Title:
Aktuatoranordnung zum Betätigen einer Stelleinheit in einem Kraftfahrzeug und Kupplungsanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung zum Betätigen einer Stelleinheit in einem Kraftfahrzeug, umfassend: eine hydraulische Betätigungseinheit (3) zum Einwirken auf die Stelleinheit; eine Kolbenpumpe (7) mit einem Kolben (8), der in einem Gehäuse (9) beweglich einsitzt, wobei durch oszillierende Bewegung des Kolbens (8) hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der hydraulischen Betätigungseinheit (3) aufgebaut wird; einen elektrisch steuerbaren Elektromagneten (11) mit einem axial beweglichen Anker (12), wobei der Elektromagnet (11) ausgestaltet ist, um einen Stromimpuls in eine axiale Bewegung des Ankers (12) umzuwandeln; wobei der Anker (12) des Elektromagneten (11) fest mit dem Kolben (8) der Kolbenpumpe (7) verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Kupplungsanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung.




Inventors:
Gaßmann, Theodor (53721, Siegburg, DE)
Application Number:
DE102016115300A
Publication Date:
02/22/2018
Filing Date:
08/17/2016
Assignee:
GKN Automotive Ltd. (Worcestershire, Redditch, GB)
Domestic Patent References:
DE102015201463A1N/A2016-07-28
DE102007063360A1N/A2009-07-02
DE102004042208A1N/A2007-01-25
DE102004050021A1N/A2006-04-20
DE890307CN/A1953-09-17



Foreign References:
63868422002-05-14
200700258612007-02-01
WO2010124668A12010-11-04
Attorney, Agent or Firm:
Neumann Müller Oberwalleney & Partner Patentanwälte, 50677, Köln, DE
Claims:
1. Aktuatoranordnung zum Betätigen einer Stelleinheit (36) in einem Kraftfahrzeug, umfassend:
eine hydraulische Betätigungseinheit (3) zum Einwirken auf die Stelleinheit (36);
eine Kolbenpumpe (7) mit einem Kolben (8), der in einem Gehäuse (9) beweglich einsitzt, wobei durch oszillierende Bewegung des Kolbens (8) hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der hydraulischen Betätigungseinheit (3) aufgebaut wird;
einen elektrisch steuerbaren Elektromagneten (11) mit einem axial beweglichen Anker (12), wobei der Elektromagnet (11) ausgestaltet ist, um einen Stromimpuls in eine axiale Bewegung des Ankers (12) umzuwandeln,
wobei der Anker (12) des Elektromagneten (11) fest mit dem Kolben (8) der Kolbenpumpe (7) verbunden ist.

2. Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) durch Bestromen des Elektromagneten (11) mit zumindest drei Spannungen (V1, V2, V3) in zumindest drei Positionen überführbar ist, derart, dass bei Anliegen einer ersten Spannung (V1) am Elektromagneten (11) der Kolben (8) eine erste Position (S1) einnimmt, bei Anliegen einer zweiten Spannung (V2) am Elektromagneten (11) der Kolben (8) eine zweite Position (S2) einnimmt, und bei Anliegen einer dritten Spannung (V3) am Elektromagneten (11) der Kolben (8) eine dritte Position (S3) einnimmt.

3. Aktuatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromagnet (11) und die Kolbenpumpe (7) derart zusammenwirken, dass bei Pulsieren des Stroms zwischen zwei (V1, V2) von den drei Spannungen (V1, V2, V3) von der Kolbenpumpe (7) hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der hydraulischen Betätigungseinheit (3) aufgebaut wird, und bei Anliegen einer dritten (V3) von den drei Spannungen die Kolbenpumpe (7) drucklos geschaltet wird.

4. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (31) zur Steuerung des Elektromagneten (11) vorgesehen ist, wobei der Elektromagnet (11) von der Steuereinheit (31) durch Pulsweitenmodulation einer elektrischen Spannung (V) gesteuert wird.

5. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromagnet (11) in Form eines bi-stabilen Elektromagneten gestaltet ist, welcher derart ausgestaltet ist, dass der Anker (12) in stromlosem Zustand des Elektromagneten (11) seine Position beibehält.

6. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Elektromagnet (11) in Form eines mono-stabilen Elektromagneten gestaltet ist, welcher derart ausgestaltet ist, dass der Anker (12) bei Bestromen des Elektromagneten (11) in eine erste Position beaufschlagt wird und in stromlosem Zustand des Elektromagneten (11) von einer Feder (10) in eine zweite Position beaufschlagt wird.

7. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (31) ausgestaltet ist, um die Amplitude und die Frequenz des Ankers (10) zu steuern, so dass durch Steuerung der Amplitude und der Frequenz ein Pumpenvolumenstrom der Kolbenpumpe (7) gesteuert wird, und/oder, dass die Steuereinheit (31) ausgestaltet ist, um den elektrischen Strom für den Elektromagneten (11) zu steuern, so dass durch Steuerung des elektrischen Stroms ein Pumpendruck der Kolbenpumpe (7) gesteuert wird.

8. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (7) eine von dem Kolben (8) begrenzte Pumpenkammer (32) aufweist, die über eine erste Leitung (15) mit einem Reservoir (14) und über eine zweite Leitung (16) mit der hydraulischen Betätigungseinheit (3) hydraulisch verbunden ist, wobei zumindest in einer von der ersten und zweiten Leitung (15, 16) ein Rückschlagventil (17, 17‘) angeordnet ist.

9. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von einer Drossel (27) und einem Steuerventil (28), insbesondere in Form eines Mehrwegeventils, in einer Hydraulikleitung (20) vorgesehen ist.

10. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (21) zum Erfassen eines den hydraulischen Druck repräsentierenden Signals in einer Hydraulikleitung (16) vorgesehen ist.

11. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlasssteuerung (29) am Einlass der Kolbenpumpe (7) vorgesehen ist, welche insbesondere einen Zuführkanal (30) und eine Ringnut (31) in der Pumpenkammer (32) umfasst.

12. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) von einer Feder (10) fluidisch in Richtung der hydraulischen Betätigungseinheit (3) beaufschlagt wird, so dass von der Feder (10) ein hydraulischer Druck auf die hydraulische Betätigungseinheit (3) aufgebaut wird.

13. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicheranordnung (22) mit einer Speicherkammer (23) zum Speichern von Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist, wobei die Speicherkammer (23) mit der Kolbenpumpe (7) hydraulisch verbunden ist und von dieser mit Hydraulikflüssigkeit zur Erzeugung eines Vordrucks befüllbar ist.

14. Aktuatoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicheranordnung (22) Druckspeichermittel (24, 25) aufweist, die insbesondere in der Speicherkammer (23) angeordnet sind.

15. Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (36) ein Stellelement für ein Abschaltsystem oder für eine Getriebeschaltung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs aufweist, insbesondere eine Kupplung zum Zuschalten beziehungsweise Trennen eines optional antreibbaren Antriebsstranges, eine Schaltkupplung zum Schalten einer Getriebeschaltung, oder eine Sperrkupplung eines Differentialgetriebes.

16. Hydraulisch betätigbare Kupplungsanordnung (35) für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
eine Aktuatoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15; und
zumindest eine Reibungskupplung (36) als Stelleinheit, die von der Aktuatoranordnung (2) betätigbar ist; wobei die Reibungskupplung (36) ein erstes Kupplungsteil (40), das mit einem ersten Antriebsteil des Antriebsstrangs verbindbar ist, ein zweites Kupplungsteil (42), das relativ zum ersten Kupplungsteil (41) drehbar ist und mit einem zweiten Antriebsteil des Antriebsstrangs verbindbar ist, und eine Druckplatte (46) zum antriebsmäßigen Verbinden des ersten und zweiten Kupplungsteils (41, 42) aufweist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung mit zum Betätigen einer Stelleinheit in einem Kraftfahrzeug sowie eine Kupplungsanordnung mit einer solchen Aktuatoranordnung.

Aus der DE 10 2007 063 360 A1 ist eine Hydraulikanordnung zum Betätigen einer Stelleinheit im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Hydraulikanordnung umfasst eine hydraulische Betätigungseinheit und eine Kolbenpumpe mit einem Kolben. Der Kolben sitzt in einem Gehäuse beweglich ein, wobei durch oszillierende Bewegung des Kolbens hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der Betätigungseinheit aufgebaut wird. Die Kolbenpumpe wird von einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugs angetrieben, die einen Exzenter aufweist, so dass bei Rotation der Welle hydraulischer Druck aufgebaut wird.

Aus der DE 10 2004 042 208 A1 ist eine Kolbenpumpe zur Förderung einer Hydraulikflüssigkeit für ein hydraulisches Steuersystem eines Kraftfahrzeugs bekannt. Es ist ein elektrischer Linearmotor vorgesehen, um über eine Kolbenstange einen daran befestigten Kolben anzutreiben. Die Kolbenstange ist an ihrem dem Linearmotor entgegengesetzten Ende mit einer Ventil-Steuerungseinheit verbunden, die ein Mehrwegeventil aufweist.

Aus der US 6 386 842 B1 ist eine Fluidpumpenanordnung für ein hydraulisches Bremssystem bekannt. Die Pumpe weist einen Kolben auf, der in einem Gehäuse bewegbar aufgenommen ist. Eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange erstreckt sich axial aus dem Gehäuse heraus, und hat an dem außerhalb des Gehäuses liegenden Ende einen Ankerabschnitt. Eine elektrische Spule ist koaxial zur Kolbenstange an dem Gehäuse angeordnet. Durch Beaufschlagen der elektrischen Spule wird ein Magnetfeld erzeugt, welches den Ankerabschnitt in Richtung Gehäuse beaufschlagt, so dass der Kolben in die Zylinderkammer bewegt wird.

Aus der DE 890 307 A ist eine elektromagnetische Kolbenpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten bekannt. In zwei getrennten, spiegelbildlich liegenden Zylindern arbeitende Kolben sind durch eine Stange miteinander verbunden. Die Stange trägt in der Mitte einen Eisenkern, der von zwei nebeneinanderliegenden, wechselweise von Strom durchflossenen Zylinderspulen umgeben ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aktuator zum Betätigen einer Stelleinheit in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Fahrzeugantriebsstrang, vorzuschlagen, der einfach und kompakt aufgebaut ist und eine einfache und genaue Steuerung ermöglicht. Ferner soll eine Kupplungsanordnung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Aktuator vorgeschlagen werden.

Eine Lösung besteht in einem Aktuator zum Betätigen einer Stelleinheit in einem Kraftfahrzeug, umfassend: eine hydraulische Betätigungseinheit zum Einwirken auf die Stelleinheit; eine Kolbenpumpe mit einem Kolben, der in einem Gehäuse beweglich einsitzt, wobei durch oszillierende Bewegung des Kolbens hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der hydraulischen Betätigungseinheit aufgebaut wird; einen elektrisch steuerbaren Elektromagneten mit einem axial beweglichen Anker, wobei der Elektromagnet ausgestaltet ist, um einen Stromimpuls in eine axiale Bewegung des Ankers umzuwandeln; wobei der Anker des Elektromagneten fest mit dem Kolben der Kolbenpumpe verbunden ist.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Aktuators besteht darin, dass dieser einfach und kompakt aufgebaut ist. Es sind lediglich ein Elektromagnet und eine Kolbenpumpe erforderlich, um eine hydraulische Betätigungskraft zu erzeugen. Der Elektromagnet ist durch entsprechende Steuerung des Eingangsstroms einfach steuerbar. Es sind somit keine weiteren Aggregate, wie beispielsweise ein verhältnismäßig teurer Elektromotor, oder mechanische Übertragungsglieder erforderlich, so dass der vorliegende Aktuator einfach aufgebaut ist und einen geringen Platzbedarf hat. Der Aktuator kann räumlich nah der Stelleinheit angeordnet werden, was sich ebenfalls günstig auf das Packaging und das Gewicht auswirkt. Die hydraulische Betätigungseinheit kann beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit umfassen, mit einer Hydraulikkammer und einem in der Hydraulikkammer verschiebbar einsitzendem Stellkolben, der auf die Stelleinheit des Kraftfahrzeugs einwirkt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind der Anker des Elektromagneten und der Kolben der Kolbenpumpe starr miteinander verbunden, und insbesondere einteilig gestaltet. Der Elektromagnet hat zusätzlich zum Anker ein oder mehrere Spulen, welche bei Anlegen eines elektrischen Stroms ein magnetisches Feld erzeugen, das auf den Anker einwirkt, um diesen zu bewegen. Bei Bewegen des Ankers wird gleichzeitig der damit verbundene Pumpenkolben mit bewegt.

