WO2019219174A1

WO2019219174A1 - Aktuator und betätigungs- und schmiermittelversorgungssystem für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2019219174A1
Application number: PCT/EP2018/062530
Authority: WO
Inventors: Theodor Gassmann
Original assignee: Gkn Automotive Ltd.
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN112105848A; US20210010586A1; DE112018007603A5; JP2021523334A; CN112105848B; US11480248B2; JP7126003B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Aktuator (2) zur Betätigung eines Funktionsteils (3) durch eine Bewegung eines Kraftübertragungselements, mit einem Arbeitskolben (4), der mit einem hydraulischen Druck einer Druckbereitstellung beaufschlagbar und hierüber zwischen einer ersten Extremstellung (A) und einer zweiten Extremstellung (B) in einer Kolben-/Zylindereinheit beweglich ist, wobei zwei, durch den Arbeitskolben (4) voneinander getrennte Räume vorhanden sind und ein erster Raum als erster Arbeitsraum mit einem Druckeinlass (14) ausgebildet ist und ein an dem ersten Druckeinlass (14) anliegender hydraulischer Druck den Arbeitskolben (4) zur Vergrößerung des ersten Arbeitsraums in Richtung der ersten Extremstellung (A) drängt. Die bekannten Aktuatoren (2) können zwar sowohl zur Betätigung als auch zur Schmierund Kühlmittelversorgung genutzt werden, haben aber den Nachteil, dass ein permanen- ter Hydraulikdruck notwendig ist. Dies verbessert die Erfindung dadurch, dass zumindest ein Haltemittel vorgesehen ist, das den Arbeitskolben (4) in einer der Extremstellungen (A oder B) bei Erreichen dieser Extremstellung (A oder B) selbsttätig auch ohne anliegenden hydraulischen Druck festzulegen vermag.

Description

Aktuator und

Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Aktuator nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein hydraulisches Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Aktuator.

Ein hydraulischer Aktuator und ein zugehöriges Betätigungssystem bzw. Schmier- mittelversorgungsystem sind aus der WO 2018 014 976 A1 bekannt. Ein ähnliches System beschreibt die WO 2016 042170 A1. Bei diesen bekannten Aktuatoren be- wegt sich ein Arbeitskolben in einem Druckzylinder reziprok hin und her, getrieben von dem Hydraulikdruck einer Hydraulikpumpe. Die Kolbenstange dieses Arbeits- kolbens wiederum ist über ein Kraftübertragungselement zum Beispiel mit der Schaltgabel eines Getriebes verbunden.

Zum Antreiben des Arbeitskolbens sind auf beiden Seiten des Arbeitskolbens Druckeinlässe vorgesehen, über die wechselseitig die Räume vor oder hinter dem Arbeitskolben mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt werden können. Im mittleren

Bereich des Druckzylinders ist ein Auslass für Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, um als Schmiermittel oder Kühlmittel eingesetzte Hydraulikflüssigkeit einer anderen Komponente des Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Antriebsstrangkomponente, zuzuführen. Somit dienen die gattungsgemäßen hydraulischen Aktuatoren zum ei- nen zur mechanischen Betätigung eines Funktionsteils des Kraftfahrzeugs, was einen vergleichsweise hohen Hydraulikdruck erfordert.

Andererseits werden die hydraulischen Aktuatoren auch als Schmier- oder Kühlmit- telförderpumpe für die dann als Schmier- oder Kühlfluid eingesetzte Hydraulikflüs- sigkeit verwendet. Hierzu ist ein Hydraulikflüssigkeitsauslass in der Seitenwandung des Druckzylinders, bevorzugt im mittleren Bereich vorgesehen. Der Hydraulikflüs- sigkeitsauslass steht bei geeigneter Stellung des Arbeitskolbens mit dem Druckein- lass über den die Hydraulikflüssigkeit in den Druckzylinder eingespeist wird, so dass die Hydraulikflüssigkeit dann durch den Druckzylinder fließen kann.

Der Arbeitszylinder des Aktuators ist innerhalb des Druckzylinders zwischen einer ersten Extremstellung und einer zweiten Extremstellung reziprok hin und her beweg- lich. In dem Druckzylinder sind dann zwei, durch den Arbeitskolben voneinander getrennte Räume vorhanden, wobei einer oder beide Räume als Arbeitsräume die nen können. Im letztgenannten Fall weist der Druckzylinder zwei Druckeinlässe auf, so dass beide Arbeitsräume selektiv mit Arbeitsdruck beaufschlagt werden können. Dies erfolgt über eine geeignete Steuerung, die bevorzugt ein Steuergerät aufweist, das natürlich von der allgemeinen Fahrzeugsteuerung gebildet sein kann. Dieses steuert bei einer Anwendung der Erfindung ein elektrisch betätigbares Ventil sowie eine den Arbeitsdruck bereitstellende Pumpe, die dann als Druckbereitstellung dient.

