DE19601749A1 - Betätigungseinrichtung, vorzugsweise für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Betätigungseinrichtung, vorzugsweise für Fahrzeuge, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung, vor
zugsweise für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeu
ge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei dies er bekannten Betätigungseinrichtung wird der
Kolbenschieber mittels eines Druckmediums, in der Regel
Hydraulikmediums, im Gehäuse axial verschoben. Wird der
Kolbenschieber zurückgeschoben, wird über die Zuführung
ein Medium angesaugt, das dann beim Vorschieben des Kol
benschiebers einem Verbraucher zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige
Betätigungseinrichtung so auszubilden, daß ihr Kolben
schieber derart betätigbar ist, daß die Einrichtung für
unterschiedlichste Einsatzfälle geeignet ist.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Betätigungs
einrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung wird
der Kolbenschieber durch das Piezoelement axial verscho
ben. Der Einsatz von Druckmedium, beispielsweise von Hy
draulikmedium, zum Verschieben des Kolbenschiebers ist
darum nicht notwendig. Das Piezoelement kann mit hoher
Frequenz arbeiten, d. h. sich sehr rasch zusammenziehen
bzw. längen, wodurch der Kolbenschieber mit entsprechend
hoher Frequenz hin- und herbewegt wird. Die erfindungs
gemäße Betätigungseinrichtung bildet eine Pumpe, die
aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung vielseitig
eingesetzt werden kann. So kann sie innerhalb eines ABS-Systems
in Fahrzeugen, als Einspritzpumpe, als Nothilfs
pumpe in einer Kupplungsbetätigung eines Fahrzeuges,
als Kupplungsbetätigung eines automatisierten Schaltge
triebes und dergleichen optimal verwendet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei
teren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung und im Längs
schnitt eine erfindungsgemäße Betätigungsein
richtung,
Fig. 2 und Fig. 3 in Darstellungen entsprechend Fig. 1 unter
schiedliche Arbeitsstellungen der Betäti
gungseinrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4 bis Fig. 6 unterschiedliche Anwendungen der Betätigungs
einrichtung nach den Fig. 1 bis 3.
Die Einrichtung hat ein Gehäuse 1, das eine zentrale
Bohrung 2 aufweist. In ihr ist ein Kolben 3 verschiebbar
gelagert. In die Bohrung 2 mündet radial eine Zuführung
für Druckmedium, vorzugsweise Hydraulikmedium. Die Zu
führung 4 ist gegenüber der Bohrung 2 durch ein Rück
schlagventil 5 verschließbar. Im dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel ist das Rückschlagventil 5 hülsenförmig
ausgebildet und wird durch ein flexibles Schlauchstück
gebildet, das, wie Fig. 2 zeigt, in der Schließstellung
über seinen Umfang dichtend an der Innenwandung der Boh
rung 2 anliegt und die Zuführung 4 gegenüber der Bohrung
2 verschließt. Das Rückschlagventil 5 kann selbstver
ständlich jede andere geeignete Ausbildung haben, mit
der eine hochfrequente Rückschlagfunktion erfüllt werden
kann.
Die axiale Bohrung 2 mündet in eine stirnseitige Ver
tiefung 6 des Gehäuses 1. In einen Boden 7 der Vertief
ung 6 mündet die Bohrung 2. In der Vertiefung 6 ist eine
Druckfeder 8 eines Rückschlagventiles 9 untergebracht.
Es hat einen plattenförmigen Schließteil, der unter der
Kraft der Druckfeder 8 dichtend am Boden 7 der Vertie
fung 6 anliegt und die Bohrung 2 gegenüber der Vertief
ung 6 abdichtet. Die Druckfeder 8 ist in der Vertiefung
6 durch einen Anschlag 10, vorzugsweise durch Verstem
men, Verbördeln und dgl., gesichert.
Das Gehäuse 1 ist außenseitig mit einer umlaufenden Ver
tiefung 11 zur Aufnahme einer Ringdichtung 12 versehen.