Zur Steuerung des Elektromagneten ist eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, wobei der Elektromagnet von der Steuereinheit insbesondere durch Pulsweitenmodulation einer elektrischen Spannung gesteuert wird. Unter Pulsweitenmodulation (PWM) wird eine Modulationsart verstanden, bei der eine technische Größe, beispielsweise eine elektrische Spannung, zwischen zwei Werten wechselt. Insbesondere kann bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert werden, das heißt die Breite der einzelnen Impulse.

Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kolben durch entsprechendes Bestromen des Elektromagneten mit zumindest drei Spannungen in zumindest drei Positionen überführbar ist, derart, dass bei Anliegen einer ersten Spannung am Elektromagneten der Kolben eine erste Position einnimmt, bei Anliegen einer zweiten Spannung am Elektromagneten der Kolben eine zweite Position einnimmt, und bei Anliegen einer dritten Spannung am Elektromagneten der Kolben eine dritte Position einnimmt. Durch diese Ausgestaltung werden durch entsprechende Steuerung des Elektromagneten auf einfache Weise zwei Funktionen realisiert, nämlich Fördern der Hydraulikflüssigkeit zum Beaufschlagen der Betätigungseinheit einerseits sowie Abschalten beziehungsweise Drucklosschalten des Systems andererseits.

Die Zuordnung der Kolbenpositionen zu den Spannungen kann entsprechend den Anforderungen gestaltet werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der steuerbare Elektromagnet und die Kolbenpumpe derart zusammenwirken, dass bei Pulsieren des Stroms zwischen zwei von den drei Spannungen von der Kolbenpumpe hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der hydraulischen Betätigungseinheit aufgebaut wird, und bei Anliegen einer dritten von den drei Spannungen die Kolbenpumpe drucklos geschaltet wird. Die Zuordnung der Spannungen des Elektromagneten zu den Positionen des Kolbens ist beliebig und kann gemäß den Anforderungen an die Aktuatoranordnung individuell gestaltet werden. In einer beispielhaften Ausgestaltung können die erste und dritte Spannung den Endpositionen des Kolbens entsprechen und die zweite Spannung einer dazwischen liegenden Position des Kolbens. Je nach Anordnung der Hydraulikleitung, welche den Kolbenraum mit der hydraulischen Betätigungseinheit verbindet, kann die Kolbenpumpe durch pulsierendes Bestromen des Elektromagneten zwischen der ersten und zweiten Spannung (oder zwischen der zweiten und dritten Spannung), entsprechend einer oszillierende Bewegung des Kolbens zwischen einer Endposition und der Zwischenposition (oder der Zwischenposition und der anderen Endposition) betätigt werden, während Anliegen der dritten Spannung (oder ersten Spannung) zum Drucklosschalten führen würde.

Nach einer ersten Ausführungsform kann der Elektromagnet in Form eines mono-stabilen Elektromagneten gestaltet sein, derart, dass der Anker bei Bestromen des Elektromagneten in eine erste Position beaufschlagt wird. In stromlosem Zustand des Elektromagneten kann der Anker von einer Feder in die entgegengesetzte zweite Position verschoben werden. Mit anderen Worten wirken die Feder und der Elektromagnet mit in entgegengesetzten Richtung wirkenden Kräften auf den Kolben ein. Ein Bestromen des Elektromagneten bewegt den Kolben in eine erste Richtung, wohingegen der Kolben von der Feder in stromlosem Zustand des Elektromagneten in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt wird. Bei dieser Ausführungsform ist eine einzelne Stromversorgung erforderlich, welche beispielsweise eine pulsweitenmodulierte Gleichstromquelle, oder auch eine pulsweitenmodulierte Wechselstromquelle, die mit einem Dauermagneten kombiniert werden kann.

Bei einer Ausführungsform des Aktuators mit einer Feder kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Kolben von der Feder fluidisch in Richtung der hydraulischen Betätigungseinheit beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird der hydraulischer Druck auf die hydraulische Betätigungseinheit, beziehungsweise die Kraft für die Hubbewegung, von der Feder aufgebaut. Demgegenüber wird die Kraft für die Rückhubbewegung von dem Elektromagneten erzeugt, welcher der Feder entgegenwirkt.

Nach einer zweiten Ausführungsform kann der steuerbare Elektromagnet in Form eines bi-stabilen Elektromagneten gestaltet sein, derart, dass der Anker durch entsprechende Steuerung des Elektromagneten zwei stabile Positionen einnehmen kann. Dies kann insbesondere dadurch bewerkstelligt werden, dass ein erster Magnet vorgesehen ist, welcher den Anker in eine erste Richtung beaufschlagt, sowie ein zweiter Magnet, der den Anker in die entgegengesetzte zweite Richtung beaufschlagt. Zumindest einer der beiden Magneten ist in Form eines elektrisch steuerbaren Elektromagneten gestaltet, der bei Bestromen ein magnetisches Feld aufbaut. Der andere Magnet kann ebenfalls in Form eines elektrisch steuerbaren Elektromagneten gestaltet sein. In diesem Fall wären zur Steuerung zwei Stromversorgungen erforderlich, insbesondere eine pulsweitenmodulierte Gleichstromquelle. Alternativ kann der zweite Manget auch als Dauermagnet gestaltet sein. In diesem Fall genügt eine Stromversorgung, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben.

Die elektronische Steuereinheit ist insbesondere ausgestaltet, um die Amplitude und die Frequenz des Elektromagneten zu steuern. Die Amplitude und die Frequenz des Elektromagneten bzw. des Ankers bestimmen den Volumenstrom der mit dem Anker verbundenen Kolbenpumpe. Das heißt, eine elektrische Steuerung der Amplitude und der Frequenz des Ankers bewirken eine entsprechende Steuerung des Pumpenvolumenstroms der Kolbenpumpe.

Ferner ist die elektronische Steuereinheit insbesondere ausgestaltet, um den elektrischen Strom für den Elektromagneten zu steuern. Dabei bestimmt die Höhe des elektrischen Stroms des Elektromagneten die Kraft, welche auf den Anker einwirkt, so dass durch Steuerung des elektrischen Stroms der Pumpendruck der Kolbenpumpe gesteuert wird.

Die Kolbenpumpe weist eine von dem Kolben räumlich begrenzte Pumpenkammer auf, die über eine erste Leitung mit einem Reservoir und über eine zweite Leitung mit der hydraulischen Betätigungseinheit hydraulisch verbunden ist, wobei in zumindest einer von der ersten und zweiten Leitung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Das heißt, es kann ein Rückschlagventil zwischen Reservoir und Pumpenkammer und/oder zwischen Pumpenkammer und hydraulischer Betätigungseinheit vorgesehen sein.

