DE10218145A1 - Elektrohydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere für die Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung, umfassend einen Hauptkolben (66), der dicht und axial verschiebbar in einem Zylinder (54) gelagert ist, in dem er wenigstens eine hintere Betätigungskammer (72-C1, 74-C2) begrenzt, die in einem ortsfesten Körper der Betätigungseinrichtung ausgebildet ist und der geregelt eine unter Druck stehende Flüssigkeit durch einen Zuführkreislauf zugeleitet wird, welcher eine Druckquelle (16, 18) und Mittel zur Regelung des Volumens der in die Betätigungskammer eingelassenen oder daraus ausgelassenen unter Druck stehenden Flüssigkeit umfaßt, wobei der Regelungskreislauf eine Konstantpumpe (18, 20) umfaßt, deren Auslaßöffnung (OR) mit der Betätigungskammer (72-C1, 74-C2) verbunden ist und deren Einlaßöffnung (OA) mit wenigstens einer Kammer (96, 116) eines Speichers (A, A1, A2) verbunden ist, die durch einen Speicherkolben (94, 112) axial begrenzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinrichtung, um axial auf ein mechanisches Organ eines Ausrüstungsteils eines Kraftfahrzeugs einzuwirken, insbesondere auf eine Stange, die zu einem Betätigungsgestänge einer Kraftfahrzeugkupplung gehört, umfassend einen Hauptkolben, der dicht und axial verschiebbar in einem Zylinder gelagert ist, in dem er wenigstens eine hintere Betätigungskammer begrenzt, die in einem ortsfesten Körper der Betäti­ gungseinrichtung ausgebildet ist und der eine unter Druck stehende Flüssigkeit geregelt durch einen Zuführkreislauf zuleitbar ist, der eine Druckquelle und Mittel zur Regelung des Volumens der in die Betätigungskammer eingelassenen oder daraus ausge­ lassenen unter Druck stehenden Flüssigkeit umfaßt.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine elektrohydraulische Betätigungseinrichtung für die Betätigung einer Kraftfahrzeugreibungskupplung.

In der FR-A-2.670.259 ist eine hydraulische Betäti­ gungseinrichtung beschrieben und dargestellt worden, bei der ein Hauptkolben und ein Hauptzylinder zum Einsatz kommen, die eine Betätigungskammer definie­ ren, mit der sich eine zuverlässige Betätigung der Kupplung unabhängig vom jeweiligen Verschleißzustand der Reibbeläge erzielen läßt, welche die Kupplung umfaßt, und wobei die Verschiebung des Gestänges nicht von dem in der Betätigungskammer herrschenden Druck abhängig ist, so daß sichergestellt wird, daß die Kupplung eindeutig betätigt wird, das heißt, daß einem Betätigungsdruck nur eine Kupplungsposition entspricht.

Die Konstruktion der in dieser Druckschrift vorge­ schlagenen hydraulischen Betätigungseinrichtung ist jedoch komplex und erfordert die Verwendung zahl­ reicher Bestandteile, insbesondere was den Zuführ­ kreislauf für das Druckmedium der Betätigungs­ einrichtung betrifft, der aus verschiedenen, in die Betätigungseinrichtung integrierten oder nicht inte­ grierten Elementen besteht, wodurch sich der Bauraum­ bedarf, das Gewicht und die Kosten entsprechend erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache, preiswert herzustellende und leicht handhabbare hydraulische Betätigungs­ einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die bei kompakter Bauweise eine unabhängige Baugruppe bildet, welche sich problemlos mit einer Reibungs­ kupplung verbinden läßt, beispielsweise anstelle eines herkömmlichen hydraulischen Nehmerzylinders, wobei die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung nur elektrische Anschlüsse an eine zentrale elektronische Regelungs- und Steuerungseinheit für die Kupplung und an eine Stromquelle erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betäti­ gungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß der Regelungskreislauf eine Konstantpumpe umfaßt, deren Auslaßöffnung mit der Betätigungskammer ver­ bunden ist und deren Einlaßöffnung mit wenigstens einer Kammer eines Speichers verbunden ist, die durch einen Speicherkolben axial begrenzt wird.

