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Die vorliegende Erfindung behandelt einen Kupplungsbetätiger, der zum Beispiel als Teil eines Getriebes bzw. eines Doppelkupplungsgetriebes wenigstens eine der Kupplungen öffnen oder schließen kann, d. h., als schließender oder öffnender Kupplungsaktuator einzusetzen ist.
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Technisches Sachgebiet
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So wie es zahlreiche unterschiedliche Kupplungsarten (z. B. Trockenkupplung, z. B. Nasskupplung) für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gibt, sind zahlreiche Betätigungsmechanismen für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges geläufig. Ein besonders weit verbreitetes System arbeitet mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, die durch den Aufbau und den Abbau eines hydraulischen Drucks das Schalten für eine oder mehrere und von einer oder mehreren Kupplungen weiterleiten. Der Nehmerzylinder bietet in der Regel einen hydraulisch aufzufüllenden Hohlraum, dessen Volumen aufgrund von Druck anwachsen kann, und somit durch die Bewegung eines Kolbens über eine Zugstange die Kupplung in entweder eine geschlossene oder eine geöffnete Stellung versetzen kann.
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Die Kupplung, genauer der Kupplungsteller, legt – aufgrund seiner Lagerungspunkte – nicht nur eine Bewegung in translatorischer Richtung, bestimmt von der Zugstange, sondern in der Regel auch eine zumindest leichte Kippbewegung zurück. Kupplungsbetätiger sollten also sowohl eine translatorische Bewegung als auch eine Kippbewegung zurücklegen können.
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Stand der Technik
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Um diese beiden Bewegungen, die anhand der axialen Längsbewegung der Zugstange zu bezeichnende Translation und die Kippbewegung des Kupplungstellers während des Zustandswechsels, zu ermöglichen, ist eine zweigeteilte Zugstange mit einem Gelenkabschnitt ein gangbarer Weg. Trotz des Gelenks ergeben sich immer noch erhebliche Querkräfte auf die in einem Zylinder laufenden Seitenwände des Kolbens. Zudem müssen Querbelastungen der Zugstange häufig an den die Zugstange führenden Bauteilen besonders abgefangen werden.
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Erschwerend kommt hinzu, dass eine Kupplung, insbesondere bei Trockenbelägen, als verschleißbehaftetes Bauteil anzusehen ist, deren Druckpunkt im Laufe der Betriebszeit nachzustellen ist.
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Zahlreiche Details zu einem Geber-Nehmer-System einer Trockenkupplung, die über einen Hebel betätigbar ist, lässt sich der
US 5 758 758 A (Anmelderin: Fichtl und Sachs AG; Prioritätstag: 19.03.1996) entnehmen. Für den interessierten Leser seien die Darstellungen und Beschreibungen zu den Geber-Nehmer-Systemen und zu der Funktionsweise von Kupplungspaketen aus der
US 5 758 758 A zu entnehmen, sodass für die vorliegende Erfindung auf die Ausführungen im Stand der Technik als Offenbarungsgrundlage verwiesen werden darf. Ein weiteres Hebelsystem wird in der
US 5 887 692 A (Anmelderin: Automotive Products, Inc.; Anmeldetag: 10.01.1997) beschrieben, bei dem beide Enden der Zugstange durch Kappen abgedeckt sind, die eine abgerundete Oberfläche zum Auswinkeln der Zugstange, die darüber hinaus von einem Gummibalg eingefasst ist, bieten. In einem ähnlichen Sinne, jedoch mit einem etwas anders aufgebauten Kolben, zeigt die
DE 196 31 249 C2 (Patentinhaberin: Gustav Magenwirth GmbH & Co.; Anmeldetag: 02.08.1996) einen Geberzylinder einer hydraulisch zu betätigenden Einheit einer Kupplung, bei der das Kupplungspedal über eine rund abgeschlossene Betätigungsstange in einer Mulde, die in den Kolben übergeht, ruht. Konstruktiv ähnlich zu der
US 5 887 692 A zeigt die
DE 198 16 513 A1 (Anmelderin: Mannesmann Sachs AG; Anmeldetag: 14.04.1998) einen Geberzylinder, bei dem eine Vereinfachung in Kostenhinsicht darin gesucht wird, dass ein Kugelende der Zugstange stirnseitig in den hydraulischen Kolben hineinragt. Die
DE 696 11 891 T2 (Patentinhaberin: Valeo; Prioritätstag: 05.12.1995) erörtert sehr ausführlich die besonderen Schwierigkeiten in Bezug auf die Dichtungen bei Kolben für Zugstangen einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, dabei wird – ähnlich wie in den zuvor angesprochenen Druckschriften – eine in einem gewissen Rahmen auswinkelbare Zugstange in den diversen Ausführungsbeispielen gezeigt, die zum einen die Translation des Kolbens nachverfolgen kann und zum anderen die Kippbewegung der Kupplung durch die Auswinkelmöglichkeit mitmachen kann. Eine weitere schematisch sehr vereinfachte Darstellung eines hydraulisch zu betätigenden Kolbens mit angeschlossener Zugstange lässt sich der Figur der
DE 10 2006 058 853 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Anmeldetag: 13.12.2006) entnehmen. In dieser Abbildung wird ebenfalls eine mit einem Kugelkopf abgeschlossene Zugstange dargestellt, die durch ein Abrollen des Endes der Zugstange an einem trichterartigen Sitz im Kolben die notwendige Auswinklung der Zugstange erlaubt und somit die Querkräfte auf die Dichtungen des Kolbens, die den Kolben gegenüber der Zylinderwand abdichten, verringern.