Die Einrichtung wird mit dem Gehäuse 1 in einen Einbau
raum eines (nicht dargestellten) Aggregates eingesetzt,
wobei die Ringdichtung 12 dichtend an der Innenwandung
des Einbauraumes anliegt. Die Zuführung 4 schließt an
eine Zuleitung des Aggregates an, während die Vertiefung 6
in der Einbaulage mit einem Versorgungsraum des Aggre
gates verbunden ist.
In die Innenwandung der Bohrung 2 ist mindestens eine
Ringdichtung 13 zur Abdichtung des Kolbens 3 eingesetzt.
Der Kolben 3 ragt in einen Gehäuseteil 14, der mit einem
Flansch 15 an das Gehäuse 1 anschließt. Die Pumpvorrich
tung wird so weit in den Einbauraum des Aggregates ein
gesetzt, bis der Flansch 15, der radial über das Gehäuse
1 und den Gehäuseteil 14 vorsteht, an einer Begrenzungs
wand des Aggregates zur Anlage kommt.
Im Gehäuseteil 14 ist mindestens ein Betätigungselement
16 untergebracht, das durch wenigstens ein Piezoelement
gebildet wird. Es ist länglich ausgebildet und an eine
Betätigungselektronik 17 angeschlossen, die im Gehäuse
teil 14 angeordnet ist. Das Piezoelement 16 liegt paral
lel zum Kolben 3, der sich bis in den Gehäuseteil 14 er
streckt. Die Bewegung des Piezoelementes 16 wird über
eine Übersetzung 18 auf den Kolben 3 übertragen. Die
Übersetzung 18 ist als Hebel ausgebildet, der um eine
senkrecht zum Piezoelement 16 und zum Kolben 3 liegende
Achse 19 schwenkbar ist. Der Hebel 18 hat zwei parallel
zueinander liegende Arme 20 und 21, die sich senkrecht
zur Schwenkachse 19 erstrecken und an den Stirnseiten 22
und 23 des Piezoelementes 16 und des Kolbens 3 anliegen.
Durch Schwenken des Hebels 18 um die Achse 19 wird der
Kolben 3 in der entsprechenden Richtung verschoben.
Der Kolben 3 kann in Richtung auf den Hebel 18 durch
mindestens eine Druckfeder 24 belastet sein, die sich
mit ihrem einen Ende an einer in Höhe des Flansches 15
liegenden Stirnwand 25 des Gehäuseteiles 14 und mit ih
rem anderen Ende an einem Bund 26 des Kolbens 3 ab
stützt. Wird der Hebel 18 im Uhrzeigersinn um die Achse
19 geschwenkt (Fig. 3), wird der Kolben 3 durch den Arm
21 des Hebels 18 gegen die Kraft der Druckfeder 24 ver
schoben. Der Kolben 3 liegt stets unter der Kraft der
Druckfeder 24 am Arm 21 des Hebels 18 an. Wird das Pie
zoelement 16 nicht erregt, dann wird der Hebel 18 entge
gen dem Uhrzeigersinn um die Achse 19 durch die Kraft
der Druckfeder 24 zurückgeschwenkt.
Die Arme 20, 21 des Hebels 18 sind schneidenförmig aus
gebildet, so daß der Schwenkvorgang des Hebels 18 die
Verschiebbarkeit des Kolbens 3 nicht beeinträchtigt. Auf
der Außenseite des Gehäuseteiles 14 ist ein Anschluß 27
vorgesehen, mit dem die Teile der Betätigungselektronik
17 mit Strom versorgt werden können. Die Betätigungs
elektronik 17 enthält einen Spannungsverstärker sowie
eine Regelelektronik.