Die erfindungsgemäßen Aktuatoren haben den Vorteil, dass sie mit einer Baugrup- pe sowohl den höheren Arbeitsdruck zur Betätigung des Funktionsteils, zum Bei- spiel zum Schalten des Getriebes, als auch die Kühl- und/oder Schmiermittelversor- gung übernehmen können.

Der Nachteil der bekannten Aktuatoren besteht aber darin, dass das System eine kontinuierliche Bewegung des Arbeitskolbens erfordert, um die Kühl- und/oder Schmierfunktion aufrecht zu erhalten. Dies hat seinen Grund darin, dass bei der kontinuierlichen Funktion periodisch immer die Strömungsverbindung zwischen dem Druckeinlass und dem Hydraulikflüssigkeitsauslass hergestellt wird. Kommt der Ar- beitskolben allerdings zum Stillstand, ist nicht sichergestellt, dass die gewünschte Strömungsverbindung vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen hydraulischen Aktuator zu schaffen, bei dem mit möglichst einfachen Mitteln aber möglichst großer Sicherheit eine definierte Position des Arbeitskolbens sichergestellt ist. Insbesondere ist es weiter Aufgabe der Erfindung, einen Aktuator bereitzustellen, mit dem die Kühl- und/oder Schmier- funktion mit erhöhter Funktionssicherheit aufrechterhalten bleibt, auch wenn der Arbeitskolben nicht bewegt ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem zu schaffen, das eine möglichst große Betriebssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Aktuator nach Anspruch 1 ge- löst. Bezüglich des hydraulischen Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssys- tem wird diese Aufgabe durch ein Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssys- tem nach Anspruch 14 gelöst.

Erfindungsgemäß wird nun ein zumindest unidirektional stabiler Arbeitskolben ver- wendet. Der Arbeitskolben wird zur Bildung dieser unidirektional wirkenden Stabilität in einer der beiden Extremstellungen bei Annäherung an eine der beiden Extrems- tellungen durch ein entsprechend ausgebildetes, am, bevorzugt im Druckzylinder vorgesehenes Haltemittel selbsttätig angezogen. Bis zum Auftreten einer hinrei chenden Lösekraft ist der Arbeitskolben dann in der Extremstellung durch die Halte- kraft des Haltemittels gehalten, so dass auch ohne anliegenden hydraulischen Druck der Arbeitskolben in der definierten Position festgelegt ist.

Damit sichergestellt ist, dass bei Verwendung des Aktuators in einem Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem der Druckeinlass, über den Hydraulikflüssig keit durch den Druckzylinder in den Hydraulikflüssigkeitsauslass gefördert werden kann, mit dem Hydraulikflüssigkeitsauslass in Strömungsverbindung steht, können zusätzliche Mittel vorgesehen werden, die dafür Sorge tragen, dass der Arbeitskol- ben auch tatsächlich in den Bereich der Anziehungskraft des Haltemittels gelangt, so dass dieses seine Funktion ausüben kann. Dies ist im einfachsten Fall ein Rück- stellmittel, das bei Fortfall eines hydraulischen Drucks oder bei Verringerung des hydraulischen Drucks den Arbeitskolben in die definierte Halteposition zurückstellt. Ein solches Rückstellmittel kann beispielsweise ein im Druckzylinder vorgesehenes Federmittel sein. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieses Federmittels ist eine um die Kolbenstange des Arbeitskolbens herum gewundene Schraubenfeder.

Im einfachsten Fall gibt es also eine definierte Ruheposition für den Arbeitskolben, der durch das Rückstellmittel bei Fortfall oder Verringerung des hydraulischen Dru- ckes in diese Ruheposition gedrängt wird. Sofern der Aktuator auch als kühl- und/oder Schmiermitteldurchlass verwendet wird, ist in diesem Fall dann eine Strö- mungsverbindung zwischen dem Druckeinlass und dem Hydraulikflüssigkeitsaus- lass hergestellt. Dies bedeutet, dass die von der Druckbereitstellung zur Verfügung gestellte Hydraulikflüssigkeit durch den Druckzylinder hindurchgepumpt wird. Dies ist eine besonders bevorzugte Funktion des kombinierten Aktuators, die unistabile Ausgestaltung des Aktuators kann aber auch unabhängig von dieser zusätzlichen Kühl- und/oder Schmierfunktion genutzt werden.

