DE102004042639B4

DE102004042639B4 - Vorrichtung zum Übertragen einer Stellkraft

Info

Publication number: DE102004042639B4
Application number: DE102004042639.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Grabenstätter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-09-13
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2024-09-04
Also published as: DE102004042639A1

Abstract

Vorrichtung zum Übertragen einer Stellkraft mit einem Antrieb, mindestens einer Kupplung, mindestens einem Geberzylinder, in dem mindestens ein Kolben (4) axial geführt wird, Kraftspeicher- und Übertragungselementen wobei eine Kraft über mit mindestens einem Kraftspeicher (6.1), (6.2) verbundene Übertragungselemente oder direkt auf mindestens einen Kolben (4) übertragen wird und mindestens zwei nicht linear wirkende Kompensationsfedern (6.1), (6.2) umfangsseitig beabstandet vom Kolben (4) in einem den Kolbenraum umgebenden hülsenartigen Raum über dessen Umfang verteilt angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende mit dem Gehäuse (2), (3) in Verbindung stehen und wobei die Kompensationsfeder eine Schraubenfeder (6.2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (6.2) endseitig mit Kugelschalen (6.3), (6.4) versehen ist, wobei die Schraubenfedern (6.2) an ihrem motorseitigen Ende über ihre motorseitige Kugelschale (6.4) jeweils von Hebeln (10) formschlüssig aufgenommen werden, deren anderes Ende achsmittig am motorseitigen Ende des Kolbens (4) drehbar gelagert ist und auf ihrer Länge jeweils eine zylinderförmige Erhebung als Abrollpunkt (5.1) aufweisen, worüber die Hebel (10) mit dem Gehäuse (3) in Verbindung stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung einer Stellkraft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für Antriebe, insbesondere für elektromotorische und automatisierte Ausrücksysteme für Kupplungen beziehungsweise Doppelkupplungen. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 198 28 198 A1 bekannt.
Im Zuge des Fortschritts der Automobilbranche geht die Tendenz dahin, immer höhere Drehmomente zu übertragen. Das wiederum hat zur Folge, dass immer höhere Ausrückkräfte von diesen Ausrücksystemen auf die Kupplung zu übertragen sind.
Zur Realisierung dieser Problematik können beispielsweise die Motoren vergrößert werden. Diese Vergrößerung kann allerdings nicht beliebig betrieben werden, da der Aktor, bestehend aus Spindeltrieb, fluidischer Übertragungsstrecke und auf- beziehungsweise zugedrückter Kupplung dadurch an Dynamik verliert. Eine Minimierung der Reibkräfte zwischen diesem Aktor und der Kupplung wäre ebenfalls eine Möglichkeit, die Ausrückkräfte zu erhöhen. Eine gewisse Reibung bezüglich Selbsthemmung und Nachregelung der Kupplung ist allerdings auch erwünscht und erforderlich. Eine weitere Möglichkeit die Ausrückkräfte zu verdoppeln wäre die, zwei Motoren parallel zu schalten. Dadurch würde allerdings der Bauraum und damit den Aufwand für den Aktor sich ebenfalls verdoppeln.
Zur Lösung dieses Problems bietet der Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten an.
Beispielsweise wird die in der betätigten Kupplung gespeicherte Energie bei deren Entspannung in einem Speicher (z. B. einer Kompensationsfeder) aufgefangen, um bei Bedarf diese dem System wieder zuzuführen, wobei nur die Verluste auf Grund der im System auftretenden Reibungen ausgeglichen werden müssten. Die zum Betätigen der Kupplung benötigte Energie wird somit nur zwischen dem Speicher und der Kupplung hin- und her wechseln. Als Energiespeicher dienen Kompensationsfedern, die sich linear mit dem Ausrückweg entspannen. Da die Ausrückkraft jedoch nicht linear mit der Kompensationsfederkraft abnimmt, ist mit dem Einsatz dieser Kompensationsfeder nur bedingt eine Speicherung der in der Kupplung enthaltenen Energie möglich.
Eine andere Lösung bietet die DE 198 28 198 A1 an, bei der eine Ausrückvorrichtung für eine Kupplung beschrieben ist, die kompakt baut und gleichzeitig die Einstellung günstiger Kraftverhältnisse ermöglicht. Diese Ausrückvorrichtung enthält einen Energiespeicher, der beim Ausrücken Energie zur Unterstützung der beim Ausrücken zu leistenden Arbeit abgibt und bei einem gegenläufigen Vorgang Energie speichert. Dem Energiespeicher wird demnach Energie zugeführt, wenn die in der Ausrückvorrichtung auftretende Kraft, beziehungsweise ein hierzu proportionaler Druck, einen entsprechenden durch den Energiespeicher aufgebrachten Wert übersteigt. Für die Energieerhöhung in der Ausrückvorrichtung dient wenigstens eine Kompensationsfeder. Außerdem ist der linear angetriebene Ausrückkolben mit einer Kontur versehen. Auf dieser Kontur laufen zwei zueinander drehbar gelagerte Rollen ab, wobei sie von einem Energiespeicher in Form von mindestens einer Schraubenfeder auf diese Kontur gedrückt werden.
