DE102011081900A1

DE102011081900A1 - Haltevorrichtung für Kolbenstange

Info

Publication number: DE102011081900A1
Application number: DE102011081900A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Berthelemy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Nehmerzylinder, insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in dem axial verschieblich ein Kolben gelagert ist, wobei an dem Kolben eine Kolbenstange angreift, und das Gehäuse im Gehäuseinneren einen Anschlag aufweist, wobei eine Zugfeder zur Erzeugung einer Vorspannung zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange angeordnet ist, wobei die Zugfeder mit ihrem einen Ende an dem Gehäuse angreift und mit ihrem anderen Ende an einem Haltering befestigt ist, und der Haltering an der Kolbenstange angeordnet ist, wobei der Haltering eine Hülsenform aufweist, von deren einem Ende sich Federelemente erstrecken, und die Federelemente an ihrem Ende Halteelemente aufweisen, und die Kolbenstange und der Haltering Rastvorrichtungen aufweisen, mittels derer der Haltering in einer Montageposition und in einer Betriebsposition auf der Kolbenstange eingerastet werden kann, wobei in der Montageposition die Halteelemente im Eingriff mit dem Anschlag sind und in der Betriebsposition die Halteelemente zur Kolbenachse hin versetzt und nicht im Eingriff mit dem Anschlag sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für eine Kolbenstange eines Nehmerzylinders gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nehmerzylinder, insbesondere für Kupplungsausrückvorrichtungen als Betätigung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug, sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere bei Nehmerzylindern für so genannte semihydraulische Kupplungsausrücksysteme ergibt sich die Problematik, die Kolbenstange in einer Montageposition zu arretieren, da der Kolben des Nehmerzylinder mit einer Vorspannung vorbelastet ist und ohne eine Gegenkraft bzw. Haltervorrichtung von der Vorspannkraft immer maximal herausgeschoben wird, auf die so genannte Max Extension. Bei der Montage müsste dann die Kolbenstange zunächst gegen die Vorspannkraft des Kolbens, die in einer Größenordnung von ca. 100N liegt, in den Zylinder geschoben werden, um die Kolbenstange der Kolbenstangenaufnahme am Aktuator für die Kupplungsausrückvorrichtung zu befestigen. Dies verursacht einen erhöhten Montageaufwand und verstärkt die Belastung auf die Mitarbeiter, die die Montage durchführen.
Es sind daher Haltevorrichtungen für die Kolbenstange eines Nehmerzylinders entwickelt worden, mit deren Hilfe die Kolbenstange gegen die Vorspannkraft in einer Montageposition gehalten werden kann, solange das Kupplungsausrücksystem nicht unter Druck steht. Dazu wird beispielsweise eine Haltevorrichtung genutzt, die das Kolbenstangenende mit einer Kappe umfasst, wobei sich von der Kappe zwei Arme zum Nehmerzylindergehäuse hin erstrecken. An ihrem Ende weisen die Arme Abschnitte zum Einklipsen am Nehmerzylinder auf, die in komplementäre Einklipselemente am Nehmerzylindergehäuse eingeklipst werden können. Die Arme weisen dabei Sollbruchstellen auf, beispielsweise im Klipsbereich, die dazu ausgebildet sind, bei einer ersten Betätigung des Ausrücksystems, bei der Kräfte im Nehmerzylinder auftreten, die um Größenordnungen über der Vorspannkraft liegen, zu brechen und so die Kolbenstange frei zu geben.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Bruchstücke der Haltevorrichtung im System verbleiben, und dort Probleme verursachen können.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Haltevorrichtung für die Kolbenstange eines Nehmerzylinders zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig und einfach in der Anwendung ist, aber ohne frei im System verbleibende Komponenten auskommt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Nehmerzylinder gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Nehmerzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Gehäuse auf, in dem axial verschieblich ein Kolben gelagert ist, wobei im Gehäuse ein Anschlag ausgebildet oder angeordnet ist. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden, die im eingebauten Zustand in Wirkverbindung mit einem Betätigungselement, beispielsweise für eine Kupplung in einem Kraftfahrzeug steht. Die Kolbenstange ist mittels einer Zugfeder, die zwischen Gehäuse und Kolbenstange angeordnet ist, in axialer Richtung vorgespannt. Zur Verbindung der Zugfeder mit der Kolbenstange dient ein Haltering, der auf der Kolbenstange angeordnet ist. Mittels Rastvorrichtungen an der Kolbenstange und dem Haltering kann der Haltering auf der Kolbenstange in einer Montageposition und einer Betriebsposition angeordnet werden.
Der Haltering weist dabei eine hülsenförmige Grundform auf, wobei an der zum Kolben gerichteten Seite des Halterings Federelemente ausgebildet sind, die an ihrem Ende Halteelemente aufweisen, die sich in einem Winkel von der Kolbenstange weg erstrecken. Dieser Winkel kann beispielsweise in der Montageposition etwa 90 Grad betragen, aber auch abweichende Winkel sind möglich. Im Gehäuse des Nehmerzylinders befindet sich ein Anschlag, der dazu ausgebildet ist, in der Montageposition einen formschlüssigen Eingriff mit den Halteelementen des Halterings zu bilden und derart eine Bewegung der Kolbenstange aus der Montageposition heraus verhindert.
Der Formschluss der Rastverbindung kann aber nur begrenzte Kräfte aufnehmen. Übersteigt die Axialkraft auf die Kolbenstange die von der Rastverbindung zwischen Haltering und Kolbenstange aufnehmbare Kraft, so löst sich der Haltering aus der Rastverbindung und wird auf der Kolbenstange verschoben. Die Rastverbindung ist dabei so abgestimmt, das sie die Vorspannkraft der Zugfeder ohne Weiteres aufnehmen kann, die Betätigungskraft bei der ersten Betätigung des Nehmerzylinders aber deutlich über der aufnehmbaren Kraft der Rastverbindung liegt, so dass der Haltering auf der Kolbenstange verschoben wird.
