DE102007024522A1

DE102007024522A1 - Verbundkolbeneinheit für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102007024522A1
Application number: DE102007024522A
Authority: DE
Inventors: Jan Brosch; Michael Boehm; Roland Kral; Jan Suhr
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: DE102007024522B4; DE102007024522B8; US20080289489A1

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Verbundkolbeneinheit (10) für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe, insbesondere ein Doppelkupplungsgetriebe, umfassend eine Schaltstange (11) und jeweils einen in einem Zylinder (16, 16') laufenden Stellkolben (12, 12') an den Enden der Schaltstange (11), wobei die Stellkolben (12, 12') als Verbundsystem mit jeweils einem Träger (20, 20') und einem am Umfang des Trägers (20, 20') angebundenen elastomeren Dichtungselement (22, 22') ausgeführt sind, wobei die Stellkolben (12, 12') mit jeweils einem Ende der Schaltstange (11) fest verbunden sind und die axiale Erstreckung der Stellkolben (12, 12') relativ zu dem Durchmesser der Stellkolben (12, 12') weniger als 0,25 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundkolbeneinheit für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Verbundkolbeneinheit ist beispielsweise aus DE 103 08 206 A1 bekannt. Dabei sind die Stellkolben freilaufend im Zylinder angeordnet. Die Schaltstange ist mittels an ihren Enden angeordneten separaten Gleitlagern im Zylinder verschiebbar gelagert. Die Stellkolben weisen an ihrem Außenumfang eine innere Radialdichtung an der Druckseite und eine äußere Radialdichtung an der drucklosen Seite des Stellkolbens auf. Zwischen den Radialdichtungen erstreckt sich in axialer Richtung eine Gleitführung zur Führung des Kolbens, die ausreichend bemessen sein muss, um ein Verkippen bzw. Verkannten des Stellkolbens in dem Zylinder zu verhindern. Die relativ große Führungslänge der Stellkolben und die separaten Gleitlager der Schaltstange verursachen eine erhebliche axiale Baulänge.
Bei der Kolbeneinheit nach EP 1 164 316 A sind die Kolben über eine Schnappverbindung mit Spiel mit der Schaltstange verbunden. Die Stellkolben weisen an ihrem Außenumfang ein Dichtelement in Form eines Nutrings auf. Zur Führung in dem Zylinder weist jeder Kolben einen Führungsabschnitt mit einer erheblichen axialen Baulänge auf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbundkol beneinheit mit reduzierter axialer Baulänge und reduziertem Herstellungsaufwand bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln von Anspruch 1. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer festen Verbindung der Stellkolben an der Schaltstange die gesamte Kolbeneinheit mittels der Stellkolben axialverschiebbar gelagert ist und die Stellkolben verkipp- und verkantungssicher an der Schaltstange geführt sind. Eine separate Lagerung der Schaltstange ist daher ebenso entbehrlich wie ein axialer Führungsabschnitt am Umfang der Stellkolben. Die axiale Erstreckung der Stellkolben kann daher erfindungsgemäß gegenüber dem Stand der Technik erheblich auf höchstens 0.25 im Verhältnis zum Stellkolben-Durchmesser verringert werden. Insgesamt kann eine erhebliche Verringerung des baulichen Aufwands und der axialen Baulänge der Stellkolbeneinheit erreicht werden.
Der Stellkolben-Durchmesser bedeutet dabei den mittleren Außendurchmesser des Stellkolbens im Betriebzustand und entspricht daher in der Regel dem Innendurchmesser des entsprechenden Zylinders.
Ein erfindungsgemäßer Verzicht auf einen axialen Führungsabschnitt am Außenumfang der Stellkolben ist dann gegeben, wenn der Stellkolben im Freilauf, d. h. ohne Befestigung an der Schaltstange, unter üblichen Betriebsbedingungen einer nicht mehr tolerierbaren Verkippungs- bzw. Verkantungsgefahr unterliegen würde. Dies ist in der Regel bei einer axialen Erstreckung des Stellkolbens von weniger als 0.25, insbesondere weniger als 0.20 relativ zum Stellkolbendurchmesser der Fall.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Dichtungselement der Stellkolben ein umlaufendes druckseitiges Dichtteil mit mindestens einer Leckageausnehmung zur Entlüftung des Kolbens und zur Dämpfung der Kolbenverschiebung im Hinblick auf ein verbessertes Ansprechverhalten auf.