In der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 ist das Piezoele
ment 16 nicht erregt, so daß der Kolben 3 seine zurück
gezogene Stellung einnimmt. Der Kolben 3 liegt unter der
Kraft der Druckfeder 24 am Arm 21 des Übersetzungshebels
18 an, der mit seinem anderen Arm 20 an der Stirnseite
22 des Piezoelementes 16 anliegt. Die beiden Rückschlag
ventile 5 und 9 sind geschlossen, so daß die den Kolben
3 aufnehmende Bohrung 2 von der radialen Zuführung 3 und
der Vertiefung 6 getrennt ist.
Wird in der Grundstellung des Kolbens 3 gemäß Fig. 2 das
Piezoelement 16 so erregt, daß es sich verkürzt, so wird
der Übersetzungshebel 18 entgegen dem Uhrzeigersinn um
die Achse 19 geschwenkt. Dabei wird der Kolben 3 unter
der Kraft der Druckfeder 24 in den Figuren nach rechts
verschoben. Dadurch entsteht im Raum 28 vor dem Kolben 3
ein Unterdruck, wodurch das Rückschlagventil 5 geöffnet
wird. Das Rückschlagventil 9 bleibt in seiner Schließ
stellung. Über die Zuführung 4 wird nunmehr das Druckme
dium in den Raum 28 gesaugt.
Verlängert sich das Piezoelement 16 durch entsprechende
Beaufschlagung, dann wird der Übersetzungshebel 18 aus
der Lage gemäß Fig. 1 innerhalb kürzester Zeit um die
Achse 19 im Uhrzeigersinn geschwenkt. Dadurch wird der
Kolben 3 gegen die Kraft der Druckfeder 24 in den
Figuren nach links verschoben (Fig. 3), wobei das Druckme
dium im Raum 28 verdichtet wird. Das Rückschlagventil 5
wird infolge des Druckaufbaus geschlossen, so daß die
Bohrung 2 von der Zuführung 4 getrennt wird. Sobald der
Druck im Raum 28 größer wird als die auf das Rückschlag
ventil 9 wirkende Kraft der Druckfeder 8 sowie der im
Raum 6 wirkende Systemdruck, wird das Rückschlagventil 9
geöffnet, so daß das unter Druck stehende Medium über
die Vertiefung 6 zum Versorgungsraum des (nicht darge
stellten) Aggregates strömen kann.
Durch die beschriebene Verkürzung und Verlängerung des
Piezoelementes 16 wird der Kolben 3 in der beschriebenen
Weise in der Bohrung 2 hin- und hergeschoben. Wenn sich
das Piezoelement 16 verlängert, bewegt sich der Kolben 3
in Richtung auf die Vertiefung 6, wodurch das Druckme
dium im Raum 28 verdichtet wird. Sobald der Druck im
Druckmedium größer wird als die auf das Rückschlagventil
9 wirkende Kraft der Druckfeder 8, öffnet das Rück
schlagventil 9. Das Druckmedium wird dann durch den Kol
ben 3 in der beschriebenen Weise in den Versorgungsraum
verschoben bzw. es wird der Druck im Versorgungsraum er
höht. Zieht sich das Piezoelement 16 zusammen, wird der
Kolben 3 in der beschriebenen Weise zurückgezogen, wo
durch das Druckmedium über die Zuführung 4 in den Raum
28 angesaugt wird.
Das Piezoelement 16 kann je nach angelegter Frequenz
mehrere tausend mal pro Sekunde die Verkürzung und Ver
längerung durchführen bzw. eine genau vorgegebene Hub
zahl abarbeiten. Dadurch läßt sich mit einem theoretisch
inkompressiblen Medium ein definierter Volumenstrom ein
stellen bzw. ein definierter Druck im Aggregat errei
chen.
Das Piezoelement 16 kann je nach gewünschtem geometri
schem Hubvolumen auch ohne den Übersetzungshebel 18 un
mittelbar auf den Kolben 3 einwirken. In diesem Fall ist
das Piezoelement 16 vorteilhaft axial hinter dem Kolben
3 angeordnet, so daß er beim Verlängern bzw. Verkürzen
des Piezoelementes 16 unmittelbar von ihm entsprechend
verschoben wird. Ein der Betätigungseinrichtung nachge
schaltetes System kann beispielsweise im Regelkreis be
trieben werden und im Millisekundenbereich einen be
stimmten Druck aufbauen und beispielsweise einen Kolben
gegen eine Federkraft in eine bestimmte Position ver
stellen.
