DE102013218116A1

DE102013218116A1 - Kolben-Zylinder-Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Anordnung

Info

Publication number: DE102013218116A1
Application number: DE201310218116
Authority: DE
Inventors: Roland Welter; Jan Sakschewski; Hans Würtemberger; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere einen Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein aus einem Kunststoff bestehendes Zylindergehäuse, in dem ein Kolben axial beweglich zur Betätigung eines Ausrücklagers gelagert ist, wobei das Zylindergehäuse außen von einer Vorlastfeder umgeben ist, welche eine Vorspannung auf das Ausrücklager aufbringt, und von einer außen auf dem Zylindergehäuse aufliegenden Armierungshülse umgeben ist. Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist und trotzdem hohen Drücken im Betrieb Stand hält, weist die Armierungshülse auf einer, dem Ausrücklager entgegen gesetzten Seite einen Flansch auf, gegen welchen die Vorlastfeder axial abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere einen Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein aus einem Kunststoff bestehendes Zylindergehäuse, in dem ein Kolben axial beweglich zur Betätigung eines Ausrücklagers gelagert ist, wobei das Zylindergehäuse außen von einer Vorlastfeder umgeben ist, welche eine Vorspannung auf das Ausrücklager aufbringt, und von einer, außen auf dem Zylindergehäuse aufliegenden Armierungshülse umgeben ist sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Anordnung.
In Betriebszuständen am Grenzbereich der Kräfte und darüber hinaus kann es passieren, dass das Ausrücklager den Partner zur Kraftübertragung, vorzugsweise die Tellerfeder der Kupplung, verliert. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Ausrückeinheit nicht über die angegebene maximale Extension herausgefahren werden kann, was durch einen, am Zylindergehäuse verankerten Anschlag gewährleistet wird. Kommt der Kolben der Kolben-Zylinder-Anordnung an diesen Anschlag, wird bei erneuter bzw. wiederholter Betätigung ein Druck aufgebaut, der zur Zerstörung der Kolben-Zylinder-Anordnung führen und Folgeschäden nach sich ziehen kann.
Aus der DE 20 2011 109 244 U1 ist ein Zentralausrücker für eine hydraulische Kupplungsbetätigung bekannt, welche aus einem, aus einem Kunststoff spritzgezogenen Zylindergehäuse besteht, das außenumfangsseitig von einer Armierungshülse umgeben ist. Eine Zylinderwandung des Zylindergehäuses begrenzt einen ringförmigen Druckraum radial nach außen, in dem ein mit der Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben verschiebbar aufgenommen ist. Weiterhin ist die Zylinderwandung des Zylindergehäuses außen von einer Vorlastfeder umhüllt, welche eine definierte Vorspannung auf ein Ausrücklager aufbringt. Um die Armierungshülse zu sichern, ist diese mit der Zylinderwandung verpresst und über eine Schnappverbindung gesichert.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kostengünstig herstellbare Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, bei welcher die Armierungshülse den während des beschriebenen Missbrauchsfalls auftretenden hydraulischen Kräften zuverlässig widersteht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Armierungshülse auf einer dem Ausrücklager entgegengesetzten Seite einen Flansch aufweist, gegen welchen die Vorlastfeder axial abgestützt ist. Aufgrund dieser Anordnung kann auf formschlüssige Verbindungen zur Sicherung der Armierungshülse zwischen Armierungshülse und Zylindergehäuse, beispielsweise einem Verpressen, verzichtet werden. Die Armierungshülse wird allein durch die an sich vorhandene Vorlastfeder axial in Position gehalten und kann somit die Aufgabe des Verhinderns eines Berstens des Zylindergehäuses bei zu hohem Drücken während des Betriebes der Kolben-Zylinder-Anordnung zuverlässig erfüllen. Diese Anordnung, bei welcher allein der Flansch die von der Vorlastfeder aufgebrachte Axialkraft aufnimmt, bietet eine zuverlässige kraftschlüssige Halterung der Hülse in der Kolben-Zylinder-Anordnung, welche somit einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Vorteilhafterweise weist die ringförmig ausgebildete Armierungshülse eine Ausnehmung auf, durch welche die Vorlastfeder hindurch auf das Zylindergehäuse zugreift. Durch eine solche Ausnehmung in der Armierungshülse wird ein Verdrehen der Armierungshülse in ihrer Position zum Zylindergehäuse zuverlässig verhindert, da sich die Vorlastfeder in Rotationsrichtung am Zylindergehäuse direkt abstützt.
In einer Ausgestaltung hintergreift die Ausnehmung axial ein Formteil des Zylindergehäuses. Dieses Formteil unterstützt dabei die Positionierung des Armierungsgehäuses und verhindert ein Verdrehen der Armierungshülse.
In einer Variante ist das Formteil als Rippe des Zylindergehäuses ausgebildet. Da das Zylindergehäuse aus Kunststoff besteht, lässt sich eine solche Rippe einfach in einem Spritzgussprozess an dem Zylindergehäuse ausbilden, was eine einfache und kostengünstige Herstellung der Rippe als Arretierungshilfe erlaubt.