Der Hauptvorteil liegt dabei darin, daß die Be­ tätigungseinrichtung insbesondere bezüglich des Zuführkreislaufs für das Druckmedium wesentlich weniger komplex ausführbar ist. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ist aufgrund der einfachen Konstruktion kostengünstig herzustellen und außer dem auch leicht zu montieren und handzuhaben.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Speicherkammer in dem ortsfesten Körper der Betätigungseinrichtung ausgebildet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die mit ihrem elektrischen Antriebs­ motor verbundene Konstantpumpe eine Untergruppe, die an eine hintere axiale Abschlußfläche des ortsfesten Körpers der Betätigungseinrichtung angefügt ist, in der die Betätigungskammer und die Speicherkammer axial münden.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn eine erste Speicherkammer eine zylindrische ringförmige Kammer ist, die eine erste mittlere zylindrische Betätigungs­ kammer umgibt, die durch eine rohrförmige Buchse radial begrenzt wird, in deren Innern der Betätigungs­ kolben dicht axial verschiebbar gelagert ist, um darin, axial nach vorn, die hintere Betätigungskammer und, axial nach hinten, eine vordere Zwischenkammer zu begrenzen, die mit der ersten Speicherkammer in Verbindung steht.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das vordere axiale Ende der vorderen Zwischenkammer einseitig geschlossen und es mit der ersten Speicherkammer durch wenigstens eine radiale Verbindungsöffnung verbunden ist.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die erste ringförmige Speicherkammer axial nach vorn durch einen ringförmigen Speicherkolben begrenzt wird, der darin dicht und axial verschiebbar gelagert ist, dessen Außenfläche dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist und der durch eine erste Speicherfeder axial nach hinten beaufschlagt wird.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der orts­ feste Körper der Betätigungseinrichtung aus einer ra­ dial äußeren rohrförmigen Muffe besteht, die an ihrem hinteren axialen Ende durch eine vordere Abschluß­ platte, die zur Untergruppe Motor-Pumpe gehört, und an ihrem vorderen axialen Ende durch einen Verschluß­ stopfen verschlossen ist, durch den mittig und dicht ein vorderes Endstück des Betätigungskolbens hin­ durchgeht.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der orts­ feste Körper der Betätigungseinrichtung eine radial innere rohrförmige Buchse umfaßt, deren hinteres axiales Ende dicht auf einer formschlüssigen Auflage­ fläche der zur Untergruppe Motor-Pumpe gehörenden vorderen Abschlußplatte zentriert ist und deren vorderes axiales Ende durch den Verschlußstopfen befestigt und mittig verschlossen ist.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Betäti­ gungseinrichtung einen zweiten Speicherkolben umfaßt, der axial verschiebbar in der Betätigungskammer, hinter dem Betätigungskolben, gelagert ist.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Betäti­ gungseinrichtung eine Vorspannfeder umfaßt, die den Betätigungskolben beaufschlagt, indem sie auf seine hintere Querabschlußfläche einwirkt.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Vor­ spannfeder auf die hintere Querfläche des zweiten Speicherkolbens einwirkt, um eine zweite Speicher­ feder zu bilden.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Pumpe axial zwischen dem Motor und dem ortsfesten Körper der Betätigungseinrichtung eingefügt ist und durch eine vordere axiale Abschlußplatte axial nach vorn begrenzt wird, in der die Aus- und Einlaßöffnungen der Pumpe ausgebildet sind.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Betäti­ gungseinrichtung einen Positionsgeber für die axiale Position des Betätigungskolbens bezogen auf den orts­ festen Körper der Betätigungseinrichtung umfaßt.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Konstantpumpe durch einen gesteuerten Elektromotor angetrieben wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird.

Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine teilweise im Axiallängsschnitt ausge­ führte Ansicht einer ersten Ausführungsart einer einfach wirkenden Betätigungs­ einrichtung mit einem integrierten Speicher gemäß den Lehren der Erfindung, wobei der Betätigungskolben in der hinteren axialen Endposition dargestellt ist, während sich der Speicherkolben in der vorderen axialen Position befindet, die der Maximalladung des integrierten Speichers entspricht;

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei der Betätigungskolben in der vorderen axialen Endposition dargestellt ist, während sich der Speicherkolben in der hinteren axialen Endposition befindet, die der Minimalladung des integrierten Speichers entspricht;

Fig. 3 eine Darstellung der ersten Ausführungsart der Erfindung in Form eines Hydraulikschalt­ bilds;

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 zur Ver­ anschaulichung einer zweiten Ausführungsart einer Betätigungseinrichtung gemäß den Lehren der Erfindung als doppelt wirkende Betätigungseinrichtung mit integrierten Speichern, wobei sich der Kolben des zweiten integrierten Speichers und der Betätigungs­ kolben beide in der hinteren axialen End­ position befinden, während sich der Kolben des ersten integrierten Speichers in der vorderen axialen Position befindet;

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, wobei sich der Betätigungskolben in der vorderen axialen Endposition befindet, während sich die beiden Speicher in der Lage befinden, die sie vor dem Abschalten der Pumpe einnehmen;

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, in der sich die beiden Speicher in der Lage be­ finden, die sie nach dem Abschalten der Pumpe einnehmen;

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 4 bis 6, wobei sich der Betätigungskolben im Anschluß an eine Wiedereinschaltung der Pumpe in entgegengesetzter Richtung in einer axialen Zwischenposition befindet;

Fig. 8 ein ähnliches Schaltbild wie Fig. 3, das der zweiten Ausführungsart der Erfindung von Fig. 4 entspricht;

Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Betätigungseinrichtung nach der zweiten Ausführungsart;

Fig. 10 ein ähnliches Hydraulikschaltbild wie Fig. 8 zur Veranschaulichung einer ersten Variante der zweiten Ausführungsart einer doppelt wirkenden Betätigungseinrichtung mit nur einem Speicher;

Fig. 11 eine zweite Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsart einer doppelt wirkenden Betätigungseinrichtung mit nur einem Speicher.

In der nachfolgenden Beschreibung werden identische, gleichartige oder ähnliche Bestandteile und Elemente jeweils durch die gleichen Bezugsnummern bezeichnet.

Es wird, ohne einschränkende Wirkung, unter Bezug­ nahme auf die Figuren eine horizontale Ausrichtung und eine Lagebezeichnung hinten/vorn von links nach rechts mit Blick auf diese Figuren zugrunde gelegt.

In Fig. 1 ist eine elektrohydraulische Betätigungs­ einrichtung 10 gemäß den Lehren der Erfindung darge­ stellt, die im wesentlichen aus einer hinteren Unter­ gruppe Motor-Pumpe 12 und aus einer vorderen Hydrau­ likuntergruppe 14 besteht, die eine zylindrische Gesamtform mit einer gemeinsamen Achse A aufweisen, um eine kompakte Baugruppe mit einer Gesamtform und Gesamtabmessungen entsprechend denen eines Hydraulik­ zylinders für die Betätigung einer Kraftfahrzeug­ kupplung zu bilden.

