ein mit der ersten Stirnseite verbindbares Abschlussstück auf dem ersten Kolben in den axialen Richtungen fixierbar ist. Das Abschlussstück ist insbesondere kraft-, form- oder stoffschlüssig mit dem ersten Kolben verbunden.
Bevorzugt sind sich entlang der axialen Richtungen erstreckende Führungen für den ersten Kolben und/oder für den zweiten Kolben vorgesehen, zur drehfesten Führung des ersten Kolbens bzw. zweiten Kolbens entlang der axialen Richtungen. Eine derartige Führung der Kolben unterbindet eine Drehung und ermöglicht eine
Drehmomentaufnahme durch den Kolben. Dadurch kann ein Verschleiß der Bauteile und insbesondere der Dichtungen verringert werden.
Insbesondere ist der erste Kolben entlang einer Sekundärdichtung in dem Gehäuse verlagerbar, wobei die Sekundärdichtung durch ein Fixierelement in den axialen Richtungen an dem Gehäuse fixiert ist.
Der Aktor ist bevorzugt in übergeordneten Baugruppen, also z. B. einer
Betätigungseinheit für eine Reibkupplung, einsetzbar. Insbesondere ist die
Betätigungseinheit zusammen mit einer Reibkupplung in einem Kraftfahrzeug verbaut.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibkupplung mit einem Aktor
gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, zum Teil in einer Seitenansicht im Schnitt, zum Teil in perspektivischer Ansicht, wobei sich der Aktor in einer Ausgangsposition befindet;
Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im
Schnitt, wobei der erste Kolben durch den Aktor betätigt ist; Fig. 3: den Aktor aus Fig. 2 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei zusätzlich der zweite Kolben durch den Geberzylinder betätigt ist;
Fig. 4: den Aktor aus Fig. 3 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei der erste
Kolben nur durch den zweiten Kolben betätigt wird;
Fig. 5: den Aktor aus Fig. 1 in der Ausgangsposition;
Fig. 6: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 7: ein viertes Ausführungsbeispiel eines Aktors in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 8: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtung in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 9: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtung in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 10: einen Teil eines fünften Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer
Seitenansicht im Schnitt;
Fig. 1 1 : das Getriebe des fünften Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt;
Fig. 12: einen Teil eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer
Seitenansicht im Schnitt;
Fig. 13: einen Teil eines siebten Ausführungsbeispiels eines Aktors in einer
Seitenansicht im Schnitt; und
Fig. 14: das Getriebe des siebten Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt. Fig. 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 2 für eine Reibkupplung 3 mit einem Aktor 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, zum Teil in einer Seitenansicht im Schnitt, zum Teil in perspektivischer Ansicht, wobei sich der Aktor 1 in einer Ausgangsposition befindet. Zur Betätigung der Reibkupplung 3 ist ein Geberzylinder 5 durch ein
Kupplungspedal 4 betätigbar. Ein Fluid wird über Druckleitungen 7 von dem
Geberzylinder 5 über den Aktor 1 zum Nehmerzylinder 6 verschoben, der die
Reibkupplung 3 ausrückt und/oder einrückt. Zur Reduzierung eines C02-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen mit manuellem Schaltgetriebe weist die Betätigungsvorrichtung 2 einen Aktor 1 auf. Dieser Aktor 1 ermöglicht eine sogenannte„Segelfunktion", mittels der die Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs durch Öffnen der Reibkupplung 3 z. B. während des Ausrollens des Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden kann. Hierbei ist der Nehmerzylinder 6 so mit dem Geberzylinder 5 und dem Aktor 1 verbunden, dass sowohl der Geberzylinder 5 als auch der Aktor 1 den Nehmerzylinder 6 ansteuern und so die Reibkupplung 3 betätigen können. Dabei sind der Geberzylinder 5 und der Aktor 1 in Reihe angeordnet, so dass eine Übergabe zwischen dem Aktor 1 und dem Geberzylinder 5 und umgekehrt möglich ist. Hierdurch kann der Fahrer auch dann noch die Reibkupplung 3 betätigen, wenn der Aktor 1 die (normal geschlossene) Reibkupplung 3 betätigt hat.