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Aufgabenstellung
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Ein möglichst langlebiges und gleichzeitig zuverlässiges Betätigungssystem zur Energieumwandlung der als hydraulischer Druck vorliegenden Betätigungsenergie in eine mechanische Translation wird benötigt. Die bisher bekannten Hydraulikzylinder für die Betätigung von Kupplungen weisen entweder eine unsichere kraftschlüssige Verbindung oder unzureichende Dichtwirkungen des Hydraulikraums in Bezug auf Leckagen über den Kolben auf. Es besteht daher der Wunsch, die bisher schon mögliche Auswinklung der Zugstange in einem Kolbensystem beizubehalten, jedoch die Leckagen bei möglichst kompakter Gestaltung eines Hydraulikzylinders so niedrig wie möglich zu halten.
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Erfindungsbeschreibung
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kupplungsbetätiger nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
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Als Kupplungsbetätiger wird eine Komponente bezeichnet, die den Betätigungswunsch durch Umwandlung von hydraulischer in mechanische oder von mechanischer in hydraulische Energie umsetzt.
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Der Kupplungsbetätiger ist in der Lage, hydraulische Betätigungsenergie in mechanische Bewegungsenergie für die Bewegung einer Kupplung umzuwandeln. In entgegengesetzter Richtung kann der Kupplungsbetätiger auch dafür benutzt werden, dass eine mechanische Energie in Form der Translation in eine hydraulische Energie, d. h. insbesondere in einen Druck der Hydraulikflüssigkeit, umgewandelt wird. Durch die Bewegung des Kupplungstellers der Kupplung wird eine Schwenkbewegung, in der Regel in wenigen Winkelgraden, zurückgelegt, die die Translation überlagert. Somit muss die Zugstange bei einem so gearteten Aufbau als Teil eines Kupplungsbetätigers in der Lage sein, nicht nur eine Translation durchführen zu können, sondern darüber hinaus in einem gewissen Winkelbereich eine Winkelbewegung zurücklegen zu können. Die Bewegung lässt sich daher als auswinkelbare Translation beschreiben. Gedreht um einen Drehpunkt, der in einer Konstruktion des Kupplungsbetätigers möglichst entfernt von dem Kupplungsteller durch die Zugstange umzusetzen ist, lässt sich die Winkelbewegung realisieren. Für eine möglichst einfache konstruktive Realisierung der Auswinkelbewegung hat die Zugstange an einem Ende einen Kugelkopf. Der Kugelkopf kann somit als Abschluss der Zugstange betrachtet werden. Die Zugstange ist ein länglicher Gegenstand, sodass mit Hilfe der Zugstange eine Lageveränderung des Kupplungstellers herbelführbar ist. Der Kupplungsteller kann zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung wechseln.