Vorteilhafterweise erstreckt sich an dem Flansch der Armierungshülse eine parallel zur Ausdehnung der Armierungshülse ausgebildete Umrandung, welche an einem Faltenbalg befestigt ist, der das Zylindergehäuse, die Armierungshülse und/oder die Vorlastfeder umschließt. Durch diese Umrandung übernimmt die Armierungshülse nicht nur die Aufgabe der Verhinderung einer Zerstörung des Zylindergehäuses, sondern gleichzeitig der Befestigung des Faltenbalges, welcher dem Schutz der Kolben-Zylinder-Anordnung vor äußeren Verunreinigungen dient.
In einer einfachen Ausführungsform ist die Armierungshülse aus einem Metall, vorzugsweise aus Stahl, gefertigt. Die Auswahl des Materials für die Armierungshülse ermöglicht die Aufnahme von hohen Drücken und somit Kräften, die durch die Betätigung der Kupplungsbetätigungseinrichtung auftreten. Durch dieses Material wird nicht nur die Druckbeständigkeit des Zylindergehäuses gesichert, sondern auch eine Zerstörung der Armierungshülse selbst zuverlässig unterbunden.
Alternativ ist die Armierungshülse aus einer Keramik gefertigt. Auch Keramiken können hohe Kräfte aufnehmen und somit die Kolben-Zylinder-Anordnung vor Zerstörung schützen.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, bei welcher eine ringförmige Armierungshülse auf ein Zylindergehäuse geschoben wird und anschließend eine Vorlastfeder und ein Ausrücklager an dem Zylindergehäuse montiert werden. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Armierungshülse einfach unter Verzicht auf zusätzliche Hilfsmittel montiert werden kann, wird die Vorlastfeder über die Armierungshülse geschoben, bis diese an einem, entgegengesetzt zum Ausrücklager gebildeten Flansch der Armierungshülse anstößt, wobei das Ausrücklager gegen die Vorlastfeder gedrückt wird, so dass die Vorlastfeder unter Spannung steht. Durch diese Montageschritte wird die Position der Armierungshülse allein durch die Vorlastfeder ausreichend unterstützt, so dass ein Verschieben der Armierungshülse während des Betriebs der Kupplungsbetätigungseinrichtung zuverlässig unterbunden wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung;
2: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Nehmerzylinders 1 dargestellt. Der Nehmerzylinder 1 besteht dabei aus einem, aus Kunststoff bestehenden Zylindergehäuse 2, welches einen ringförmigen Druckraum 3 aufweist, in dem der Nehmerkolben 15 axial bewegbar gelagert ist. Über den Anschlussstutzen 4 des Zylindergehäuses 2 gelangt die Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum 3 und führt zur Betätigung des Nehmerkolbens 15 und somit zur Betätigung des Ausrücklagers 5.
Außen um das Zylindergehäuse 2 herum ist eine ringförmige Armierungshülse 6 befestigt, die eine Außenwandung des Zylindergehäuses 2 fest umschließt. Die Armierungshülse 6 besteht aus Stahl und drückt gegen das Zylindergehäuse 2. Eine Vorlastfeder 7, welche gegen das Ausrücklager 5 vorgespannt ist, drückt auf der entgegengesetzten Seite gegen einen Flansch 8, der um 90° gebogen zur Erstreckungsrichtung der Armierungshülse 6 aus dieser Armierungshülse 6 ausgebildet ist. Dieser Flansch 8 ist noch einmal in der 1B verdeutlicht, wo die ringförmige Armierungshülse 6 dargestellt ist. Der Flansch 8 ist dabei an dem Grundkörper 9 der Armierungshülse 6 im rechten Winkel zu diesem ausgebildet.
Die Armierungshülse 6 weist eine, sich radial ausdehnende Ausnehmung 11 auf, die sowohl den Flansch 8 als auch den Grundkörper 9 der Armierungshülse 6 durchzieht. Wie in 1A im Punkt 10 ersichtlich, greift die Vorlastfeder 7 bei der montierten Armierungshülse 6 durch die Ausnehmung 11 hindurch und berührt das Zylindergehäuse 2. Durch diese Arretierung wird zuverlässig ein Verdrehen der Armierungshülse 6 gegenüber dem Zylindergehäuse 2 unterbunden.
In den 2A und 2B ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Nehmerzylinders 1 dargestellt, welcher sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Ausgestaltung der Armierungshülse 6 unterscheidet. Die Armierungshülse 6 weist ebenfalls wie in 1B dargestellt, einen Grundkörper 9 auf, an welchen senkrecht dazu ein Flansch 8 ausgebildet ist. Der Flansch 8 ist von einer Umrandung 12 umgeben, welche annähernd parallel zur Erstreckungsrichtung der Armierungshülse 6 ausgebildet und abgewinkelt ist. Diese Umrandung 12 weist einen Steg 13 auf, an welchen ein Faltenbalg 14 befestigt ist, der wie in 1A dargestellt, das Zylindergehäuse 2, die Vorlastfeder 7 und die Armierungshülse 6 überdeckt. Der Faltenbalg 14 erfüllt somit die Aufgabe, den Nehmerzylinder 1 vor Verschmutzung zu schützen.
Bei der erläuterten Ausgestaltung unterbleibt ein Aufpressen der Armierungshülse 6 auf das Zylindergehäuse 2, sondern es genügt eine kraftschlüssige Verankerung der Armierungshülse 6 am Zylindergehäuse 2 durch die Vorlastfeder 7. Die beschriebene Lösung kommt bei manuellen Getrieben bzw. manuellen Kupplungen zum Einsatz. Eine Verwendung in einer automatischen Kupplungsbetätigung scheint möglich.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylinder
2: Zylindergehäuse
3: Druckraum
4: Anschlussstutzen
5: Ausrücklager
6: Armierungshülse
7: Vorlastfeder
8: Flansch
9: Grundkörper
10: Punkt an Zylindergehäuse
11: Ausnehmung
12: Umrandung
13: Steg
14: Faltenbalg
15: Nehmerkolben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011109244 U1 [0003]