Der Nachteil dieser Erfindung ist, dass die Ausrückkraft nicht exakt im Geberzylinder nachbildbar und keine sichere Anpassung der Kompensationsfederkraft auf die Ausrückkraft möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Geberzylinder vorzuschlagen, mit dem die aufzubringenden Axialkräfte für ein Öffnen und Schließen einer Kupplung wesentlich verringert werden und außerdem der Geberweg dem Ausrückweg anzugleichen ist unter Berücksichtigung einer kompakten Bauweise.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Lösung der Aufgabe beinhaltet, dass eine Stellkraft derart übertragen wird, dass eine Differenz zwischen dem Weg eines Geberzylinders und dem Weg einer Ausrückvorrichtung über eine regelbare Kolbenkraft ausgeglichen wird. Hierbei sind mindestens zwei nicht linear wirkende Kompensationsfedern in Form von Schraubenfedern umfangsseitig beabstandet vom Kolben in dem den Kolbenraum umgebenden hülsenartigen Raum über dessen Umfang verteilt angeordnet, die mit ihrem einen Ende mit dem Gehäuse in Verbindung stehen, die in Folge ihrer Funktion als Kraftspeicher die zur Betätigung der Kupplung aufzubringenden Axialkräfte wesentlich verringert. Die Schraubenfedern sind endseitig mit Kugelschalen versehen und werden an ihrem motorseitigen Ende über ihre rechte Kugelschale jeweils von Hebeln formschlüssig aufgenommen, deren anderes Ende achsmittig am motorseitigen Ende des Kolbens drehbar gelagert ist und auf ihrer Länge jeweils eine zylinderförmige Erhebung als Abrollpunkt aufweisen, worüber die Hebel mit dem Gehäuse in Verbindung stehen.
In vorteilhafter Weise ist die Kolbenkraft innerhalb des Geberzylinders regelbar, wodurch die Bauweise des Geberzylinders kompakt gestaltet werden kann.
Außerdem ist von Vorteil, dass im Geberzylinder ein Fluidausgleich zwischen mindestens einem druckbehafteten und mindestens einem drucklosen Raum stattfindet, damit eine durchgehende Kraftübertragung in der fluidischen Strecke ausführbar ist. Diese Kraft wird von der Kupplung über mit mindestens einem Kraftspeicher verbundene Übertragungselemente oder direkt auf mindestens einen Kolben übertragen. Weiterhin ist der Geberzylinder am entgegen gesetzten Ende seines motorseitigen Anschlusses mit mindestens einen Anschluss mit der fluidischen Strecke verbunden.
Für eine kompakte Bauweise ist es besonders vorteilhaft, dass das Gehäuse der Vorrichtung aus einer Hülse besteht, in der mindestens eine weitere Hülse angeformt ist, so dass daraus zwei koaxiale Kammern entstehen, wobei in mindestens einer dieser Kammern mindestens ein mit Dichtungen versehener Kolben axial beweglich geführt ist, der den Raum der Kammer in einen Primärraum und einen Sekundärraum aufteilt.
Zur Lagefixierung sind am motorseitigen Ende des Kolbens Verdrehsicherungen auf seinem Umfang verteilt angebracht, die in Form von mindestens zwei Bolzen als Abrollpunkte dienen.
Bei motorisch betätigbaren fluidischen Ausrücksystemen ohne elektronische Erfassung des Ausrückweges, muss dennoch das Übertragungsverhalten der fluidischen Strecke aus dem Geberweg zum Ausrückweg erfasst werden. Ohne die Längenänderungen in der fluidischen Strecke durch Fluidverbrauch und Wandern der Tellerfederzungen der Kupplung auf Grund von Kupplungsverschleiß wären Geber- und Nehmerweg gleich. Diese technisch bedingten Längenänderungen, die auch durch Temperaturschwankungen hervorgerufen werden, müssen ständig durch das so genannte Schnüffeln ausgeglichen werden. Dieses Schnüffeln findet beispielsweise statt, in dem im drucklosen Zustand der Kupplung über eine in die innere Hülse des Zylindergehäuses eingebrachte mindestens eine Schnüffelnut zeitweilig eine Verbindung zwischen Primär- und Sekundärraum herstellbar ist.
Ebenfalls ist von Vorteil, dass die Hebel spiegelbildlich zur Kolbenachse am Kolben angeordnet sind und ihre Enden von einem gemeinsamen Drehpunkt aufgenommen werden. Damit ist die Bewegbarkeit der Übertragungselemente im vorgegebenen Raum gewährleistet.