Der Aktor 1 umfasst einen ersten Kolben 9, der durch einen Aktorantrieb 10 in einer ersten axialen Richtung 1 1 verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben 12, der nur durch den Geberzylinder 5 in der ersten axialen Richtung 1 1 verlagerbar ist. Der Nehmerzylinder 6 ist einerseits unmittelbar durch den Geberzylinder 5 über die Druckleitungen 7 und über den ersten Druckraum 20 verlagerbar. Andererseits ist der Nehmerzylinder 6 durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 in der ersten axialen Richtung 1 1 durch den Aktorantrieb 10 und/oder die Verlagerung des zweiten Kolbens 12 in der ersten axialen Richtung 1 1 betätigbar.
In der hier dargestellten Ausgangsposition ist der erste Kolben 9 noch nicht in der ersten axialen Richtung 1 1 verlagert angeordnet. Damit ist die Verbindung zwischen dem Geberzylinder 5 und dem Nehmerzylinder 6 über die Druckleitungen 7 frei und eine unmittelbare Betätigung der Reibkupplung 3 durch Betätigung des
Kupplungspedals 4 möglich. Dabei wird durch Betätigung des Geberzylinders 5 ein Fluidvolumen in den Nehmerzylinder 6 verschoben. Der Nehmerzylinder 6 ist auch durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 betätigbar (siehe z. B. Fig. 2), wobei ein Fluid(-volumen) durch Verlagerung des ersten Kolbens 9 in den Nehmerzylinder 6 verschoben wird. Dabei kann der erste Kolben 9 durch den Aktorantrieb 10 (also durch eine entlang der axialen Richtungen 1 1 , 17 verlagerbare Gewindespindel 13, siehe z. B. Fig. 2) oder durch einen zweiten Kolben 12 (siehe z. B. Fig. 4) in der ersten axialen Richtung 1 1 verlagert werden.
Der Aktorantrieb 10 weist eine Gewindespindel 13 mit einer Spindelmutter 14 auf, wobei die Spindelmutter 14 in dem Gehäuse 8 über ein (Fest-)Lager 25 drehbar angeordnet ist, so dass durch eine Drehung der Spindelmutter 14 die Gewindespindel 13 zur Betätigung des ersten Kolbens 9 entlang der ersten axialen Richtung 1 1 verlagerbar ist. Die Gewindespindel 13 ist über ein (Gleit-)Lager 25 gegenüber dem Gehäuse 8 gelagert. Zudem stützt sich das Drehmoment der Gewindespindel 13 am Gehäuse 8 ab.
Der erste Kolben 9 ist durch eine auf eine erste Stirnseite 15 des ersten Kolbens 9 wirkende erste Druckfeder 16 entlang einer zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar. Die zweite axiale Richtung 17 ist der ersten axialen Richtung 1 1 entgegengesetzt. Eine Verlagerung des ersten Kolbens 9 entlang der ersten axialen Richtung 1 1 spannt diese erste Druckfeder 16 (siehe z. B. Fig. 2). Lässt der Druck auf den ersten Kolben 9 nach, kann der erste Kolben 9 durch die erste Druckfeder 16 in der zweiten axialen Richtung 17 in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden (siehe z. B. Fig. 1 und 5).
Die Spindelmutter 14 wird über ein Getriebe 18 von einem Elektromotor 19
angetrieben.
Der erste Kolben 9, der zweite Kolben 12 und die Gewindespindel 13 des
Aktorantriebs 10 sind koaxial zur Mittelachse 34 angeordnet, wobei ein zweiter Druckraum 21 , in dem der zweite Kolben 12 entlang der axialen Richtungen 1 1 , 17 bewegbar ist, und die Gewindespindel 13 in den axialen Richtungen 1 1 , 17 zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Der zweite Kolben 12 und die Gewindespindel 13 überlappen sich, bei unbetätigtem ersten Kolben 9 wie dargestellt, um mindestens 80 % der Länge des zweiten Kolbens 12 entlang der axialen Richtungen 1 1 , 17.