Zu Informationen über die allgemeine Konstruktion einer derartigen Kupplung kann auf den Stand der Technik verwiesen werden, den die Druckschrift FR-A- 2.670.259 darstellt, die insbesondere die Funktions­ eigenschaften der Kupplung und die Besonderheiten einer elektrohydraulischen Vorrichtung für ihre Betätigung darlegt, das heißt zur Herbeiführung des Aus- und Einkuppelns in Abhängigkeit von Betätigungs­ befehlen, die direkt durch den Fahrer oder durch eine elektronische Regelungs- und Steuerungseinheit einer Antriebsgruppe ausgegeben werden, die eine Kraftüber­ tragung mit automatisierten oder vollautomatischen Gangwechseln umfaßt.

Die vordere Hydraulikuntergruppe 14 weist eine allge­ meine Konstruktionssymmetrie um eine Hauptachse A herum auf, mit Ausnahme ihres oberen Teils für die Aufnahme des Positionsgebers des Betätigungskolbens.

Die hintere Untergruppe 12 umfaßt hier einen hinteren Elektromotor 16 und eine Konstantpumpe 18, bei der es sich hier um eine Zahnradpumpe 20 handelt, die durch die Ausgangswelle 22 des Motors 16 drehend ange­ trieben wird.

Die Pumpe 20 ist daher axial zwischen dem hinteren Motor 16, an dem sie durch Schrauben 24 befestigt ist, und der vorderen Hydraulikuntergruppe 14 einge­ fügt.

Der Pumpenkörper 26 wird axial nach vorn durch eine vordere Querplatte 18 begrenzt, an der durch Aufpressen der ortsfeste Körper der Betätigungs­ einrichtung 10, das heißt der Körper seiner vorderen Hydraulikuntergruppe 14, befestigt ist.

Dazu umfaßt die Betätigungseinrichtung eine äußere rohrförmige Muffe 20, deren hinteres axiales Ende einen radialen Kragen 21 für sein Aufpressen am Umfang der Platte 28 umfaßt. Wie dies in den Figuren zu erkennen ist, handelt es sich bei der rohrförmigen Muffe 30 um das einzige Teil der vorderen Hydraulik­ untergruppe 14, das nicht rotationssymmetrisch um die Achse A ausgeführt ist, insoweit es eine axiale Einsenkung 34 enthält, die eine äußere Aufnahme für einen Positionsgeber 36, beispielsweise in elektro­ magnetischer Ausführung, bildet, der mit einem Magneten des Betätigungskolbens zusammenwirkt.

An ihrem vorderen axialen Ende ist die rohrförmige Muffe 30 durch einen angefügten Verschlußstopfen 38 aus zwei Teilen 40 und 42 verschlossen.

Der erste Teil 40 bildet den eigentlichen Verschluß­ stopfen, der einen rohrförmigen mittigen Körper 44 umfaßt, der sich axial nach hinten im Innern der Muffe 30 von einem vorderen äußeren radialen Kragen 46 aus erstreckt, der in der Muffe 30 an seinem äußeren Umfang zentriert ist und der durch den zweiten Teil 42 axial befestigt ist, bei dem es sich um einen Aufpreß- und Verschlußteller handelt.

Die vordere Hydraulikuntergruppe 14 umfaßt außerdem eine rohrförmige mittige Buchse 48, deren radial äußere Umhüllung 50 einteilig mit der Muffe 30 ausgeführt ist und die durch eine innere Hülse 52 verdoppelt ist. Die Doppelbuchse 48 und die Muffe 30 begrenzen daher radial einen Hohlraum oder mittigen Zylinder 54 und einen koaxialen ringförmigen zylindrischen Hohlraum 56, der ihn umgibt.

Der rohrförmige mittlere Körper 44 des ersten Teils 40 des Verschlußstopfens 38 am vorderen axialen Ende verschließt axial nach vorn die mittige Buchse 38 unter Einfügung einer Scheibe 58, wobei eine oder mehrere, in den Figuren nicht dargestellte radiale Öffnungen oder Durchgänge an der dichten Übergangs­ fläche zwischen der hinteren Fläche der Scheibe 58 und dem vorderen axialen Abschlußrand der Hülse 52 gebildet werden, um eine Verbindung zwischen dem mittleren Zylinder 54 und dem ringförmigen Hohlraum 56 herzustellen.

Das hintere axiale Ende der Hülse 52 und daher auch der Buchse 48 ist auf einer zylindrischen Auflage­ fläche 60 zentriert, die zur Platte 28 gehört, unter Einfügung eines statischen Runddichtrings 62, der in eine Ausnehmung der Auflagefläche 60 eingesetzt ist.

Ein auch als Betätigungskolben bezeichneter erster Kolben 66 ist dicht verschiebbar im mittigen Zylinder 54 gelagert.

Der Betätigungskolben umfaßt einen Kolbenkörper 68, der einen dynamischen Lippendichtungsteller 70 trägt, der mit dem inneren Umfang der Hülse 52 zusammen­ wirkt, um im Zylinder 54 eine zylindrische hintere erste Betätigungskammer 72 oder C1 und eine vordere ringförmige zweite Zwischenkammer 74 oder C2 zu bilden, die vorn durch die Scheibe 58 begrenzt wird, durch die mittig in der gleichen Weise wie der mittige Körper 54 des Verschlußstopfens 38, 40 eine vordere rohrförmige Verlängerung 76 des Körpers 68 des Kolbens 66 hindurchgeht, die mit einem dyna­ mischen Lippendichtungsteller 78 zusammenwirkt, die am Körper 68 angebracht ist, und die mit dem äußeren Umfang der Verlängerung 76 zusammenwirkt.