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Die Kraftübertragung bzw. die Energieübertragung zwischen der Hydraulikflüssigkeit und dem Kupplungsteller erfolgt unter Nutzung des Kugelkopfes der Zugstange. Der Kolben wird von einer Hülse getragen. Der Kugelkopf liegt innerhalb der Hülse. Die Hülse umschließt den Kugelkopf und sie umschließt einen Teil der Zugstange. Zur Übertragung der Energie aus dem Hydraulikmedium wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Kugelkopf und Hülse bzw. einem Hülsenabschnitt hergestellt. Ergänzend kann darüber hinaus auch eine formschlüssige Verbindung vorhanden sein. Der Hydraulikraum liegt, gesehen von dem Kupplungsteller aus, vorgelagert vor der Verbindungsfläche zwischen Kugelkopf und Hülse. Die Zugstange durchstößt den sie umrundenden Hydraulikraum und gelangt bis zu dem Kupplungsteller. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kugelkopf und Hülse lässt sich vorteilhafter Weise durch einen Untergriff herstellen. Eine Seite des Kugelkopfes wird durch vorstehende Untergriffsbereiche geführt. Der Kugelkopf lagert mit einem Teil seiner Oberfläche an einen für ihn vorgesehenen Abschnitt der Hülse an.
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Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Seite des Kugelkopfs zur Anlagerung an den Untergriff der Hülse genommen wird, der dem länglichen Arm der Zugstange zugewandt ist. Der Untergriff schließt den Kugelkopf gegenüber seines Fortsatzes in der Zugstange ab. Der Kugelkopf liegt in serieller Betrachtungsweise jenseits des Hydraulikraums, während diesseits des Hydraulikraums die Verbindung zwischen Zugstange und Kupplungsteller gegeben ist.
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Weiterführende Ausgestaltungen eines vorteilhaften Kupplungsbetätigers werden nachfolgend diskutiert, die wiederum eigenständige erfinderische Beiträge zu vorliegender Erfindung zeigen können.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kolben in einer mehrschichtigen Form aufgebaut ist. Bei einer solchen Gestaltung kann ein Ende der Hülse gleichzeitig als Teil des Kolbens genutzt werden. Weil es vorteilhaft ist, wenn die Hülse über den Hydraulikraum hinaus reicht, d. h. beiderseits des Hydraulikraums sich noch weitergehend erstreckt, ist der eigentliche Hydraulikraum ein Ringraum, somit kann der Kolben auch als Ringkolben realisiert werden. Die Druckbewegungsrichtung, wenn Hydraulikmittel unter Druck in dem Hydraulikraum vorhanden ist, verursacht eine Bewegung des Kolbens in eine Richtung, die, zwar den Kupplungsteller mitnimmt, von dem Kupplungsteller wegweist. Durch eine solche wegweisende Bewegung kann eine Kupplung in eine geöffnete Stellung verbracht werden. Durch eine Ringkolbenstruktur lässt sich ein besonders kompakter Kupplungsbetätiger aufbauen.
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Der Kugelkopf kann, wenn er besonders sicher sitzen soll, an mehreren Stellen eingespannt sein. Einspannen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet jedoch, dass ein gewisser Freiheitsgrad weiterhin erhalten bleibt, sodass eine auswinkelnde Bewegung der Zugstange über die reine Translation hinaus erhalten bleibt. Ein Freiheitsgrad für eine rotatorische Bewegung ist also gegeben. Eine Federplatte, die sich zum Beispiel an einem zentral einzusetzenden Deckel, einem Zentraldeckel, der mittig in die Hülse eingeschraubt werden kann, abstützt, sorgt für eine bessere kraftschlüssige Anbindung zwischen Untergriff und der entsprechenden Oberfläche des Kugelkopfes.
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Die Hülse kann nicht nur führende, sondern auch schützende Aufgaben für die Zugstange übernehmen. Wird die Hülse über die Länge des Zylinders hinausstehend verlängert, so kann die Hülse, die in sich einen gewissen Freiraum für die Zugstange vorhält, parallel erstreckt zur Zugstange diese schützen. In einem Abschnitt, insbesondere einem hinteren Abschnitt, weist die Hülse eine Durchgangsöffnung auf, die kleiner sein sollte als der Standarddurchmesser des Kugelkopfes. Die Durchtrittsöffnung ist schmaler bzw. geringer dimensioniert als der Durchmesser des Kugelkopfes. Hierdurch wird mit Hilfe des Untergriffs der Kugelkopf zurückgehalten. Der Untergriff sollte aber nicht vollständig bis zur Zugstange, also dem schmaleren Querschnitt der Zugstange, reichen, sondern eine gewisse Beabstandung von der Oberfläche der Zugstange unmittelbar vor dem Kugelkopf aufweisen. Durch die Größe der Durchtrittsöffnung bzw. dem Spiel zwischen Untergriff und Oberfläche der Zugstange an einer Stelle, die sich an den Kugelkopf anschließt, lässt sich der maximale Auswinkelbereich, z. B. beidseitig zu einer Längsachse der Zugstange, einstellen.