Anstelle eines Rückschlagventils an der Einlassseite, das heißt in der ersten Leitung, kann auch eine Einlasssteuerung am Einlass der Kolbenpumpe vorgesehen sein, insbesondere in die Kolbenpumpe integriert sein. Eine solche Einlasssteuerung kann einen Zuführkanal umfassen, der in eine Ringnut in der Kolbenkammer mündet. Die Ringnut wir in einer ersten Position des Kolbens axial überdeckt, so dass kein Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer in das Reservoir zurückströmen kann. In einer zweiten Position des Kolbens wird die Ringnut beziehungsweise die Mündung des Zuführkanals freigegeben, so dass Hydraulikfluid aus dem Reservoir in die Hydraulikkammer angesaugt werden kann.

Nach einer Ausführungsform kann in einem Verbindungskanal zwischen der Kolbenpumpe und der Hydraulikkammer der Betätigungseinheit zumindest ein Steuerventil vorgesehen sein. Das Steuerventil kann als Proportionalventil, das heißt als Stetigventil, oder als Mehrwegeventil ausgestaltet sein. Das Steuerventil regelt den hydraulischen Druck und damit den Stellweg des Stellkolbens; es kann auch als Stellventil bezeichnet werden. Weiter kann in dem Verbindungskanal zumindest ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein. Ein oder mehrere Rückschlagventile in den Verbindungskanälen verhindern einen ungewünschten Rückfluss der geförderten Hydraulikflüssigkeit. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Reservoir für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, das mit der Kolbenpumpe hydraulisch verbunden ist. Zwischen dem Reservoir und der Pumpe ist vorzugsweise ein weiteres Rückschlagventil vorgesehen.

Nach einer möglichen Konkretisierung kann zumindest ein Drucksensor zum Erfassen eines den hydraulischen Druck repräsentierenden Signals in der Hydraulikanordnung vorgesehen sein. Der ermittelte Druck kann als Eingangssignal zur Steuerung der Kolbenpumpe beziehungsweise des Elektromagneten verwendet werden, um die hydraulischen Betätigungseinheit in Abhängigkeit vom anliegenden Druck zu steuern. Die Verwendung eines Sensors ermöglicht eine besonders hohe Stellgenauigkeit, insbesondere mithilfe eines geschlossenen Regelkreises.

In einer einfachen Ausführungsform kann in dem Hydraulikkreis eine Drossel vorgesehen sein, welche insbesondere zwischen der hydraulischen Betätigungseinheit und dem Reservoir angeordnet sein kann. Ein Steuerventil ist bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich.

Nach einer möglichen Ausgestaltung kann eine Speicheranordnung mit einer Speicherkammer vorgesehen sein, wobei die Speicherkammer mit der zumindest einen Kolbenpumpe hydraulisch verbunden ist und von dieser mit Hydraulikflüssigkeit zur Erzeugung eines Vordrucks befüllbar ist. Die Speicheranordnung ist insbesondere für die Versorgung der hydraulischen Betätigungseinheit mit Hydraulikflüssigkeit bei Spitzenlasten nützlich, da hiermit ein über das Fördervolumen der Kolbenpumpe hinausgehender Bedarf abgedeckt werden kann. Die Speicheranordnung weist vorzugsweise Druckspeichermittel auf, die insbesondere in der Speicherkammer angeordnet sind. Die Druckspeichermittel können verschiedene Ausgestaltungen haben, und beispielsweise Federmittel oder einen Gasspeicher umfassen.

Die Speicheranordnung umfasst vorzugsweise einen Druckkolben, der in der Speicherkammer beweglich einsitzt und der durch Fördern von Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer zur Erzeugung eines Vordrucks vorspannbar ist. Vorzugsweise ist der Druckkolben von einer Feder beaufschlagt, die den Druckkolben gegen den Druck der Hydraulikflüssigkeit vorspannt. Alternativ hierzu kann auch eine Membran vorgesehen sein, die in der Speicherkammer einsitzt und eine Systemgrenze zwischen der Hydraulikflüssigkeit und einem Speichermedium bildet. Als Speichermedium eignet sich Gas, beispielsweise Stickstoff.

Nach einer möglichen Weiterbildung weist die kraftbetätigte Stelleinheit ein Stellelement für ein Abschaltsystem oder für eine Getriebeschaltung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auf. Beispielsweise kann die Stelleinheit eine Kupplung zum Zuschalten beziehungsweise Trennen eines optional antreibbaren Antriebsstranges, eine Schaltkupplung zum Schalten einer Getriebeschaltung, oder eine Sperrkupplung zum Sperren der Ausgleichsbewegung eines Differentialgetriebes aufweisen. Alternativ hierzu kann die kraftbetätigte Stelleinheit auch Stellglieder einer aktiven Fahrwerkssteuerung, insbesondere von Federbeinen, oder einen Stabilisator umfassen.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine hydraulisch betätigbare Kupplungsanordnung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Aktuatoranordnung, die nach zumindest einer der oben genannten Ausführungsformen gestaltet sein kann, sowie zumindest eine Reibungskupplung als Stelleinheit, die von der Aktuatoranordnung betätigbar ist, wobei die Reibungskupplung ein erstes Kupplungsteil, das mit einem ersten Antriebsteil des Antriebsstrangs verbindbar ist, ein zweites Kupplungsteil, das relativ zum ersten Kupplungsteil drehbar ist und mit einem zweiten Antriebsteil des Antriebsstrangs verbindbar ist, und eine Druckplatte zum antriebsmäßigen Verbinden des ersten und zweiten Kupplungsteils aufweist.

Mit der hydraulisch betätigbare Kupplungsanordnung werden dieselben Vorteile, das heißt einfacher und kompakter Aufbau bei einfacher Steuerbarkeit, erreicht wie mit der oben genannten Aktuatoranordnung. Insofern wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Die Aktuatoranordnung kann jede der oben genannten Ausgestaltungen haben.