Der Haltering wird dann bei dieser ersten Betätigung in die zweite Rastposition geschoben, in der sich die Federelemente nach innen biegen und so die Halteelemente aus dem Eingriff mit dem Anschlag entfernen. Somit kann die Kolbenstange nach den Überführen des Halterings in die zweite Rastposition ohne Anstoßen der Halteelemente an dem Anschlag Betätigungshübe des Kolbens mitmachen. Das System ist also betriebsbereit. Da die zweite Rastposition verglichen im der Montageposition des Halterings erheblich näher an dem Kolben gelegen ist, ergibt sich bei in den Nehmerzylinder eingeschobenem Kolben eine erheblich verstärkte Dehnung der Feder, also eine erhöhte Vorspannkraft.
Dadurch ist es möglich, die Federkraft in der Montageposition niedrig zu halten und gleichzeitig in der Betriebsposition eine ausreichende Vorspannkraft für das Anpressen der Kolbenstange auf das Betätigungselement zur Verfügung zu stellen. Die Anforderungen an den Formschluss in der Montageposition können also relativ niedrig ausfallen, gleichzeitig ergibt sich nur ein geringer Kraftbedarf für das Herstellen des Montagezustands des Nehmerzylinders bei gleichzeitig guter Anpressfunktion im Betrieb.
Weitere Vorteile, Merkmale, Merkmalskombinationen und Eigenschaften der Erfindung werden deutlich anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen.
Diese zeigen in:
1 einen Schnitt durch einen Nehmerzylinder mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in Montageposition;
2a eine Darstellung der Kolbenstange mit Haltering und Feder;
2b eine Darstellung des Halterings;
3 einen Schnitt durch einen Nehmerzylinder mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung bei einem ersten Betätigungshub;
4 einen Schnitt durch einen Nehmerzylinder mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in Betriebsposition mit eingefahrenem Kolben.
1 zeigt einen Nehmerzylinder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Nehmerzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem axial verschieblich ein Kolben 3 geführt ist, der mittels der Kolbendichtung 4 einen Druckraum 13 im Nehmerzylinder 1 bildet. Der Kolben 3 ist mit der Kolbenstange 5 verbunden, über die der Nehmerzylinder mit einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs, in Wirkverbindung steht. Auf der Kolbenstange 5 befindet sich ein Haltering 6, der in der Rastposition 7 mit einer Rastnase formschlüssig im Eingriff ist. Der Haltering 6 weist Halteelemente 16 auf, die an einem Anschlag 9, der am Gehäuse angeordnet ist, anliegen und den Kolben 3 bzw. die Kolbenstange 5 in einer Montageposition sichern. Mittels des Verbindungselements 10 ist der Haltering 6 mit einer Zugfeder 11 verbunden, deren anderes Ende am Gehäuse 2 gelagert ist, so dass der Kolben bzw. die Kolbenstange mit einer Vorspannkraft in axialer Richtung beaufschlagt wird. Der Haltering 6 weist dabei Federelemente 15 auf, die eine zur Achse durch den Mittelpunkt des Halterings 6 bzw. zur Achse der Kolbenstange 5 gerichtete Federkraft aufweisen (siehe 2b).
2a zeigt ein Teildarstellung des Kolbens mit Kolbenstange, Haltering und Feder. Wie zu erkennen ist, liegt das dem Haltering zugewandte Ende der Feder formschlüssig zwischen dem Verbindungselement 10 und dem Haltering 6, so dass die Feder 11 in axialer Richtung fest am Haltering 6 gehalten ist. Dieser besteht, wie in 2b dargestellt, aus einem Ringelement 14, von dem sich Federelemente 15 erstrecken, die in entspanntem Zustand nach innen zur Achse durch den Ringmittelpunkt gebogen sind. Am Ende der Federelemente 15 finden sich Halteelemente 16, die sich von den Federelementen 15 gewinkelt nach außen erstrecken. Beim Aufsetzen auf die Kolbenstange 5, wie in den 2a und 1 gezeigt, werden die Federelemente nach außen gedrückt, so dass sich der durch die Halteelemente 16 abgedeckte Durchmesser gegenüber dem entspannten Zustand in 2b erhöht, so dass die Halteelemente 16, wie in 1 gezeigt, in Eingriff mit dem Anschlag 9 gelangen. Zwischen dem Haltering 6 und der Rastvertiefung 7 auf der Kolbenstange entsteht ein Formschluss, der dazu geeignet ist, die Kolbenstange 5 gegen üblicherweise bei Transport und Montage auftretenden Kräfte in der Montageposition zu fixieren.
Wird nun bei einer ersten Betätigung der Kolbenraum 13 mit Hydraulikfluid befüllt, so entsteht ein Druck auf den Kolben 3, der zu einer axialen Kraft auf die Kolbenstange 5 führt. Diese Kraft übersteigt die von der formschlüssigen Verbindung aufnehmbare Kraft erheblich, so dass, wie in 3 dargestellt, die Kolbenstange 5 durch den Haltering 6 durchgeschoben wird, bis der Haltering 6 die Rastposition 8 auf der Kolbenstange 5 erreicht hat. An dieser Rastposition weist die Kolbenstange 5 einen verringerten Durchmesser auf. Somit werden die Federelemente 15 auf dem verringerten Kolbenstangendurchmesser nach innen gebogen, so dass sich der durch die Halteelemente 16 abgedeckte Durchmesser deutlich verringert und die Halteelemente 16 aus dem Eingriff mit dem Anschlag 9 heraustreten. Die Rastelemente am Haltering 6 rasten in der zweiten Rastposition 8 auf der Kolbenstange 5, so dass eine formschlüssige Halterung des Halteringes 6 an der neuen Rastposition 8 gewährleistet ist. Durch die Verringerung des Außendurchmessers der Elemente 16 kann nun der Kolben 3 frei im Nehmerzylinder 1 bewegt werden und die für die Betätigung der Betätigungsvorrichtung (nicht gezeichnet) notwendigen Betätigungshübe durchführen.
Wie in 4 gezeigt, weist nun die Feder 11 in eingeschobenen Zustand des Kolbens, der so genannten Min Extension, eine erheblich größere Dehnung als in der Montageposition auf, so dass ein erheblich größere Vorspannkraft zur Verfügung gestellt werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, trotz geringer Vorbelastung des Halterings 6 in der Montageposition eine ausreichende Vorspannkraft des Nehmerzylinderkolbens 3 bzw. der Kolbenstange 5 in unbetätigtem Zustand, d.h. bei Min Extension, des Nehmerzylinders 1 in Betrieb zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylinder
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Dichtung
5: Kolbenstange
6: Haltering
7: Rastelemente
8: Rastposition
9: Anschlag
10: Verbindungselement
11: Feder
12: Faltenbalg
13: Druckraum
14: Ringelement
15: Federelement
16: Halteelement

