DE102009016296A1

DE102009016296A1 - Kupplungsgeberzylinder

Info

Publication number: DE102009016296A1
Application number: DE102009016296A
Authority: DE
Inventors: Jerome Tourne; Ahmed Tamaazousti; Christian Bourienne
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsgeberzylinder mit einem in einem Gehäuse verlagerbaren, von außen betätigten Kolben, der eine Druckkammer mit einem Druckanschluss gegenüber einer Nachlaufkammer mit einer Verbindung zu einem Nachlaufbehälter abschließt. Zur Befüllung des Kupplungsgeberzylinders mit Druckmedium mittels einer an den Nachlaufbehälter angeschlossenen Unterdruckarmatur ist zwischen der Druckkammer und der Nachlaufkammer ein Ventil vorgesehen. Erfindungsgemäß wird zum Schutz des Ventils diesem von der Nachlaufkammer her ein Filter vorgeschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsgeberzylinder mit einem Gehäuse, in dem ein axial verlagerbarer Kolben eine Druckkammer und eine Nachlaufkammer gegeneinander und nach außen abgrenzt und die Druckkammer mit einem Druckanschluss und die Nachlaufkammer mit einem Nachlaufbehälter verbunden ist.
Derartige Kupplungsgeberzylinder werden bevorzugt in hydrostatischen Kupplungsbetätigungssystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Hier wird der von außen mittels eines Kupplungspedals oder im Falle einer automatisierten oder hilfskraftbetätigten Reibungskupplung mittels eine Aktors betätigte Kolben axial im Gehäuse verlagert, wobei dieser eine mit einem Druckmittel befüllte Druckkammer mit einem Druckanschluss beaufschlagt, so dass bei Verdrängung des Druckmittels in ein Leitungssystem und von dort zu einem Kupplungsnehmerzylinder der Kolben des Kupplungsnehmerzylinders axial verlagert wird und dadurch die Reibungskupplung betätigt.
Während der Montage des Kraftfahrzeuges werden die einzelnen Komponenten – im Einzelnen beispielsweise Kupplungsnehmerzylinder, Kupplungsgeberzylinder, Verbindungsleitungen und gegebenenfalls in die Leitung geschaltete Schwingungsfilter und Nachlaufbehälter – des hydrostatischen Kupplungssystems montiert und verbunden. Anschließend wird das Kupplungsbetätigungssystem mit Druckmittel befüllt. Hierzu wird beispielsweise an den Nachlaufbehälter eine Unterdruck- oder Vakuumanlage angebracht, die das Kupplungssystem evakuiert und anschließend Druckmittel einströmen lässt. Dabei wird über eine im Kupplungsgeberzylinder vorgesehene Verbindung, die in einer Grundstellung des Kupplungsgeberzylinders freigeschaltet ist und einen Austausch des Druckmittels zwischen Druckkammer und Vorratsbehälter erlaubt, zwischen der Druckkammer und der mit dem Nachlaufbehälter in Verbindung stehenden Nachlaufkammer das Druckmittel bis in den Nehmerzylinder gebracht.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung eines Kupplungsgeberzylinders bezüglich seiner Eignung für die Befüllung mit Druckmittel. Insbesondere soll eine sichere Funktion des Kupplungsgeberzylinders während und nach dem Befüllvorgangs erzielt werden.
Die Aufgabe wird durch einen Kupplungsgeberzylinder mit einem Gehäuse, in dem ein axial verlagerbarer Kolben eine Druckkammer und eine Nachlaufkammer gegeneinander und nach außen abgrenzt gelöst, wobei die Druckkammer mit einem Druckanschluss und die Nachlaufkammer mit einem Nachlaufbehälter verbunden ist und im Kolben zwischen Druckkammer und Nachlaufkammer ein Ventil angeordnet ist, dem von der Nachlaufkammer her ein Filter vorgeschaltet ist. Durch das zusätzlich zu der Verbindung von Nachlaufkammer und Druckkammer angeordnete Ventil, das bei Unterdruck geöffnet wird, ist ein größerer Volumenstrom über den Kupplungsgeberzylinder zum Kupplungsnehmerzylinder und den dazwischen angeordneten Leitungen möglich, so dass eine schnelle und sichere Befüllung des gesamten Kupplungsbetätigungssystems möglich ist. Durch das dem Ventil vorgeschaltete Filter wird dieses vor einem Eintrag von Verschmutzungen geschützt, die gegebenenfalls die Funktion und dabei insbesondere dessen Dichtigkeit über Lebensdauer des Kupplungsgeberzylinders negativ beeinflussen können. Insoweit trägt dieses Filter nicht nur während des Befüllvorgangs zu einer sicheren Befüllung bei sondern sichert die Funktion des Ventils nachhaltig.