Mittels der Aktuatoranordnung wird die Druckplatte der Reibungskupplung beaufschlagt, so dass die Reibungskupplung insbesondere im Schließsinn betätigt wird. Dabei bestimmt der hydraulische Druck den Grad der Drehmomentübertragung der Reibungskupplung zwischen einer Offenstellung, in der kein Drehmoment zwischen Kupplungseingangsteil und Kupplungsausgangsteil übertragen wird, und einer Schließstellung, in der das volle Drehmoment zwischen Kupplungseingangsteil und Kupplungsausgangsteil übertragen wird. Durch entsprechende Steuerung des Elektromagneten kann jede beliebige Zwischenstellung der Kupplung eingestellt werden, in der je nach Bedarf nur ein Teil des vollen Drehmoments übertragen wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren beschrieben. Es zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung in einer ersten Ausführungsform;

2 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung in einer zweiten Ausführungsform;

3 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung in einer dritten Ausführungsform;

4 einen Elektromagneten für eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung im Längsschnitt in einer Ausführungsform;

5 einen Elektromagneten für eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung im Längsschnitt in einer weiteren Ausführungsform;

6 einen Aktuator für eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung im Längsschnitt in einer Ausführungsform;

7 eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung in einer weiteren Ausführungsform;

8 ein Diagramm für einen möglichen Verlauf der Spannung und des Kolbenhubs über der Zeit; und

9 eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung nach Anspruch 1.

Die 1 bis 8 werden nachstehend hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten zunächst gemeinsam beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 zum Betätigen einer kraftbetätigten Stelleinheit (36) oder Baugruppe eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) umfasst wenigstens eine hydraulische Betätigungseinheit 3 mit einer Hydraulikkammer 4 und einem in der Hydraulikkammer 4 verschiebbar einsitzenden Stellkolben 5, eine Kolbenpumpe 7 zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks auf den Stellkolben 5 sowie einen elektrisch steuerbaren Elektromagneten 11 als Antrieb für die Kolbenpumpe 7.

Der Stellkolben 5 der hydraulischen Betätigungseinheit 3 ist mittels zumindest einer Ringdichtung 6, die in einer Umfangsnut des Stellkolbens 5 einsitzt, gegenüber der Zylinderwandung abgedichtet und dient zum Betätigen der Stelleinheit (36). Die kraftbetätigte Stelleinheit (36) kann beispielsweise eine Reibungskupplung, insbesondere eine Reiblamellenkupplung, für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs sein, was im Zusammenhang mit 9 noch näher erläutert wird. Beispielsweise kann die Reibungskupplung zum bedarfsweisen Zuschalten beziehungsweise Trennen eines optional antreibbaren Antriebsstranges ausgestaltet sein, oder in Form einer Sperrkupplung zum Sperren der Ausgleichsbewegung eines Differentialgetriebes. Alternativ oder in Ergänzung kann die Aktuatoranordnung auch zum Betätigen von Stellgliedern einer aktiven Fahrwerkssteuerung, insbesondere von Federbeinen, oder einen Stabilisator verwendet werden.

Der Elektromagnet 11 weist einen axial beweglichen Anker 12 sowie zumindest eine elektrisch schaltbare Spule 13, 13‘ auf, welche bei Bestromen auf den Anker 12 einwirkt. Konkret ist der Elektromagnet 11 ausgestaltet, um einen Stromimpuls der elektrischen Spule 13, 13‘ in eine axiale Bewegung des Ankers 12 umzuwandeln. Bei Anlegen eines elektrischen Stroms erzeugt die zumindest eine Spule 13, 13‘ ein magnetisches Feld, so dass der Anker 12 in Richtung zur Spule 13, 13‘ angezogen wird.

Die Steuerung des Elektromagneten 11 erfolgt elektrisch mittels einer elektronischen Steuereinheit 31, welche hier nur schematisch dargestellt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuerung durch Pulsweitenmodulation der elektrischen Spannung erfolgt, mit welcher der Elektromagnet 11 beaufschlagt wird.

Die Kolbenpumpe 7 weist einen Kolben 8 auf, der in einem Pumpengehäuse 9 axial beweglich einsitzt. Das Pumpengehäuse 9 bildet eine Pumpenkammer 32. Es ist vorgesehen, dass der Anker 12 des Elektromagneten 11 fest mit dem Kolben 8 der Kolbenpumpe 7 verbunden ist. Folglich wird bei Bewegen des Ankers 12 der damit verbundene Pumpenkolben 8 mit bewegt, so dass der Anker 12 beziehungsweise der Elektromagnet 11 als Antrieb für den Kolben 8 dient. Der Kolben 8 bewegt sich in dem Gehäuse 9 hin und her, so dass in der Pumpenkammer 32 ein hydraulischer Druck aufgebaut wird.

Die Verbindung des Ankers 12 mit dem Kolben 8 kann zumindest eines von formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Anker 12 und der Kolben 8 starr miteinander verbunden, so dass sie sich gemeinsam bewegen. In einer fertigungstechnisch günstigen Ausführung können der Anker 12 und der Kolben 8 einteilig gestaltet sein.

Die Pumpenkammer 32 ist an der Einlassseite über einen Verbindungskanal 15 mit einem Reservoir 14 hydraulisch verbunden. Auslassseitig ist die Pumpenkammer über einen Verbindungskanal 16 mit der Betätigungseinheit 3 hydraulisch verbunden. Als weitere Bauteile sind in den Verbindungskanälen 15, 16 Rückschlagventile 17, 17‘ erkennbar, die einen Rückfluss der Hydraulikflüssigkeit verhindern, sowie ein Filterelement 18 in der Zuführleitung 15.

Optional ist ein Drucksensor 21 zum Erfassen eines Drucksignals vorgesehen, das den hydraulischen Druck in der Hydraulikleitung 16 beziehungsweise an der hydraulischen Betätigungseinheit 3 repräsentiert. Der ermittelte Druck wird als Eingangssignal zur Steuerung des Elektromagneten 11 verwendet, um die hydraulischen Betätigungseinheit 3 in Abhängigkeit vom anliegenden Druck zu steuern.

Die Funktionsweise der Aktuatoranordnung 2 ist derart, dass durch Bestromen des Elektromagneten 11 mittels der Steuereinheit 31 Hydraulikfluid aus dem Reservoir 14 durch die Verbindungskanäle 15, 16 in die Hydraulikkammer 4 gefördert wird, so dass der Stellkolben 5 zum Betätigen der Stelleinheit (36) axial verschoben wird. Der Volumenstrom des Hydraulikfluids kann durch entsprechende Bestromung des Elektromagneten 11 mittels der Steuereinheit 31 eingestellt werden. Denn, die Amplitude und die Frequenz des Ankers 12 sind Abhängig von der Amplitude und der Frequenz, mit welcher die Spule 13, 13‘ des Elektromagneten 11 bestromt wird. Die Anker- beziehungsweise Kolbenkraft wird durch die Höhe des elektrischen Stroms bestimmt, mit welcher die Spule 13, 13‘ angeregt wird. Entsprechend kann durch Steuerung des elektrischen Stroms der Pumpendruck der Kolbenpumpe 7 gesteuert werden.