Anhand der Fig. 4 wird ein Anwendungsfall der Betäti
gungseinrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3 näher erläutert.
Die Betätigungseinrichtung, die als Piezopumpe ausgebil
det ist, wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 als
Bremskraftverstärker eingesetzt. Ein ABS-System hat eine
Regelelektronik 30, die an den Anschluß 27 der Betäti
gungseinrichtung 29 angeschlossen ist. An die Regelelek
tronik 30 sind in bekannter Weise Radsensoren 31 und 32
angeschlossen. Mit ihnen wird die Drehgeschwindigkeit
der Räder überwacht und geregelt. Die Betätigungsein
richtung 29 ist unmittelbar an einen Hauptbremszylinder
33 angeschlossen. Er ist in Fig. 4 schematisch darge
stellt. Die Zuführung 4 der Betätigungseinrichtung 29
ist mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter 34 verbunden.
Der Raum 6 der Betätigungseinrichtung 29 ist mit einer
Leitung 35 verbunden, über welche die Bremsflüssigkeit
in einen Zylinderraum 36 des Hauptbremszylinders 33 ge
pumpt werden kann. Ein Kolben 37 des Hauptbremszylinders
33 trennt den Zylinderraum 36 von einem weiteren Zylin
derraum 38, in den Bremsleitungen 39 und 40 münden. Sie
sind an Bremsen 41 und 42 angeschlossen, die mit Brems
scheiben 43, 44 des jeweiligen Rades eines Fahrzeuges in
bekannter Weise zusammenwirken. Der Kolben 37 wird über
ein Bremspedal 45 betätigt. Beim Niedertreten des Brems
pedals 45 wird der Kolben 37 gegen eine Gegenkraft in
bekannter Weise verschoben. Außerdem wird über ein Brems
potentiometer 49 beim Niedertreten des Bremspedales 45
die Regelelektronik 30 betätigt. Über sie wird die Betä
tigungseinrichtung 29 angesteuert, wodurch in der be
schriebenen Weise im Raum 6 ein Druck aufgebaut wird.
Über die Leitung 35 gelangt die unter Druck stehende
Bremsflüssigkeit in den Zylinderraum 36 und wirkt auf
die Kolbenringfläche 37′. Dadurch wird beim Verschieben
des Kolbens 37 in den Bremsleitungen 39, 40 der erforder
liche Bremsdruck aufgebracht. Die Stromversorgung der
Betätigungseinrichtung 39 ist an den Anschluß 27 der Be
tätigungseinrichtung 29 angeschlossen.
Die Funktionsweise des ABS-Systems ist bekannt und wird
darum nur kurz erläutert. Bei einer geregelten Vollbrem
sung des Fahrzeuges mit dem ABS-System wird der Brems
druck bei konstanter Bremspedalkraft automatisch so be
einflußt, daß die Räder des Fahrzeuges nicht blockieren.