Claims

Nehmerzylinder (1), insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), in dem axial verschieblich ein Kolben (3) gelagert ist, wobei an dem Kolben (3) eine Kolbenstange (5) angreift, und das Gehäuse (2) im Gehäuseinneren einen Anschlag (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugfeder (11) zur Erzeugung einer Vorspannung zwischen dem Gehäuse (2) und der Kolbenstange (5) angeordnet ist, wobei die Zugfeder (11) mit ihrem einen Ende an dem Gehäuse (2) angreift und mit ihrem anderen Ende an einem Haltering (6) befestigt ist, und der Haltering (6) an der Kolbenstange (5) angeordnet ist, wobei der Haltering (6) eine Hülsenform aufweist, von deren einem Ende sich Federelemente (15) erstrecken, und die Federelemente (15) an ihrem Ende Halteelemente (16) aufweisen, und die Kolbenstange (5) und der Haltering (6) Rastvorrichtungen (7, 8) aufweisen, mittels derer der Haltering (6) in einer Montageposition und in einer Betriebsposition auf der Kolbenstange (5) eingerastet werden kann, wobei in der Montageposition die Halteelemente (16) im Eingriff mit dem Anschlag (9) sind und in der Betriebsposition die Halteelemente (16) zur Kolbenachse hin versetzt und nicht im Eingriff mit dem Anschlag (9) sind.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (5) einen Bereich (8) mit verringertem Durchmesser aufweist, der zur Anlage der Federelemente (15) des Halterings (6) in der Betriebsposition ausgebildet ist.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (8) mit verringertem Durchmesser konisch ausgebildet ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsposition des Halterings (6) näher zum Kolben (3) gelegen ist als die Montageposition.