Die Gewindespindel 13 ist in einer radialen Richtung 33 innerhalb des als Ringkolben ausgeführten zweiten Kolbens 12 angeordnet. Der erste Kolben 9 wird an einer zweiten Stirnseite 31 (der ersten Stirnseite 15 gegenüberliegend angeordnet und in die zweite axiale Richtung 17 weisend) durch den Aktorantrieb 1 und durch den zweiten Kolben 12 betätigt.
Der zweite Kolben 12 ist über eine zweite Feder 22 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar. Die zweite Feder 22 ist in den Fig. 1 und 5 als Zugfeder und in den Fig. 2 bis 4, 6 und 7 als Druckfeder dargestellt. Die zweite Feder 22 ist koaxial zu dem zweiten Kolben 12 angeordnet. Der zweite Kolben 12 ist in der radialen Richtung 33 innerhalb der zweiten Feder 22 angeordnet.
Die zweite Feder 22 wirkt mit einer Hülse 23 zur Verlagerung des zweiten Kolbens 12 zusammen, wobei die Hülse 23 und der zweite Kolben 12 koaxial zueinander angeordnet sind. Bei Verlagerung des zweiten Kolbens 12 in der ersten axialen Richtung 1 1 wird die zweite Feder 22 gespannt. Lässt der Druck auf den zweiten Kolben 12 nach (Geberzylinder 5 bzw. Kupplungspedal 4 wird nicht betätigt), kann der zweite Kolben 12 durch die zweite Feder 22 und über die Hülse 23 in der zweiten axialen Richtung 17 in seine Ausgangsposition zurückverlagert werden. Dazu muss die zweite Feder 22 mindestens die Reibung der Kolbendichtung 35 überwinden.
Durch Betätigung des Aktorantriebs 10, zur Verlagerung der Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in der ersten axialen Richtung 1 1 , ist ein Energiespeicher 24 aufladbar, wobei die Gewindespindel 13 durch den Energiespeicher 24 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar ist. Dieser Energiespeicher 24 stellt sicher, dass die in der ersten axialen Richtung 1 1 verlagerte Gewindespindel 13 in der zweiten axialen Richtung 17 zurückverlagert wird. Dabei dient der Energiespeicher 24 als
Sicherheitsreserve für einen möglichen Ausfall des Aktorantriebs 10.
Der erste Kolben 9 weist eine Primärdichtung 26 auf, die über die erste Stirnseite 15 auf den ersten Kolben 9 anordenbar ist, wobei die Primärdichtung 26 durch ein mit der ersten Stirnseite 15 verbindbares Abschlussstück 27 auf dem ersten Kolben 9 in den axialen Richtungen 1 1 , 17 fixierbar ist. Das Abschlussstück 27 ist fest mit dem ersten Kolben 9 verbunden.
Der erste Kolben 9 ist entlang einer Sekundärdichtung 30 in dem Gehäuse 8 verlagerbar, wobei die Sekundärdichtung 30 durch ein Fixierelement 28 in den axialen Richtungen 1 1 , 17 an dem Gehäuse 8 fixiert ist.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei im Unterschied zu Fig. 1 der erste Kolben 9 durch den Aktor 1 betätigt ist. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen. In weiterer Unterscheidung zu Fig. 1 ist hier die zweite Feder 22 als Druckfeder ausgeführt, wobei sich die Hülse 23, ausgehend von der Verbindung mit dem zweiten Kolben 12, entlang der zweiten axialen Richtung 17 erstreckt, so dass die zweite Feder 22 auch durch die Hülse 23 in der radialen Richtung 33 geführt wird. Die Hülse 23 und der zweite Kolben 12 sind koaxial zueinander und in den axialen Richtungen 1 1 , 17 zumindest teilweise überlappend angeordnet. Der zweite Kolben 12 ist in der radialen Richtung 33 innerhalb der Hülse 23 angeordnet.