Der Betätigungskolben 66 umfaßt außerdem ein mittle­ res Teil 80, das den Dichtungsteller 70 axial hält und das den Körper 68 mittig verschließt, an dem er, beispielsweise durch Verkleben, axial befestigt ist.

Die vordere Abschlußquerfläche 82 des mittleren Teils 80 des Kolbens 66 ist in Form eines halbkugelförmigen Hohlraums gestaltet, der das formschlüssige hintere kugelförmige Ende einer Ausgangsstange 84 aufnimmt, die teilweise axial in der Verlängerung 76 aufge­ nommen ist.

Eine Schraubendruckfeder 86 ist in der hinteren Betätigungskammer eingefügt, und sie wirkt mit der hinteren Querfläche 88 des Betätigungskolbens 66 zusammen, um ihn axial nach vorn zu beaufschlagen, so daß sie eine Vorspannfeder für das Ausrücklager der Kupplung bildet.

Der Betätigungskolben 66 wird bei seinen Bewegungen zwischen seinen vorderen und hinteren axialen End­ positionen durch einen gerippten mittigen Kern 90 geführt, der hier einstückig mit der Platte 28 ausgeführt ist und der axial verschiebbar im Innern des mittleren Teils 80 des Betätigungskolbens 66 gelagert ist.

Der Kern 90 ermöglicht auch eine Winkelvorpositionie­ rung des Kolbens 66 im Verhältnis zum Positionsgeber 36.

Das vordere axiale Ende 92 des Kerns 90 bildet einen hinteren axialen Anschlag, der die hintere axiale Endposition des Betätigungskolbens 66 definiert.

Darüber hinaus umfaßt die hydraulische Betätigungs­ einrichtung oder der Zylinder einen ringförmigen Speicherkolben 94, der dicht axial verschiebbar in dem ringförmigen Umfangshohlraum 56 gelagert ist, in dem er, axial nach vorn, eine hintere zylindrische ringförmige Speicherkammer 96 begrenzt, die durch die zuvor erwähnten Öffnungen mit der mittleren Zwischen­ kammer 74 in Verbindung steht.

Der Speicherkolben 94 trägt auf seiner Rückseite einen dynamischen Lippendichtungsteller 98, während seine Vorderseite dem atmosphärischen Druck ausge­ setzt ist, der in der vorderen ringförmigen Kammer 100 herrscht, in der eine Speicherschraubenfeder 102 angeordnet ist, die den Kolben 94 axial nach hinten beaufschlagt, wobei die hintere axiale Endposition des Kolbens durch einen ortsfesten Anschlag 104 bestimmt wird.

Die einfach wirkende integrierte Betätigungsein­ richtung umfaßt daher einen integrierten Speicher "A", der durch die Elemente 94, 96 und 102 gebildet wird.

Die in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Auslaß­ öffnung OR der Pumpe 18 steht durch die Platte 28 hindurch ständig mit der hinteren Betätigungskammer 72 in Verbindung, während ihre in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Einlaßöffnung OA in der gleichen Weise ständig mit der Speicherkammer 96 in Verbindung steht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 soll nun die Funktionsweise der einfach wirkenden hydraulischen Betätigungseinrichtung nach der ersten Ausführungsart beschrieben werden.

Die Stromversorgung des Motors 16 der Untergruppe Motor-Pumpe 12 wird durch eine nicht dargestellte elektronische Regelungs- und Steuerungseinheit ge­ steuert, mit der auch der Positionsgeber 36 verbunden ist, der es ermöglicht, jederzeit und präzise die axiale Position des Betätigungskolbens 66 im Ver­ hältnis zum ortsfesten Körper der Betätigungsein­ richtung und daher auch im Verhältnis zu einem orts­ festen Teil der Fahrzeugstruktur in Erfahrung zu bringen, an dem die Betätigungseinrichtung befestigt ist, und dadurch den Verstellweg der Betätigungs­ einrichtung steuern zu können.

In der in Fig. 1 veranschaulichten Position ist der integrierte Speicher A (94, 96, 102) maximal geladen, das heißt, daß seine Vorspannfeder 102 hier bis zum Aneinanderstoßen der Windungen zusammengedrückt ist.

Wenn, ausgehend von der in Fig. 1 veranschaulichten Position, der Motor 16 mit Strom versorgt wird, pumpt die Pumpe 18 durch ihre Auslaßöffnung OR (siehe Fig. 3) in die Betätigungskammer 72, während ihre Einlaß­ öffnung OA aus der ringförmigen Umfangskammer 96 Flüssigkeit aufnimmt, um die mit Blick auf Fig. 1 von links nach rechts erfolgende axiale Verschiebung des Betätigungskolbens 66 herbeizuführen, wodurch die Ausgangsstange 84 angetrieben wird, um das Auskuppeln zu betätigen.

Bei der Feder 86 handelt es sich um eine Vorspann­ feder, die gewährleistet, daß sich vor der durch Antrieb des Motors 16 erfolgenden Betätigung der Betätigungskolben 66 durch das die Stange 84 umfas­ sende Gestänge in axialem Anschlag nach rechts gegen den Kupplungsmechanismus befindet, der seinerseits eine Membranfeder umfaßt, die entgegengesetzt wirkt.

Der Betätigungsweg des Betätigungskolbens 66 endet, wenn er an der Scheibe 58 zum Anschlag kommt.

