DE102012212203A1

DE102012212203A1 - Haltevorrichtung für Kolbenstange

Info

Publication number: DE102012212203A1
Application number: DE102012212203A
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Berthelemy
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2013-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen 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, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses ein erstes Halteelement angeordnet ist, und an der Kolbenstange komplementäre weitere Halteelemente ausgebildet sind, wobei die Halteelemente dazu ausgebildet sind, die Kolbenstange in einem Montagezustand des Nehmerzylinders axial unverschieblich zu halten und bei einer ersten Betätigung des Nehmerzylinders axial freizugeben.

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, an den eine Kolbenstange angreift, und bei dem an der Kolbenstange ein Halteelement angeordnet ist, in das ein Haltering mittels einer Schnappverbindung eingreift. Ein Anschlag für den Haltering ist dazu ausgebildet, den Kolben in axialer Bewegungsrichtung in einer Montageposition zu fixieren.
Vorzugsweise ist die Kolbenstange dabei mittels einer Feder in axialer Richtung vorgespannt, wobei das Halteelement, der Haltering und der Anschlag die Kolbenstange gegen die Vorspannungskraft axial unverschieblich halten.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Haltering als Teilring ausgebildet. Dabei weist der Haltering in zwangfreiem Zustand einen Innendurchmesser auf, der deutlich kleiner als der Außendurchmesser des Halteelements ist. Das Halteelement weist über seinen Umfang eine Vertiefung auf, die zur Aufnahme eines inneren Ringbereichs des Halterings ausgebildet ist. Dabei ist der Halterin elastisch verformbar, durch Aufbiegen des Teilrings im elastischen Verformungsbereich kann dieser also über das Halteelement geschoben werden, wobei der Haltering dann durch die ihm innewohnende Federkraft eine nach innen gerichtete Kraft auf das Halteelement ausübt, die einen festen Formschluss des Halterings in der Vertiefung des Halteelements ergibt.
Vorteilhaft weist die Vertiefung das Halteelements auf der dem Kolben zugewandten Seite eine Schräge bzw. Rampe auf, so dass bei überschreiten einer bestimmten Axialkraft auf den Kolben und damit über das Halteelement auf den Haltering die nach innen gerichtete Federkraft des Halterings von einer entsprechenden, durch die Schräge erzeugten Gegenkraft überdrückt wird, so dass sich der Haltering aufbiegt und in axialer Richtung von dem Halteelement heruntergeschoben wird.
Dabei schließt sich der Haltering um die Kolbenstange, so dass sich der Außendurchmesser des Halterings verringert und der Haltering durch den Anschlag hindurchtreten kann. Der Kolben ist dementsprechend in seiner axialen Bewegung nicht mehr gesperrt und kann aus der Montageposition bewegt werden. Insbesondere kann dieses Aufbiegen und Umschnappen des Halterings im Rahmen eines ersten Betätigungshubs des Kolbens nach dem Einbau erfolgen.
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;
2 einen Schnitt durch den Nehmerzylinder aus 1 nach einer ersten Betätigung;
3 eine Darstellung einer Kolbenstange und eines Halterings des Nehmerzylinders aus 1;
4 eine Detaildarstellung des Halterings, eines Halteelements und eines Anschlags des Nehmerzylinders in Montageposition;
5 eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt den Nehmerzylinder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Nehmerzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem axial verschieblich ein Kolben 3 geführt ist. Die Dichtung 4 dichtet einen Druckraum ab, mittels dessen der Kolben 3 durch Einpressen eines Hydraulikfluids in den Druckraum, bewegt werden kann. Vom Kolben 3 erstreckt sich eine Kolbenstange 4, über die ein Betätigungselement, beispielsweise der Hebelaktor einer Reibungskupplung, betätigt werden kann. Zur Abdichtung des Kolbeninnenraums befindet sich zwischen Kolbenstange 5 und Nehmerzylindergehäuse 2 ein Faltenbalg 7. Innerhalb des Faltenbalgs 7 ist eine Vorspannfeder 6 angeordnet, die die Kolbenstange unter einer Vorspannung gegen das Betätigungselement (nicht gezeichnet) presst. In 1 befindet sich der Kolben in einer Montagestellung, in der über er den Haltering 10, der an einem Anschlag 11 anliegt, gesichert wird. Dies gelingt, da der Außendurchmesser A1 des Halterings 10 größer als der Innendurchmesser B des Anschlags 11 ist. Der Haltering 10 ist im Halteelement 8 an der Kolbenstange, das eine Vertiefung 9 aufweist, eingeschnappt, so dass der Kolben bzw. die Kolbenstange in axialer Richtung durch die Vorspannung der Feder 6 gegen den Anschlag 11 gepresst wird und derart fixiert ist.
In 2 ist der Nehmerzylinder aus 1 nach einer ersten Betätigung dargestellt. Der Haltering 10 ist durch die erste Betätigung in Richtung zum Kolben vom Halteelement 8 herunter geschoben, so dass sich aufgrund der dem Haltering innewohnenden Eigenspannung der Außerdurchmesser des Teilrings 10 verringert hat. Der Haltering 10 weist nun einen Außendurchmesser A2, der kleiner als der Durchmesser B des Anschlagelements 11 ist. Dadurch kann der Kolben 3 bzw. die Kolbenstange 5 nun ungehindert in axialer Richtung im Nehmerzylinder bewegt werden.