Nachstehend wird auf die Besonderheiten der verschiedenen Ausführungsformen eingegangen.

In der Ausführungsform gemäß 1 ist in der Ablaufleitung 20, der auch als Rücklauf bezeichnet werden kann, eine Drossel 27 vorgesehen sein. Über die Drossel 27 kann Hydraulikflüssigkeit nach Deaktivieren der Kolbenpumpe 7 aus dem Druckraum 4 in das Reservoir 14 zurückfließen, so dass der hydraulische Druck in der der hydraulischen Betätigungseinheit 3 absinkt und die Stelleinheit (36) geöffnet wird.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 in einer alternativen Ausführungsform, die hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise derjenigen aus 1 weitestgehend entspricht. Insofern kann auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass bei der vorliegenden Ausführungsform ein Steuerventil 28 in Form eines Mehrwegeventils (anstelle einer Drossel) vorgesehen ist. Das Mehrwegeventil 28 ist in der Rücklaufleitung 20 angeordnet und in Form eines 2/2-Wegeventils ausgestaltet. In der gezeigten Ventilstellung ist das Mehrwegeventil 28 geschlossen, so dass bei Betätigung der Kolbenpumpe 7 ein hydraulischer Druck auf die hydraulische Betätigungseinheit 3 übertragen wird. Wird das Mehrwegeventil 28 nach rechts bewegt, kann die Hydraulikflüssigkeit aus der Betätigungseinheit 3 zum Reservoir abfließen, so dass der Stellkolben 5 nicht (mehr) mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird und die kraftbetätigte Stelleinheit (36) des Kraftfahrzeugs entsprechend freigeschaltet ist.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 in einer weiteren Ausführungsform, die hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise derjenigen aus 1 beziehungsweise 2 weitestgehend entspricht. Insofern kann auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind wie in den obigen Figuren.

Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß 3 ist optional eine Speicheranordnung 22 als Druckspeicher in das Hydrauliksystem integriert. Die Speicheranordnung 22 umfasst eine Speicherkammer 23, die über den Verbindungskanal 16 mit der Pumpe 7 einerseits und der Hydraulikkammer 4 andererseits hydraulisch verbunden ist. Bei Betätigung des Elektromagneten 11 fördert die Kolbenpumpe 7 Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer 23 gegen die Kraft der elastischen Federmittel 24. Dabei bildet ein Druckkolben 25, der in dem Druckzylinder 26 axial beweglich einsitzt, eine Systemgrenze zwischen der Speicherkammer 23 und dem Aufnahmeraum für die Federmittel 24. Durch die Speicheranordnung 22 wird ein größeres Volumen an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung gestellt, das bei Bedarf zum Beaufschlagen der Hydraulischen Betätigungseinheit 3 verwendet werden kann. Hiermit lassen sich insbesondere auch Spitzenlasten mit erhöhtem Bedarf an hydraulischer Druckölversorgung bewältigen.

Ein weiterer Unterschied zu den obigen Ausführungsformen besteht darin, dass bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß 3 ein Steuerventil 28 in Form eines Proportionalventils vorgesehen ist. Das Proportionalventil 28 ist in der Zulaufleitung 16 angeordnet. Mit einem Proportionalventil 28 lässt sich der hydraulische Druck beziehungsweise der Durchfluss besonders genau einstellen, so dass eine besonders feinfühlige Steuerung der Betätigungskraft der hydraulischen Betätigungseinheit 3 ermöglicht wird.

Es ist in 3 ferner mit gestrichelter Linie erkennbar, dass eine zweite hydraulische Betätigungseinheit 3‘ mit einem zugehörigen Steuerventil 28‘ vorgesehen sein kann. Diese ist in paralleler Anordnung zur ersten hydraulische Betätigungseinheit 3‘ angeordnet. Bei Betätigung der Kolbenpumpe 7 werden beide Betätigungseinheiten 3, 3‘ mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Es versteht sich, dass die Anzahl nicht auf ein oder zwei begrenzt ist, sondern, dass auch weitere hydraulische Betätigungseinheiten angeschlossen sein können. Dies gilt auch für die Ausführungsformen gemäß den 1 und 2, welche ebenfalls eine, zwei oder mehr hydraulische Betätigungseinheiten aufweisen können.

4 zeigt eine erste Ausführungsform des Elektromagneten 11 in Form eines bi-stabilen Elektromagneten gestaltet. Das heißt, der Elektromagnet 11 ist derart gestaltet, dass der Anker 12 zwei unterschiedliche Positionen stabil einnehmen und halten kann. Hierfür weist der Elektromagnet 11 zwei Spulen 13, 13‘ auf, von denen eine erste Spule 13 bei Bestromen den Anker 12 in eine erste Richtung R1 magnetisch anzieht beziehungsweise bewegt, und von denen die zweite Spule 13‘ bei Bestromen den Anker 12 in die entgegengesetzte Richtung R2 magnetisch anzieht beziehungsweise bewegt. Beide Spulen 13, 13‘ sind als elektrisch steuerbare Spulen gestaltet, die von einer Steuereinheit 31, 31‘ mit elektrischem Strom beaufschlagt werden und bei Bestromen entsprechend ein magnetisches Feld aufbauen. Dabei werden die Spulen 13, 13‘ derart angesteuert, dass abwechselnd die erste oder die zweite Spule 13, 13‘ bestromt werden, so dass der Anker 12 aufgrund der auf ihn einwirkenden Magnetkräfte hin- und her bewegt wird. Die Ansteuerung der beiden Spulen 13, 13‘ erfolgt jeweils insbesondere mittels einer pulsweitenmodulierte Gleichstromquelle. In einer abgewandelten Ausführungsform kann anstelle einer der Spulen 13, 13‘, welche bei Bestromen ein magnetisches Feld aufbauen, auch ein Dauermagnet verwendet werden. In diesem Fall würde eine Stromversorgung bzw. elektrische Steuerung genügen.

