DE102011081298A1

DE102011081298A1 - Nehmerzylinder (CSC)

Info

Publication number: DE102011081298A1
Application number: DE102011081298A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Berthelemy; Wolfgang Haas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Nehmerzylinder (CSC), insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem im Wesentlichen konzentrischen Nehmerzylindergehäuse mit einer Längsachse, welches zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums einen Ringraum aufweist, in dem ein Ringkolben, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, axial verschiebbar geführt wird, wobei der Ringkolben auf ein Ausrücklager wirkt und am Nehmerzylindergehäuse in Richtung zum Ausrücklager wenigstens ein elastisches und/oder federndes Element angeordnet ist, welches einen Toleranzausgleich zu einem Anschlag des Nehmerzylindergehäuses für das Ausrücklager in einer hinteren Endstellung (minimal-Extension) des Ringkolbens bildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder (CSC) und findet insbesondere bei Kupplungsbetätigungen eines Ausrücksystems Einsatz. Derartige Nehmerzylinder weisen eine Vorlastfeder auf, die zwei Hauptfunktionen erfüllt. Erstens, die Vorlastfeder dient dazu, das Ausrücklager bei abnehmender Kraft im hydraulischen System immer noch mit einer ausreichenden Kraft an die Tellerfederzungen zu drücken. Zweitens bringt die Feder eine Drehmomentabstützung unter dem Schleppmoment des Ausrücklagers.
Aus der Druckschrift DE 10 2009 030 985 A1 ist beispielsweise ein Nehmerzylinder bekannt, der innerhalb einer hydraulischen Strecke zur Kupplungsbetätigung im Bereich zweier unmittelbar aufeinander treffender, unterschiedlich konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Eine eingezogene Wand im Gehäuse bildet über ihre axiale Länge einen Bereich, dessen Innenfläche als Führungsfläche dient, so dass der mittels einer Vorlastfeder mit Druck beaufschlagte ringförmige Kolben sowohl mit dem Innen- als auch mit dem Außendurchmesser am Gehäuse auf einer Führungsfläche geführt wird. Die Endwindungen der Vorlastfeder stützen sich jeweils am Kolben und einem Ansatz ab.
Auch in der Druckschrift DE 10 2009 014 474 A1 wird ein Nehmerzylinder, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, beschrieben, der konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei eine Führungshülse in einer Längsbohrung des Nehmerzylindergehäuses radial beabstandet zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums angeordnet ist und in dem Druckraum ein Ringkolben, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, axial verschiebbar geführt ist. Das Ausrücklager umfasst einen Lageraußenring sowie einen Lagerinnenring, der mit dem Nehmerzylinderkolben in Wirkverbindung steht. Der Lageraußenring drückt direkt oder indirekt über weitere Bauteile auf eine Tellerfeder einer Fahrzeugkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen Verbrennungsmotor und Schaltgetriebe. Zwischen dem Nehmerzylindergehäuse und dem Lagerinnenring ist ebenfalls eine Vorlastfeder in Form einer Schraubenfeder angeordnet.
Durch die Verwendung einer Vorlastfeder, die in Form einer Schraubenfeder ausgebildet ist, wird ein großer radialer Bauraum benötigt.
Bei sehr eingeschränkter radialer Baurraumsituation wird es manchmal schwierig, die Vorlastfeder mit richtiger Kraftkurve auszulegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nehmerzylinder zu entwickeln, der einen geringen radialen Bauraum benötigt und keine Vorlastfeder mehr aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Nehmerzylinder (CSC) wird insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und weist ein im Wesentlichen konzentrisches Nehmerzylindergehäuse mit einer Längsachse auf, welches zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums einen Ringraum besitzt, in dem ein Ringkolben, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, axial verschiebbar geführt wird, wobei der Ringkolben auf ein Ausrücklager wirkt und am Nehmerzylindergehäuse erfindungsgemäß in Richtung zum Ausrücklager wenigstens ein elastisches und/oder federndes Element angeordnet ist, welches einen Toleranzausgleich zu einem Anschlag des Nehmerzylindergehäuses für das Ausrücklager in einer hinteren Endstellung (minimal Extension) des Ringkolbens bildet.