Durch die Anordnung der erfindungswesentlichen Merkmale im Geberzylinder, befinden sich alle bewegten Teile im Fluid und werden dadurch ständig geschmiert, was wiederum die Reibung und den Verschleiß verringert.
Außerdem wird hiermit eine modulare Bauweise möglich, d. h. der nicht zur fluidischen Strecke gehörende Teil des Aktors bleibt immer gleich. Nur der Geberzylinder wird individuell auf die eingesetzte Kupplung abgestimmt, indem die Anzahl der Schraubenfedern, ihre Dimensionierung und Steifigkeit sowie die Lage der Abrollpunkte und Drehpunkte von der in der Kupplung gespeicherten Kraft Berücksichtigung finden. Weiterhin ist die kompakte Bauweise des Geberzylinders für den Einbau im Fahrzeug von Vorteil.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigen:
1: Zwei in einem Gehäuse integrierte Geberzylinder für ein Doppelkupplungsgetriebe mit nicht erfindungsgemäßen Schenkelfedern als Kompensationsfedern.
2: Ablauf des Schnüffelvorgangs bei geschlossener Kupplung (unter Druck), um Fluid aus dem Primärraum abzulassen
3: Ablauf des Schnüffelvorgangs bei geschlossener Kupplung (unter Druck), um Fluid in den Primärraum zu fördern
4: Ein nicht erfindungsgemäßer Geberzylinder mit nicht linearen Kompensationsfedern und Schnüffelfunktion in beiden Endstellungen.
5: Eine nicht erfindungsgemäße Ausbildungsvariante eines Geberzylinders mit Schnüffelfunktion in beiden Endstellungen
6: Ausbildungsvariante eines Geberzylinders mit nicht linear wirkender Kompensationsfeder gemäß dem Erfindungsgedanken
1 zeigt einen Geberzylinder 2 für ein Doppelkupplungsgetriebe, der entsprechend mit zwei Kolben ausgestattet ist. Deshalb ist bei den Bezeichnungen der Einzelteile für diese Figur zu beachten, dass sie dem jeweiligen Kolben 4 zugeordnet werden. So tragen alle Bezeichnungen, die sich auf den ersten Kolben (4.01) beziehen, nach dem Punkt an zweiter Stelle jeweils eine weitere eins. Für den zweiten Kolben (4.02) gilt diese Regel analog, so dass die Nummer 2 an zweiter Stelle nach dem Punkt folgt.
In diesem Geberzylinder sind die beiden Kolben 4 parallel zueinander in einem Gehäuse 2 untergebracht. Das Gehäuse 2 ist so ausgebildet, dass jeder Kolben 4 einen eigenen Raum beansprucht. In diesem Raum ist eine Hülse 5 angeordnet, die den Kolben 4 aufnimmt. Eine Führung erfährt der Kolben 4 durch einen Dorn 2.2, der vom Gehäuse 2 gebildet wird und den Kolben 4 achsmittig durchdringt. Beide Kolben 4 sind mit einem inneren Gehäuse 3 umhüllt, welches in dem Gehäuse 2 untergebracht ist. Jeder Kolben wird von einer Spindel 1.1 motorseitig angetrieben. Druckseitig haben die Kolben 4 eine Verbindung zu den jeweiligen Leitungssystemen. Im Gehäuse 3 ist für die Leitungssysteme ein manuell betätigbares Druckablassventil 8 eingebaut. Des Weiteren ist im Geberzylinder 2 ein Druckausgleichsbehälter 11 in Form eines Balges 7 integriert. Außerdem sind Schenkelfedern 6.1.1 und 6.1.2 am Gehäuse 3 umfangsseitig angeordnet. Vorteilhaft ist es, beide Federn 6.1.1 und 6.1.2 jeweils gegenüberliegend anzuordnen. Die freien Enden der Schenkelfedern 6.1.1 und 6.1.2 stützen sich jeweils an Drehpunkten 5.1.1 und 5.1.2 ab. Diese beiden Drehpunkte 5.1.1 und 5.1.2 sind dabei jeweils motorseitig in Form zylinderartiger Erhebungen ausgebildet. Eine Besonderheit ist hierbei, dass das Gehäuse 2 in die Kolben der Geberzylinder eintaucht. Damit kann ohne Vergrößerung der Baulänge der Kolbendurchmesser kleiner als der Spindeldurchmesser gehalten werden. Eine kleine Kolbenfläche des Geberzylinders ermöglicht somit eine große fluidische Übersetzung bei kleiner Kolbenfläche des Nehmerzylinders.
Die Funktionsweise des Geberzylinders für eine Doppelkupplung gemäß 1 soll anhand nur eines Kolbens 4 näher beschrieben werden.