Im Verlauf des von hinten nach vorn verlaufenden axi­ alen Betätigungswegs des Betätigungskolbens 66 wird die in der vorderen Zwischenkammer 74 enthaltene Flüssigkeit in die Speicherkammer 96 befördert, die durch den Speicherkolben 94 axial verschlossen wird.

Die Baugruppe, die aus der Kammer 96 mit ihrem schwimmenden Kolben 94 besteht, der ständig durch die voreingestellte Feder 102 beaufschlagt wird und der den Speicher A bildet, der in Fig. 3 schematisch veranschaulicht ist, ermöglicht bei der Betätigung der Betätigungseinrichtung, das heißt beim Übergang von der in Fig. 1 veranschaulichten Position zu der in Fig. 2 veranschaulichten Position, einen Aus­ gleich der Volumina V1 und V2 zwischen den beiden Kammern 72 und 74, deren Querschnitte nicht gleich ausfallen. Denn bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich unter dem hydraulischen Gesichtspunkt um eine geschlossene Baugruppe, das heißt, daß sie zu Anfang befüllt wird und keinen zusätzlichen Flüssig­ keitsbehälter benötigt.

Wenn daher die Position von Fig. 2 erreicht ist, be­ findet sich der Speicher A in der entladenen Position mit seinem Kolben 94, der nach hinten gegen den Anschlag 104 anstößt.

Wenn die betätigte Position von Fig. 2 erreicht ist, die beispielsweise dem Auskuppeln entspricht, ist es möglich, das System in dieser Position zu halten, indem die Pumpe 18 abgeschaltet und dadurch die hintere Kammer 72 verschlossen wird, wodurch jede Rückwärtsbewegung des Betätigungskolbens 66 ver­ hindert wird.

Wie dies zuvor dargelegt wurde, handelt es sich bei der Pumpe 18 um eine Konstantpumpe, deren Leistung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors 16 unterschiedlich ausfallen kann.

Wenn die Pumpe 18 konstruktionsmäßig Austritte auf­ weist, wie dies insbesondere bei Zahnradpumpen der Fall ist, muß die Pumpe 18 weiterlaufen und durch ihre Auslaßöffnung OR in die Kammer 72 pumpen, um die Kupplung in der ausgerückten Position zu halten.

Der Speicher A ermöglicht es daher, einerseits den Verschleiß der Reibbeläge auszugleichen und anderer­ seits leichte Verluste durch Flüssigkeitsaustritte zu kompensieren, wenn sich die Betätigungseinrichtung insgesamt in der in Fig. 1 veranschaulichten Ruhe­ position befindet.

Die Volumenausgleichfähigkeit des Speichers A ent­ spricht dem maximalen Hub des ringförmigen Kolbens 94 zwischen seiner durch den Anschlag 104 bestimmten hinteren axialen Endposition und seiner vorderen axialen Endposition, wenn die Feder 102 bis zum Aneinanderstoßen der Windungen zusammengedrückt ist.

Als Variante kann die vordere Position auch durch einen spezifischen mechanischen Anschlag bestimmt sein, der zum Einsatz kommt, bevor die Windungen der Feder aneinanderstoßen. Darüber hinaus kann sich im Falle einer einfach wirkenden Betätigungseinrichtung der Kolben des Speichers zwischen zwei vorderen und hinteren Endpositionen bewegen, in denen er nicht mechanisch zum Anschlag kommt.

So weist die Speicherkammer 96 in Fig. 1 ihr maxima­ les Volumen auf, was einem "Neuzustand" der Betäti­ gungseinrichtung und der Reibbeläge entspricht, wobei sich die vordere axiale "Ruheposition" (oder Position mit Maximalladung des Speichers) des Kolbens 94 allmählich unter der Einwirkung der Feder 102 nach hinten "verschiebt", nach Maßgabe des Verschleißes der Baugruppe aus Betätigungseinrichtung und Kupplung sowie in Abhängigkeit von eventuellen Flüssigkeits­ verlusten durch Austritte.

In Fig. 3 sind zwei voreingestellte Sicherheits­ klappen 106 und 108 schematisch dargestellt worden, die im Falle einer Drucküberlastung, insbesondere bei einer axialen Blockierung, jeweils einen geregelten Austritt zwischen den Kammern 71 und 74 ermöglichen, wobei diese Sicherheitsklappen beispielsweise in die zwischen den verschiedenen Bestandteilen angeordneten Dichtungen integriert sein können, so daß zum Bei­ spiel ein begrenzter Austritt am Runddichtring 62 stattfinden kann.

Bei der in den Fig. 4 bis 8 veranschaulichten zweiten Ausführungsart ist die Betätigungseinrichtung oder der hydraulische Zylinder 10 doppelt wirkend ausgeführt, wobei sie bzw. er als Beispiel ohne ein­ schränkende Wirkung zwei integrierte Speicher A1 und A2 umfaßt.

Dazu ist die Pumpe 16 natürlich reversibel ausge­ führt, das heißt, daß ihre mit den hinteren Kammern 72 und 74 verbundenen "Ausgangs-" und. "Eingangsöff­ nungen" in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebs­ richtung der Pumpe 18, das heißt in Abhängigkeit von ihrer Drehrichtung im Falle einer Zahnradpumpe, Aus­ laßöffnungen OR bzw. Einlaßöffnungen OA bilden. Jede der beiden Kammern 72 oder 74 bildet daher wechsel­ weise eine Betätigungskammer, in die die Pumpe 18 unter Druck stehende Flüssigkeit pumpt.