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Der Auswinkelbereich bzw. der maximal mögliche Winkelbereich lässt sich darüber hinaus durch die Größe des Schwenkraums innerhalb der Hülse einstellen. Verläuft die Zugstange genau mittig des Kolbens, so kann der Schwenkraum auch genau mittig in einer günstigen Ausgestaltung realisiert sein. Soll der maximale Winkelbereich jedoch einseitig anders eingestellt sein als auf der anderen Seite der Zentralachse der Zugstange, so kann der Schwenkraum auch unsymmetrisch um die Zentralachse herum gestaltet sein. Durch ein Zusammenspiel zwischen Größe des Untergriffs, Durchmesser der Durchgriffsöffnung, Spiel zwischen Oberfläche der Zugstange, insbesondere im Anschlussbereich an den Kugelkopf, und die Breite des Schwenkraums lässt sich der maximale Auswinkelbereich des Kupplungsbetätigers, genauer der Zugstange des Kupplungsbetätigers, vorgeben.
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Eine besonders kompakte Variante eines Kupplungsbetätigers lässt sich dadurch realisieren, dass der Hydraulikraum auf einer Seite durch einen Abschnitt der Hülse abgeschlossen ist. Weitere Seiten des Hydraulikraums sind durch einen Abschlussdeckel auf der einen Seite und durch den Kolben auf einer anderen Seite gebildet. Damit der Hydraulikraum ein Ringraum wird, bildet die Wand des Zylinders, in dem der Kolben beweglich angeordnet ist, die äußerste Begrenzung des Hydraulikraums. Die Hülse stellt somit die innerste Begrenzung des Hydraulikraums dar. Der Abschlussdeckel und der Kolben liegen mit ihren begrenzenden Seiten für den Hydraulikraum in nahezu paralleler Ausrichtung. Die Hülse erstreckt sich parallel zur Wand des Zylinders, sie ist aber schmaler als die sich durch die Zylinderwand ergebende Öffnung.
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Die Hülse ist vorteilhafter Weise ein schmales, längliches Bauteil. Sie hat eine Längserstreckung. Die Längserstreckung verläuft parallel zur Druckbewegungsrichtung des Kolbens. Wird ein entsprechender Druck in dem Hydraulikraum aufgebaut, so wandert der Kolben in Richtung seiner Druckbewegungsrichtung. Hierbei nimmt der Kolben die Hülse mit. Die Hülse hat einen schaftartigen Bereich, mit dem die Hülse aus dem Bereich des Zylinders hinaussteht. Durch diese langen Erstreckungen werden die Zugstange, die Hülse und die Umlaufwand des Kolbens längsgeführt.
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Der Abschlussdeckel bildet die Grenze des Hydraulikraums, die näher in Richtung auf den Kupplungsteller liegt als die Grenze, die durch den Kolben für den Hydraulikraum gebildet wird. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, dass der Kolben unter Druck den Kupplungsteller auf den Hydraulikraum zubewegt.
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Die Hülse umschließt den Schwenkraum, der den Bewegungsfreiraum für die Winkelbewegung bzw. das Auswinkeln der Zugstange ermöglicht. Der Schwenkraum mündet in die Durchtrittsöffnung, die im zusammengebauten Zustand überwiegend von der Zugstange, genauer mit dem letzten schmalen Abschnitt der Zugstange, aufgefüllt wird. Anschließend folgt der Kugelkopf, der von dem Zentraldeckel eingefasst ist.
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Der vorgestellte Kupplungsbetätiger ist ein äußerst kompakter Kupplungsbetätiger, der eine ausreichend axiale bzw. translatorische Kraft entfalten kann und trotzdem mit äußerst geringen Kräften auf den Dichtungen, die im Kolben und im Abschlussdeckel eingelegt sind, auskommt.