Die Tellerfeder der Kupplung, an welcher das Ausrücklager angreift, weist immer eine Rückstellkraft auf, die bei min. Extension des CSC verwendet werden kann, um eine Kraft an den Tellerfederzungen zu erzeugen. Idealerweise drückt die Tellerfeder das Ausrücklager an den Anschlag des CSC, damit das Lager blockiert ist und sich nicht bewegen kann. Da jedoch ein Spiel zwischen der Zungenposition der Tellerfederzungen und Ausrücklager in der Position „minimal-Extention“ nicht vernachlässigbar ist, sind Toleranzen in der Größenordnung von 1 bis 3 mm auszugleichen, was mit der Tellerfeder der Kupplung nicht möglich ist. Unterschiedliche Kurven Kraft/Verschiebungen je nach Toleranzlage wären nicht akzeptabel.
Durch die erstmalige Verwendung eines federnden und/oder elastischen Elements, wird ein Toleranzausgleich im CSC erzielt, da das Ausrücklager in der Position „minimal-Extention“ durch die Tellerfeder der Kupplung gegen dieses Element gedrückt wird.
Dabei weist das Nehmerzylindergehäuse eine innere Gehäusewand und eine äußere Gehäusewand auf, die über einen Boden miteinander verbunden sind und zwischen denen sich der Ringraum erstreckt, wobei an einem in Richtung zum Ausrücklager weisenden Bereich der äußeren Gehäusewand das elastische/federnde Element angeordnet ist.
Bei einem drucklosen Zustand wird nun das Ausrücklager durch die Rückstellkraft einer Tellerfeder der sich anschließenden Kupplung in der hinteren Endstellung (minimal-Extension) des Ringkolbens zu dem Anschlag des Nehmerzylindergehäuses und damit gegen das elastische/federnde Element gedrückt.
Das Element kann beispielsweise in Form eines an der äußeren Gehäusewand befestigten tellerfederartigen ersten Ringes ausgebildet sein, der in Richtung zum Ausrücklager weisende Federelemente aufweist oder in Form eines elastischen zweiten Ringes (z.B. aus Gummi), der in Richtung zum Ausrücklager elastische Vorsprünge aufweist.
Der Ringkolben weist einen radial nach innen weisenden Vorsprung auf, der in eine korrespondierende Längsnut der inneren Gehäusewandung eingreift und in dieser axial geführt wird, wodurch der Kolben gleichzeitig verdrehfest am Ringkolben angeordnet ist. An dem in Richtung zum Boden weisenden Ende der Nut ist der Anschlag für den Ringkolben ausgebildet.
Das Ausrücklager weist bekanntermaßen einen Außenring und einen Innenring auf, wobei in diesem Fall der Außenring in Richtung zum Ringkolben radial nach außen abgewinkelt und mit dem Ringkolben gestellfest verbunden ist. Der Innenring ist radial nach außen abgewinkelt und wirkt auf die Kupplung. Die Verbindung zwischen Außenring und Ringkolben erfolgt mit einem am Ringkolben befestigtem Blechformteil in Form eines Kolbenrings. Durch eine Tellerfeder des Ausrücklagers wird der Außenring in Richtung zum Druckraum gegen einen Anschlag. Vorteilhafter Weise wird über ein Nut-Feder-System eine Drehmomentabstützung für das Schleppmoment des Ausrücklagers gewährleistet, welches an dem in Richtung zum Ausrücklager gerichteten Ende der inneren Gehäusewand (die auch als Führungshülse ausgebildet sein kann) angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Teillängsschnitt des Nehmerzylinders in einer vorderen (ausgerückten) Endstellung (maximal-Extension),
2 einen Teillängsschnitt des Nehmerzylinders in einer hinteren (eingerückten) Endstellung (minimal-Extension)
3 den tellerfederartigen ersten Ring in dreidimensionaler Darstellung,
4 einen Ausschnitt des Kolbens mit einem Element in Form eines elastischen zweiten Ringes (mit elastischen Vorsprüngen),
5 eine Darstellung eines Nut-Feder-Systems als Drehmomentabstützung für das Schleppmoment.