Bei dieser in den Fig. 4 und folgende veran­ schaulichten zweiten Ausführungsart ist die Gesamt­ konstruktion der Betätigungseinrichtung 10 mit derjenigen der ersten Ausführungsart identisch; sie umfaßt jedoch zusätzlich einen zweiten Speicherkolben 112, bei dem es sich um einen "Zwischenkolben" handelt, der über einen Dichtungsteller dicht axial verschiebbar im Innern des hinteren axialen Teils des Zylinders 54 gelagert ist, in dem er so die hintere Betätigungskammer 72 und eine zweite Speicherkammer 116 dicht begrenzt.

Eine Schraubenfeder 86 zur Beaufschlagung des zweiten integrierten Speichers A2 ist axial zwischen der hinteren Querfläche des Betätigungskolbens 66 und der vorderen Querfläche des zweiten Betätigungskolbens 112 eingefügt.

Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, wird die hintere axi­ ale Ruheendposition des Betätigungskolbens 66 durch das Anstoßen dieses Kolbens am Zwischenkolben 112 bestimmt, der seinerseits axial nach hinten am gegen­ überliegenden Abschnitt der Platte 28 der Pumpe 18 zum Anschlag kommt.

Wie in Fig. 8 zu erkennen ist, umfaßt die hydrau­ lische Betätigungseinrichtung 10 somit zwei inte­ grierte Speicher A1 (94, 96, 102) und A2 (112, 116, 86), die jeweils in Abhängigkeit von dem in den Kammern 74 bzw. 116 vorliegenden Druck druckgeregelt werden.

Die Speicherkammern 96 und 116 sind durch die Pumpe 18 miteinander "verbunden".

Es folgt nun eine Beschreibung der Funktionsweise der in den Fig. 4 bis 8 dargestellten Betätigungs­ einrichtung 10 unter Bezugnahme auf Fig. 9, bei der es sich um ein Diagramm handelt, das in Abhängigkeit von der Zeit folgendes darstellt:

• - das Volumen V1 der ersten Kammer 72 (C1), das zwischen V1min und V1max schwanken kann, wobei ihr Volumen als das Produkt aus ihrem Querschnitt und dem Hub des Kolbens 66 definiert ist;
• - das Volumen V2 der zweiten Kammer 74 (C2), das zwischen V2min und V2max schwanken kann, wobei ihr Volumen als das Produkt aus ihrem Querschnitt und dem Hub des Kolbens 66 definiert ist;
• - den Ladungszustand E1 des ersten integrierten Speichers 94-96-102 (A1), der sich zwischen einem Minimal-Ladungszustand E1min und einem Maximal- Ladungszustand E1max verändern kann;
• - den Ladungszustand E2 des zweiten integrierten Speichers 112-116-86 (A2), der sich zwischen einem Minimal-Ladungszustand E2min und einem Maximal- Ladungszustand E2max verändern kann;
• - die durchgehenden oder nicht durchgehenden Hydrau­ likverbindungen zwischen dem ersten Speicher A1 und der zweiten Kammer C2 sowie zwischen dem zweiten Speicher A2 und der ersten Kammer C1.

In der in Fig. 4 veranschaulichten Ausgangsposition, die dem Nullpunkt t = 0 des Diagramms von Fig. 9 entspricht, befindet sich der Kolben 66 in axialem Anschlag nach hinten durch den Zwischenkolben 112, V1 = V1min, V2 = V2max, E2 = E2max, wobei seine Feder 102 maximal zusammengedrückt ist, und E1 = E1max, wobei seine Feder 86 maximal zusammengedrückt ist.

Bei jedem Speicher A1, A2 handelt es sich um einen druckgeregelten Speicher, dessen spezifische Charakteristik vor allem vom Voreinstellwert seiner Speicherfeder 102 oder 86 abhängig ist. Die Verbin­ dung zwischen jedem Speicher A1, A2 und der zuge­ hörigen Kammer C2, C1 ist in den Fig. 8 und 9 schematisch in Form eines druckgeregelten Absperr­ ventils VA1, VA2 mit zwei Positionen dargestellt, dessen Voreinstellung gleich derjenigen für die entsprechende Feder 86, 12 ist.

Um die Verschiebung des Kolbens 66 von links nach rechts, ausgehend von der in Fig. 4 veranschaulich­ ten Position, herbeizuführen, wird die Einschaltung der Pumpe 18 betätigt, die dann über ihre mit der Kammer 72 verbundene Auslaßöffnung OR und ihre mit der Kammer 74, 96 verbundene Einlaßöffnung pumpt, das heißt entsprechend der in Fig. 8 und im linken Teil (Phase 1) des Diagramms von Fig. 9 schematisch dar­ gestellten Konfiguration.

Der Druck in der Kammer 72 schiebt den Kolben 66 über den Kolben 112 nach rechts bis zu seiner in Fig. 5 veranschaulichten Endlage, in der V1 = V1max, V2 = V2min, E2 = E2max und E1 = E1min. Diese Volumen- und Zustands­ änderungen sind in Fig. 9 im Anschluß an Phase 1 zu erkennen.

Die Zustandsänderung E1 des Speichers A1, der sich entladen hat, entspricht dem Unterschied der Volumen­ änderungen zwischen den beiden Kammern 72 und 74.

Wenn die doppelt wirkende Betätigungseinrichtung 10 beispielsweise zur Betätigung der Positionsänderung einer Schaltgabel eines sogenannten vollautomatischen Schaltgetriebes verwendet wird, gibt es keine durch das betätigte Organ auf die Stange 84 ausgeübte Kraft, und die Pumpe 18 kann abgeschaltet werden, wobei der Kolben 66 in seiner stabilen Position von Fig. 5 und am Ende von Phase 1 bleibt.