Der Kolben des Kupplungsgeberzylinders kann beispielsweise zur geeigneten Unterbringung des Ventils mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Kolben aus einem Führungsstück und einem an dieser angeordneten Aufnahme des Ventils gebildet sein. Dabei kann der Filter am Kolben direkt angeordnet sein, beispielsweise am Führungsstück. In besonders vorteilhafter Weise wird der Filter in den Kolben oder eines seiner Bestandteile integriert. Als besonders vorteilhaft hat sich insbesondere aus Kostengründen gezeigt, wenn das Filter bereits werkzeugfallend in den Kolben oder in ein Teil dessen eingebracht ist. Hierzu kann der Kolben oder ein Teil dessen, beispielsweise dem Führungsstück aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sein, wobei die Darstellung des Filters bereits durch entsprechende Ausgestaltung des Spritzgusswerkzeuges erfolgt. Hierzu können im Spritzgusswerkzeug entsprechende Ausprägungen oder Schiebekolben vorgesehen sein.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann hierzu an der Kolbenwand ein zweigeteiltes Filter unter Ausbildung zweier Filterelemente vorgesehen sein, die sich beispielsweise diametral an der Kolbenwand gegenüber stehen. Mit einem Formstempel wird beispielsweise während des Herstellvorgangs jeweils ein Filterelement von radial außen beispielsweise in Form eines Gitters dargestellt. Die Filterelemente können beispielsweise einen Durchmesser von 10 bis 2 mm, vorzugsweise 3 mm aufweisen. Durch die vorgewählte Maschenweite kleiner 1 mm, bevorzugt 0,5 mm werden Partikel zurückgehalten, die ein komplettes Verschließen des Ventils verhindern, wobei dennoch ein akzeptabler Fluss über den Filter gewährleistet wird. Insbesondere durch die Verwendung zweier Filterelemente kann der Fluss durch die höhere Gitterfläche entscheidend verbessert werden. Es versteht sich, dass auch größere Filterflächen, beispielsweise durch Verwendung mehrerer Filterelemente vorgesehen werden können.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungsgeberzylinders,
2 der Kolben des Kupplungsgeberzylinders der 1 im Detail,
3 das Führungsstück des Kolbens der 1 und 2 in Ansicht,
4 das in das Führungsstück der 4 eingebrachte Filter im Detail und
5 das Führungsstück der 1 bis 3 im Schnitt.
1 zeigt den Kupplungsgeberzylinder 1 im Schnitt mit einem Gehäuse 2, in dem der Kolben 3 axial von der Kolbenstange 4 beaufschlagt verlagerbar ist. Der Kolben 3 ist mittels des Dichtrings 5 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet, so dass ein Arbeitsraum 6 des Kupplungsgeberzylinders 1 nach außen abgetrennt ist, der vom Kolben 3 mittels der Dichtung 7 in eine Druckkammer 8 und eine Nachlaufkammer 9 aufgetrennt wird. Die Druckkammer 8 ist mit dem Kupplungsnehmerzylinder mittels eines Druckanschlusses 10 und einer nachfolgenden – nicht dargestellten – Druckleitung verbunden. Die Nachlaufkammer 9 steht in Verbindung mit einem – nicht dargestellten – Nachlaufbehälter, aus dem Druckmittel nachgeführt und im Kupplungsbetätigungssystem entstehende Luftblasen abgeführt werden. In zurückgezogener Stellung des Kolbens wie dargestellt, wird zwischen der Druckkammer 8 und dem Nachlauf 11 und daher mit der Nachlaufkammer 9 eine Verbindungsöffnung 12 hergestellt, die einen Druckausgleich bei nicht druckbeaufschlagtem Kolben 3 gewährleistet. Hierzu weist das Gehäuse 2 einen Ausschnitt auf, der von der Dichtung 7 nicht abgedichtet ist und freigeschaltet wird, wenn dieser Ausschnitt von der Dichtung bei Erreichen des Anschlags 13 überfahren wird. Der Kolben 3 wird mittels der sich axial am Gehäuse 2 und am Kolben 3 abstützenden Druckfeder 20 verspannt, so dass dieser in drucklosem Zustand am Anschlag 13 angelegt wird.