Gemäß 1 verschiebt der Motor 1 nach Betätigung eines Auslöseorgans über eine Spindel 1.1 den Kolben 4 des Geberzylinders. Dabei taucht das Gehäuse 2 mit seinem Dorn 2.2 in den Kolben 4 ein, der an seinem Umfang in radialer Richtung eine Verdrehsicherung 4.7, in Form beispielsweise eines Stiftes, aufweist, um Verdrehungen in radialer Richtung gegenüber dem Gehäuse 3 auszuschließen. Über die äußeren Dichtlippen der am Kolben 4 angeordneten Dichtungen 4.1 und 4.3, kann Fluid in den Primärraum 2.5 strömen. Bei der Dichtung 4.1 strömt dabei das Fluid über die Schnüffelnut 2.4. Dies führt dazu, dass wenn der Raum vor der Dichtung 4.1 drucklos ist auch die Schnüffelnut 2.4 offen ist, und damit der Raum vor der Dichtung 4.1 mit dem Sekundärraum 4.4 verbunden ist. Wird der Druck vor der Dichtung 4.1 schneller abgebaut als Fluid über die Schnüffelnut 2.4 abfließen kann, wird durch den entstehenden Staudruck die Dichtlippe der Dichtung 4.1 in die Schnüffelnut 2.4 gedrückt und verschließt dadurch die Verbindung zum Sekundärraum 4.4.
Dieser Vorgang läuft allerdings sowohl bei geschlossener Kupplung (so genanntem Schnüffeln unter Druck) ab als auch bei geöffneter Kupplung (so genanntem drucklosen Schnüffeln).
Bei der Dichtung 4.3 gelangt das Fluid durch Umklappen der äußeren Dichtlippe in den Primärraum 2.5.
Für die Unterstützung der axialen Bewegung sind die links und rechts neben den Kolben 4.01 und 4.02 am Gehäuse 3 angeordneten Schenkelfedern 6.11 und 6.12 zuständig, die sich die beiden Kolben 4.01 und 4.02 teilen. Diese drücken mit ihren beiden Schenkeln auf die Lagerstellen 5.11 und 5.12, die gleichzeitig die Abrollpunkte für die Schenkel darstellen. In radialer Richtung stützen sich die Lagerstellen 5.11 und 5.12 am Gehäuse 3 ab und in axialer Richtung drücken sie auf die Hülse 5. Diese überträgt die Kraft der jeweiligen Schenkelfeder 6.11 bzw. 6.12 auf den entsprechenden Kolben 4.01 oder 4.02.
Soll beispielsweise eine Kupplung ausgerückt werden, wird der zugehörige Kolben 4.01 oder 4.02 ausgerückt, während der andere eingerückt bleibt. Dadurch ergibt sich eine definierte Vorspannung der Schenkelfeder 6.11 oder 6.12.
Für den Abgleich des Geberweges mit dem Weg zum Ausrücken der Kupplung und der Adaptierung der Kompensationsfederkraft auf die Ausrückkraft, findet ein Druckausgleich statt, der als Schnüffeln unter Druck bezeichnet und anhand der 2 näher erläutert wird. Dieser Abgleich funktioniert vorzugsweise in Verbindung mit einer über dem Ausrückweg stetig ansteigenden Ausrückkraft.
Bei dem Beispiel gemäß 1 können die Kolben 4.01 und 4.02 der Geberzylinder bei gedrückter Kupplung ein frei wählbares Fluidvolumen in den jeweiligen Druckraum fördern bzw. aus diesem ablassen. Sie benötigen dazu weder einen Druckspeicher noch ein Druckbegrenzungsventil. Mit Hilfe der Schenkelfedern 6.11 und 6.12 kann vom Kupplungsaktor bei geschlossener Kupplung ermittelt werden, ob sich die fluidische Übertragungsstrecke gewissermaßen verkürzt oder verlängert hat. Entsprechend kann der Kupplungsaktor bei geschlossener Kupplung so viel Fluid in den Druckraum fördern oder aus diesem ablassen, bis die Ausrückkraft im Gleichgewicht mit der Kompensationskraft ist. Ebenso findet ein Druckausgleich bei geöffneter Kupplung statt, d. h. die Kolben 4.01 und 4.02 können über die vorgesehenen Nuten 2.61 und 2.41 „schnüffeln”.
Die Geberzylinder besitzen einen Notöffnungsmechanismus, um beide Kupplungen im Notfall durch Drehen des Pins 8 drucklos zu machen, indem die jeweiligen Primärräume 2.5 (Druckräume) mit den Sekundärräumen 3.2, 4.4 (Ausgleichsbehälter 11) verbunden werden, wobei der Druck aus den beiden fluidischen Übertragungsstrecken abgelassen wird. Die O-Ringe 8.2.1 und 8.2.2 dienen dazu, den Primärraum 2.5 zum Sekundärraum 4.4 abzudichten.