3 zeigt die Kolbenstange 5 bzw. den Kolben 3 mit Haltering 10 einmal in der Montageposition und einmal in der Betriebsposition. In 3a befindet sich der Haltering in einer eingeschnappten Position auf dem Halteelement 8 der Kolbenstange 5. Der Haltering 10 ist als Teilring ausgeführt mit einem Öffnungsbereich 13, über den er auf das Halteelement 8 aufgeschnappt werden kann. Dabei ist der Innendruchmesser des Halterings im zwangfreien, d. h. nicht auf der Kolbenstange aufgesetzten Zustand, deutlich kleiner als der Durchmesser des Halteelements 8. Dadurch entsteht beim Aufschieben eine Federkraft, die bestrebt ist, den Haltering zusammen zu ziehen und so eine nach innen gerichtete Kraft am Haltelement 8 erzeugt, mittels der der Haltering 10 am Halteelement 8 fixiert wird. In 3b ist der Haltering 10 über das Halteelement 8 hinüber geschnappt und aufgrund der Federkraft zusammen gezogen, so dass die Öffnung 13 gegenüber der Situation in 3a stark verkleinert ist. Dementsprechend hat sich auch der Außenumfang des Haltrings deutlich verringert, so dass die Kolbenstange 5 nun durch den Anschlag (siehe 1 und 2) hindurch treten kann und der Kolben axial verschieblich im Nehmerzylinder gelagert ist. Da der Haltering 10 in die Vertiefung 12 an der Kolbenstange 5 eingreift, ist der in seiner axialen Lage gesichert und kann den Betrieb des Nehmerzylinders nicht behindern.
4 zeigt eine Detaildarstellung der Anschlag-Haltering-Halteelement-Kombination zur axiale Fixierung der Kolbenstange 5. Der Haltering 10 greift in die Vertiefung 9 des Halteelements 8 ein, wobei das Halteelement 8 eine Schräge 14 auf der Kolbenseite aufweist, über die der Haltering aufgedrückt und Richtung Kolben auf die Kolbenstange verschoben werden kann. Der Anschlag 11 weist eine Vertiefung 15 auf, die eine Zentrierung der Kolbenstange im Nehmerzylinder ermöglicht. Aufgrund der Vertiefung 15 ist die Kolbenstange 5 daran gehindert, stark von der mittigen Lager im Nehmerzylindergehäuse 2 abzuweichen, so dass eine definierte Montageposition der Kolbenstange 5 eingehalten werden kann.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Der Haltering 10 ist hierbei als umlaufende Hülse gebildet, die an ihrem einen Ende zur Hülsenachse hin gebogene Federelemente 17 aufweist, an deren Ende von der Hülsenachse weg auskragende Halteelemente 16 angeordnet sind. Die Kolbenstange 5 weißt auch hier ein Halteelement 8 mit einer Vertiefung 9 auf. Das Halteelement 8 is dabei so breit ausgeführt, das die Breite des Halteelements 8 wenigstens ungefähr der Länge der Federelemente 17 entspricht. Komplementär zur Vertiefung 9 weisen die Federelemente 17 auf der zur Hülsenachse hin weisenden Seite Rastnasen 19 auf.
In der Montageposition sind nun die Rastnasen 19 der Federelemente 17 in der Vertiefung 9 eingerastet, wobei die Federelemente 17 durch das Halteelement 8 von der Hülsenachse weg nach außen gebogen sind, so dass die Federkraft die Federelemente 17 auf das Halteelement 8 und dementsprechend die Rastnasen 19 in die Vertiefungen 9 drückt, so dass in Richtung der Kolbenstange ein Formschluss entsteht, der zur Halterung der Kolbenstange gegen die Vorspannungskraft der Feder 6 ausreichend ist. Die Halteelemente 16 der Federelemente 17 liegen am Anschlag 11 an und sichern die Kolbenstange 5 in der Montageposition.
Bei einer ersten Betätigung des Nehmerzylinders 1 wird die vom Formschluss aufgebrachte Haltekraft überdrückt, so dass der Haltering 10 in Richtung des Kolbens 3 geschoben wird und die Federelemente 17 sich durch ihre Federkraft in die Vertiefung 12 zur Hülsenachse hin biegen. Die Halteelemente 16 werden damit ebenfalls zur Hülsenachse hin verschoben, so dass der Außendurchmesser des Halterings 10 sich verringert und der Haltering 10 durch den Anschlag 11 hindurchtreten kann. Der Nehmerzylinder 1 ist dann betriebsbereit und die Halteelemente 16 des Halterings 10 sind sicher an der Kolbenstange 5 gelagert, so dass eine freie Bewegung der Kolbenstange 5 im Gehäuse stattfinden kann.
In 5a ist der Haltering 10 aus 5 im Detail dargestellt. Die Federelemente 17 befinden sich in der entspannten, zur Hülsenachse hin gebogenen Position, so dass der Außenumfang der Halteelemente 16 im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Hülsenteils des Halterings 10 entspricht. Zwischen den Federelemente 17 befinden sich Schlitze 18, die das Aufbiegen der Federelemente 17 nach außen zur Anordnung der Halterung für die Montageposition auf der Kolbenstange 5 (s. 5) ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylinder
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Dichtung
5: Kolbenstange
6: Vorspannfeder
7: Faltenbalg
8: Halteelement
9: Vertiefung
10: Haltering
11: Anschlag
12: Vertiefung
13: Öffnungsbereich
14: Schräge
15: Vertiefung
16: Halteelement
17: Federelement
18: Schlitz
19: Rastnase
A1: Außendurchmesser
A2: Außendurchmesser
B: Durchmesser des Anschlagelements

