Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungszylinder, der vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, weiter bevorzugt zum Betätigen einer Kupplung oder eines Kühlsystems, wie eines Kühlmittelförderungssystems, eingesetzt ist.

Ziel der Erfindung ist es, einen Betätigungszylinder zur Verfügung zu stellen, dessen Aufbau möglichst kompakt ausgebildet ist. Zugleich soll sichergestellt werden, dass bei einem Ausfall einer Druckversorgung des Betätigungszylinders ein Stellkolben des Betätigungszylinders nicht in einer Undefinierten Stellung verweilt, sondern verlässlich in seiner aktuellen Verschiebeposition bei Ausfall einer Druckversorgung gesichert wird. Dies soll insbesondere bei einem schnellen Druckaufbau ein Anschlägen des Stellkolbens gegen das Gehäuse des Betätigungszylinders verhindern.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Betätigungszylinder zur Verfügung zu stellen, der sowohl möglichst kompakt ausgebildet ist, als auch einen möglichst verlässlichen Ausfallschutz aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein hydraulischer Betätigungszylinder beansprucht, der ein Gehäuse sowie einen verschiebbar in einem Hydraulikraum des Gehäuses aufgenommenen Stellkolben aufweist. Der Stellkolben ist zum einen zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung in dem Hydraulikraum verschiebbar geführt und zum anderen ist in dem Stellkolben eine zum Arretieren / Blockieren des Stellkolbens relativ zu dem Gehäuse in einer beliebigen Verschiebeposition / Zwischenposition zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung (umfassend die erste Endstellung sowie die zweite Endstellung) ausgebildete Bremseinrichtung integriert. Des Weiteren ist ein Blockierelement der Bremseinrichtung zumindest in einem drucklosen Zustand des Hydraulikraums kraftschlüssig, vorzugsweise reibkraftschlüssig, und/oder formschlüssig an einer Innenwandung des Gehäuses abgestützt / gehalten / angelegt. Dadurch wird ein selbststätig aktivierter, kompakt in den Stellkolben integrierter Blockiermechanismus in Form der Bremseinrichtung zur Verfügung gestellt, der keinen zusätzlichen Bauraum einnimmt. Bei einem Ausfall der Druckversorgung (an entsprechenden Zuleitungen des Betätigungszylinders) wird der Stellkolben robust fixiert, sodass der Betätigungszylinder im Anschluss wiederum sicher wieder befüllt werden kann.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es auch von Vorteil, wenn das Blockierelement in einer Richtung quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer Verschieberichtung / Verschiebeachse des Stellkolbens relativverschiebbar in dem Stellkolben aufgenommen / geführt ist. Dadurch ergibt sich ein möglichst einfacher Wirkmechanismus der Bremseinrichtung, sodass auch der Aufbau möglichst einfach gehalten werden kann.

Somit ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn ein zur Abstützung / Anlange an der Innenwandung ausgebildeter Endbereich des Blockierelementes mittels einer Vorspannfeder in Richtung der Innenwandung vorgespannt ist. Dadurch ist die Bremseinrichtung durch eine möglichst geringe Bauteilanzahl selbsttätig blockierend / bremsend ausgebildet.

Für eine robuste Abstützung des Blockierelementes an der Innenwandung ist es auch zuträglich, wenn das Blockierelement an dem zur Abstützung / Anlange an der Innenwandung vorbereiteten Endbereich mit einem Reibbelag beschichtet ist und/oder mit einer Oberflächenprofilierung, wie einem Rillenmuster, ausgestattet ist. Weiter bevorzugt ist auch die Innenwandung entweder mit einem Reibbelag beschichtet und/oder mit einer Oberflächenprofilierung, wie einem Rillenmuster, ausgestattet.

Von Vorteil ist es zudem, wenn die Bremseinrichtung einen innerhalb des Stellkolbens verschiebbar aufgenommenen Entsperrkolben aufweist, der zwischen einer Ausgangsstellung, in der das Blockierelement in Kontakt mit der Innenwandung gedrückt / befindlich ist, und zumindest einer Entsperrstellung, in der der Entsperrkolben das Blockierelement von der Innenwandung abhebt / von der Innenwandung löst / die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Blockierelement und der Innenwandung aufhebt, verstellbar ist. Somit ergibt sich ein einfach aufgebauter Mechanismus zum Lösen der Bremseinrichtung.