Aus der 2 ist der schematische Ablauf des Schnüffelns bei einer geschlossenen Kupplung anhand eines Kolbens 4 des in 1 beschriebenen Geberzylinders dargestellt, wobei zwischen den beiden Zuständen „Fluid in den Primärraum fördern” und „Fluid aus dem Primärraum ablassen” unterschieden wird. Die Motorsteuerung kann z. B. erkennen, ob Fluid in den Primärraum gefördert werden muss, wenn bei aufgedrückter Kupplung vor Erreichen der Schnüffelstellung das vom Motor aufzubringende Moment beim Vorhub kleiner als beim Rückhub ist. Ist das aufzubringende Moment beim Vorhub größer als beim Rückhub, muss Fluid aus dem Primmärraum 2.5 abgelassen werden. Ist das aufzubringende Moment bei Vorhub und Rückhub gleich, so ist die richtige Menge an Fluid in der Übertragungsstrecke vorhanden.
Aus dem schematischen Ablauf ist der Vorgang „Fluid aus dem Primärraum 2.5 ablassen” ersichtlich. Dazu wird der Kolben 4, wie im Schritt 1 dargestellt, ein kleines Stück in den Schnüffelbereich gedrückt, wobei überschüssiges Fluid in den Druckraum 4.5 über die Nachsauglippe der Dichtung 4.3 in den Primärraum 2.5 gedrückt wird. Im zweiten Schritt wird der Kolben 4 gerade so viel aus seiner Position zurückgedrückt, dass der Schnüffelbereich noch nicht verlassen wird, um den Druckraum 4.5 drucklos zu machen, was zur Folge hat, dass die Schnüffelnut 2.4 frei gegeben wird. Im nächsten Schritt wird der Kolben wieder in den Schnüffelbereich gedrückt, wobei über die Schnüffelnut 2.4 Fluid in den Sekundärraum 4.4 gedrückt wird. Danach wird der Kolben 4 schnell aus dem Schnüffelbereich herausgedrückt. Durch diese schnelle Bewegung fließt, aufgrund der Durchflusswiderstände an der Schnüffelnut 2.4, kaum Fluid vom Sekundärraum 4.4 über die Schnüffelnut 2.4 in den Primärraum 2.5. Beim Verlassen des Schnüffelbereichs wird der Druckraum 4.5 schlagartig mit Fluid aus dem Primärraum 2.5 gefüllt. Durch diesen schlagartigen Druckaufbau wird gleichzeitig die Schnüffelnut 2.4 verschlossen.
In der 3 ist der Ablauf des Förderns von Fluid in den Primärraum 2.5 dargestellt. Hierbei wird der Kolben 4 in den Schnüffelbereich gedrückt, wobei das Fluid über die äußere Nachsauglippe der Dichtung 4.3 in den Primärraum 2.5 verdrängt wird. Wird der Kolben 4 aus dem Schnüffelbereich herausgedrückt, entsteht im Druckraum 4.5 ein Unterdruck, wobei die Schnüffelnut 2.4 von der Dichtung 4.1 freigegeben wird und Fluid vom Sekundärraum 4.4 über die Schnüffelnut 2.6 eingesogen wird. Dieses Fluid steht beim Verlassen des Schnüffelbereichs dem Primärraum 2.5 als Mehrvolumen zur Verfügung. Wird der Schnüffelbereich vom Kolben 4 verlassen, steigt der Druck im Druckraum 4.5 schlagartig an, wodurch die Schnüffelnut 2.4 verschlossen wird.
4 zeigt einen Geberzylinder für ein automatisiertes oder automatisches Getriebe. Der Aufbau dieses Geberzylinders verringert sich dementsprechend um einen Kolben. Der Aufbau des Geberzylinders ist damit ähnlich wie in 1 dargestellt. Auch hier wird der Kolben 4 von einem Dorn 2.2 achsmittig aufgenommen. Umfangsseitig wird der Kolben 4 von der Hülse 5.1 über die Spindel 1.1. geführt. Ebenso sind am Gehäuse 3 spiegelbildlich zur Achsmitte des Kolbens 4 Schenkelfedern 6.1 angeordnet, wobei sich in diesem Falle, im Gegensatz zu 1, der freie Schenkel der Schenkelfeder 6.1 jeweils am Gehäuse 3 abstützt. Der andere Schenkel der Schenkelfeder 6.1 stützt sich an der bolzenartigen Erhebung, die wiederum als Abrollpunkt 5.1 für die Schenkelfeder 6.1 fungiert, ab.
Ebenso wie in 1 verschiebt der Motor 1 über die Spindel 1.1 den Kolben 4 des Geberzylinders. Der Kolben 4 ist mittels einer an seinem Umfang angebrachten Erhebung 4.7 gegenüber dem Gehäuse 3 verdrehgesichert.