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Zudem ist die Montage eines solchen Kupplungsbetätigers sehr einfach durchführbar. Als zentrales Bauteil kann die Hülse genommen werden. In die mittlere Öffnung der Hülse kann die Zugstange von der rückwärtigen Seite eingesetzt werden. Anschließend kann der Zentraldeckel auf die Öffnung in verschließender Weise, idealerweise in abdichtender Weise, aufgeschraubt werden. Hängt an dem Zentraldeckel eine Federplatte, so wird der Kugelkopf durch die Federvorspannung der Federplatte automatisch in die richtige Position gedrückt. Soll anschließend, insbesondere wenn die Hülse zusammen mit ihren weiteren Kolbenbestandteilen in dem Zylinder eingesetzt ist, die Zugstange mit dem Kupplungsteller verbunden werden, so bietet der Schwenkraum ausreichend Platz, dass bei einem Aufschrauben einer Spannmutter auf das vom Kugelkopf abgewandte Ende der Zugstange keine besonderen Sicherungsmaßnahmen gegen Verkantungen und Schrägeinbauten durchzuführen sind. Die Montage kann ohne Sicherungsmaßnahmen erfolgen. Nach erfolgter Montage richtet sich der Kupplungsbetätiger zusammen mit der Kupplung automatisch aufgrund der Abrollmöglichkeit entlang des Kugelkopfes selbsttätig aus. Die Federplatte fördert eine solche Ausrichtung. Querkräfte, die aus dem Kupplungsteller über die Zugstange in den Kolben eingeleitet werden würden, werden durch die Anordnung des Kugelkopfes an den Abrollflächen vorteilhafter Weise in translatorischer Richtung umgelenkt, sodass die eingelegten Dichtungen, die den Hydraulikraum gegen Leckagen abdichten, nur für äußerst geringe Querkräfte auszulegen sind.
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Figurenbeschreibung
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Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Kupplungsbetätigung mit Zugstange genommen wird, wobei die weitergehenden Detaillierungen eigenständige erfinderische Aspekte aufweisen können.
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Die Figur zeigt in schematischer Schnittdarstellung, ähnlich einer Konstruktionszeichnung, das Zusammenspiel des Kupplungsbetätigers 1, der auch als Kupplungsaktuator bezeichnet werden kann, und eines Kupplungstellers 27.
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Der Kupplungsaktuator 1 ist als hydraulischer Nehmerzylinder mit dem Zylinder 9 und dem Kolben 5 dargestellt. Das konstruktive Prinzip lässt sich aber genau so durch einen Geberzylinder realisieren. Der Nehmerzylinder, der den Zylinder 9 und den Kolben 5 umfasst, betätigt über die Zugstange 3 einen Kupplungsteller 27. Für die Anbindung des Kupplungstellers 27 an die Zugstange 3 weist die Zugstange 3 ein Zugstangengewinde 55 an ihrem einen Ende auf. Auf das Zugstangengewinde 55 kann die Spannmutter 31 aufgeschraubt werden. Unterhalb, das bedeutet in unmittelbarer Nachbarschaft, der Spannmutter 31 ist an der Zugstange 3 eine Hemisphäre 29 angebracht. Die Hemisphäre 29 lässt den Kupplungsteller 27 sich an ihrer gebogenen Oberfläche abdrehen, insbesondere wenn der Kupplungsteller 27 zusammen mit den weiteren Bauteilen der Kupplung (in der Figur nicht dargestellt) eine Lageveränderung durchführt.
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Mittig bzw. zentral in dem Zylinder 9 ist die Hülse 7 angeordnet. Die Hülse 7 reicht in einem ihrer Abschnitte von der Wand 69 des Zylinders 9 bis zu einer anderen Stelle der Wand 69 des Zylinders 9. Die Hülse 7 bildet mit diesem Abschnitt zusammen mit der Laufbüchse 23 den Kolben 5. In dem Kolben 5, genauer in der Laufbüchse 23 und auch in der Hülse 7, sind an der ringartigen Oberfläche, die auch als Umlaufwand 71 bezeichnet werden kann, Ausnehmungen eingearbeitet. In die Ausnehmungen sind Lagerringe 35, 37, eine Dichtung 47 und eine Spule 25 eingelegt. Die Spule 25 kann, je nach Ausgestaltung, als Wegaufnehmer, so zu sagen als Wegsensor, oder als stromsteuerndes Steuerglied zur Unterstützung der Translation eingesetzt werden. Im Sinne einer permanenten Überwachung der Kupplung ist es hilfreich, wenn die Spule 25 zur induktiven Positionsanzeige eines Induktionssensors verwendet wird. Der in Schichtaufbau realisierte Kolben 5, der sich in koaxialer Anlagerung durch ein Rundteil der Hülse 7 und durch die auf der Hülse 7 sitzende Laufbüchse 23 zusammensetzt, bildet über die Dichtung 47 und unter Zuhilfenahme der Lagerringe 35, 37 eine hydraulisch dichte Wand für den Hydraulikraum 11. Der Hydraulikraum 11 hat nahezu keine Leckage über die Lagerringe 35, 37 und die Dichtung 47, die den Kolben 5 gegenüber der Wand 69 des Zylinders 9 abdichten. Trotzdem ist der Kolben 5 beweglich in dem Zylinder 9 angeordnet, nämlich für eine Bewegung in die Druckbewegungsrichtung 57. Die Druckbewegungsrichtung 57 wird zurückgelegt, wenn Druck im Hydraulikraum 11 aufgebaut wird.