Eine weitere Variante der Erfindung weist einen bistabilen Arbeitskolben auf. In die- sem Fall sind zwei gegenüberliegende Haltemittel vorgesehen, die an jeweils einer der Extremstellungen des Arbeitskolbens die oben beschriebene Funktion ausfüh- ren. In Verbindung mit der Kühl- und/oder Schmierfunktion kann dann auf jeder Sei- te Arbeitskolbens innerhalb des Druckzylinders ein Druckeinlass vorgesehen sein, der zum Betreiben des Aktuators jeweils alternierend zu dem anderen Druckeinlass über ein Ventilsystem mit Hydraulikdruck beschickt wird. Der Hydraulikflüssigkeits- auslass kann dann beispielsweise in der Mitte des Druckzylinders vorgesehen sein, so dass mit Ausnahme der Mittenstellung des Arbeitskolbens eine Strömungsver- bindung mit einem der beiden Druckeinlässe hergestellt ist. Über die Größe des Arbeitskolbens oder ein geeignetes Ventilsystem kann sichergestellt sein, dass für die Betätigungsfunktion genügend Arbeitsdruck zur Verfügung steht und dieser nicht über den Hydraulikflüssigkeitsauslass entweichen kann.

Das Haltemittel übt eine Anziehungs- und/oder Rückhaltekraft auf den Arbeitskolben aus. Sofern ein Federmittel als Rückstellmittel vorgesehen ist, kann das Haltemittel von einer reinen Rastverbindung gebildet sein. Das Federmittel kann auch gleichzei- tig das Haltemittel bilden, wenn der Arbeitskolben zum Beispiel von einer bistabilen Tellerfeder in die beiden Extremstellungen gedrängt wird und sich die Tellerfeder umschlagend während der Bewegung des Arbeitskolbens deformiert. Eine weitere Möglichkeit das Haltemittel auszubilden sind Permanentmagnete oder Elektromag- nete. Diese sind so angeordnet, dass sie den Arbeitskolben in eine Extremstellung drängen oder ziehen, wobei dies über externe Magnetmittel oder Magnete erfolgen kann, die in den Druckzylinder integriert sind. Zum Betrieb des Aktuators wird über den Hydraulikdruck dann die magnetische Haltekraft überwunden. Im Falle eines Elektromagneten kann natürlich die Beweglichkeit des Arbeitskolbens auch durch abschalten des Elektromagneten hergestellt werden. Grundsätzlich könnte die Erfindung in äquivalenter Anwendung aber auch mit einem pneumatischen System genutzt werden. In diesem Fall würde statt des Hydraulik- flüssigkeitsauslass ein Druckluftauslass verwendet werden, über den in den Druck- zylinder eingespeiste Druckluft abgegriffen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystems,

Fig. 2 den Aktuator einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Betä- tigungs- und Schmiermittelversorgungssystems,

Fig. 3a einen Druckzylinder mit Arbeitskolben einer dritten Ausgestaltung des Ak- tuators,

Fig. 3b Kraftverlauf der Kräfte, die die Haltemittel des in Figur 3A dargestellten Aktuators auf den Arbeitskolben ausüben,

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung eines möglichen Aktuators,

Fig. 5 eine fünfte Ausgestaltung eines Aktuators und

Fig. 6 den in Figur 1 dargestellten Aktuator mit zusätzlichem Hydraulikflüssig keitsauslass.

In Figur 1 ist ein hydraulisches Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem mit einem erfindungsgemäßen Aktuator 2 dargestellt. Das System ist zur schaltstel- lungsabhängigen Schmierung und/oder Kühlung von Antriebsstrangelementen eines Kraftfahrzeugs eingerichtet und umfasst eine über eine hydraulische Druckbereit- stellung betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit, die aus einem Druckzylinder 5 und einem Arbeitskolben 4 besteht. Hier hat diese Kolben-Zylinder-Einheit keine Ventil funktion, die Kühlung/Schmierung des eingezeichneten Verbrauchers 30 erfolgt ausschließlich über die Ventilfunktion.

Die Druckbereitstellung wird hier von einem Zufuhrsystem für Hydrauliköl als Hyd- raulikflüssigkeit gebildet. Diese weist einen Pumpensumpf 38 als Ölreservoir auf, über das von einer Pumpe 20 Hydraulikflüssigkeit, gefiltert über einen Ölfilter 36, dem ersten Druckeinlass 14 bereitgestellt wird. Das Steuergerät 8 ist über eine Pumpensteuerleitung 34 sensorisch mit der Druckbereitstellung verbunden. Das Ventil 10 wiederum ist über eine Ventilsteuerleitung 32 sensorisch mit dem Steuer- gerät 8 verbunden. Der zweite Druckeinlass ist über einen zweiten Pumpenan- schluss mit der Pumpe 20 verbunden, wobei der zweite Pumpenanschluss 22 strö- mungstechnisch mit dem Ölsumpf 38 über ein Rückschlagventil 40 derart verbun- den ist, dass über den zweiten Pumpenanschluss 22 Hydraulikflüssigkeit aus dem Ölsumpf 38 angesaugt werden kann, der Rückfluss aber über das Rückschlagventil 40 verhindert ist.

Der Arbeitskolben 4 steht über ein Kraftübertragungselement mit einem zu betäti genden Funktionsteil 3 eines Kraftfahrzeugs in Verbindung. Dies kann die hier dar- gestellte Schaltgabel 42 oder ein Teil einer Kupplung, einer Parkbremse oder eines sonstigen Teils des Kraftfahrzeuges sein.