Der Aktor 1 betätigt den ersten Kolben 9 durch eine Verlagerung der Gewindespindel 13 entlang der ersten axialen Richtung. Dabei wird der erste Kolben 9 über die zweite Stirnseite 31 durch die Gewindespindel 13, die an ihrem Ende ein Distanzstück 32 zur Einstellung des Anschlags aufweist, beaufschlagt. Infolge der Verlagerung des ersten Kolbens 9 wird die in den ersten Druckraum 20 mündende und von dem
Geberzylinder 5 ausgehende Druckleitung 7 verschlossen und das in dem ersten Druckraum 20 vorliegende Fluidvolumen in Richtung zum Nehmerzylinder 6 verschoben. Weiter wird über die erste Stirnseite 15 des ersten Kolbens 9 die erste Druckfeder 16 gespannt.
Hier sind sich entlang der axialen Richtungen 1 1 , 17 erstreckende Führungen 29 für den ersten Kolben 9 vorgesehen, zur drehfesten Führung des ersten Kolbens 9 entlang der axialen Richtungen 1 1 , 17. Fig. 3 zeigt den Aktor 1 aus Fig. 2 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei zusätzlich der zweite Kolben 12 durch den Geberzylinder 5 betätigt ist. Dieser Zustand des Aktors 1 wird als Übersteuerung bezeichnet. Da die in den ersten Druckraum 20 mündende Druckleitung 7 durch den ersten Kolben 9 verschlossen ist, wird bei Betätigung des Geberzylinders 5 durch das Kupplungspedal 4 ein Fluidvolumen in den zweiten Druckraum 21 verschoben und so der zweite Kolben 12 in der ersten axialen Richtung 1 1 verlagert. Durch die Verlagerung des zweiten Kolbens 12 wird die zweite Feder 22 gespannt, so dass der Fahrer über das Kupplungspedal 4 ein
Widerstand rückgemeldet bekommt. Die Kolbendichtung 35 kann an den zweiten Kolben 12 anvulkanisiert sein, oder durch eine formschlüssige Verbindung mit dem zweiten Kolben 12 verbunden sein. Sie kann auch als lose bzw. schwimmende Kolbendichtung 35 ausgeführt sein.
Fig. 4 zeigt den Aktor 1 aus Fig. 3 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei der erste Kolben 9 nur durch den zweiten Kolben 12 betätigt wird. Hier wurde die
Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in die Ausgangsposition zurückgefahren. Am Kupplungspedal 4 liegt nun die Gegenkraft der Reibkupplung 3, der ersten Druckfeder 16 und der zweiten Feder 22 an.
Die Gewindespindel 13 wird über den Elektromotor 19 und das Getriebe 18 in die Ausgangsposition zurückgefahren. Um einen Betrieb auch z. B. bei einem Ausfall des Elektromotors 19 sicherzustellen, muss die Gewindespindel 13 (oder die
Spindelmutter 14 bei der zweiten Ausgestaltung, siehe oben) auch ohne den Antrieb des Elektromotors 19 in die Ausgangsposition zurückgefahren werden können. Dafür ist der Energiespeicher 24, der hier mit der Spindelmutter 14 zusammenwirkt, vorgesehen. Durch Betätigung des Aktorantriebs 10, zur Verlagerung der
Gewindespindel 13 des Aktorantriebs 10 in der ersten axialen Richtung 1 1 , wird der Energiespeicher 24 aufgeladen/gespannt, wobei die Gewindespindel 13 durch den Energiespeicher 24 in der zweiten axialen Richtung 17 verlagerbar ist. Dazu ist die Gewindespindel 13 selbstlösend (also nicht selbsthemmend) ausgelegt.
Um die Rückstellung der Gewindespindel 13 in die Ausgangsposition sicherzustellen, muss der Energiespeicher insbesondere über den gesamten Betätigungsweg ein größeres Drehmoment bereitstellen als die Selbsthemmung des Elektromotors 19 multipliziert mit der Übersetzung des Getriebes 18. Der korrekte Einbau, also die Positionierung, Vorspannung und Drehmomentabstützung z. B. einer Torsionsfeder, die als Energiespeicher 24 eingesetzt wird, erfolgt z. B. über ein nicht dargestelltes Abstützblech , dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit rotierender
Spindelmutter 14 am Gehäuse 8 angeordnet ist (bei rotierender Gewindespindel 13 z. B. Anordnung an der Spindelmutter 14).