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Die Zugstange 3 hat an dem einen Ende das Zugstangengewinde 55. An dem anderen Ende hat die Zugstange 3 den Kugelkopf 13. Der Kugelkopf 13 schließt die Zugstange 3 zu dem einen Ende hin ab. Die Hülse 7 weist wenigstens den einen Untergriff 15 auf. Der Untergriff 15 ist so gestaltet, dass er eine Abrolloberfläche 17, angepasst auf den Kugelkopf 13, aufweist. Der Kugelkopf 13 weist die gleichartige Abrolloberfläche 19 im Vergleich zu der Abrolloberfläche 17 des Untergriffs 15 auf. Die Hülse 7 hat ungefähr in ihrer Mitte, das bedeutet in der axialen Mitte, einen Zentraldeckel 21. Der Zentraldeckel 21 ist ein mehrteiliges Bauteil, das eine Federplatte 39 und eine Scheibenfeder 41 umfasst. Die Federplatte 39 ist auf einen Teil der Oberfläche des Kugelkopfes 13 abgestimmt. Die Scheibenfeder 41 fördert die kraftschlüssige Anlagerung der Abrolloberflächen 17, 19. Der Kugelkopf 13 liegt somit zwischen dem Untergriff 15 auf der Seite, die zu dem Hydraulikraum 11 weist, und der Federplatte 39, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft der rückwandigen Fläche mit dem Zentraldeckel 21 befindet bzw. ein Teil der rückwandigen Fläche mit dem Zentraldeckel 21 ist. Der Zentraldeckel 21 wird durch den Spannring 53 in seiner eingeschraubten Lage gesichert.
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Die Zugstange 3 mit ihrem Kugelkopf 13 greift durch die Durchtrittsöffnung 59 durch, und zwar mit ihrer Längserstreckung, die parallel zur Längserstreckung 65 der Hülse 7 verläuft. Die Zugstange 3 hat in diesem Bereich einen Querschnitt 61, der kleiner ist als der Durchmesser 63 des Kugelkopfs 13. Die Zugstange 3 setzt sich durch den Schwenkraum 43, der innerhalb der Hülse 7 gebildet ist, fort.
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Ein weiterer Spannring 51 hält einen Abschlussdeckel 49 in Lage. Der Abschlussdeckel 49 bildet die zweite Begrenzungswand des Hydraulikraums 11. Der Abschlussdeckel 49 reicht von der ihn mittig durchsetzenden Hülse 7 bis zur Wand 69 des Zylinders 9. Zur Verbesserung der hydraulischen Abdichtung weist der Abschlussdeckel 49 eine Dichtung 45 in seinem Randbereich, der für die Anlagerung an der Wand 69 des Zylinders 9 bestimmt ist, auf. Zwischen Abschlussdeckel 49 und Hülse 7 ist ein Lagerring 33 vorgesehen. Der Abschlussdeckel 49 ist sozusagen ein mehrteiliger Abschlussdeckel, der den Lagerring 33 umfasst. Der Abschlussdeckel 49 hat eine längs hochgezogene Wand zur parallelen Ausrichtung gegenüber der Wand 69 des Zylinders 9. Die längs hochgezogene Wand trägt auf der einen Seite die Dichtung 45 und nimmt auf der anderen Seite den Lagerring 33 auf. Der Lagerring 33 trägt den Abschlussdeckel 49 gegenüber einem Abschnitt auf der Längserstreckung 65 der Hülse 7.
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Der Hydraulikraum 11 bildet sich startend an der Seite 73, die durch die Oberfläche des Abschlussdeckels 49 und des Lagerrings 33 gebildet wird, aus. Weiterhin bildet sich der Hydraulikraum 11 durch die zweite Seite 75, die durch die Oberfläche des Kolbens 5, genauer die zur Hülse 7 quer verlaufende Wand der Laufbüchse 23 gebildet wird. Weiterhin bildet sich der Hydraulikraum 11 durch einen Abschnitt auf der Hülse 7, genauer einem Abschnitt im Bereich der Längserstreckung 65 der Hülse 7. Eine vierte Wand des Hydraulikraums 11 wird durch die Wand 69 des Zylinders 9 gebildet. Der Hydraulikraum 11 wird durch vier Wände begrenzt, die von der Laufbüchse 23, der Wand 69 des Zylinders 9, dem Abschlussdeckel 49 und der Hülse 7 zur Verfügung gestellt werden.