Für einen einfachen Aufbau ist es auch zweckmäßig, wenn der Entsperrkolben (wie auch der Stellkolben) unmittelbar hydraulisch aktuiert ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Entsperrkolben derart mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung in die zweite Endstellung zwingenden, ersten Zuleitung hydraulisch verbunden ist, dass bei einem Druckaufbau an / in der ersten Zuleitung der Entsperrkolben von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung gedrückt wird. Dadurch sind der Entsperrkolben und der Stellkolben (in Richtung der Verschieberichtung des Stellkolbens gesehen) zu einer gemeinsamen axialen Seite mit derselben (ersten) Zuleitung verbunden, was eine verlässliche Befüllung des Entsperrkolbens erlaubt.

Auch ist es von Vorteil, wenn das Blockierelement derart mit einer Rampenkontur des Entsperrkolbens zusammenwirkt, dass der Entsperrkolben bei seiner Bewegung von der Ausgangsstellung in die zumindest eine Entsperrstellung das Blockierelement durch ein Entlanggleiten eines Abstützbereiches des Blockierelementes an der Rampenkontur von der Innenwandung abhebt. Dies gestattet einen möglichst einfach herstellbaren Entsperrkolben.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Stellkolben und/oder der Entsperrkolben beidseitig wirkend ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass der Stellkolben und/oder der Entsperrkolben sowohl zu ihrer / seiner ersten axialen Seite als auch zu ihrer / seiner dieser ersten axialen Seite gegenüberliegenden zweiten axialen Seite hin jeweils mit einer Zuleitung (hydraulisch) verbindbar sind / ist. Dadurch lässt sich der Betätigungszylinder möglichst einfach ansteuern.

Somit ist es auch von Vorteil, wenn der Entsperrkolben beidseitig wirkend ausgebildet ist und dabei sowohl zu seiner ersten Stirnseite mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung (der ersten Zuleitung) in die zweite Endstellung zwingenden, ersten Zuleitung hydraulisch verbunden ist, als auch zu einer zweiten Stirnseite mit einer, den Stellkolben bei Druckbeaufschlagung (der zweiten Zuleitung) in die erste Endstellung zwingenden, zweiten Zuleitung hydraulisch verbunden ist.

Folglich, mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Bremseinrichtung derart (beidseitig wirkend) ausgebildet, dass sie bei Erreichen eines drucklosen Zustands des Hydraulikraums unabhängig von einer vorhergehenden Bewegung des Stellkolbens von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung oder von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung den Stellkolben sperrt / blockiert.

Der Entsperrkolben ist daher ausgehend von der Ausgangsstellung sowohl in eine erste Entsperrstellung als auch eine, der ersten Entsperrstellung in Verschieberichtung des Stellkolbens gegenüberliegende, zweite Entsperrstellung verschiebbar. Für eine sichere Funktionalität ist es ferner zweckmäßig, wenn der Entsperrkolben in seinerjeweiligen Entsperrstellung durch einen Anschlag seitens des Stellkolbens lagegesichert ist.

Gemäß einer alternativen Ausführung ist die Bremseinrichtung derart (ausschließlich einseitig wirkend) ausgebildet, dass sie bei Erreichen eines drucklosen Zustands des Hydraulikraums den Stellkolben lediglich in seiner (vorhergehenden) Bewegung von der ersten Endstellung in Richtung der zweiten Endstellung oder von der zweiten Endstellung in Richtung der ersten Endstellung sperrt / blockiert. Der Entsperrkolben wäre diesbezüglich auf einfache Weise adaptierbar und etwa statt mit zwei gegensinnigen Rampen lediglich mit einer Rampe auszubilden.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Kolben-Bremsein- richtung (Bremseinrichtung) für einen hydraulischen, beidseitig wirkenden Betätigungszylinder ausgeführt. Dabei wird vorzugsweise im Betätigungskolben (Stellkolben) ein Bremsstößel (Blockierelement) senkrecht zu einer Betätigungsrichtung / Verschieberichtung vorgesehen, welcher von zum Beispiel einer Druckfeder (Vorspannfeder) von innen gegen die Zylinderinnenfläche (Innenwandung) gedrückt wird und somit eine Reibkraft erzeugt, welche die zum Verlagern des Kolbens (Stellkolben) erforderliche Kraft auf ein sicheres Niveau hebt. Die Reibflächen können auch mit entsprechenden Oberflächen ausgestattet werden, welche den Haft- bzw. Gleitreibwert erhöhen. Alternativ können die Gehäuseinnenfläche (Innenwandung des Gehäuses) und/oder die Kontaktfläche (Endbereich) des Bremsstößels auch profiliert sein, so dass nicht nur Reibschluss, sondern Formschluss erzeugt wird, so dass die Haltekraft signifikant erhöht werden kann, ohne die Bremsfeder (Vorspannfeder) unnötig stark auslegen zu müssen.