Dabei taucht das Gehäuse 2 mit dem Dorn 2.2 in den Kolben 4 ein. Dieser ist wiederum mit den Dichtungen 4.1 und 4.3 versehen, über deren äußere Dichtlippen Fluid in Richtung Primärraum 2.5 strömen kann.
Vor Erreichen des Maximalhubs des Kolbens 4 dichtet zunächst die Dichtung 4.3 zwischen Dorn 2.2 und Kolben 4 ab. Kurz vor dem Erreichen des Minimalhubs des Kolbens 4 überfährt dabei die Dichtung 4.1 die Schnüffelnut 2.4. Die auf dem Gehäuse 3 sitzenden Schenkelfedern 6.1 drücken dabei über ihre Abrollpunkte 5.1 auf die Hülse 5. Diese wird im Gehäuse 3 geführt und ist über die Abrollpunkte 5.1 bezüglich des Gehäuses 3 verdrehgesichert. Somit überträgt die Hülse 5 die Schenkelfederkraft auf den Kolben 4.
Im Gehäuse 2 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 9, welches bei Erreichen des maximal gewünschten Druckes öffnet. Außerdem befindet sich im Gehäuse 2 ein Ventil 8, mit dem manuell die Verbindung zwischen Primärraum 2.5 und Sekundärraum 4.4 hergestellt, beziehungsweise getrennt werden kann. Das Ventil 8 kann dazu verwendet werden, um bei der Befüllung mit Fluid den Primärraum 2.5 mit dem Sekundärraum 4.4 zu verbinden. Damit kann es, wie bereits in 1 beschrieben, zur Notöffnung der Kupplung verwendet werden.
Der Geberzylinder ist für ein vorbefülltes fluidisches System konzipiert, bei dem mit Hilfe des Balges 7 der Druckausgleichsbehälter 11 in den Geberzylinder integriert ist.
Der Vorgang „Fluid in den Primärraum fördern” bei geschlossener Kupplung (unter Druck) läuft ähnlich ab, wie bereits in 3 dargestellt. Beim Vorgang „Fluid aus dem Primärraum ablassen” fährt der Kolben 4 mit Hilfe der Spindel 1.1 in den Schnüffelbereich, wobei dieser zunächst keine Funktion hat, da das im Druckraum 4.5 verdrängte Fluid über die Nachsauglippe von der Dichtung 4.3 in den Primärraum 2.5 strömt. Befindet sch ein Mehrvolumen in der fluidischen Strecke, so wird dies über das Druckbegrenzungsventil 9 in den Sekundärraum 4.4 abgelassen.
Fährt der Kolben 4 aus dem Schnüffelbereich heraus, so entsteht im Druckraum 4.5 ein Unterdruck. Dieser bewirkt, dass über die Nachsauglippe der Dichtung 4.1 Fluid aus dem Sekundärraum 4.4 in den Druckraum 4.5 und somit in den Primärraum 2.5 gedrückt wird. Es kann ein beliebiges Fehlvolumen ausgeglichen werden, in dem der Schnüffelvorgang belieb oft hintereinander ausgeführt wird.
Ebenso ist auch bei dieser Ausführung des Zylinders ein Schnüffeln in drucklosem Zustand, d. h. bei geöffneter Kupplung, möglich. Geschnüffelt wird, wenn der Primärraum 2.5 drucklos ist, d. h. wenn der Ausrücker der Kupplung seinen Anschlag für die Min-Extension erreicht. Um die fluidische Übertragungsstrecke nicht zu verstimmen, soll genau zu diesem Zeitpunkt geschnüffelt werden. Dies kann durch eine entsprechende konstruktive Ausbildung der Schnüffelnut 2.4 erreicht werden; beispielsweise in dem die Schnüffelnut 2.4 flach und breit ausgeführt wird. Solange der Primärraum 2.5 unter Druck steht, hat die Schnüffelnut 2.4 keine Funktion, da die innere Dichtlippe der Dichtung 4.1 in die Schnüffelnut 2.4 gedrückt wird und diese dabei abdichtet. Erst wenn der Ausrücker der Kupplung seinen Endanschlag erreicht, wird der Primärraum 2.5 schlagartig drucklos. Die Dichtung 4.1 wird jetzt nicht mehr in die Schnüffelnut 2.4 gedrückt. Sie wird also frei gegeben. Würde der Kolben 4 jetzt noch weiter zurückgezogen, so würde Fluid von Sekundärraum 3.2 in den Primärraum 2.5 gezogen und somit die fluidische Übertragungsstrecke verstimmt. Aus diesem Grund soll, sobald die Schnüffelnut 2.4 von der Dichtung 4.1 freigegeben wird, der Kolben 4 stehen bleiben. Dies wird entsprechend elektrisch über den Motor erreicht. Die Motorsteuerung kann diesen Zustand z. B. erkennen, da, wenn die Strecke drucklos wird, der Motor vom Schub- in den Zugbetrieb wechselt.