Fig. 5 zeigt den Aktor 1 aus Fig. 1 in der Ausgangsposition bzw. stellt die Position des Aktors 1 nach dem manuellen Lösen des Kupplungspedals 4 dar, ausgehend von der Stellung des Aktors 1 entsprechend Fig. 4. Die Rückstellkraft der ersten Druckfeder 16 muss die Reibungskraft der Primärdichtung 26 und der Sekundärdichtung 30 überwinden. Zur Überwindung der Reibungskraft der Kolbendichtung 35 ist die zweite Feder 22 vorgesehen. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen.
Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen hier der Elektromotor 19 so neben dem Aktor 1 angeordnet ist, dass die Einbaulänge des Aktors 1 nicht durch Elektromotor 19 und Aktor 1 sondern nur durch den Aktor 1 bestimmt wird. Der Aktor 1 zusammen mit dem Elektromotor 19 wird dadurch allerdings breiter.
Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Im Unterschied zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse 8 des Aktors 1 zwei Antriebswellendurchgänge 36, 37 auf, durch die der Elektromotor 19 mit unterschiedlichen Übersetzungen des Getriebes 18 zum Antrieb des Aktorantriebs 10 verbindbar ist.
Fig. 8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtung 38 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Dichtung 38 ist ein Nutdichtring mit einem vorgespannten O-Ring. Die Dichtung 38 kann als Primärdichtung 26 und/oder als Sekundärdichtung 30 und/oder als Kolbendichtung 35 eingesetzt werden.
Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtung 38 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Dichtung 38 ist hier als X-Ring-Dichtung dargestellt. Eine solche Dichtung 38 verursacht (wie eine ebenfalls einsetzbare, bekannte und hier nicht dargestellte, überströmende Dichtung) eine geringe Reibung. Auch diese Dichtung 38 kann als Primärdichtung 26 und/oder als Sekundärdichtung 30 und/oder als
Kolbendichtung 35 eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Dichtung 38 (X-Ring-Dichtung, überströmende Dichtung, Nutdichtring mit vorgespanntem O-Ring) können auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. Ein geringer Reibwert ermöglicht eine schwächere Auslegung z. B. der ersten
Druckfeder 16. Die Anordnung solcher Dichtungen 38 mit geringem Reibwert bewirkt eine Reduktion der zur Betätigung des Kupplungspedals 4 notwendigen Kraft und damit der Pedalkennlinie.
Fig. 10 zeigt einen Teil eines fünften Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei hier das Getriebe 18 als Planetengetriebe dargestellt ist.
Fig. 1 1 zeigt das Getriebe 18 des fünften Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt. Dargestellt sind die Planentenräder 40, das Hohlrad 41 und die Antriebswelle 39.
Fig. 12 zeigt einen Teil eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, wobei das Getriebe 18 hier als Kegelradgetriebe dargestellt ist.
Fig. 13 zeigt einen Teil eines siebten Ausführungsbeispiels eines Aktors 1 in einer Seitenansicht im Schnitt und Fig. 14 das Getriebe 18 des siebten
Ausführungsbeispiels in einem Querschnitt. Das Getriebe 18 umfasst hier ein innenverzahntes Hohlrad 41 , dass mit der Antriebswelle 39 über ein Zwischenrad 42 verbunden ist. Bezuqszeichenliste Aktor
Betätigungsvorrichtung
Reibkupplung
Kupplungspedal
Geberzylinder
Nehmerzylinder
Druckleitung
Gehäuse
erster Kolben
Aktorantrieb
erste axiale Richtung
zweiter Kolben
Gewindespindel
Spindelmutter
erste Stirnseite
erste Druckfeder
zweite axialen Richtung
Getriebe
Elektromotor
erster Druckraum
zweiter Druckraum
zweite Feder
Hülse
Energiespeicher
Lager
Primärdichtung
Abschlussstück
Fixierelement
Führung
Sekundärdichtung
zweite Stirnseite Distanzstück radiale Richtung
Mittelachse
Kolbendichtung
erster Antriebswellendurchgang zweiter Antriebswellendurchgang Dichtung
Antriebswelle
Planetenrad
Hohlrad
Zwischenrad

Claims

Patentansprüche