Der Betätigungskolben ist weiter bevorzugt mit einer beidseitig mit den jeweiligen Druckräumen (Teilräumen) des Zylinders hydraulisch verbundenen Querbohrung (Bohrung entlang der Verschieberichtung des Stellkolbens verlaufend) ausgestattet. In dieser Bohrung läuft ein Bremskolben (Entsperrkolben), welcher über zwei Rampen verfügt. In einer drucklosen Mittelstellung (Ausgangsstellung) des Bremskolbens innerhalb des Betätigungskolbens steht der Bremsstößel nicht mit den Rampen in Wirkverbindung; wird der Bremskolben jedoch aufgrund von einseitiger Druckbeaufschlagung durch das Hydraulikmedium verlagert, so wird der Bremskolben gegen die Kraft der Bremsfeder von der jeweiligen Rampe angehoben, so dass dieser von der Bremsfläche abhebt und der Betätigungskolben nun frei verschieblich ist und aufgrund der Druckbeaufschlagung verlagert werden kann, um z.B. über den Betätigungsstößel eine Aktuierung auszuführen. Entfällt die Druckbeaufschlagung, so wird der Bremskolben von der Bremsfeder wieder in seine Bremsstellung gedrückt und gleichzeitig der Bremskolben über die jeweilige Rampe wieder in seine Mittelstellung. Hierbei ist es nicht relevant, ob der Kolben eine beabsichtigte Endstellung erreicht hat oder nicht, z.B. wg. Stromausfall oder Druckabfall infolge Leckage, usw.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Aufbau eines Stellkolbens und einer in dem Stellkolben integrierten Bremseinrichtung des Betätigungszylinders gut zu erkennen sind, und wobei sich der Stellkolben in einer ersten Endstellung befindet, die durch die Bremseinrichtung abgestützt ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei nun eine erste Zuleitung des Betätigungszylinders beaufschlagt ist, sodass sowohl die Bremseinrichtung inaktiv / gelöst, als auch der Stellkolben im Vergleich zu Fig. 1 von der ersten Endstellung in Richtung einer zweiten Endstellung verschoben ist,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 wobei sich der Stellkolben nun in seiner zweiten Endstellung befindet,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei im Vergleich zu Fig. 3 die erste Zuleitung drucklos geschaltet ist, sodass die Bremseinrichtung aktiv ist, sowie

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Betätigungszylinders nach Fig. 1 , wobei der Stellkolben bei drucklosen Zuleitungen in einer Zwischenposition zwischen seiner ersten Endstellung und seiner zweiten Endstellung durch die aktivierte Bremseinrichtung abgestützt ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Mit Fig. 1 ist der allgemeine Aufbau eines erfindungsgemäßen Betätigungszylinders 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gut zu erkennen. Der Betätigungszylinder 1 weist ein Gehäuse 2 (auch als Zylindergehäuse bezeichnet) auf, innerhalb dessen ein Stellkolben 4 in einem Hydraulikraum 3 des Gehäuses 2 verschiebbar aufgenommen / geführt ist. Der Betätigungszylinder 1 ist vorzugsweise zum Betätigen eines Kühlsystems eingesetzt. In weiteren Ausführungen ist jedoch auch der Einsatz zur Kupplungsbetätigung oder zur Parksperrenbetätigung denkbar.