Zwischen dem Verbraucher 30 und der Druckbereitstellungseinrichtung ist ein über ein Steuergerät 8 ansteuerbares, elektrisch betätigbares Ventil 10 vorgesehen. Eine Steuerung des Ventils 10 über das Steuergerät 8 ist derart eingerichtet, dass durch die Druckbereitstellungseinheit bei geschlossenem Ventil 10 ein Schaltdruck in der Kolben-Zylinder-Einheit zum Überführen des Arbeitskolbens 4 in eine erste Ext- remstellung A erzeugbar ist und der Hydraulikflüssigkeitsauslass 6 durch Öffnen des Ventils 10 freigegeben wird, sobald der Arbeitskloben 4 in die erste Extremstellung A überführt ist. Bei geöffnetem, vorzugsweise als Proportionalventil ausgebildetem Ventil 10 wird dagegen die Hydraulikflüssigkeit in dem Verbraucher 30 zugeführt.

Bei der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung des Aktuators 2 ist der Arbeitskolben 4 beidseitig mit Druck beaufschlagt. An der Kolben-Zylinder-Einheit ist ein erster Druckeinlass 14 zur Bewegung des sich in der Darstellung in der Extremstellung B befindlichen Arbeitskolbens 4 in die erste Extremstellung A (Schaltstellung - ge- kennzeichnet mit der strichpunktierten Linie jeweils als vordere Fläche des Arbeits- kolbens 4) vorgesehen. Ein zweiter Druckeinlass 16 ist zur Bewegung des Arbeits- kolbens 4 in die entgegengesetzte zweite Extremstellung B vorgesehen, wobei der erste Druckeinlass 14 mit einem ersten Pumpenanschluss 18 der als bidirektionalen Pumpe 20 ausgebildeten Druckbereitstellungseinrichtung und der zweite Druckein- lass 16 mit einem zweiten Pumpenanschluss 22 der Pumpe 20 verbunden sind. Wesentlicher Kern der vorliegenden Erfindung ist die in Figur 1 dargestellte und bidirektionale Stabilität des Aktuators 2. Hierzu ist im Druckzylinder 5 ein Perma- nentmagnet 12 als Haltemittel vorgesehen, der den Arbeitskolben 4 bei Erreichen der Extremstellung A festhält. Ein Rückstellmittel 44 drängt den Arbeitskolben 4 in die entgegengesetzte Richtung, in Richtung der Extremstellung B. Wird nun über den zweiten Druckeinlass 16 ein hydraulischer Druck angelegt, verteilt sich dieser in dem linken Teil des Druckzylinders 5, der hier einen linken, ersten Arbeitsraum bil- det. Damit der zweite Druckeinlass 16 nicht durch den Arbeitskolben 4 blockiert wird, weist der Arbeitskolben 4 auf der linken Seite einen im inneren Bereich in Richtung des Permanentmagneten 12 hervorspringen Bereich auf, der außerhalb dieser Erhebung einen radialen Spalt zwischen dem Permanentmagneten 12 und dem Arbeitskolben 4 auch dann schafft, wenn der Arbeitskolben 4 in der Extremstel- lung A am Permanentmagneten 12 anliegt.

Wird nun der Hydraulikdruck am zweiten Druckanschluss 16 erhöht, so dass sich eine im Vergleich zur Kraft des Permanentmagneten 12 höhere Hydraulikkraft ergibt, löst sich die Verbindung des Arbeitskolbens 4 vom Permanentmagneten 12. Über den hydraulischen Druck wird der Arbeitskolben 4 dann nach rechts in die Ext- remstellung B verlagert, wobei hier die Rückstellfeder als Rückstellmittel 44 unter- stützend tätig ist. Gleichzeitig trägt das Rückstellmittel 44 dafür Sorge, dass auch in der Extremstellung B eine definierte Anlage des Arbeitskolbens 4 an den rechten Rand des Druckzylinders 5 gewährleistet ist. Zum Zurückstellen des Arbeitskolbens 4 wiederum kann an einen ersten Druckanschluss 14 ein hydraulischer Druck ange- legt werden, der gegen die Kraft des Rückstellmittels 44 den Arbeitskolben 4 wieder in Richtung der Extremstellung A und des Permanentmagneten 12 drängt.