Die Sensoren 31, 32 messen die jeweilige Drehgeschwin
digkeit der Bremsscheiben 43, 44 und damit der Räder des
Fahrzeuges. Wird von den Sensoren 31, 32 eine zu starke
Radverzögerung gemeldet, so wird der Bremsdruck dieses
entsprechenden Rades zunächst nicht weiter gesteigert,
der Druck vielmehr auf dem bis dahin erreichten Wert ge
halten. Verzögert sich die Drehbewegung dennoch weiter,
so wird der Druck im Hauptbremszylinderraum 36 gesenkt
und das Rad dadurch weniger stark abgebremst. Der Druck
abbau im Hauptbremszylinderraum 36 kommt dadurch zustan
de, daß das Piezoelement 16 der Betätigungseinrichtung
29 seine Hubfrequenz verringert. Sollte dies nicht aus
reichen, kann das Piezoelement 16 auch ganz abgeschaltet
werden. Die Bremsflüssigkeit kann dann aus dem Zylinder
raum 36 und die Leitung 35 über wenigstens eine bei
spielsweise am Rückschlagventil 9 vorgesehene Blende
(Drossel) in die Leitung 4 zurückströmen. Die Blende
(Drossel) ist vorzugsweise eine Einkerbung in der Aufla
gefläche des Rückschlagventilplättchens 9. Somit nimmt
die Drehbewegung des Rades wieder zu. Die Sensoren 31,
32 senden weiterhin entsprechende Signale an die Regele
lektronik 30. Beim Erreichen eines bestimmten Grenzwer
tes der Drehgeschwindigkeit des Rades erkennt die Rege
lelektronik 30, daß das Rad zu wenig gebremst wird. Dar
um wird der Bremsdruck wieder erhöht, wodurch die Dreh
bewegung des Rades verzögert wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind zwei Räder an
einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 33 angeschlossen,
so daß die beiden Räder des Fahrzeuges gemeinsam hin
sichtlich ihrer Drehgeschwindigkeit überwacht und gere
gelt werden. Da das Piezoelement 16 der Betätigungsein
richtung 29 je nach angelegter Frequenz mehrere tausend
mal pro Sekunde sich verlängern und zusammenziehen kann,
kann im ABS-System im Millisekundenbereich der erforder
liche Druck aufgebaut werden. Auf diese Weise kann bei
der Drehzahlregelung über die Radsensoren 31, 32 ein de
finierter Schlupf der Räder realisiert werden, was zu
einem idealen ABS-System führt. Das Piezoelement 16 der
Betätigungseinrichtung 29 wird von der Regelelektronik
30 angesteuert, so daß eine hochgenaue und vor allen
Dingen schnelle Regelung beim Abbremsen gewährleistet
ist.
Da die als Piezopumpe wirkende Betätigungseinrichtung 29
gleichzeitig als Regel- bzw. Steuerelement eingesetzt
werden kann, kann das ABS-System direkt am Hauptbremszy
linder 33 angeordnet werden. Die Betätigungseinrichtung
29 hat nur einen geringen Platzbedarf und nur ein sehr
geringes Gewicht. Hinzu kommt eine äußerst kostengünsti
ge Herstellung der Betätigungseinrichtung 29. Infolge
der hohen möglichen Betätigungsfrequenz des Piezoelemen
tes 16 ist eine optimale Regelung der Bremskraft mög
lich. Insbesondere läßt sich wegen dieser hohen Betäti
gungsfrequenz eine konstante Haftreibung an den Rädern
einstellen, wodurch eine maximale Bremswirkung erzielt
wird.
Es ist selbstverständlich möglich, für jedes Rad eines
Fahrzeuges eine eigene Betätigungseinrichtung 29 zu ver
wenden, wobei diese verschiedenen Betätigungseinrichtun
gen 29 individuell regel- und steuerbar sind. In diesem
Falle sitzt in jeder Bremsleitung eine Betätigungsein
richtung 29.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Bremslei
tungen 39, 40 an eine Leitung 47 angeschlossen, die mit
dem Raum 6 der Betätigungseinrichtung 29 verbunden ist.