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Die Hülse 7 ist eine durch den Zentraldeckel 21 einseitig verschließbare Hohlhülse. Die Hohlhülse weist zwei voneinander abgesetzte Räume auf, nämlich den Schwenkraum 43 und einen Raum für den Kugelkopf 13, der wenigstens den Durchmesser 63 des Kugelkopfes 13 aufnehmen kann. Der Schwenkraum 43 ist zu dem zweiten Raum für den Kugelkopf 13 durch die Durchtrittsöffnung 59 verbunden. Die Durchtrittsöffnung 59 wird durch die Untergriffe bzw. durch den Untergriff 15 seitlich beschränkt. Der Schwenkraum 43 hat einen breiteren Durchmesser als der Querschnitt 61 der Zugstange 3. Aufgrund der aufeinander abgestimmten Abrolloberflächen 17, 19 kann die Zugstange 3 eine seitliche Auswinklung in einem Winkelbereich 67 innerhalb der Hülse 7 zurücklegen. Des Werteren kann die Zugstange 3, der Bewegung in Druckbewegungsrichtung 57 des Kolbens 5 folgend, eine Translation zurücklegen. Der Schwenkraum 43 ist durch trichterartig verlaufende Innenwände der Hülse 7 begrenzt, die den Winkelbereich 67 für das Auswinkeln der Zugstange 3 zur Verfügung stellen. Der Kolben 5 hat eine Umlaufwand 71, die für die Anlagerung an die Wand 69 des Zylinders 9 bestimmt ist. In der Umlaufwand 71 sind die zum Teil dichtende Bauteile wie die Dichtung 47 und die Lagerringe 35, 37 eingesetzt, sodass eine abgedichtete, d. h. eine hydraulisch dichte, Bewegung in Druckbewegungsrichtung 57 des Kolbens 5 möglich ist, wenn ein ausreichender Druck im Hydraulikraum 11 aufgebaut ist. Durch die Bewegung in Druckbewegungsrichtung 57 schafft der Kolben 5 eine Translation der Zugstange 3.
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Für die Montage des Kupplungsaktuators 1 kann eine Hülse 7 genommen werden, in die die Zugstange 3 von der rückwärtigen Seite, das ist – wie in der Figur zu sehen ist – die Seite, die das Gewinde für den Zentraldeckel 21 aufweist, durchgesteckt wird, bis der Kugelkopf 13 an dem Untergriff 15 anliegt. Auf die Hülse 7 wird von der anderen Seite die Laufbüchse 23 aufgeschoben. Zur Sicherung der Zugstange in der Hülse 7 wird der Zentraldeckel 21 von der rückwärtigen Seite so weit aufgeschraubt, bis die durch den Zentraldeckel 21 geführte Federplatte 39 unmittelbar am Kugelkopf 13 anliegt. Durch den Spannring 53 wird anschließend der Zentraldeckel 21 gegen Lösen gesichert. Die Lagerringe 35, 37 tragen die über die Dichtung 47 abgedichtete Anordnung des Kolbens 5 entlang der Wand 69 des Zylinders 9. Ein Fixpunkt in den Translationen der Hülse 7 stellt der Abschlussdeckel 49 dar. Zur ortsfesten Positionierung des Abschlussdeckels 49 in dem Zylinder 9 ist der Spannring 51 auf der Seite, die gegenüber der Seite 73 angeordnet ist, festgelegt. Seitliche Kräfte, d. h. Querkräfte, die durch das Abkippen des Kupplungstellers 27 über den Kugelkopf 13 auf die Hülse 7 übertragen werden, lassen sich über die Lagerringe 33, 35, 37 gut in die Wand 69 des Zylinders 9 ablenken.