Durch den Permanentmagneten 12 und das Rückstellmittel 44 ist gewährleistet, dass sich der Arbeitskolben 4 jeweils in einer definierten Position befindet, auch wenn kein hydraulischer Druck bereitgestellt wird. Entweder ist die Haltekraft des Permanentmagneten 12 groß genug um den Arbeitskolben 4 in Anlage an die linke Extremstellung A zu halten oder das Rückstellmittel 44 drängt den Arbeitskolben 4 nach rechts in die Extremstellung B. Ein Verweilen in einer mittigen Position ist da- mit ausgeschlossen. In Figur 2 ist ein ähnlicher Aktuator 2 dargestellt, der allerdings einen Arbeitskolben 4 aufweist, der im rechten Bereich einen Fortsatz besitzt, der in eine zylindrischen Bohrung des Gehäuses des Druckzylinders 5 eintaucht und in dieser Bohrung ge- führt ist. Dieser Fortsatz weist zwei ringförmige Nuten als Rastkanten 26 auf, über die ein Sperrmittel den Arbeitskolben 4 festlegen kann. Das Sperrmittel ist hier bei- spielhaft von einer Rastkugel 24 gebildet, die in einem radial auf den Fortsatz zulau- fenden Kanal gelagert ist und von einer an Stellfeder an die Nut, deren hinterer Rand die Rastkante 26 bildet, angestellt ist. Diese Sperrvorrichtung hält den Ar- beitskolben 4 in der ausgelenkten Stellung, der Extremstellung B.

Rechts neben der oben beschriebenen Nut ist eine weitere Nut dargestellt, die dafür Sorge trägt, dass der Arbeitskolben 4 auch in der gegenüberliegenden Extremstel- lung A über die Sperrvorrichtung 12 gehalten werden kann. Anstelle der dargestell- ten federnden Lagerung eines Sperrelementes (Rastkugel 26) kann auch eine, über eine Sensorik anstellbare, elektromotorisch betätigbare Sperre verwendet werden. Der zweite Druckeinlass 16 ist hier im vorderen Bereich des Druckzylinders 5 vor- gesehen. Auch diese Ausgestaltung des Aktuators 2 weist ein Rückstellmittel 44 in Form einer Feder auf. Zusätzlich ist auch hier ein Elektromagnet 12 vorgesehen, der den Arbeitskolben 4 in der vorderen Extremstellung A hält. Die Aufnahmebohrung für das Rückstellmittel 44, durch die sich konzentrisch auch die Kolbenstange des Arbeitskolbens 4 erstreckt, dient gleichzeitig als Zuführkanal für den über den zwei- ten Druckanschluss 16 bereitgestellten Arbeitsdruck.

In Figur 3a ist eine andere Ausgestaltung der Haltemittel dargestellt. Hier sind die Haltemittel von Tellerfeder 28 gebildet, die so dimensioniert und innerhalb des Druckzylinders 5 gelagert sind, dass sie 2 stabile Positionen einnehmen können. In der dargestellten Position befindet sich der Arbeitskolben 4 in der linken Extremstel- lung A. Wird nun über den zweiten Druckanschluss 16 an Hydraulikdruck aufge- bracht, dieser zunächst auf die umlaufende Tellerfeder 28 und drückt damit die nach vorne vom Arbeitskolben 4 hervorstehende Kolbenstange zusammen mit dem Ar- beitskolben 4 und der rechten Tellerfeder 28 nach rechts, bis der Arbeitskolben 4 die rechte Extremstellung B erreicht. Während der Bewegung klappen die Tellerfe- dern 28 um, so dass sie mit ihren äußeren, in einem Winkel zur Verschieberichtung des Arbeitskolbens 4 angestellten Federbereichen in die im Vergleich zur dargestell- ten Ausrichtung entgegengesetzte Richtung Umschlägen. Diese Tellerfedern 28 weisen also zwei stabile Zustände und einen dazwischen angeordneten bistabilen Verformungsbereich auf. Dies wird hier genutzt, um den bistabilen Aktuator 2 aufzu- bauen.

In Figur 3b sind die Kräfteverhältnisse während der Bewegung des in Figur 3a dar- gestellten Arbeitskolben 4 wiedergegeben. Zu erkennen ist, dass sich zu Beginn der Bewegung jeweils Federkräfte einstellen, die der Bewegung des Arbeitskolbens 4 entgegengerichtet sind. Dies bedeutet, dass die Tellerfedern 28 den Arbeitskolben 4 jeweils in die Extremstellungen A und B drücken. Der dazwischen liegende instabile Bereich wird, nachdem der initiale stabile Bereich durch die hydraulische Druckkraft des Systems überwunden wurde, selbsttätig eingenommen.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Aktuators 2. Dieser Aktuator 2 weist zwei gegenüberliegende Permanentmagneten 12 auf, wobei über den ersten Druckeinlass 14 und den zweiten Druckeinlass 16 der hydraulische Druck in den Druckzylinder 5 eingebracht wird. Beide Druckeinlässe, der erste Druckeinlass 14 und der zweite Druckeinlass 16, befinden sich im vorderen Bereich des Aktuators 2 und leiten den hydraulischen Druck über ein Leitungssystem jeweils an die vordere und hintere Fläche des Kolbens, wobei hierzu die Permanentmagne- te zwischen der Kolbenstange auf der linken Seite und einem Fortsatz des Arbeits- kolbens 4 auf der rechten Seite einen Ringspalt aufweisen, durch den der Druck auf die jeweilige Oberfläche des Arbeitskolbens 4 gerichtet werden kann.