Die Betätigungseinrichtung 29 ist entsprechend der Aus
führungsform nach den Fig. 1 bis 3 ausgebildet. Über die
Zuleitung 4 der Betätigungseinrichtung 29 wird die
Bremsflüssigkeit aus einem Bremsflüssigkeitsbehälter 46
angesaugt. Die beiden Radsensoren 31, 32 sind unmittel
bar an den Anschluß 27 der Betätigungseinrichtung 29 an
geschlossen. Über diesen Anschluß 27 ist die Betäti
gungseinrichtung 29 außerdem mit der Stromversorgung 48
und mit dem Bremspotentiometer 49 verbunden, das ent
sprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 an eine
Regelelektronik eines ABS-Systems angeschlossen sein
kann. Wird das Bremspedal 45 (Fig. 4) betätigt, wird
über das Bremspotentiometer 49 ein entsprechendes Signal
an die Betätigungseinrichtung 29 gesandt. Das Piezoele
ment 16 wird dadurch betätigt. Wie anhand der Fig. 1 bis
3 beschrieben worden ist, bewegt sich dadurch der Kolben
3 mit hoher Frequenz hin und her und saugt Bremsflüssig
keit über die Zuführung 4 an und drückt sie über die
Leitung 47 in die Bremsleitungen 39, 40. Die Radsensoren
31, 32 überwachen wiederum die Drehgeschwindigkeit der
Bremsscheiben 43, 44 und damit der Räder des Fahrzeuges.
Sobald die Drehgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert
unterschreitet und somit die Gefahr besteht, daß das
entsprechende Rad blockiert, wird der Bremsdruck zu
nächst, wie anhand des Ausführungsbeispieles gemäß Fig.
4 beschrieben worden ist, auf seinem augenblicklichen
Wert gehalten. Nimmt die Drehgeschwindigkeit des jewei
ligen Rades wieder zu und überschreitet sie einen vorge
gebenen oberen Wert, wird der Bremsdruck in den Leitun
gen 39, 40 wieder erhöht, so daß das Rad erneut gebremst
wird. Auf diese Weise kann das Fahrzeug ohne die Gefahr
des Blockierens einwandfrei gebremst werden. Die Betäti
gungselektronik 17 der Betätigungseinrichtung 29 ist so
aufgebaut, daß sie eine ABS-Regelung erlaubt. In Verbin
dung mit dem Piezoelement 16 ist somit eine einfache und
dennoch hochgenaue Regelung des Abbremsvorganges eines
Fahrzeuges möglich. Wie beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 4 kann für jedes abzubremsende Rad eine eigene Be
tätigungseinrichtung 29 vorgesehen sein. Es ist ledig
lich erforderlich, die Radsensoren 31, 32 an den An
schluß 27 der Betätigungseinrichtung 29 anzuschließen.
Das Piezoelement 16 wird dann in der beschriebenen Weise
so angesteuert, daß der Druck in den Bremsleitungen 39,
40 entweder konstant gehalten, verringert oder erhöht
wird. Aufgrund der sehr geringen Ansprechzeiten des Pie
zoelementes 16 ist diese Regelung sehr genau.
Die Betätigungseinrichtung 29 und der Bremsflüssigkeits
behälter 46 können unmittelbar am Radbremszylinder jedes
Rades angeordnet sein. Dadurch kann die Bremsanlage le
diglich durch ein elektrisches Signal betätigt werden
(brake by wire). Dadurch werden die Signallaufzeiten
deutlich verringert, und es kann ein stabiles, hochdyna
misches System erstellt werden. In diesem Fall ist es
ohne weiteres möglich, die Betätigungseinrichtung 29 als
Bremssystem mit ABS-Funktion für Anhänger einzusetzen.
So kann für die Räder des Anhängers eine zentrale Betä
tigungseinrichtung 29 vorgesehen sein. Es ist aber auch
möglich, für jedes Rad an den Radbremszylindern jeweils
eine Betätigungseinrichtung 29 vorzusehen, so daß jedes
Rad einzeln geregelt werden kann.
In Fig. 6 ist ein weiterer Einsatzfall der Betätigungs
einrichtung 29 dargestellt. Sie dient in diesem Fall als
Nothilfspumpe für einen Kupplungsstellzylinder 50. Die
Betätigungseinrichtung 29 ist unmittelbar an den Kupp
lungsstellzylinder 50 mit dem Flansch 15 angeschlossen.