Der von der Schnüffelnut 2.4 freigegebene Querschnitt ist relativ klein. Fährt beim Schließen der Kupplung der Geberzylinder schnell vor, so fließt kaum Fluid über die Schnüffelnut 2.4 ab. Außerdem wird durch den Staudruck ein Druck im Primärraum 2.5 aufgebaut, wodurch die Dichtung 4.1 die Schnüffelnut 2.4 zudrückt.
Dieser Vorgang kann ebenso gut am druckseitigen Ende des Kolbens 4 erfolgen, in dem der Dorn 2.2 und der Kolben 4 an diesem so ausgebildet wird, dass die Ventilfunktion an diesem Ende realisiert wird.
In der 5 ist ein Geberzylinder dargestellt, der in seinen beiden Endstellungen, d. h. unter Druck und in drucklosem Zustand, schnüffeln kann. Der Kolben 4 ist in einem Gehäuse untergebracht, das in zwei Teilgehäuse aufgeteilt ist, in das Gehäuse 2 und das Gehäuse 3. Das Gehäuse 2 ist wiederum in Kammern unterteilt, wobei sich in einer Kammer der Kolben 4 befindet. In der äußeren Kammer ist ein Druckspeicher 12 angeordnet. Dieser ist als Schraubenfeder ausgebildet und hat an seinem druckseitigen Ende eine feste Verbindung zum Gehäuse 3. In das druckseitige Ende der Feder ist ein weiterer Kolben 4a eingesetzt. Des Weiteren ist das druckseitige Ende des Kolbens 4 mit einem Druckventil, das im Gehäuse 2 angeordnet ist, verbunden. Außerdem ist der Kolben 4, wie auch in den vorhergehenden Figuren gezeigt, umfangsseitig mit Erhebungen versehen, die eine Verdrehsicherung zum Gehäuse 3 gewährleisten.
Bei der Schnüffelstellung in eingerücktem Zustand (rechte Kolbenstellung) ist der drucklose Sekundärraum 4.4 über die Schnüffelnut 2.4 mit dem Primärraum 2.5 verbunden. In ausgerücktem Zustand (linke Kolbenstellung) wird der druckbehaftete Sekundärraum 2.3 mit dem Primärraum 2.5 verbunden, in dem der Kolben 4 den Stößel 9 des Druckbegrenzungsventils aufdrückt. Der Druck im Sekundärraum 2.3 ergibt sich aus der Federkraft der Schraubenfeder 12 und der Kolbenfläche des Kolbens 4a und entspricht dem Druck, der benötigt wird, um die Ausrückkraft der Kupplung in ausgerücktem Zustand aufzubringen. Der Weg dieses Kolbens 4a ist in seiner linken Stellung beim Anschlag an das Gehäuse 2 und in seiner rechten Stellung durch die Nut 3.1 begrenzt, bei deren Erreichen Fluid vom druckbehafteten Sekundärraum 2.3 zum drucklosen Sekundärraum 4.4 abgelassen wird.
Der Druckspeicher 12 wird aufgeladen, in dem der Kolben 4 in Richtung drucklosen Schnüffeln fährt. Erreichen die Tellerfederzungen der Kupplung ihren Anschlag bevor die primärseitige Dichtung 4.1 die Schnüffelnut 2.4 erreicht, so strömt bei Erreichen der Schnüffelnut 2.4 das Fluid in den Primärraum 2.5, das sich zwischen der Position „Tellerfedern im Anschlag” und „druckloses Schnüffeln” befindet. Dieses Mehrvolumen wird beim anschließenden Schnüffeln unter Druck in den druckbehafteten Sekundärraum 2.3 gedrückt. Je weniger die Kupplung verschlissen ist, desto früher erreichen ihre Tellerfedern ihren Anschlag und desto größer ist dieses Volumen.