In Figur 5 ist wiederum eine Ausgestaltung des Aktuators 2 dargestellt, die eine in die Achse des Arbeitskolbens 4 integrierte Schraubenfeder als Rückstellmittel 44 aufweist. Gleichzeitig wird der Aufnahmeraum für das Rückstellmittel 14 über den ersten Druckanschluss 14 auch mit Hydraulikdruck beaufschlagt. Im rechten Bereich des Druckzylinders 5 befindet sich ein Permanentmagnet 12 als Haltemittel. Bei dieser Ausgestaltung wird durch den über den ersten Druckanschluss 14 angeleg- ten Hydraulikdruck der Arbeitskolben 4 nach links in die Extremstellung A verlagert. Hierdurch wird die Schraubenfeder gespannt, so dass bei Fortfall des hydraulischen Drucks der Arbeitskolben 4 über das Rückstellmittel 44 selbsttätig wieder in Rich- tung des Permanentmagneten 12 gezogen wird, bis die Magnetkraft des Perma- nentmagneten 12 dann ausreichend groß ist, um den Arbeitskolben 4 festzulegen. Auch bei dieser Ausgestaltung sind ein erster Druckeinlass 14 und ein zweiter Druckeinlass 16 vorhanden, so dass der Arbeitskolben 4 durch alternierendes Anle- gen des Hydraulikdrucks an den ersten Druckeinlass 14 und den zweiten Druckein- lass 16 hin und her bewegt werden kann.

In der gezeigten Ausgestaltung des Aktuators 2 gemäß Figur 5 ist im oberen Be- reich des Gehäuses des Druckzylinders 5 an ein Hydraulikflüssigkeitsauslass 6 vor- gesehen, der im mittleren Bereich in den Druckzylinder 5 mündet. Dies bedeutet, dass in den beiden Extrempositionen A und B jeweils eine Strömungsverbindung des ersten Druckeinlass es 14 und des zweiten Druckeinlass 16 mit dem Hydraulik- flüssigkeitsauslass 6 besteht. Dies erfolgt, wie oben bereits beschrieben, zur Küh- lung oder Schmiermittelversorgung von weiteren Bauteilen und kann grundsätzlich mit jeder der hier dargestellten Ausführungsformen Verwendung finden.

Form und Lage des Hydraulikflüssigkeitsauslass 6 sind nur als beispielhafte Erläute- rung der grundsätzlichen Funktion zu verstehen. Ferner kann natürlich der Hydrau- likflüssigkeitsauslass 6 auch so positioniert werden, dass er nur mit einem der Ar- beitsräume, vor oder hinter dem Arbeitskolben 4 in Strömungsverbindung gerät, so dass zum Beispiel in einer der beiden Extrempositionen A oder B der Hydraulikflüs sigkeitsauslass 6 verschlossen bleibt. Letztlich hängt dies von der gewünschten Anwendung ab. Da jedoch üblicherweise eine möglichst dauerhafte Schmiermittel- oder Kühlmittelversorgung erwünscht sein wird, wird die in Figur 5 dargestellte Lage des Hydraulikflüssigkeitsauslass 6 oft bevorzugt sein.

In Figur 6 schließlich ist eine Variante des Aktuators 2 dargestellt, die der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sehr ähnlich ist. Auch hier ist im vorderen Bereich ein erster Druckeinlass 14 vorgesehen, der einen Hydraulikdruck in den Druckzylin- der 5 einleitet. Im Gegensatz zur Figur 1 ist aber auch dieser Aktuator 2, wie auch schon der in Figur 5 dargestellte Aktuator 2, mit einem Hydraulikflüssigkeitsauslass

6 versehen, der in der mittleren Stellung des Arbeitskolbens 4 in Strömungsverbin- dung mit einem der beiden Druckeinlässe, dem ersten Druckeinlass 14 oder dem zweiten Druckeinlass 16 steht, so dass die Hydraulikflüssigkeit durch den Druckzy- linder 5 hindurchfließen kann. Im Übrigen ist auch dieser Aktuator 2 mit einem Rückstellmittel 44 in Form einer Feder ausgerüstet, die den Arbeitskolben 4 in die rechte Stellung, die Extremstel- lung B drückt.

Natürlich kann bei Varianten des Aktuators 2 anstelle einer Druckfeder auch jeweils eine Zugfeder als Rückstellmittel 44 Verwendung finden. Ferner können die Magne- ten jeweils ortsfest im Druckzylinder 5 angeordnet sein, es ist aber auch möglich, den Arbeitskolben 4 mit dem Magneten zu versehen. Auch eine Kombination ist möglich, so dass sowohl im oder am Druckzylinder 5 als auch am Arbeitskolben 4 jeweils Magneten vorgesehen sind.