Das Gehäuse 1 der Betätigungseinrichtung 29 ragt in ei
nen Einbauraum 51 des Kupplungsstellzylinders 50. An die
Zuführung 4 der Betätigungseinrichtung 29 ist eine Lei
tung 52 angeschlossen, über welche Hydraulikmedium ange
saugt werden kann. Das Hydraulikmedium wird über eine
Anschlußleitung 53 des Kupplungsstellzylinders 50 beim
Betrieb des Piezoelementes 16 in der anhand der Fig. 1
bis 3 beschriebenen Weise angesaugt.
An die Vertiefung 6 der Betätigungseinrichtung 29 ist
eine im Kupplungsstellzylinder 50 vorgesehene Leitung 54
angeschlossen, welche die Vertiefung 6 mit einem Zylin
derraum 55 verbindet. Er ist durch einen Kolben 56 von
einem weiteren Zylinderraum 57 getrennt.
Wird das Piezoelement 16 in der beschriebenen Weise be
tätigt, wird der Kolben 3 der Betätigungseinrichtung 29
hin- und herbewegt. Wird der Kolben 3 in der Darstellung
gemäß Fig. 6 nach oben bewegt, wird Hydraulikmedium über
die Leitung 52 in den Raum 28 angesaugt, wobei das Rück
schlagventil 5 geöffnet ist. Wird anschließend der Kol
ben 3 in Fig. 6 nach unten verschoben, wird das im Raum
28 befindliche Hydraulikmedium verdichtet und das Rück
schlagventil 5 geschlossen. Bei entsprechendem Druck
wird das Rückschlagventil 9 geöffnet, so daß das Hydrau
likmedium über die Vertiefung 6 und die Leitung 54 in
den Zylinderraum 55 gelangen kann. Unter dem Hydraulik
druck wird der Kolben 56 verschoben und auf diese Weise
die (nicht dargestellte) Kupplungsvorrichtung betätigt.
Mit der Betätigungseinrichtung 29 läßt sich bei einem
automatisierten Schaltgetriebe eine Notausrückung des
Kupplungszylinders während des ausgeschalteten Motors
beispielsweise über einen Türkontakt aktivieren und die
Kupplungstrennung durchführen. Dadurch ist gewährlei
stet, daß die Kupplung vor dem Startvorgang auf jeden
Fall getrennt ist. Über den Türkontakt, der an den An
schluß 27 der Betätigungseinrichtung 29 angeschlossen
ist, wird das Piezoelement 16 entsprechend betätigt. Das
Piezoelement 16 ist in der Lage, beispielsweise bis zu
1.000 Hübe pro Sekunde durchzuführen, so daß sehr
schnell ein zur Verstellung der Kupplungselemente benö
tigtes Volumen bzw. ein entsprechend benötigter Druck
aufgebaut werden kann.
Mit der Betätigungseinrichtung 29 ist es auch möglich,
eine Kupplungsbetätigung des automatisierten Schaltge
triebes durchzuführen. Die Betätigungselektronik 17 der
Betätigungseinrichtung 29 kann so ausgebildet sein, daß
mit ihr ein Regelkreis aufgebaut werden kann, der über
eine Wegmessung geschlossen wird. Mit dem Regelkreis ist
eine Kupplungsbetätigung für ein ruckfreies, geregeltes
Anfahren mit der Kupplung möglich. Die Betätigungselek
tronik 17 ist im Gehäuse 1, 14 der Betätigungseinrich
tung 29 gekapselt, so daß die für die Betätigung des
Piezoelementes 16 notwendige hohe Spannung zu keinen
Problemen führen kann. Da die Regelelektronik in der Be
tätigungselektronik 17 enthalten ist, muß die Betäti
gungseinrichtung 29 nur mit dem notwendigen Strom und
der erforderlichen Stellgröße beaufschlagt werden. Die
Betätigungseinrichtung 29 ist konstruktiv einfach ausge
bildet. Bei Verwendung zur Aktivierung der Kupplungs
funktion bei einem automatisierten Handschaltgetriebe
sind keine zusätzlichen Schaltelemente notwendig, auch
nicht um eine Kupplungsposition vorzugeben.