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel des Kupplungsgeberzylinders 1 weist einen mehrteiligen Kolben 3 mit einem Führungsstück 14, das direkt von der Kolbenstange 4 beaufschlagt wird, und ein Ventilteil 15 mit dem Ventil 16 auf. Das Führungsstück 14 nimmt einen axialen Ansatz des Ventilteils 15 auf. Hierzu kann der axiale Ansatz mit dem Führungsstück 14 axial fest verbunden, beispielsweise verschraubt oder lediglich gesteckt sein. Das Ventil 16 ist zur Befül lung des Kupplungsgeberzylinders 1 und der nachfolgenden Bauteile des hydrostatischen Kupplungsbetätigungssystems bei der Erstbefüllung im Montagewerk des Kraftfahrzeugs oder einer Nachbefüllung nach Wartungsarbeiten vorgesehen. Hierzu wird vorzugsweise am Nachfüllbehälter Unterdruck angelegt, so dass im Kupplungsbetätigungssystem vorhandene Luft evakuiert wird. In die evakuierten Hohlräume, beispielsweise in die dargestellte Druckkammer 8 und die Nachfüllkammer 9, wird Druckmittel eingefüllt, wobei zur schnelleren Befüllung neben der Verbindungsöffnung 12 auch das Ventil 16 geöffnet wird. Über das Ventil 16 strömt das Druckmittel in die Druckkammer 8 und von dort über den Druckanschluss 10 in die Druckleitung und den Kupplungsnehmerzylinder.
2 zeigt den mehrteiligen Kolben 3 im Detail. Das Führungsstück 14 nimmt mittels einer Ringnut 17 die Dichtung 5, die eine Nutringdichtung sein kann, auf. Ein zentrales, an der der Aufnahmefläche 18 entgegengesetzten Stirnfläche offenes Sackloch 19 nimmt das Ventilteil 15 axial auf. Das Ventilteil 15 ist aus einem mehrstufig abgesetzten Ventilträger 21, dem Widerlager 22, dem Ventilkörper 23 und dem Anschlagkörper 24 gebildet. Eine erste Stufe 25 des Ventilträgers 21 dient als Anschlag am Führungsstück 14. Die radial außen gelegene Stufe 26 dient als Anschlag für die Dichtung 7 und bildet mit dem Widerlager 22 eine Ringnut für die Dichtung 7. Das Widerlager 22, das als Ringteil ausgebildet sein kann, stützt sich axial am Führungsstück 14 ab. Der Anschlagkörper 24 ist an dessen Außenumfang mit dem Außenumfang des Ventilträgers 21 axial fest verbunden. Anschlagkörper 24 und Ventilträger 21 weisen zentral einen Freischnitt zur Bildung aus Hohlraums 27 auf, in dem der Ventilkörper aufgenommen ist. Der Ventilkörper 23 wird mittels einer Druckfeder 28, die sich axial am Anschlagkörper 24 abstützt gegen einen Ventilsitz 29 des Ventilträgers 21 verspannt. Zwischen Ventilkörper 23 und Ventilsitz 29 kann zusätzlich eine Dichtung 30 angeordnet sein. Bei Aufbau eines Drucks in der Druckkammer 8 (1) wird der Ventilkörper 23 gegen den Ventilsitz 29 gedrückt und damit eine selbstverstärkende Dichtung der Druckkammer bewirkt. Bei einem Befüllvorgang wird in den Kupplungsgeberzylinder über den Nachlauf 11 (1) und die radialen Öffnungen 31, 32 Druckmittel in das Sackloch 19 eingebracht, wodurch der Ventilkörper 23 entgegen der Wirkung der Druckfeder 28 verlagert wird, so dass zwischen dem Sackloch 19 und der zentralen, mit der Druckkammer 8 (1) verbundenen Öffnung 33 über die radial außen am Ventilkörper 23 angeordneten Schlitze 34 eine Verbindung hergestellt wird. Auf diese Weise erfolgt eine rasche Befüllung des gesamten Kupplungsbetätigungssystems.
Zum Schutz des Dichtsitzes zwischen Ventilkörper 23 und Ventilsitz 29 sowie der Dichtung 30 ist in den radialen Öffnungen 31, 32 ein Filter 35 vorgesehen, das durch die beiden Filterelemente 36, 37 gebildet ist.