Es ferner ersichtlich, dass der Elektromagnet 11 eine Feder 10 aufweist, die den Anker 12 beziehungsweise die damit verbundene Kolbenstange 8 in Richtung zur Pumpenkammer 32 beaufschlagt. Die Feder 10 dient insbesondere dazu, dass der Anker 12 beziehungsweise die damit verbundene Kolbenstange 8 in stromlosem Zustand des Elektromagneten 11 eine definierte Position einnimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist dies eine nach rechts verschobene Endposition des Ankers 12, wie in 4 dargestellt. Bei Bestromen der Spule 13 wird der Anker 12 und damit die Kolbenstange 8 nach links bewegt. Es versteht sich, dass in einer abgewandelten Ausführungsform die Feder 10 auch in die entgegengesetzte Richtung wirkend, das heißt nach links, eingebaut werden kann. Die Feder 10 ist vorliegend in Form einer Schraubenfeder gestaltet, ohne darauf eingeschränkt zu sein.

Der in 4 gezeigte Elektromagnet 11 kann für jede der in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 2 verwendet werden.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Elektromagneten 11, der vorliegend in Form eines mono-stabilen Elektromagneten gestaltet ist. Hiermit ist insbesondere gemeint, dass der Anker 12 in stromlosem Zustand des Elektromagneten 11 beziehungsweise der Spule 13 eine definierte Position einnimmt. Vorliegend wird der Anker 12 bei Bestromen des Elektromagneten 11 in eine erste Richtung R1 beaufschlagt, beziehungsweise in die erste Position bewegt (nach links in 5). Hierfür wird von der Spule 13 ein Magnetfeld erzeugt, das den Anker 12 von der Spule 13 weg beaufschlagt. Dementsprechend ist das Material des Ankers so zu wählen, das es magnetisch abgestoßen wird. In stromlosem Zustand des Elektromagneten 11 wird der Anker 12 von der Feder 10 in die zweite Richtung R2 beaufschlagt, beziehungsweise in die zweite Position bewegt. Mit anderen Worten wirken die Feder 10 und der Elektromagnet 11 mit in entgegengesetzten Richtung wirkenden Kräften auf den Anker 12 beziehungsweise den damit verbundenen Kolben 8 ein. Bei dieser Ausführungsform ist eine einzelne Stromversorgung 31 erforderlich, beispielsweise eine pulsweitenmodulierte Gleichstromquelle.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wirkt die Federkraft in Richtung zur Pumpenkammer 32, das heißt der hydraulische Druck (Hub) wird durch die Federkraft definiert. Der Rückhub des Kolbens 8 wird durch die Spule 13 bewerkstelligt, welche bei Bestromen eine in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft auf den Anker 12 ausübt. Es ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung denkbar, das heißt, dass der der hydraulische Druck (Hub) durch die Spule 13 bewerkstelligt wird, während der Rückhub durch die Feder 10 erfolgt.

Der in 5 gezeigte Elektromagnet 11 kann für jede der in den 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 2 verwendet werden.

6 zeigt die Kolbenpumpe 7 in einer abgewandelten Ausführungsform. Es ist erkennbar, dass im Gehäuse 9 der Kolbenpumpe 7 eine Einlasssteuerung 29 vorgesehen ist. Die Einlasssteuerung 29 umfasst einen Zuführkanal 30, der in eine Ringnut 31 in der Innenwandung der Pumpenkammer 32 mündet. In einer ersten Position des Kolbens 8 – vorliegend nach rechts verschoben, wie gezeigt – wird die Ringnut 31 vom Kolben 8 axial überdeckt, so dass kein Hydraulikfluid aus der Pumpenkammer 32 in das Reservoir 14 zurückströmen kann. In einer zweiten Position des Kolbens 8 – aus der gezeigten Position nach links verschoben – wird die Ringnut 31 beziehungsweise die Mündung des Zuführkanals 30 freigegeben, so dass Hydraulikfluid aus dem Reservoir 14 in die Pumpenkammer 32 einströmen kann.

Der Elektromagnet 11 der in 6 gezeigten Baueinheit kann nach einer der Ausführungsformen gemäß den 4 oder 5 gestaltet sein. Die aus Elektromagnet 11 und Kolbenpumpe 7 gebildete Baueinheit kann auch als Aktuator bezeichnet werden.

Die 7 und 8 werden nachstehend gemeinsam beschreiben. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 in einer weiteren Ausführungsform, die hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise derjenigen gemäß den 1 bis 3 weitestgehend entspricht. Insofern kann hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind wie in den obigen Figuren. 8 zeigt beispielhaft grafisch den Kolbenhub S (Weg) und die Spannung V (Strom) am Elektromagneten 11 über der Zeit t.

Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist, dass der Kolben 8 durch entsprechendes Bestromen des Elektromagneten 11 mit drei Spannungen V1, V2, V3 in zumindest drei Positionen S1, S2, S3 überführbar ist. Bei Anliegen einer ersten Spannung V1 am Elektromagneten 11 nimmt der Kolben 8 eine erste Position S1 ein, bei Anliegen einer zweiten Spannung V2 nimmt der Kolben 8 eine zweite Position S2 und bei Anliegen einer dritten Spannung V3 nimmt der Kolben 8 eine dritte Position S3 ein. Durch diese Ausgestaltung kann die Aktuatoranordnung durch entsprechendes Ansteuern des Elektromagneten 11 neben der Pumpfunktion auch ein Drucklosschalten des Systems realisieren. Dabei kann das Drucklosschalten aufgrund der schnellen Reaktionszeit des Elektromagneten 11 und dem schnellen Rückfluss der Hydraulikflüssigkeit besonders schnell erfolgen, insbesondere schneller als mit einer Drossel (wie beispielsweise in 1 gezeigt) oder einem Ventil (wie beispielsweise in 2 gezeigt).