Die Betätigungseinrichtung 29 kann aufgrund ihrer be
schriebenen Pumpwirkung übeall dort eingesetzt werden,
wo Pumpen erforderlich sind. Mögliche Einsatzgebiete der
Betätigungseinrichtung 29 sind darum u. a. auch eine
Lenkhilfepumpe, eine Schmiermittelpumpe und dergleichen.
Ein weiteres Einsatzgebiet der Betätigungseinrichtung 29
ist die Verwendung als Einspritzvorrichtung für Kraft
stoff bei Kraftfahrzeugen. Das Piezoelement 16 kann über
eine frequenzabhängige Steuerung so betätigt werden, daß
eine genau vorgegebene Kraftstoffmenge zu einem vorgege
benen Zeitpunkt zur Verfügung gestellt wird. Da das Pie
zoelement 16 mit hoher Frequenz arbeitet, ist die Betä
tigungseinrichtung 29 hervorragend für den Einspritzvor
gang geeignet. Der Kraftstoff wird über die Zuführung 4
beim Zurückschieben des Kolbens 3 angesaugt und beim
Vorschieben über das geöffnete Rückschlagventil 9 her
ausgedrückt. Der Durchmesser des Kolbens 3 kann für die
sen Fall sehr klein gehalten werden. Durch entsprechende
Ausbildung des Übersetzungshebels 18 kann der relativ
kleine Hub des Piezoelementes 16 in erforderlichem Maße
verstärkt werden, um den Förderstrom bzw. die Druckerhö
hung eines vorverdichteten Mediums pro Hub genau ein
stellen zu können.
Claims (16)
1. Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise für Fahrzeuge,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse,
in dem wenigstens ein Kolbenschieber verschiebbar
gelagert ist, mit dem aus wenigstens einer Zuführung
Medium ansaugbar und mindestens einem Verbraucher
zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (3)
durch wenigstens ein Piezoelement (16) axial ver
schiebbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16)
über eine Übersetzung (18) mit dem Kolbenschieber
(3) verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung (18) ein
schwenkbarer Hebel ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung (18)
zwei vorzugsweise zueinander parallele Arme (20, 21)
aufweist, die an Stirnseiten (22, 23) des Piezoele
mentes (16) und des Kolbenschiebers (3) anliegen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16)
und der Kolbenschieber (3) parallel zueinander lie
gen.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (19)
des Hebels (18) in einem die Arme (20, 21) verbin
denden Steg vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (19)
des Hebels (18) senkrecht zur Verschieberichtung des
Kolbenschiebers (3) liegt.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16)
den Kolbenschieber (3) gegen eine Gegenkraft ver
schiebt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (4) durch
ein Rückschlagventil (5) verschließbar ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (5)
ein radial elastisch verformbares Hülsenstück ist,
das unter einer beim Zurückschieben des Kolbenschie
bers (3) entstehenden Saugkraft die Zuführung (4) in
Richtung auf einen Aufnahmeraum (28) im Gehäuse (1,
14) öffnet.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeraum (28)
gegen den Verbraucher durch ein weiteres Rückschlag
ventil (9) verschließbar ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Rückschlag
ventil (9) unter einer beim Verschieben des Kolben
schiebers (3) entstehenden Druckkraft in Richtung
auf den Verbraucher öffnet.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1, 14) eine
Betätigungselektronik (17) für das Piezoelement (16)
untergebracht ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1, 14) ein
elektrischer Anschluß (27) vorgesehen ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 14) ei
nen Montageflansch (15) aufweist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (16)
und die Betätigungselektronik (17) aufeinander ge
genüberliegenden Seiten des Kolbenschiebers (3) im
Gehäuse (1, 14) angeordnet sind.
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