Claims

Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere ein Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein aus einem Kunststoff bestehendes Zylindergehäuse (2), in dem ein Kolben (15) axial beweglich zur Betätigung eines Ausrücklagers (5) gelagert ist, wobei das Zylindergehäuse (2) außen von einer Vorlastfeder (7) umgeben ist, welche eine Vorspannung auf das Ausrücklager (5) aufbringt, und von einer außen auf dem Zylindergehäuse (2) aufliegenden Armierungshülse (6) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungshülse (6) auf einer, dem Ausrücklager (5) entgegen gesetzten Seite einen Flansch (8) aufweist, gegen welchen die Vorlastfeder (7) axial abgestützt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmig ausgebildete Armierungshülse (6) eine Ausnehmung (11) aufweist, durch welche die Vorlastfeder (7) hindurch auf das Zylindergehäuse (2) zugreift.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) ein Formteil des Zylindergehäuses (2) axial hintergreift.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil als Rippe des Zylindergehäuses (2) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem Flansch (8) der Armierungshülse (6) eine parallel zur Ausdehnung der Armierungshülse (6) ausgebildete Umrandung (12) erstreckt, welche an einem Faltenbalg (14) befestigt ist, der das Zylindergehäuse (2), die Armierungshülse (6) und/oder die Vorlastfeder (7) umschließt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungshülse (6) aus einem Metall, vorzugsweise aus Stahl, gefertigt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungshülse (6) aus einer Keramik gefertigt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, bei welcher eine ringförmige Armierungshülse (6) auf ein Zylindergehäuse (2) geschoben wird und anschließend eine Vorlastfeder (7) und ein Ausrücklager (5) an dem Zylindergehäuse (2) positioniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlastfeder (7) über die Armierungshülse (6) geschoben wird, bis diese an einen, entgegengesetzt zum Ausrücklager (5) gebildeten Flansch (8) der Armierungshülse (6) anstößt, wobei das Ausrücklager (5) gegen die Vorlastfeder (7) gedrückt wird.