Während der Phase 2 wird die Pumpe 18 anschließend abgeschaltet, und die Einstellung der Federn 86 und 102 fällt so aus, daß sich der zweite Speicher A2 allmählich (bis E2 = E2 min) über die Pumpe 18 entlädt, um das erneute Aufladen des ersten Speichers E1 zu bewirken, bis E1 = E1max, während der Kolben 66 fest im Anschlag nach rechts bleibt, wobei sich V1 und V2 nicht verändern.

So wird das Ende der Phase 2 erreicht, und die relative Position der Bestandteile ist in Fig. 6 veranschaulicht.

Die Einstellung der Federn 86 und 102 fällt dann so aus, daß der erste Speicher A1 bei abgeschalteter Pumpe mit E1 = E1max aufgeladen bleibt, während der zweite Speicher A2 mit E2 = E2min entladen bleibt.

Um die Positionsänderung des Kolbens von rechts nach links, ausgehend von Fig. 6, herbeizuführen, wird erneut die Einschaltung der Pumpe 18 betätigt, und zwar in der zum vorangehenden Fall entgegengesetzten Richtung, so daß ihre mit der Kammer 72 verbundene Öffnung nun eine Einlaßöffnung ist, während ihre mit der Kammer 74, 96 verbundene andere Öffnung die Auslaßöffnung der Pumpe bildet.

Der erste Speicher A1 bleibt daher mit E1 = E1max auf­ geladen, während sich die Volumina der beiden Kammern 72 (C1) und 74 (C2) bis V1 = V1min und V2 = V2max ver­ ringern bzw. vergrößern.

Diese von rechts nach links erfolgende Positions­ änderung des Kolbens 66 entspricht der Phase 3, und in Fig. 7 ist eine Zwischenposition des Kolbens 66 veranschaulicht.

Die Bewegung des Kolbens setzt sich fort, bis die Phase 3 des Diagramms von Fig. 9 abgeschlossen ist und das System sich erneut in seiner in Fig. 4 veranschaulichten Position befindet.

Die Pumpe kann dann abgeschaltet werden, und, wenn das Organ, dessen Positionsänderung durch den Kolben 66 bewirkt wird, keine Kraft auf diesen ausübt, bewirkt das System unter der Einwirkung der Speicher­ federn das "Ausfahren" des Kolbens. Wenn die Betäti­ gungseinrichtung eine Schaltgabel eines Schalt­ getriebes betätigt, umfaßt diese eine mechanische Verriegelungsraste, die jeder Positionsänderung entgegenwirkt, die sich aus dieser Rückkehr der Betätigungseinrichtung mit einem Ausfahren der Stange zum Gleichgewichtszustand ergeben würde.

Bei Betrachtung des Diagramms von Fig. 9 ist festzu­ stellen, daß die beiden Speicher A1 und A2 ihren Zustand nicht vollständig gleichzeitig verändern und daß eine Hysterese zwischen der Vorwärts- (Phase 1 - Phase 2) und der Rückwärtsbewegung (Phase 2 - Phase 3) dank der Abmessungen und der Einstellung der beiden Speicherfedern vorliegt.

Wie in Fig. 10 schematisch dargestellt ist, besteht die Möglichkeit, eine doppelt wirkende Betätigungs­ einrichtung 10 mit nur einer Pumpe und einem einzigen Speicher A auszuführen, der hier durch eine gekreuzte Doppelklappe 200 betätigt wird, die durch den Druck in den Kammern 72 (C1) bzw. 74 (C2) gesteuert wird.

Wenn die Betätigungskammer 72 betätigt und durch die Pumpe 18 mit Druck beaufschlagt wird, das heißt, wenn ihre Auslaßöffnung OR in die Kammer 72 pumpt, dann befindet sich die Klappe 200 in der in Fig. 10 ver­ anschaulichten Position, in der die Verbindung der Kammer 74 mit dem einzigen Speicher A geöffnet ist, um die Bewegung des Kolbens 66 nach rechts zu ermög­ lichen und den Speicher A aufzuladen, während die Verbindung der Kammer 72 mit dem Speicher A ge­ schlossen ist.

In der Endlage der Bewegung des Kolbens 66 nach rechts und nach dem Abschalten der Pumpe ermöglicht die Klappe die Verbindung des Speichers A mit der Kammer 72, in die er sich teilweise entlädt.

Wenn anschließend die Pumpe in der anderen Richtung wieder eingeschaltet wird, wird die Kammer 74 durch die Pumpe 18 mit unter Druck stehender Flüssigkeit befüllt, und die Klappe 200 unterbricht die Ver­ bindung zwischen dem Speicher A und der Kammer 74, die sich auffüllt, um die Bewegung des Kolbens 66 nach links herbeizuführen, indem eine entsprechende Entleerung der Kammer 72 mit Wiederaufladen des Speichers A bewirkt wird.

In der Ausführungsvariante von Fig. 11 ist der einzige Speicher parallel mit der Pumpe 18 ange­ ordnet, und er kann mit den Kammern 72 (C1) und 74 (C2) durch ein Dreiwege- und Dreipositions-Magnet­ ventil 202 verbunden werden, dessen Positions­ änderungen zum Beispiel in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Pumpe 18 gesteuert werden.

Nach einer anderen, nicht dargestellten Variante ist es außerdem möglich, die durch die Klappe 200 oder das Magnetventil 202 erfüllte Funktion durch ein in den Pumpenkörper integriertes hydraulisches Schieber­ ventil auszuführen.