Insbesondere in dieser Ausführungsform weist das Dichtungselement nach einem besonders bevorzugten Aspekt ein umlaufendes Verengungselement auf, dessen radiale Erstreckung zweckmäßigerweise geringer ist als die radiale Erstreckung des druckseitigen Dichtteils. Das Verengungselement wirkt als Strömungsbremse bzw. als Dosierelement, um eine kontrollierte und gleichmäßige Leckageströmung über den gesamten Umfang zu erreichen. Da dieser Aspekt unabhängig von der Verbindung der Stellkolben mit der Schaltstange und der axialen Erstreckung der Stellkolben ist, ist der entsprechende Anspruch 4 gegebenenfalls eigenständig, d. h. in einer nur auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 bezogenen Form, beanspruchbar.
Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar auf Lastschaltgetriebe, insbesondere Doppelkupplungsgetriebe. Die Erfindung ist generell anwendbar auf automatisierte oder teilautomatisierte Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1: einen Querschnitt durch eine betriebsgemäß in Zylindern gelagerte Verbundkolbeneinheit;
2: eine Seitenansicht auf eine Verbundkolbeneinheit senkrecht zu der Querschnittsansicht gemäß 1;
3: eine vergrößerte Seitenansicht gemäß 2 auf einen Stellkolben im Bereich einer Leckageausnehmung;
4: eine perspektivische Ansicht einer Verbundkolbeneinheit;
5: eine stirnseitige Ansicht auf eine Verbundkolbeneinheit;
6: eine vergrößerte stirnseitige Ansicht gemäß 5 auf eine Verbundkolbeneinheit im Bereich einer Leckageausnehmung;
7: einen vergrößerten Querschnitt durch eine Stellkolbeneinheit; und
8: einen vergrößerten Querschnitt durch einen Stellkolben im Bereich einer Leckageausnehmung.
Ein automatisiertes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug umfasst gemäß 1 eine Stellkolbeneinheit 10 mit einer Schaltstange 11 und jeweils einem Stellkolben 12, 12' an den Enden der Schaltstange 11. Die Schaltstange 11 weist in ihrem Mittelteil eine Öffnung 14 zum Eingreifen eines Schaltungselements 15 auf.
Die Stellkolben 12, 12' sind in jeweils einem zugeordneten Zylinder 16, 16' axialverschiebbar gelagert. Axial bezieht sich dabei auf die Längsachse L der Stellkolbeneinheit 10 bzw. der Schaltstange 11. Die Zylinder 16, 16' können beispielsweise von zylindrischen Einsätzen in Gehäusebohrungen gebildet werden. Jeder Stellkolben 12, 12' begrenzt auf seiner Stirnseite einen entsprechenden Druckraum 18, 18' in dem jeweiligen Zylinder 16, 16'. Eine Axialverschiebung der Schaltstange 11 wird durch hydraulische Druckbeaufschlagung eines der Druckräume 18, 18' und Drucklosschaltung des jeweils anderen Druckraums erreicht. Somit kann eine Axialverschiebung der Schaltstange 11 in beide axialen Richtungen erfolgen.
Die Stellkolben 12, 12' weisen jeweils einen festen Träger 20, 20' auf, der mit der Schaltstange 11 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig fest verbunden ist, beispielsweise mittels Preßsitz (siehe 7), jedoch keinesfalls beschränkt hierauf. Die Stellkolben 12, 12' und die Schaltstange 11 können aus Metall, insbesondere Stahl, einem hinreichend festen Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
An ihrem Außenumfang weisen die Stellkolben 12, 12' jeweils ein umlaufendes Dichtungselement 22, 22' auf, das aus einem elastomeren Material, insbesondere Gummi, einschließlich thermoplastischem Elastomer besteht und an den jeweiligen Träger 20, 20' angespritzt ist; es handelt sich daher um ein Verbundsystem, insbesondere ein Metall-Gummi-Verbundsystem.