In 1 ist ein Teillängsschnitt des Nehmerzylinders in einer vorderen (ausgerückten) Endstellung (maximal-Extension) und in 2 in einer hinteren (eingerückten) Endstellung (minimal-Extension) dargestellt.
Der Nehmerzylinder (CSC), welcher insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird weist gemäß 1 und 2 ein im Wesentlichen konzentrische Nehmerzylindergehäuse 1 mit einer Längsachse A auf, welches ein innere Gehäusewand 1a, eine davon beabstandete äußere Gehäusewand 1b und einen sich dazwischen erstreckenden Boden 1c aufweist, zwischen welchen zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums D einen Ringraum 2 ausgebildet ist, in dem ein Ringkolben 3, der druckraumseitig mit einer Dichtung 4 versehen ist, axial verschiebbar geführt wird. Dazu ist an der inneren Gehäusewand 1a eine sich axial erstreckende Nut N vorgesehen, in die ein radial nach innen weisenden Vorsprung 3.1 des Ringkolbens korrespondierend eingreift. An dem in Richtung zum Boden 1c weisenden Ende der Nut N wird der Anschlag 1.1 für den Ringkolben 3 ausgebildet.
An der äußeren Gehäusewand 1b ist in Richtung zum Ausrücklager 5 ein federndes Element in Form eines tellerfederartigen ersten Ringes 6 ausgebildet ist, der in Richtung zum Ausrücklager 5 weisende Federelemente 6.1 aufweist, welche einen Toleranzausgleich zu dem Anschlag 1.1 des Nehmerzylindergehäuses 1 für das Ausrücklager 5 in der hinteren Endstellung (minimal-Extension) des Ringkolbens 3 gemäß 2 bildet.
Das Ausrücklager 5 besitzt einen Außenring 8 und einen Innenring 9, wobei der Außenring 8 in Richtung zum Ringkolben 3 radial nach innen abgewinkelt und mit dem Ringkolben 3 gestellfest über einen am Ringkolben 3 befestigten Kolbenring 10 verbunden ist. Der Innenring ist radial nach außen abgewinkelt und der Innenring 9 ist radial nach außen abgewinkelt ist wirkt auf die nicht dargestellte Tellerfeder einer ebenfalls nicht gezeigten Kupplung.
Durch eine Tellerfeder 11 wird der Außenring 8 des Ausrücklagers in Richtung zum Druckraum gegen einen Anschlag 10.1 des Kolbenrings (10) unter Vorspannung gedrückt.
Wirkt gemäß 1 ein Druck im Druckraum D fährt der Ringkolben 3 mit dem daran befestigten Ausrücklager in seine vordere Endstellung (s. 1) und der Innenring 9 des Ausrücklagers 5 wirkt gegen die nicht dargestellte Tellerfeder der Kupplung und betätigt diese. Der Ringkolben 3 wird dabei über seinen radial nach innen weisenden Vorsprung 3.1 in der Nut N der inneren Gehäusewand 1a des Nehmerzylindergehäuses 1 axial geführt.
Wird der Nehmerzylinder drucklos geschaltet, wirkt die Rückstellkraft der nicht dargestellten Tellerfeder der Kupplung gegen das Ausrücklager 5, wodurch dieses mit dem Ringkolben 3 in eine in 2 dargestellte hintere Endstellung (minimal-Extension) und der radial nach innen weisende Vorsprung 3.1 des Ringkolbens 3 zu dem Anschlag 1.1 des Nehmerzylindergehäuses 1 bewegt wird und der Außenring 8 gegen die Federelemente 6.1 des tellerfederartigen ersten Rings 6 gedrückt wird. Die Federelemente 6.1 bilden somit einen Axialausgleich.