Im Falle ihrer Anwendung bei der Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung ist die Erfindung zwar unter Bezugnahme auf eine Kupplung in "gedrückter" Konstruktion beschrieben worden; sie kann aber natürlich auch bei der Betätigung einer Kupplung in "gezogener" Konstruktion zur Anwendung kommen.

Als nicht dargestellte Variante können die Speicher­ kammern koaxial oder seitlich, in den Körper der Betätigungseinrichtung integriert, ausgeführt sein.

Claims (14)

1. Hydraulische Betätigungseinrichtung (10), um axial auf ein mechanisches Organ eines Ausrüstungsteils eines Kraftfahrzeugs einzuwirken, insbesondere auf eine Stange (84), die zu einem Betätigungsgestänge einer Kraftfahrzeugkupplung gehört, umfassend einen Hauptkolben (66), der dicht und axial verschiebbar in einem Zylinder (54) gelagert ist, in dem er wenig­ stens eine hintere Betätigungskammer (72-C1, 74-C2) begrenzt, die in einem ortsfesten Körper der Betä­ tigungseinrichtung (10) ausgebildet ist und der eine unter Druck stehende Flüssigkeit geregelt durch einen Zuführkreislauf zuleitbar ist, der eine Druckquelle (16, 18) und Mittel zur Regelung des Volumens der in die Betätigungskammer eingelassenen oder daraus ausgelassenen unter Druck stehenden Flüssigkeit umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelungskreislauf eine Konstantpumpe (18, 20) umfaßt, deren Auslaßöffnung (OR) mit der Betätigungskammer (72-C1, 74-C2) verbunden ist und deren Einlaßöffnung (OA) mit wenigstens einer Speicherkammer (96, 116) eines Speichers (A, A1, A2) verbunden ist, die durch einen Speicherkolben (94, 112) axial begrenzt wird.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer (96, 116) im ortsfesten Körper der Betätigungs­ einrichtung (10) ausgebildet ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ihrem elek­ trischen Antriebsmotor (16) verbundene Konstantpumpe (18, 20) eine Untergruppe (14) bildet, die an eine hintere axiale Abschlußfläche des ortsfesten Körpers (12) der Betätigungseinrichtung (10) angefügt ist, in der die Betätigungskammer (72-C1, 74-C2)) und die Speicherkammer (96, 116) axial münden.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Speicher­ kammer (96) eine zylindrische ringförmige Kammer ist, die eine erste mittlere zylindrische Betätigungs­ kammer (72-C1) umgibt, die durch eine rohrförmige Buchse (48) radial begrenzt wird, in deren Innern der Betätigungskolben (66) dicht und axial verschiebbar gelagert ist, um darin, axial nach vorn, die hintere Betätigungskammer (72-C1) und, axial nach hinten, eine vordere Zwischenkammer (74-C2) zu begrenzen, die mit der ersten Speicherkammer (96) in Verbindung steht.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere axiale Ende der vorderen Zwischenkammer (74-C2) einseitig geschlossen ist und daß es mit der ersten Speicher­ kammer (96) durch wenigstens eine radiale Verbin­ dungsöffnung verbunden ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ringförmige Speicherkammer (96) axial nach vorn durch einen ringförmigen Speicherkolben (94) begrenzt wird, der darin dicht und axial verschiebbar gelagert ist, dessen Außenfläche dem atmosphärischen Druck (100) ausgesetzt ist und der durch eine erste Speicher­ feder (102) axial nach hinten beaufschlagt wird.

7. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Körper der Betätigungseinrichtung aus einer radial äußeren rohrförmigen Muffe (30) besteht, die an ihrem hinteren axialen Ende durch eine vordere Abschlußplatte (28), die zur Untergruppe (14) Motor- Pumpe gehört, und an ihrem vorderen axialen Ende durch einen Verschlußstopfen (38, 40, 42) verschlos­ sen ist, durch den mittig und dicht ein vorderes End­ stück (76) des Betätigungskolbens (66) hindurchgeht.

8. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Körper der Betätigungseinrichtung eine radial innere rohrförmige Buchse (48) umfaßt, deren hinteres axiales Ende dicht auf einer formschlüssigen Auflagefläche (60) der zur Untergruppe Motor-Pumpe gehörenden vorderen Abschlußplatte (28) zentriert ist und deren vorderes axiales Ende durch den Verschluß­ stopfen befestigt und mittig verschlossen ist.

9. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweiten Speicherkolben (112) umfaßt, der axial verschiebbar in der Betätigungskammer (72-C1), hinter dem Betätigungskolben (66), gelagert ist.

10. Betätigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorspannfeder (86) umfaßt, die den Betätigungskolben (66) beaufschlagt, indem sie auf seine hintere Querabschlußfläche einwirkt.

11. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannfeder (86) auf die hintere Querfläche des zweiten Speicherkolbens (112) einwirkt, um eine zweite Speicherfeder zu bilden.

12. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (18) axial zwischen dem Motor (16) und dem ortsfesten Körper (16) der Betätigungseinrichtung eingefügt ist und durch eine vordere axiale Abschlußplatte (28) axial nach vorn begrenzt wird, in der die Aus- (OR) und Einlaßöffnungen (OA) der Pumpe (18) ausgebildet sind.

13. Betätigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Positionsgeber (36) für die axiale Position des Betätigungskolbens (66) bezogen auf den ortsfesten Körper (12) der Betätigungseinrichtung umfaßt.

14. Betätigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantpumpe (18, 20) durch einen gesteuer­ ten Elektromotor (16) angetrieben wird.