1 . Betätigungsvorrichtung (2) einer Reibkupplung (3) mit einem Aktor (1 ), wobei die Betätigungsvorrichtung (2) zumindest einen durch ein Kupplungspedal (4) betätigbaren Geberzylinder (5), den Aktor (1 ) sowie einen zur Betätigung der Reibkupplung (3) vorgesehenen Nehmerzylinder (6) aufweist, die über
Druckleitungen (7) miteinander verbunden sind, wobei der Aktor (1 ) zumindest ein Gehäuse (8) aufweist und darin angeordnet einen ersten Kolben (9), der durch einen Aktorantrieb (10) in einer ersten axialen Richtung (1 1 ) verlagerbar ist, sowie einen zweiten Kolben (12), der nur durch den Geberzylinder (5) in der ersten axialen Richtung (1 1 ) zur Betätigung des ersten Kolbens (9) verlagerbar ist; so dass der Nehmerzylinder (6) einerseits unmittelbar durch den
Geberzylinder (5) über die Druckleitungen (7) und andererseits durch
Verlagerung des ersten Kolbens (9) in der ersten axialen Richtung (1 1 ) durch a. den Aktorantrieb (10) und/oder
b. die Verlagerung des zweiten Kolbens (12) in der ersten axialen Richtung (1 1 )
betätigbar ist.
2. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 , wobei der Aktorantrieb (10) eine Gewindespindel (13) mit einer Spindelmutter (14) aufweist, wobei die
Spindelmutter (14) in dem Gehäuse (8) drehbar angeordnet ist, so dass durch eine Drehung der Spindelmutter (14) die Gewindelspindel (13) zur Betätigung des ersten Kolbens (9) entlang der ersten axialen Richtung (1 1 ) verlagerbar ist.
3. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 , wobei der Aktorantrieb (10) eine Gewindespindel (13) mit einer Spindelmutter (14) aufweist, wobei die
Spindelmutter (14) durch eine Drehung der Gewindespindel (13) zur Betätigung des ersten Kolbens (9) entlang der ersten axialen Richtung (1 1 ) verlagerbar ist.
4. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kolben (9) durch eine auf eine erste Stirnseite (15) des ersten Kolbens (9) wirkende erste Druckfeder (16) entlang einer zweiten axialen Richtung (17) verlagerbar ist.
5. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die entlang der axialen Richtungen (1 1 , 17) verlagerbare Spindelmutter (14) oder Gewindespindel (13) mit dem ersten Kolben (9) axialfest verbunden ist.
6. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Kolben (9), der zweite Kolben (12) und die Gewindespindel (13) und/oder die Spindelmutter (14) des Aktorantriebs (10) koaxial angeordnet sind und wobei ein zweiter Druckraum (21 ), in dem der zweite Kolben (12) entlang der axialen Richtungen (1 1 , 17) bewegbar ist, und die Gewindespindel (13) und/oder die Spindelmutter (14) in den axialen Richtungen (1 1 , 17) zumindest teilweise überlappend angeordnet sind.
7. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Kolben (12) über eine zweite Feder (22) in der zweiten axialen Richtung (17) verlagerbar ist.
8. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei die zweite Feder (22) mit einer Hülse (23) zur Verlagerung des zweiten Kolbens (12) zusammenwirkt, wobei die Hülse (23) und der zweite Kolben (12) koaxial zueinander und in den axialen Richtungen (1 1 , 17) zumindest teilweise überlappend angeordnet sind.
9. Betätigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 8, wobei die Hülse (23) und der
zweite Kolben (12) kraft-, form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
10. Betätigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, wobei durch Betätigung des Aktorantriebs (10), zur Verlagerung einer
Gewindespindel (13) oder einer Spindelmutter (14) des Aktorantriebs (10) in der ersten axialen Richtung (1 1 ), mindestens ein Energiespeicher (24) aufladbar ist, wobei die Gewindespindel (13) oder die Spindelmutter (14) durch den Energiespeicher (24) in der zweiten axialen Richtung (17) verlagerbar ist.
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