Um ein Schnüffeln bei ausschließlich druckbeaufschlagtem Ausrücksystem im Geberzylinder zu gewährleisten, ist druckseitig die Stirnseite des Kolbens 4 so auszubilden, dass damit die Funktion eines Rückschlagventils nachgebildet wird, wodurch nur eine Fluidverschiebung vom drucklosen Sekundärraum 4.4 in den Primärraum 2.5 zugelassen wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Umsetzung des Erfindungsgedankens stellt die konstruktive Variante gemäß 6 dar. Im Wesentlichen ist der Aufbau dieses Geberzylinders gleich dem in den vorher beschriebenen Figuren. Allerdings fehlt hier der Druckausgleichsbehälter 11. Ein weiterer Unterschied zu den zuvor beschriebenen Figuren besteht darin, dass beidseitig vom Kolben 4 und parallel zu diesem im äußeren Raum des Gehäuses 2,3 Schraubenfedern 6.2 angeordnet sind. Diese stehen mit einem Hebelmechanismus mit dem Kolben 4 in Verbindung. Dazu sind die Schraubenfedern 6.2 so ausgebildet, dass sie über ihre Kugelschalen 6.3 einerseits mit dem Gehäuse 3 verbunden sind und mit ihren Kugelschalen 6.4 in Wirkverbindung über einen Hebel 10 mit dem Kolben 4 stehen. Die Hebel 10 sind spiegelbildlich zum Kolben 4 angeordnet und stützen sich mit ihren Abrollpunkten 5.1 am Gehäuse 3 und am Kolben 4 ab, auf die die Hebel 10 über ihre Schraubenfedern 6.2 gedrückt werden. Somit ist eine Übertragung der Federkraft auf den Kolben 4a möglich. Durch diese Lösung werden die aufzubringenden Ausrückkräfte reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Motor
1.1: Spindel
2: Zylindergehäuse
2.1: Druckbegrenzungsventil
2.2: Dorn
2.3: druckbeaufschlagter Sekundärraum
2.4.: Schnüffelnut
2.5: Primärraum
2.6: Schnüffelnut
3: Gehäuse
3.1: Nut
4: Kolben
4a: zweiter Kolben
4.1: Dichtung
4.1a: primärseitige Dichtung
4.3: Dichtung
4.4: Sekundärraum
4.5: Bohrung
4.7: Verdrehsicherung
5: Hülse
5.1: Lagerstelle (Stifte)/Abrollpunkte
6: Kompensationsfeder/
6.1: Schenkelfeder
6.2: Druckfeder
6.3: linke Kugelschale
6.4: rechte Kugelschale
7: Balg
8: Pin/Stift
8.2: O-Ring
8.3: Einlegeteil
9: Druckbegrenzungsventil
10: Hebel
11: Druckausgleichsbehälter
12: Druckspeicher

Claims

Vorrichtung zum Übertragen einer Stellkraft mit einem Antrieb, mindestens einer Kupplung, mindestens einem Geberzylinder, in dem mindestens ein Kolben (4) axial geführt wird, Kraftspeicher- und Übertragungselementen wobei eine Kraft über mit mindestens einem Kraftspeicher (6.1), (6.2) verbundene Übertragungselemente oder direkt auf mindestens einen Kolben (4) übertragen wird und mindestens zwei nicht linear wirkende Kompensationsfedern (6.1), (6.2) umfangsseitig beabstandet vom Kolben (4) in einem den Kolbenraum umgebenden hülsenartigen Raum über dessen Umfang verteilt angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende mit dem Gehäuse (2), (3) in Verbindung stehen und wobei die Kompensationsfeder eine Schraubenfeder (6.2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (6.2) endseitig mit Kugelschalen (6.3), (6.4) versehen ist, wobei die Schraubenfedern (6.2) an ihrem motorseitigen Ende über ihre motorseitige Kugelschale (6.4) jeweils von Hebeln (10) formschlüssig aufgenommen werden, deren anderes Ende achsmittig am motorseitigen Ende des Kolbens (4) drehbar gelagert ist und auf ihrer Länge jeweils eine zylinderförmige Erhebung als Abrollpunkt (5.1) aufweisen, worüber die Hebel (10) mit dem Gehäuse (3) in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder am entgegen gesetzten Ende seines motorseitigen Anschlusses mindestens einen Anschluss zu einer fluidischen Strecke aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Vorrichtung aus einer Hülse besteht, in der mindestens eine weitere Hülse angeformt ist zur Bildung von mindestens zwei koaxialen Kammern.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer dieser Kammern zur Aufnahme eines Kolben (4) dient, der darin axial beweglich geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) den Raum der Kammer in einen Primärraum (2.3), (2.5) und einen Sekundärraum (4.4) aufteilt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) an seinem motorseitigen Ende Verdrehsicherungen (4.7) in Form von mindestens zwei Bolzen als Abrollpunkte (5.1) aufweist, die auf seinem Umfang verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Kolbens (4) Dichtungen (4.1), (4.1a), (4.3) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Hülse des Zylindergehäuses (2) mindestens eine Schnüffelnut (2.4) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelnut (2.4) so angeordnet ist, dass sie zeitweilig in Verbindung mit dem Primärraum (2.3), (2.5) und dem Sekundärraum (4.4) steht.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) in axialer Richtung mindestens eine Nut (3.1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (10) spiegelbildlich zur Kolbenachse am Kolben (4) angeordnet sind und ihre Enden von einem gemeinsamen Drehpunkt (5.1) aufgenommen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schraubenfedern (6.2), ihre Dimensionierung und Steifigkeit sowie die Lage der Abrollpunkte (10.1) und Drehpunkte (5.1) von der in der Kupplung gespeicherten Kraft abhängig ist.