Da die gesamte Stellkolbeneinheit 10 über die Stellkolben 12, 12' beidseitig gelagert ist, muss die Schaltstange 11 selbst keine separaten endseitigen Lagerungen aufweisen. Zudem müssen die Stellkolben 12, 12' keine axial ausgedehnte Gleitführung aufweisen, die ein Verkippen oder Verkanten der Stellkolben 12, 12' in den Zylindern 16, 16' verhindert. Daher kann der Träger 20, 20' der Stellkolben 12,12' als vergleichsweise dünne Scheibe ausgeführt sein, wobei die mittlere axiale Erstrek kung s (siehe 7) der Stellkolben 12, 12' vergleichsweise klein ist, beispielsweise weniger als 5 mm im Falle eines Durchmessers von 27 mm der Zylinder 16, 16'.
Zur Abdichtung des jeweiligen Druckraums 18, 18' umfasst das Dichtungselement 22, 22' ein druckseitiges umlaufendes Dichtteil in Form eines druckseitigen Dichtwulstes 24, 24'. Der Dichtwulst 24, 24' steht in seiner radialen Erstreckung DW über einen mittleren Außendurchmesser D des Stellkolbens 12, 12' über (siehe 7), wobei der mittlere Außendurchmesser D des Stellkolbens am Außenumfang des Dichtungselements 22, 22' bestimmt wird und im Betriebszustand geringer ist als der Innendurchmesser des entsprechenden Zylinders 16, 16'. Der Dichtwulst 24, 24' liegt somit über den Umfang des Dichtungselements 22, 22' dichtend an der Innenwand des jeweiligen Zylinders 16, 16' an. Der Betriebszustand unterscheidet sich dabei vom Zustand unter Umgebungsbedingungen insbesondere aufgrund des Verhaltens des Elastomermaterials.
Um das Eindringen von Schmutzpartikeln in den Raum zwischen den Zylindern 16, 16' und den Dichtungselementen 22, 22' zu verhindern, umfasst das Dichtungselement 22, 22' vorzugsweise ein axial zu dem Dichtwulst 24, 24' versetztes umlaufendes Dichtteil in Form einer drucklosseitigen Dichtlippe 26, 26'. Die Dichtlippe 26, 26' steht in ihrer radialen Erstreckung DL ebenfalls über den mittleren Außendurchmesser D des Stellkolbens 12, 12' über (siehe 7) und liegt daher über den Umfang des Dichtungselements 22, 22' dichtend an der Innenwand des jeweiligen Zylinders 16, 16' an. Die radiale Erstreckung DL der Dichtlippe 16, 16' kann dabei größer sein als die radiale Erstreckung DW des Dichtwulstes 24, 24', da die Dichtlippe 26, 26' nachgiebiger ist als der Dichtwulst 24, 24'; dies ist jedoch keineswegs zwingend der Fall.
In dem Dichtwulst 24, 24' sind über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Leckageausnehmungen 28, 28' vorgesehen, über die Hydrauliköl aus dem Druckraum 18, 18' kontrolliert in den Raum zwischen Dichtungselement 22, 22' und Zylinder 16, 16' strömen kann. Hierdurch werden eine Entlüftung des Druckraums 18, 18', eine Schmierung des Dichtungselements 22, 22' und eine Verbesserung des Ansprechverhaltens der Stellkolbeneinheit 10 durch dosierte Dämpfung erreicht. Die Anzahl der Leckageausnehmungen 28, 28' über den Umfang des Dichtungselements 22, 22' und deren Abmessungen werden zur Einstellung der gewünschten Leckage geeignet gewählt; bevorzugt ist eine Anzahl im Bereich von zwei bis sechs, insbesondere vier vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilte Leckageöffnungen, siehe beispielsweise 5.
