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Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere einen Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein aus einem Kunststoff bestehendes Zylindergehäuse, in dem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei außen auf dem Zylindergehäuse ein das Zylindergehäuse umschließendes Verstärkungselement aufliegt.
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In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt. Der Einsatz solcher Kupplungen hat den Vorteil des verbesserten Fahrkomforts und führt dazu, dass häufiger in Gängen mit langen Übersetzungen gefahren werden kann. Die dabei verwendeten Kupplungen werden in hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen verwendet, bei welchen ein Aktor über eine Hydraulikleitung mit der Kupplung verbunden ist. Die Kupplung wird dabei von einer Kolben-Zylinder-Anordnung betrieben.
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Aus der
DE 20 2011 109 244 U1 ist ein Zentralausrücker für eine hydraulische Kupplungsbetätigung bekannt, welche aus einem aus Kunststoff spritzgezogenen Zylindergehäuse besteht, das außenumfangsseitig von einer Armierungshülse umgeben ist. Eine Zylinderwandung des Zylindergehäuses begrenzt dabei einen ringförmigen Druckraum radial nach außen, in dem ein mit der Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben verschiebbar aufgenommen ist. Die Armierungshülse ist mit der Zylinderwandung verpresst und über eine Schnappverbindung gesichert. Die Armierungshülse dient dazu, ein Bersten des aus Kunststoff bestehenden Zylindergehäuses beim Auftreten von hohen hydraulischen Kräften zu unterbinden. Die Armierungshülse bildet dabei eine Verstärkung der Wandung des Zylindergehäuses, welche zur Aufnahme der im Betrieb der Kupplungsbetätigungseinrichtung wirksam werdenden Kräfte und Drücke immer dem jeweiligen Gehäusetyp angepasst werden muss.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Verstärkungselement anzugeben, wobei das Verstärkungselement einfach an unterschiedliche Gehäusetypen anpassbar ist und trotzdem eine ausreichende Verstärkung des Zylindergehäuses gewährleistet, wodurch Risse im Zylindergehäuse bei der Beaufschlagung mit hohen Drücken vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein Verstärkungselement ringähnlich ausgebildet ist. Die Herstellung solcher ringähnlicher Verstärkungselemente ist dabei sehr preisgünstig und trotzdem an die Bauform des jeweiligen Zylindergehäuses einfach anpassbar. Durch die Verwendung von Verstärkungsringen, die einfach über das Zylindergehäuse der Kolben-Zylinder-Anordnung verteilt werden können, wird eine Armierung für die Außenwandung des Zylindergehäuses geschaffen, welche die Zylinderwandung bei hohen Drücken ausreichend verstärkt und Risse in der Zylinderwandung bei der Beaufschlagung mit hohen Drücken vermeidet.
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Vorteilhafterweise ist an einer Außenwandung des Zylindergehäuses ein Hinterschnitt zur Aufnahme des ringähnlichen Verstärkungselementes ausgebildet. Ein solcher Hinterschnitt, der vorteilhafterweise auch als Nut bezeichnet wird, bildet eine sichere Positionierung des ringähnlichen Verstärkungselementes und verhindert eine Verschiebung des Verstärkungselementes entlang des Zylindergehäuses. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Zylindergehäuse unterschiedliche Außendurchmesser bzw. eine leicht konische Form aufweist.
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In einer Ausgestaltung entspricht ein Innendurchmesser des ringähnlich ausgebildeten Verstärkungselementes annähernd einem Außendurchmesser des Zylindergehäuses. Dadurch wird gewährleistet, dass das ringähnlich ausgebildete Verstärkungselement das Zylindergehäuse fest umschließt und somit eine Zerstörung des Zylindergehäuses durch die außen liegende Bewehrung in Form des ringähnlich ausgebildeten Verstärkungselementes zuverlässig verhindert.
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In einer Variante weist das ringähnliche Verstärkungselement einen runden oder einen rechteckigen Querschnitt auf. Daher kann das ringähnliche Verstärkungselement aus den unterschiedlichsten Materialformen hergestellt werden. Einen runden Querschnitt erhält das ringähnliche Verstärkungselement, wenn es aus einem Draht gebildet wird, wohingegen ein rechteckiger Querschnitt entsteht, wenn das ringähnliche Verstärkungselement aus einem Blech geformt wird. Beide Varianten des ringähnlichen Verstärkungselementes sind einfach und somit preisgünstig herstellbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das ringähnliche Verstärkungselement als offener und vorgespannter Sprengring ausgebildet. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass der Sprengring über seine Öffnung einfach am Gehäuse zu platzieren ist und sich dem Außendurchmesser des Zylindergehäuses anpasst. Die dem Sprengring eigene Vorspannung gegenüber dem Zylindergehäuse verhindert ein Reißen des Zylindergehäuses bei starken Drücken.