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Durch die Verschiebung der Kraftübertragungsfläche von diesseits des Hydraulikraums 11 nach jenseits des Hydraulikraums 11 (gesehen von dem Kupplungsteller 27) lässt sich die Querkraft, die die Dichtungen wie die Dichtung 47 belasten, reduzieren. Die Lagerringe 35, 37 müssen nicht mehr aus einer hochfesten Metalllegierung gewählt werden. Die größeren Abrolloberflächen 17, 19 an dem Untergriff 15 sorgen für eine gleichmäßigere Kraftverteilung in die Hülse 7. Durch die Abstimmung des Untergriffs 15 auf den Querschnitt 61 der Zugstange 3 auf der einen Seite und dem Durchmesser 63 des Kugelkopfs 13 der Zugstange 3 auf der anderen Seite erleichtert sich die Montage eines Kupplungsaktuators 1. Der Kupplungsaktuator 1 bietet eine ausreichende auswinkelnde Bewegungsfreiheit in dem Winkelbereich 67, d. h., innerhalb des vom Winkelbereich 67 zulässigen Gradbereichs, auch schon während der Montage der Zugstange 3 an den Kupplungsteller 27. Axiale Linearitäten zwischen Zugstange 3 und Kupplungsteller 27 bzw. entsprechende Rechtwinkligkeiten müssen zum Beispiel aufgrund der vorhandenen Hemisphäre 29 nicht mehr exakt eingehalten werden, die Montagezeit verkürzt sich.
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Das Nebeneinanderanordnen von Lagerringen 35, 37 und die Dichtung 47 sorgen für ein mehrfaches Abdichten des Hydraulikraums 11 gegenüber dem rückwärtigen Hohlraum, der für die Bewegungsfreiheit des Kolbens 5 in dem Zylinder 9 vorgehalten ist. Der Abschlussdeckel 49 sitzt ortsfest in dem Zylinder 9, sodass eine einfache Dichtung 45 ausreichend ist.
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Durch die Nutzung des Schwenkraums des Kupplungstellers 27 und der Ausgleichsmöglichkeit der Schwenkbewegung durch den Schwenkraum 43 in der Hülse 7 lässt sich eine äußerst kompakte Kolbeneinheit aufbauen, die sich, in geschlossenem Zustand, nur über ca. 40 mm erstreckt. Je nach Länge der Hülse 7 und dem rückwärtigen Bewegungsraum im Zylinder 9 kann ein beliebiger Raum für die Zurücklegung eines Weges in Druckbewegungsrichtung 57 geschaffen werden. Wird die Hülse 7 deutlich über den Abschlussdeckel 49 hinausgezogen, so wird auf der einen Seite die Zugstange 3 geschützt und auf der anderen Seite ein entsprechend groß sich ausbildender Hydraulikraum 11 ermöglicht. Die Erfindung zeichnet sich unter anderem auch dadurch aus, dass die Hülse 7 nicht nur Führungsaufgaben für die Zugstange 3 übernimmt, sondern auch einen umhüllenden Schutz für die Zugstange 3 bietet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsaktuator
- 3
- Zugstange
- 5
- Kolben, insbesondere Ringkolben
- 7
- Hülse
- 9
- Zylinder
- 11
- Hydraulikraum
- 13
- Kugelkopf, insbesondere der Zugstange
- 15
- Untergriff
- 17
- Abrolloberfläche, insbesondere der Hülse
- 19
- Abrolloberfläche, insbesondere des Kugelkopfes
- 21
- Zentraldeckel
- 23
- Laufbüchse
- 25
- Spule
- 27
- Kupplungsteller
- 29
- Hemisphäre
- 31
- Spannmutter
- 33
- erster Lagerring
- 35
- zweiter Lagerring
- 37
- dritter Lagerring
- 39
- Federplatte, insbesondere gestützt durch den Zentraldeckel
- 41
- Scheibenfeder, insbesondere für Federplatte
- 43
- Schwenkraum, insbesondere für die Zugstange
- 45
- erste Dichtung
- 47
- zweite Dichtung
- 49
- Abschlussdeckel
- 51
- erster Spannring
- 53
- zweiter Spannring
- 55
- Zugstangengewinde
- 57
- Druckbewegungsrichtung
- 59
- Durchtrittsöffnung
- 61
- Querschnitt, insbesondere der Zugstange im Bereich der Hülse
- 63
- Durchmesser, insbesondere des runden Kugelkopfes
- 65
- Längserstreckung, insbesondere der Hülse
- 67
- Winkelbereich, insbesondere Bewegungsfreiraum der Zugstange
- 69
- Wand, insbesondere des Zylinders
- 71
- Umlaufwand
- 73
- erste Seite des Hydraulikraums
- 75
- zweite Seite des Hydraulikraums
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5758758 A [0006, 0006]
- US 5887692 A [0006, 0006]
- DE 19631249 C2 [0006]
- DE 19816513 A1 [0006]
- DE 69611891 T2 [0006]
- DE 102006058853 A1 [0006]