Bezuaszeichenliste:

2 Aktuator

3 Funktionsteil

4 Arbeitskolben

5 Druckzylinder

6 Hydraulikflüssigkeitsauslass

8 Steuergerät

10 Ventil

12 Permanentmagnet

14 Erster Druckeinlass

16 Zweiter Druckeinlass

18 Erster Pumpenanschluss

20 Pumpe

22 Zweiter Pumpenanschluss

24 Rastkugel

26 Rastkante

28 Tellerfeder

30 Verbraucher

32 Ventilsteuerleitung

34 Pumpensteuerleitung

36 Ölfilter

38 Ölsumpf

40 Rückschlagventil

42 Schaltgabel

44 Rückstellmittel

Claims

Patentansprüche:

1. Aktuator (2) zur hydraulischen Betätigung eines Funktionsteils (3) eines Kraft- fahrzeugs mit einem, in einem Druckzylinder (5) einer Kolben-/Zylindereinheit beweglichen Arbeitskolben (4), der mit einem hydraulischen Druck einer Druck- bereitstellung beaufschlagbar und hierüber innerhalb des Druckzylinders (5) zwischen einer ersten Extremstellung (A) und einer zweiten Extremstellung (B) reziprok hin und her beweglich ist, wobei in dem Druckzylinder (5) zwei, durch den Arbeitskolben (4) voneinander getrennte Räume vorhanden sind und ein erster Raum als erster Arbeitsraum mit einem ersten Druckeinlass (14) ausge- bildet ist, und wobei ein an dem ersten Druckeinlass (14) anliegender hydrauli scher Druck den Arbeitskolben (4) zur Vergrößerung des ersten Arbeitsraums in eine erste Richtung in Richtung der ersten Extremstellung (A) drängt, dadurch gekennzeichnet, dass

zur Bildung eines zumindest unistabilen Arbeitskolbens (4), der in einer der Ext- remstellungen (A oder B) bei Annäherung an die Extremstellung (A oder B) selbsttätig angezogen wird und bis zum Auftreten einer hinreichenden Lösekraft dort gehalten ist, zumindest ein Haltemittel im Druckzylinder (5) vorgesehen ist, das den Arbeitskolben (4) in einer der Extremstellungen (A oder B) bei Errei- chen dieser Extremstellung (A oder B) selbsttätig auch ohne anliegenden hyd- raulischen Druck festzulegen vermag.

2. Aktuator (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines bistabilen Arbeitskolbens (4), der in beide Extremstellungen (A und B) angezo- gen wird und bis zum Auftreten einer Lösekraft dort gehalten ist, zwei Haltemit- tel vorgesehen sind, wobei die Haltemittel derart ausgebildet sind, dass in bei- den Extremstellungen (A und B) der Arbeitskolben (4) von einem der Haltemittel bei Erreichen der jeweiligen Extremstellung (A oder B) selbsttätig festgelegt ist.

3. Aktuator (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel derart ausgebildet sind, dass sie eine permanente Anziehungskraft auf den Ar- beitskolben (4) auszuüben vermögen, wobei die Anziehungskraft mit zuneh- mendem Abstand des Arbeitskolbens (4) von dem Haltemittel abnimmt und die Anziehungskraft jedes Haltemittels derart dimensioniert ist, dass nachdem der Arbeitskolben (4) die mittlere Position durchlaufen hat, das Haltemittel, auf den sich der Arbeitskolben (4) zubewegt, eine größere Anziehungskraft ausübt als das Haltemittel, von dem sich der Arbeitskolben (4) weg bewegt.

4. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Rückstellmittel (44) vorgesehen ist, das eine der ersten Rich- tung entgegen gerichtete Rückstellkraft auf den Arbeitskolben (4) auszuüben vermag und diesen permanent in Richtung einer der Extremstellungen (A oder

B) drängt, wenn die Rückstellkraft größer als die hydraulische Kraft ist.

5. Aktuator (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel von dem Rückstellmittel (44) gebildet ist.

6. Aktuator (2) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Rückstellmittel (44) als Feder ausgebildet ist.

7. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass an zumindest einer der Extremstellungen (A oder B) ein Halte- mittel vorgesehen ist, das als im dem Druckzylinder (5) angeordneter Magnet, insbesondere als Permanentmagnet (12) oder als Elektromagnet, ausgebildet ist.

8. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass an zumindest einer der Extremstellungen (A oder B) ein Halte- mittel vorgesehen ist, das als Rast- und/oder Schnappverbindung ausgebildet ist, wobei der Arbeitskolben (4) eine erste Rastkante (26) aufweist, die bei Er- reichen der Extremstellung (A oder B) eine ortsfest zum Druckzylinders (5) vor- gesehene, feste oder federnd gelagerte zweite Rastkante des Druckzylinders (5) federnd hintergreift.

9. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass an zumindest einer der Extremstellungen (A oder B) eine abge- schrägte Tellerfeder (28) als Übersprungfeder vorgesehen ist, die mit einem mittleren Bereich an einer Kolbenstange oder einem sonstigen Anbauteil des Arbeitskolbens (4) befestigt ist, wobei sich die Tellerfeder (28) schräg zur Kol- benachse des Arbeitskolbens (4) nach außen erstreckt und zwischen zwei Ori entierungen umzuspringen vermag und die Tellerfeder (28) sowie der Druckzy- linder (5) derart dimensioniert sind, dass die Tellerfeder (28) bei Erreichen der ersten Extremstellung (A oder B) in einer ersten stabilen Orientierung nach au- ßen absteht und bei Erreichen der gegenüberliegenden Extremstellung (B oder A) in eine zweite Orientierung umgeschlagen ist.

10. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein, auf der dem ersten Arbeitsraum gegenüberliegenden Seite des Arbeitskolbens (4) vorgesehener Raum als zweiter Arbeitsraum mit einem zweiten Druckeinlass (16) ausgebildet ist.

1 1. Aktuator (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Druckzylinder (5) zur schaltstellungsabhängigen Schmierung und/oder Kühlung einen durch die Bewegung des Arbeitskolbens (4) öffnen- und schließbaren Hydraulikflüssigkeitsauslass (6) aufweist, über der in einer de- finierten Position des Arbeitskolbens (4) oder während eines definierten Bewe- gungsbereichs des Arbeitskolbens (4) in dem Druckzylinder (5) mit dem ersten Druckeinlass (14) oder dem zweiten Druckeinlass (16) in Strömungsverbindung steht, so dass eingespeiste Hydraulikflüssigkeit einem Hydraulikflüssigkeitsaus- lass (6) für die Weiterleitung zur Kühlung oder Schmierung eines Verbrauchers (30) zuführbar ist.

12. Aktuator (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Position des Arbeitskolbens (4), in der der Hydraulikflüssig keitsauslass (6) geöffnet ist, eine der Extremstellungen (A oder B) ist oder beide Extremstellungen (A und B) oder eine Position des Arbeitskolbens (4) zwischen den Extremstellungen (A und B), bevorzugt in der Mitte des Druckzylinders (5) ist.

13. Aktuator (2) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Bewegungsbereich des Arbeitskolbens (4), in dem der Hydraulikflüssigkeitsaus- lass (6) geöffnet ist, ein Verfahrweg ist, der zwischen den Extremstellungen (A und B) liegt, bevorzugt ein mittlerer Bereich des Druckzylinders (5) ist.

14. Hydraulisches Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem für ein Kraft- fahrzeug zur kombinierten, mechanischen Betätigung eines Funktionsteils (3) des Kraftfahrzeugs durch antreibende Bewegung eines mittel- oder unmittelbar mit dem Funktionsteil (3) in Verbindung stehenden, von dem Arbeitskolben (4) angetriebenen Kraftübertragungselements und zur Förderung von Kühl- und/oder Schmiermitteln zur Schmierung und/oder Kühlung von Bauteilen, ins- besondere Antriebsstrangelementen, des Kraftfahrzeugs, dadurch gekenn- zeichnet, dass es einen hydraulischen Aktuator (2) nach einem der vorherge- henden Ansprüche aufweist und dass zwischen dem Hydraulikflüssigkeitsaus- lass (6) und der Druckbereitstellung ein über ein Steuergerät (8) ansteuerbares Ventil (10) vorgesehen ist, und eine Steuerung des Ventils (10) über das Steu- ergerät (8) derart eingerichtet ist, dass durch die Druckbereitstellung ein Schalt- druck in dem Druckzylinder (5) bei geschlossenem Ventil zum Überführen des

Arbeitskolbens (4) in eine erste Stellung erzeugbar ist und der Hydraulikflüssig- keitsauslass (6) durch Öffnen des Ventils (10) freigegeben ist, sobald der Ar- beitskolben (4) in die erste Stellung überführt ist.

15. Hydraulisches Betätigungs- und Schmiermittelversorgungssystem für ein Kraft- fahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (4) beidseitig mit Druck beaufschlagbar ausgebildet ist und an dem Druckzylinder (5) der erste Druckeinlass (14) zur Bewegung des Arbeits- kolbens (4) in die erste Extremstellung (A) und ein zweiter Druckeinlass (16) zur Bewegung des Arbeitskolbens (4) in die entgegengesetzte zweite Extremstel- lung (B) vorgesehen ist, wobei der erste Druckeinlass (12) mit einem ersten An- schluss (18) einer als bidirektionale Pumpe (20) ausgebildeten Druckbereitstel- lung und der zweite Druckeinlass (16) mit einem zweiten Anschluss (22) der bidirektionalen Pumpe (20) verbunden sind.