Der Betätigungszylinder 1 ist als ein beidseitig wirkender Betätigungszylinder 1 umgesetzt, sodass der Stellkolben 4 den Hydraulikraum 3 in zwei hydraulisch voneinander getrennte, entgegengesetzt auf den Stellkolben 4 einwirkende, mit jeweils einer eigenen Zuleitung 12, 17 verbundene Teilräume 18a, 18b unterteilt. Ein erster Teilraum 18a ist an eine erste Zuleitung 12 angeschlossen, wohingegen der zweite Teilraum 18b an eine zweite Zuleitung 17 angeschlossen ist. In Abhängigkeit der Druckbeaufschlagung der jeweiligen Zuleitung 12, 17 wird der Stellkolben 4 entweder in die in Fig. 1 dargestellte erste Endstellung (bei druckloser erster Zuleitung 12 und druckbeaufschlagter zweiter Zuleitung 17) oder in die in Fig. 4 dargestellte zweite Endstellung (bei druckbeaufschlagter erster Zuleitung 12 und druckloser zweiter Zuleitung 17) verschoben.

Erfindungsgemäß ist innerhalb des Stellkolbens 4 eine Bremseinrichtung 5 integriert. Diese Bremseinrichtung 5 ist selbsttätig blockierend / aktiv ausgebildet. Bei einem Drucklosschalten der beiden Zuleitungen 12, 17 wird daher die Bremseinrichtung 5 aktiviert, sodass der Stellkolben 4 in seiner aktuellen Verschiebeposition relativ zum Gehäuse 2 fixiert wird. Der Stellkolben 4 ist somit durch die Bremseinrichtung 5 in jeder beliebigen Verschiebeposition entlang seiner Verschieberichtung, die durch eine Verschiebeachse 19 in den Figuren symbolisiert ist, zwischen der ersten Endstellung (Fig. 1 ) und seiner zweiten Endstellung (Fig. 4) anordenbar / blockierbar / festlegbar.

Die Bremseinrichtung 5 ist vollständig in den Stellkolben 4 integriert. Die Bremseinrichtung 5 weist ein Blockierelement 6 auf, das in einer Querrichtung, nämlich senkrecht, relativ zu der Verschiebeachse 19 verschiebbar in dem Stellkolben 4 aufgenommen ist.

Eine Vorspannfeder 9, hier in Form einer Schraubendruckfeder, spannt das Blockierelement 6 in Richtung der Innenwandung 7 des Gehäuses 2 vor. Das Blockierelement 6 weist einen zur unmittelbaren Anlage / zum unmittelbaren Kontakt mit der Innenwandung 7 dienenden stirnseitigen Endbereich 8 auf, der in dem aktivieren Zustand der Bremseinrichtung 5 gemäß Fig. 1 aus dem Stellkolben 4 hinausragt und an die Innenwandung 7 angelegt ist.

Zum Entsperren der Bremseinrichtung 5 / des Blockierelementes 6 ist in dem Stellkolben 4 weiterhin ein Entsperrmechanismus integriert, der einen Entsperrkolben 11 aufweist. Der Entsperrkolben 11 ist ebenfalls entlang der Verschiebeachse 19, das heißt in Verschieberichtung des Stellkolbens 4 relativ zu dem Stellkolben 4, über einen beschränkten Verschiebeweg relativverschiebbar in dem Stellkolben 4 aufgenommen. Der Entsperrkolben 11 ist in einer Bohrung 24 des Stellkolbens 4 aufgenommen. In einer Ausgangsstellung des Entsperrkolbens 11 ist das Blockierelement 6 an die Innenwandung 7 angedrückt und somit der Stellkolben 4 relativ zu dem Gehäuse 2 fixiert. In Verbindung mit den Figuren 1 und 2 ist eine mit dem Blockierelement 6 zusammenwirkende, mit dem Blockierelement 6 unmittelbar in Kontakt bringbare Rampenkontur 13 des Entsperrkolbens 11 zu erkennen. Die Rampenkontur 13 bildet eine erste Rampe 21 a, die ausgehend von der Ausgangsstellung in axialer Richtung (d.h. entlang der Verschieberichtung) zu einer ersten axialen Seite hin ansteigt, und eine zweite Rampe 21 b, die ausgehend von der Ausgangsstellung in axialer Richtung zu einer zweiten axialen Seite hin ansteigt.