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 eine Kolbenstange (5) angreift, und an der Kolbenstange (5) ein oder mehrere Halteelemente (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltering (10) im Eingriff mit den Halteelementen an der Kolbenstange (5) angeordnet werden kann, wobei am Gehäuse (2) ein Anschlag (11) ausgebildet oder angeordnet ist, der in Wirkverbindung mit dem Haltering (10) den Kolben (3) in seiner axialen Bewegung begrenzt.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (10) als offener Teilring ausgebildet ist, wobei der Haltering (10) im zwangfreien Zustand einen Durchmesser A2 aufweist, und die Halteelemente (8) in Form eines Rings oder Teilrings mit einer umlaufenden Vertiefung auf dem Umfang ausgebildet sind, wobei die Halteelemente (8) einen Durchmesser B aufweisen, der größer als der Durchmesser A2 ist.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (10) als Hülse ausgebildet ist, wobei die Hülse an einem Ende schräg zur Hülsenachse geneigte Federelemente (17) aufweist, die in einer ersten Position mittels der Halteelemente (8) an der Kolbenstange (5) von der Hülsenachse weg gebogen sind, wobei die Federelemente (17) an ihrem der Hülse abgewandten Ende von der Hülse weg auskragende Halteelemente (16) aufweisen, die im Eingriff mit dem Anschlag (11) des Gehäuses (2) befindlich sind, und in einer zweiten Position die Federelemente (17) zur Hülsenachse hin gebogen sind, so dass die Halteelemente (16) der Federelemente (17) nicht mehr im Eingriff mit dem Anschlag (11) des Gehäuses (2) befindlich sind.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (8) als Ring oder Ringteil oder Ringteile ausgebildet sind, die an der Kolbenstange (5) angeordnet sind und auf ihrem Außenumfang eine Vertiefung aufweisen, die zum Eingriff mit dem Haltering (10) ausgebildet ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung auf der Kolbenseite mit einer Schräge (14) ausgebildet ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (5) einen Bereich mit reduziertem Durchmesser oder einen zusätzlichen Rückhaltering auf der kolbenseitigen Seite der Halteelemente (8) aufweist.