In 3 wird der tellerfederartige erste Ring 6 in dreidimensionaler Darstellung gezeigt, der mehrere Federelemente 6.1 aufweist, die radial nach innen abgewinkelt sind.
Der erste Ring 6 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem anderen Material ausgebildet sein.
Gemäß 4, die einen Ausschnitt eines Längsschnittes eines Nehmerzylinders zeigt, kann das den Axialausgleich bewirkende Element auch in Form eines elastischen zweiten Ringes 7 ausgebildet sein, der in Richtung zum hier nicht dargestellten Ausrücklager elastische Vorsprünge 7.1 aufweist.
Der zweite Ring 7 kann beispielsweise aus Gummi oder einem Elastomer bestehen.
Der erste und der zweite Ring 6, 7 werden bevorzugt an dem Außendurchmesser der äußeren Gehäusewand 1b befestigt.
Es sind selbstverständlich auch andere konstruktive Ausbildungen und Anordnungen des federnden bzw. elastischen Elementes möglich. Beispielsweise könnte dieses auch an dem Außenring 8 befestigt sein.
Zur Drehmomentabstützung für das Schleppmoment des Ausrücklagers ist gemäß 5 ein Nut-Feder-System 12 vorgesehen, welches an dem in Richtung zum Ausrücklager gerichteten Ende der Führungshülse (inneren Gehäusewand 1a) angeordnet ist. Dabei greift eine Rippe in eine korrespondierende Rille ein.
Die neue Konstruktion ist somit dadurch gekennzeichnet, dass erstmalig ein federndes Element den Toleranzausgleich zu einem Anschlag des Ringkolbens bei drucklosem Nehmerzylinder erfüllt. Das Toleranz ausgleichende Element stützt sich auf dem nicht drehenden Lageraußenring 8 im eingerückten Zustand (bei minimal Extention) ab.
Folgendes ist dabei zur richtigen Auslegung des Elements wichtig:
Bei großen Toleranzen, bei welchen das Spiel am größten ist d.h. Lager min Länge und Zugendposition maximal) müssen mindesten 70N als Vorlastkraft noch aufgebracht werden. Da die Rückstellkraft der Tellerfeder der Kupplung maximal 400 N beträgt, ergibt sich, dass die maximale Kraft, die auf das federnde Element wirkt, falls der Lagerring den normalen Anschlag 1.1 triff, kleiner 400 N sein muss.
Mit einer solchen Auslegung wird die Vorrichtung keinen Einfluss auf die Tellerfederposition bei eingerücktem Zustand (minimal Extention) haben. (Die Rückstellkraft der Tellerfeder der Kupplung muss immer größer sein als die Vorlastkraft).
Sobald sich ein Druck im Druckraum D aufbaut und der Ringkolben 3 sich verschiebt, hat die Vorrichtung keinen Einfluss mehr auf die Kraft/Verschiebungs-Kurve der Tellerfeder der Kupplung. Das federnde/elastische Element ist entspannt und der Druck im Druckraum drückt selbst den das Ausrücklager 5 mit dem Innenring auf die nicht dargestellten Tellerfederzungen der Kupplung.