Es ist erkennbar, dass die Feder 10 bei der vorliegenden Ausführungsform so auf den Kolben 7 einwirkt, dass dieser einen Rückhub macht. Der Hub zum Beaufschlagen der Pumpenkammer 32 mit hydraulischem Druck wird durch den Elektromagneten 11 bewirkt. Bei Anliegen einer ersten Spannung V1 wird der Anker 12 durch die Magnetkraft der Spule 13 in Richtung Pumpenkammer 32 beaufschlagt. Entsprechend befindet sich der mit dem Anker 12 verbundene Kolben 8 in einer in die Pumpenkammer 32 eingeschobenen ersten Position S1. Bei Einstellen einer zweiten Spannung V2, die niedriger ist als die erste Spannung V1, wird der Kolben 8 von der Feder 10 in Richtung Elektromagnet 11 in eine zweite Position S2 beaufschlagt, die zwischen den maximalen Endstellungen liegt. Diese zweite Position S2 ist in 7 als gestrichelte Linie eingezeichnet, welche die Stirnseite des Kolbens 8 symbolisieren soll, wenn sich der Kolben in der zweiten Position S2 befindet. Durch oszillierende Bewegung des Kolbens 8 zwischen der ersten und zweiten Hubposition S1, S2 von der Pumpe 7 wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Reservoir 14 zur Betätigungseinheit 3 gefördert. Bei Stromlosschalten der Spule 13, das heißt Spannung V3 gleich Null, wird der Kolben 8 von der Feder 10 in die ausgefahrene Endstellung S3 beaufschlagt, in welcher die Pumpenkammer 32 maximal ist. In dieser Position hat das Ende des Kolbens (gestrichelte Linie bei S3) die Mündung 33 der Rücklaufleitung 34 und die Mündung der Zulaufleitung 15 freigegeben, so dass die Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer 4 der Betätigungseinheit 3 über die Pumpenkammer 32 in das Reservoir 14 abfließen kann, so dass die Betätigungseinheit 3 schnell drucklos geschaltet wird. Dieser drucklose Zustand ist in 8 durch die Linie zum Zeitpunkt t3 dargestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist folglich kein zusätzliches Steuerventil für die Steuerung des hydraulischen Drucks in der Hydraulikkammer erforderlich. Vielmehr erfolgen die Drucksteuerung und auch das Drucklosschalten über die entsprechende Bestromung des Elektromagneten 11.

In 9 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 35 mit einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 2 gemäß 1 gezeigt. Die Kupplungsanordnung 35 umfasst eine Reiblamellenkupplung 36 mit einer hydraulischen Betätigungseinheit 3 gemäß den vorausgehenden Figuren. In einem Gehäuse 37 ist eine Eingangswelle 38 mit einem Flansch 39 um eine Drehachse A drehbar gelagert, wobei die Eingangswelle die Kupplungsnabe 40 der Lamellenkupplung 36 trägt. Die Lamellenkupplung 36 umfasst weiterhin einen Kupplungskorb 41, der mit einer Hohlwelle 42 verbunden werden kann, in die eine Ausgangswelle eingesteckt werden kann. Die abwechselnd als Innenlamellen 43 mit der Kupplungsnabe 40 und als Außenlamellen 44 mit dem Kupplungskorb 41 verbundenen Kupplungslamellen stützen sich an einem Flanschteil 45 der Kupplungsnabe 40 ab und werden von einer im Kupplungskorb 41 verschiebbaren Druckplatte 46 axial beaufschlagt. Druckplatte 46 und Kupplungsnabe 40 sind über eine Tellerfeder 48 axial gegeneinander abgestützt. Der vorliegend als Ringkolben gestaltete Kolben 5 der hydraulischen Betätigungseinheit 3 wirkt über ein Axiallager 49 auf die Druckplatte 46 bei Druckbeaufschlagung mit Hydraulikmedium ein. Der Innenraum 50 der Lamellenkupplung 36 ist mit Getriebeflüssigkeit gefüllt.

Über die Zuführleitung 16 und eine Gehäusebohrung 51 wird der Hydraulikkammer 4, die als ringförmiger Zylinderraum gestaltet ist, von der Aktuatoranordnung 2 Hydraulikfluid zugeführt. Der Ringkolben 5 ist über zwei Sätze von äußeren Ringdichtungen 6 und zwei Sätze von inneren Ringdichtungen 6‘ gegenüber dem ölgefüllten Innenraum 50 der Lamellenkupplung 36 abgedichtet. An einem Wandungsabschnitt der Hydraulikkammer 4 ist der Drucksensor 21 über eine Gehäusebohrung 52 angeschlossen. Bei einer Druckaufgabe durch die Aktuatoranordnung 2 wird der Ringkolben 5 in Richtung der Druckplatte 46 verschoben, so dass die Lamellenkupplung 36 geschlossen wird. Bei einer Druckentlastung der Aktuatoranordnung 2 drückt die Tellerfeder 48 die Druckplatte 46 zurück gegen den Ringkolben 5, so dass die Lamellenkupplung 36 entlastet wird.

Es versteht sich, dass die gezeigte Kupplungsanordnung 35 nur beispielhaft ist und, dass die erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 2 auch für jede andere Kupplung im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs oder auch andere Stelleinheiten, wie beispielsweise für Stellglieder einer aktiven Fahrwerkssteuerung oder einen Stabilisator verwendbar ist. Ferner versteht es sich, dass auch jede andere Aktuatoranordnung 2 gemäß den oben im Zusammenhang mit den 2 bis 8 beschriebenen Ausführungsformen für die Kupplungsanordnung 35 verwendet werden kann.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 2 beziehungsweise einer Kupplungsanordnung 36 mit einer solchen Aktuatoranordnung 2 besteht darin, dass diese insofern einfach aufgebaut ist, dass nur ein Elektromagnet 11 und eine Kolbenpumpe 7 erforderlich sind, um eine hydraulische Betätigungskraft zu erzeugen. Der Elektromagnet 11 kann dabei auf einfache Weise durch entsprechende Modulation des Steuerungsstroms für den Elektromagneten 11 gesteuert werden.

Bezugszeichenliste

2
Aktuatoranordnung
3
Hydraulische Betätigungseinheit
4
Hydraulikkammer
5
Stellkolben
6
Ringdichtung
7
Kolbenpumpe
8
Kolben
9
Pumpengehäuse
10
Federmittel
11
Elektromagnet
12
Anker
13
Spule
14
Reservoir
15
Verbindungskanal
16
Verbindungskanal
17, 17‘
Rückschlagventil
18
Filterelement
20
Rückflusskanal
21
Drucksensor
22
Speicheranordnung
23
Speicherkammer
24
Federmittel
25
Druckkolben
26
Druckzylinder
27
Drossel
28
Steuerventil
29
Einlasssteuerung
30
Verbindungskanal
31
Ringnut
32
Pumpenkammer
33
Mündung
34
Rücklaufleitung
35
Kupplungsanordnung
36
Lamellenkupplung
37
Gehäuse
38
Tellerfeder
39
Flansch
40
Kupplungsnabe
41
Kupplungskorb
42
Hohlwelle
43
Innenlamellen
44
Außenlamellen
45
Flanschteil
46
Druckplatte
48
Tellerfeder
49
Axiallager
50
Innenraum
51
Gehäusebohrung
52
Gehäusebohrung
A
Drehachse
S
Hub / Stellung
t
Zeit
V
Spannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102007063360 A1 [0002]
  • DE 102004042208 A1 [0003]
  • US 6386842 B1 [0004]
  • DE 890307 A [0005]