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Alternativ ist das ringähnliche Verstärkungselement als geschlossener Ring ausgebildet. Geschlossene Ringe werden dabei aus einem Draht gefertigt, welche entweder verschweißt werden oder aus einem Blech gestanzt werden. Auch diese Variante ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Ringes. Zur Montage des geschlossenen Ringes am Zylindergehäuse wird der Ring erwärmt, wodurch sich dieser aufweitet, und in diesem Zustand auf das Zylindergehäuse geschoben. Dort positioniert, kühlt sich der geschlossene Ring ab und bildet eine Spannung aus, mit welcher das Zylindergehäuse umschlossen wird.
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In einer Weiterbildung ist das ringähnliche Verstärkungselement aus Metall gefertigt. Ein solches metallisches Verstärkungselement, welches vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist, ermöglicht die Aufnahme von hohen Drücken und somit Kräften, die durch den Betrieb der Kupplungsbetätigungseinrichtung auftreten. Durch dieses Material wird nicht nur die Druckbeständigkeit des Zylindergehäuses gesichert, sondern auch eine Zerstörung der ringähnlich ausgebildeten Verstärkungselemente selbst zuverlässig unterbunden.
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Vorteilhafterweise liegen mehrere ringähnliche Verstärkungselemente auf der Außenwandung des Zylindergehäuses in vorgegebenen Abständen auf, wobei die Innendurchmesser der Verstärkungselemente dem jeweiligen Außendurchmesser des Zylindergehäuses angepasst werden. Somit lässt sich für die unterschiedlichsten Arten der Zylindergehäuse eine ausreichende Armierung realisieren. Die ringähnlichen Verstärkungselemente lassen sich einfach in den unterschiedlichsten Durchmessern herstellen und auf den entsprechenden Positionen des jeweiligen Zylindergehäuses positionieren, so dass diese vielfältig einsetzbar sind.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1: eine vereinfachte Darstellung einer Kupplungsbetätigungseinrichtung zur Betätigung einer automatisierten Reibungskupplung
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2: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung
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3: eine Darstellung des Zylindergehäuses gemäß 2.
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist eine Kupplungsbetätigungseinrichtung 1 für eine automatisierte Kupplung vereinfacht dargestellt. Die Kupplungsbetätigungseinrichtung 1 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges einer Reibungskupplung 2 zugeordnet und umfasst einen Geberzylinder 3, der über eine auch als Druckleitung bezeichnete Hydraulikleitung 4 mit einem Nehmerzylinder 5 verbunden ist. In dem Nehmerzylinder 5 ist ein Nehmerkolben 7 axial hin und her bewegbar, der unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers 8 die Reibungskupplung 2 betätigt.