Ein Nehmerzylinder, der erstmalig ohne Vorlastfeder ausgebildet ist weist viel Potential auf, in besondere bei der möglichen Konstruktion eines Vollkunststoff-Nehmerzylinders, obwohl der radiale Bauraum sehr begrenzt ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung sind im vergleich zu herkömmlichen Nehmerzylindern bedeutende Kostenvorteile zu verzeichnen.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylindergehäuse
1.1: Anschlag
1a: innere Gehäusewand
1b: äußere Gehäusewand
1c: Boden
3: Ringkolben
3.1: radial nach innen weisender Vorsprung
4: Dichtung
5: Ausrücklager
6: erster Ring
6.1: Federelemente
7: zweiter Ring
7.1: elastische Vorsprünge
8: Außenring
9: Innenring
10: Kolbenring
10.1: Anschlag 10.1 des Kolbenrings 10
11: Tellerfeder
12: Nut-Feder-System
A: Längsachse
D: Druckraum
N: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009030985 A1 [0002]
DE 102009014474 A1 [0003]

Claims

Nehmerzylinder (CSC), insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem im Wesentlichen konzentrischen Nehmerzylindergehäuse (1) mit einer Längsachse (A), welches zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums (D) einen Ringraum (2) aufweist, in dem ein Ringkolben (3), der druckraumseitig mit einer Dichtung (4) versehen ist, axial verschiebbar geführt wird, wobei der Ringkolben (3) auf ein Ausrücklager (5) wirkt und am Nehmerzylindergehäuse (1) in Richtung zum Ausrücklager (5) wenigstens ein elastisches und/oder federndes Element angeordnet ist, welches einen Toleranzausgleich zu einem Anschlag (1.1) des Nehmerzylindergehäuses (1) für das Ausrücklager (5) in einer hinteren Endstellung (minimal-Extension) des Ringkolbens (3) bildet.
Nehmerzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nehmerzylindergehäuse (1) eine innere Gehäusewand (1a) und eine äußere Gehäusewand (1b) aufweist, die über einen Boden (1c) miteinander verbunden sind und zwischen denen sich der Ringraum (2) erstreckt, wobei an einem in Richtung zum Ausrücklager (5) weisenden Bereich der äußeren Gehäusewand (1b) das elastische/federnde Element angeordnet ist.
Nehmerzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem drucklosen Zustand das Ausrücklager (5) durch eine Rückstellkraft einer Tellerfeder einer sich anschließenden Kupplung in einer hinteren Endstellung (minimal-Extension) des Ringkolbens (3) zu dem Anschlag (1.1) des Nehmerzylindergehäuses (1) und damit gegen das elastische/federnde Element gedrückt wird.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in Form eines an der äußeren Gehäusewand (1b) befestigten tellerfederartigen ersten Ringes (6) ausgebildet ist, der in Richtung zum Ausrücklager (5) weisende Federelemente (6.1) aufweist oder dass das Element in Form eines elastischen zweiten Ringes (7) ausgebildet ist, der in Richtung zum Ausrücklager (5) elastische Vorsprünge (7.1) aufweist.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (3) einen radial nach innen weisenden Vorsprung (3.1) aufweist, der in eine korrespondierende Längsnut (N) der inneren Gehäusewandung (1a) eingreift und dass an dem in Richtung zum Boden (1c) weisenden Ende der Nut (N) der Anschlag (1.1) für den Ringkolben (3) ausgebildet ist.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrücklager (5) einen Außenring (8) und einen Innenring (9) aufweist und dass der Außenring (8) in Richtung zum Ringkolben (3) radial nach innen abgewinkelt und mit dem Ringkolben (3) gestellfest verbunden ist und dass der Innenring (9) radial nach außen abgewinkelt ist und auf die Tellerfeder der Kupplung wirkt.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (8) mit einem am Ringkolben (3) befestigtem Kolbenring (10) verbunden ist und durch eine Tellerfeder (11) des Ausrücklagers (5) in Richtung zum Druckraum (D) gegen einen Anschlag (10.1) des Kolbenrings (10) unter Vorspannung gedrückt wird.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über ein Nut-Feder-System eine Drehmomentabstützung für das Schleppmoment des Ausrücklagers gewährleistet wird.
Nehmerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nut-Feder-System an dem in Richtung zum Ausrücklager gerichteten Ende der inneren Gehäusewand (1a) (Führungshülse) angeordnet ist.