Wie aus den 2, 3 und 8 ersichtlich ist, erstrecken sich die Leckageausnehmungen 28, 28' axial durch den gesamten druckseitigen Dichtwulst 24, 24', jedoch nicht durch das unten erläuterte Verengungselement 30, 30' und nicht durch die drucklosseitige Dichtlippe 26, 26'. Die drucklosseitige Dichtlippe 26, 26' öffnet in der Art eines Rückschlagventils, wenn der Druck, der von dem durch die Leckageausnehmungen 28, 28' strömenden 61 ausgeübt wird, einen bestimmten Wert überschreitet, um ein Abfließen des Öls beispielsweise in den Ölsumpf zu gestatten.
Axial zwischen dem druckseitigen Dichtwulst 24, 24' und der drucklosseitigen Dichtlippe 26, 26' ist ein umlaufendes Verengungselement 30, 30' vorgesehen, dessen radiale Erstreckung DV im Betriebszustand geringer oder gleich dem Innendurchmesser des entsprechenden Zylinders 16, 16' ist, so dass zwischen dem Verengungselement 30, 30' und dem Zylinder 16, 16' im Be triebszustand ein Ringspalt größer oder gleich Null verbleibt. Das Verengungselement 30, 30' verringert den Strömungsquerschnitt des durch die Leckageausnehmungen 28, 28' tretenden bis und wirkt somit als Strömungsbremse, was das Ansprechverhalten der Stellkolbeneinheit 10 weiter verbessert und zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Ölströmung über den gesamten Umfang des Dichtungselements 22, 22' führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10308206 A1 [0002]
- EP 1164316 A [0003]

Claims

Verbundkolbeneinheit (10) für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe, insbesondere ein Doppelkupplungsgetriebe, umfassend eine Schaltstange (11) und jeweils einen in einem Zylinder (16, 16') laufenden Stellkolben (12, 12') an den Enden der Schaltstange (11), wobei die Stellkolben (12, 12') als Verbundsystem mit jeweils einem Träger (20, 20') und einem am Umfang des Trägers (20, 20') angebundenen elastomeren Dichtungselement (22, 22') ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkolben (12, 12') mit jeweils einem Ende der Schaltstange (11) fest verbunden sind und die axiale Erstreckung der Stellkolben (12, 12') relativ zu dem Durchmesser der Stellkolben (12, 12') weniger als 0.25 beträgt.
Verbundkolbeneinheit nach Anspruch 1, wobei die axiale Erstreckung der Stellkolben (12, 12') relativ zu dem Durchmesser der Stellkolben (12, 12') weniger als 0.20 beträgt.
Verbundkolbeneinheit nach Anspruch 1, wobei die axiale Erstreckung der Stellkolben (12, 12') weniger als 5 mm beträgt.
Verbundkolbeneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (22, 22') mindestens ein umlaufendes Verengungselement (30, 30') aufweist.
Verbundkolbeneinheit nach Anspruch 4, wobei die radiale Erstreckung DV des Verengungselements (30, 30') ge ringer ist als die radiale Erstreckung des Dichtungselements (22, 22').
Verbundkolbeneinheit nach Anspruch 4 oder 5, wobei die radiale Erstreckung DV des Verengungselements (30, 30') im Betriebszustand kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des entsprechenden Zylinders (16, 16') ist.
Verbundkolbeneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (22, 22') ein druckseitiges umlaufendes Dichtteil (24, 24') aufweist.
Verbundkolbeneinheit nach Anspruch 7, wobei das druckseitige umlaufende Dichtteil (24, 24') mindestens eine Leckageausnehmung (28, 28') aufweist.
Verbundkolbeneinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (22, 22') ein drucklosseitiges umlaufendes Dichtteil (26, 26') aufweist.
Verbundkolbeneinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die radiale Erstreckung DW bzw. DL des druckseitigen Dichtteils (24, 24') und/oder des drucklosseitigen Dichtteils (26, 26') größer oder gleich dem Innendurchmesser des jeweiligen Zylinders (16, 16') ist.