Zur Verdeutlichung der Anordnung und Ausgestaltung eines Filters 35 vor dem Ventil 16 (2) ist in den 3 bis 5 das Führungsstück 14 im Einzelnen dargestellt. In 3 ist das Führungsstück 14 in Ansicht dargestellt. Das Führungsstück 14 ist aus Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt. Hierbei ist das Filter 35 in das Führungsstück 14 bereits werkzeugfallend ohne zusätzliche Bauteile integriert. Aus der Ansicht ist eines von zwei Filterelementen 36 ersichtlich, das andere, mit diesem bezüglich seiner Gestalt vorzugsweise gleich ausgebildete Filterelement ist diametral zu diesem auf der Rückseite des Führungsstücks angeordnet. Wie aus der 4 hervorgeht, die das Filterelement 36 im Detail zeigt, weist das Filterelement 36 Gitterstruktur mit orthogonal zueinander angeordneten Stegen 38, 39 auf, die eine Maschenstruktur mit Maschen 40, 41 bilden, durch die Druckmittel gefiltert werden kann. Die Gitterstruktur wird während des Herstellprozesses durch Schiebestempel im Spritzgusswerkzeug gebildet, wobei diese die Maschen 40, 41 bildenden Dorne aufweisen. Dabei arbeiten die Schiebestempel mit dem Zug zusammen, der das Sackloch 19 (5) darstellt, zusammen. Durch die Schiebestempel werden gleichzeitig auch die Öffnungen 31, 32 der Filterelemente 36, 37 dargestellt. Der Querschnitt des Sacklochs 19 ist nicht zwangsläufig rund. Vielmehr kann der Querschnitt oval sein, so dass der Ventilträger 21 (2) verdrehgesichert aufgenommen werden kann. Der Durchmesser der Öffnungen 31, 32 kann abhängig vom Durchmesser des Führungsstücks 14 ausgestaltet werden. Die Breite der Stege 38, 39 und damit die Weite der Maschen 40, 41 wird in vorteilhafter Weise so fein gestaltet, dass einerseits eine einfache Darstellung im Spritzgussprozess und anderseits eine ausreichende Filterung von Partikeln, die den Schließvorgang und die dauerfeste Dichtigkeit des Ventils 16 (1) stören können, ermöglicht wird. Als praktisch praktikabel haben sich Maschenweiten von wenigen Zehnteln Millimeter erwiesen.

1: Kupplungsgeberzylinder
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Kolbenstange
5: Dichtung
6: Arbeitsraum
7: Dichtung
8: Druckkammer
9: Nachlaufkammer
10: Druckanschluss
11: Nachlauf
12: Verbindungsöffnung
13: Anschlag
14: Führungsstück
15: Ventilteil
16: Ventil
17: Ringnut
18: Aufnahmefläche
19: Sackloch
20: Druckfeder
21: Ventilträger
22: Widerlager
23: Ventilkörper
24: Anschlagkörper
25: Stufe
26: Stufe
27: Hohlraum
28: Druckfeder
29: Ventilsitz
30: Dichtung
31: Öffnung
32: Öffnung
33: Öffnung
34: Schlitz
35: Filter
36: Filterelement
37: Filterelement
38: Steg
39: Steg
40: Masche
41: Masche

Claims

Kupplungsgeberzylinder (1) mit einem Gehäuse (2), in dem ein axial verlagerbarer Kolben (3) eine Druckkammer (8) und eine Nachlaufkammer (9) gegeneinander und nach außen abgrenzt, wobei die Druckkammer (8) mit einem Druckanschluss (10) und die Nachlaufkammer (9) mit einem Nachlaufbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben (3) zwischen Druckkammer (8) und Nachlaufkammer (9) ein Ventil (16) angeordnet ist, dem von der Nachlaufkammer (9) her ein Filter (35) vorgeschaltet ist.
Kupplungszylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) mehrteilig ausgebildet ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (35) im Kolben (3) oder einem Teil dessen angeordnet ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (35) in den Kolben (3) oder in einen Teil dessen integriert ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (35) werkzeugfallend in den Kolben (3) oder ein Teil dessen eingebracht ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) oder das den Filter (35) tragende Teil aus Kunststoff gebildet ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (35) aus zwei sich diametral zueinander angeordneten Filterelementen (36, 37) gebildet ist.
Kupplungsgeberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (35) oder dessen Filterelemente (36, 37) eine gitterförmige Filterfläche aufweisen.