Wird, ausgehend von der Ausgangsstellung, in der ersten Zuleitung 12 ein Hydraulikdruck aufgebaut, liegt dieser Hydraulikdruck (aufgrund einer Verbindung des ersten Teilraums 18a mit einer ersten Stirnseite 15 des Entsperrkolbens 11 über eine Öffnung 20) auch an dem Entsperrkolben 11 an und drückt diesen in dieselbe Richtung (in Richtung der zweiten Endstellung) wie den Stellkolben 4. Dadurch wird der Entsperrkolben 11 relativ zu dem Blockierelement 6 in eine erste Entsperrstellung verschoben und ein Abstützbereich 14 des Blockierelementes 6 gleitet an der Rampenkontur 13, nämlich der ersten Rampe 21 a, entlang. Die Rampenkontur 13 mit der ersten Rampe 21 a ist derart ausgebildet, dass dadurch das Blockierelement 6 spätestens in der ersten Entsperrstellung von der Innenwandung 7 abgehoben ist und somit in außer reibkraftschlüssiger und/oder formschlüssiger Verbindung mit dem Gehäuse 2 gelangt. Dadurch ist die Bremseinrichtung 5 gelöst / inaktiv. Zur Abstützung des Entsperrkolbens 11 relativ zum Stellkolben 4 in der ersten Entsperrstellung ist ein erster Anschlag 22, hier in Form eines Sicherungsrings, umgesetzt.

Des Weiteren unter Zusammenschau der Fign. 2 und 3 ist zu erkennen, dass bei einem Aufrechterhalten des Hydraulikdrucks an der ersten Zuleitung 12 der Stellkolben 4 bis zu seiner zweiten Endstellung verschoben wird. Bei einem erneuten drucklosen Schalten der ersten Zuleitung 12 gemäß Fig. 4 wird dann wiederum die Bremseinrichtung 5 selbstständig betätigt.

Da der Entsperrkolben 11 ebenfalls beidseitig wirkend ausgeführt ist, weist die Rampenkontur 13 auch eine zweite Rampe 21 b auf, die in einer zweiten Entsperrstellung, nämlich bei einem Druckbeaufschlagen der zweiten Zuleitung 17, wiederum das Bio- ckierelement 6 von der Innenwandung 7 abhebt. Wird daher, ausgehend von der Ausgangsstellung, in der zweiten Zuleitung 17 ein Hydraulikdruck aufgebaut, liegt dieser Hydraulikdruck (aufgrund einer Verbindung des zweiten Teilraums 18b mit einer zweiten Stirnseite 16 des Entsperrkolbens 11 ) auch an dem Entsperrkolben 11 an und drückt diesen in dieselbe Richtung (Richtung der ersten Endstellung) wie den Stellkolben 4. Ein Stegbereich des Stellkolbens 4 dient als zweiter Anschlag 23 für den Entsperrkolben 11 in der zweiten Endstellung.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass das Blockierelement 6 bevorzugt zur Ausbildung eines Reibkraftschlusses mit der Innenwandung 7 ausgestattet ist, in weiteren Ausführungen jedoch auch, zusätzlich oder alternativ zu dem Reibkraftschluss, formschlüssig mit der Innenwandung 7 verbindbar / koppelbar ist. Bevorzugt weist das Blockierelement 6 an seinem der Innenwandung 7 zugewandten Endbereich 8 einen Reibbelag auf. Weiter bevorzugt weist das Blockierelement 6 an seinem Endbereich 8 eine Oberflächenprofilierung 10 auf, wie in den Figuren vereinfacht angedeutet. Die Oberflächenprofilierung 10 ist bspw. als eine Rillen- / Verzahnungsstruktur ausgeführt. Des Weiteren ist es auch zweckmäßig, wenn die Innenwandung 7 mit einem Reibbelag oder mit einer Oberflächenprofilierung, die komplementär zu der Oberflächenprofilierung 10 ausgebildet ist, ausgestattet ist.

In Fig. 5 ist schließlich gezeigt, dass der Stellkolben 4 prinzipiell in jeglicher Verschiebeposition zwischen der ersten Endstellung (einschließlich der ersten Endstellung) und der zweiten Endstellung (einschließlich der zweiten Endstellung) durch eine Aktivierung der Bremseinrichtung 5 relativ zum Gehäuse 2 festlegbar ist.

Bezuqszeichenhste

Betätigungszylinder Gehäuse Hydraulikraum Stellkolben Bremseinrichtung Blockierelement Innenwandung Endbereich Vorspannfeder Oberflächenprofilierung Entsperrkolben erste Zuleitung Rampenkontur Abstützbereich erste Stirnseite zweite Stirnseite zweite Zuleitung a erster Teilraum b zweiter Teilraum Verschiebeachse Öffnung a erste Rampe b zweite Rampe erster Anschlag zweiter Anschlag Bohrung