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Der Geberzylinder 3 ist über eine Verbindungsöffnung 6 mit einem Ausgleichsbehälter 9 verbindbar. In dem Geberzylinder 3 ist ein Geberkolben 10 bewegbar. Von dem Geberkolben 10 geht eine Kolbenstange 11 aus, die in Längserstreckung des Geberzylinders 3 zusammen mit dem Geberkolben 10 translatorisch bewegbar ist. Die Kolbenstange 11 des Geberzylinders 3 ist über eine Gewindespindel 12 mit einem elektromotorischen Stellantrieb 13 gekoppelt. Der elektromotorische Stellantrieb 13 umfasst einen als kommutierten Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor 14 und eine Auswerteeinheit 15. Die Gewindespindel 12 setzt eine Drehbewegung des Elektromotors 14 in eine Längsbewegung der Kolbenstange 11 bzw. des Geberkolbens 10 um. Die Reibungskupplung 2 wird somit durch den Elektromotor 14, die Gewindespindel 12, den Geberzylinder 3 und den Nehmerzylinder 5 automatisch betätigt.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Nehmerzylinder 5 dargestellt, wie er in einer Kupplungsbetätigungseinrichtung 1 genutzt wird. Der Nehmerzylinder 5 besteht dabei aus einem aus Vollkunststoff bestehendem Zylindergehäuse 17, welches einen ringförmigen Druckraum 18 aufweist. Der Druckraum 18 wird dabei durch eine Außenwandung 19 des Zylindergehäuses 17 und eine Innenwandung, welche auch als Führungshülse 20 bezeichnet wird, gebildet. Innerhalb des Druckraumes 18 ist axial ein beweglicher Kolben 21 gelagert, welcher das Ausrücklager 8 betätigt, welches in Wirkkontakt mit der Reibungskupplung 2 steht. Der Druckraum 18 des Zylindergehäuses 17 umspannt eine Öffnung 22, in welche eine nicht weiter dargestellte Getriebewelle eingreift. Das Zylindergehäuse 17 selbst ist von einer Vorlastfeder 22 umgeben, welche einerseits gegen das Ausrücklager 8 vorgespannt ist und andererseits an einem Gehäuseflansch 24 anliegt. An den Gehäuseflansch 24 schließt sich ein Einlassstutzen 25 an, durch welchen die hydraulische Flüssigkeit, die aus dem Geberzylinder 3 in die Hydraulikleitung 4 gedrückt wird, in den Druckraum 18 transportiert wird. Der Anschlussstutzen 25, der Flansch 24 und das Zylindergehäuse 17 sind dabei einstückig ausgebildet. Das Zylindergehäuse 17, insbesondere die Außenwandung 19, die Vorlastfeder 23 und der Kolben 21 sind von einem Faltenbalg 26 umgeben, der den Nehmerzylinder 5 vor äußeren Verunreinigungen schützt.
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Die Außenwandung 19 des Zylindergehäuses 17 ist im vorgegebenen Fall von drei Stahlringen 27, 28, 29 umgeben, welche der Armierung des Zylindergehäuses 17 dienen und dieses vor einer Zerstörung durch innere Drücke schützt. Die Stahlringe 27, 28, 29 weisen im vorgegebenen Fall einen runden Querschnitt auf und sind aus einem Draht gebogen, welcher nach der Biegung verschweißt wird. Diese als Verstärkungselemente dienenden Stahlringe 27, 28, 29 sind an verschiedenen Stellen der Außenwandung 19 des Zylindergehäuses 17 in vorgegebenen Abständen positioniert und liegen eng am Umfang des Zylindergehäuses 17 an, wobei der Außendurchmesser des Zylindergehäuses 17 an der jeweiligen Position annähernd dem Innendurchmesser der Verstärkungselemente 27, 28, 29 entspricht.
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In 3 ist das Zylindergehäuse 17, wie es in 2 verwendet wird, noch einmal dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass das Zylindergehäuse 17 ein Vollkunststoffteil ist, welches unterschiedliche Durchmesser aufweist. Das Zylindergehäuse 17 weist an seiner Außenwandung 19 drei als Nuten ausgebildete Hinterschnitte 30, 31, 32 auf, in die jeweils ein Stahlring 27, 28 bzw. 29 eingelegt wird. Diese Nuten haben den Vorteil, dass die Stahlringe 27, 28, 29 in ihrer Position gehalten werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stahlringe 27, 28, 29 verhindern, dass bei hohen, in der Kupplungsbetätigungseinrichtung 1 auftretenden Drücken das Zylindergehäuse 17 bersten kann. Insbesondere bei einer konischen Gestaltung der Außenwandung 19 lassen sich die Stahlringe 27, 28, 29 an die speziellen Abmessungen der Zylinderwandung 19 des Zylindergehäuses 17 anpassen, so dass die ringähnlichen Verstärkungselemente 27, 28, 29 eng an der Zylinderwandung 19 anliegen.
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Durch die Verwendung von Stahlringen 27, 28, 29 an der äußeren Zylinderwandung 19 des als Vollkunststoffgehäuse ausgebildeten Zylindergehäuses 17 wird das Bauteil bei höheren Drücken und höheren Temperaturen so verstärkt, dass ein Reißen der Bindenaht, welche durch die Spritzgussherstellung des Vollkunststoffgehäuses entsteht, vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungseinrichtung
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Geberzylinder
- 4
- Hydraulikleitung
- 5
- Nehmerzylinder
- 6
- Verbindungsöffnung
- 7
- Nehmerkolben
- 8
- Ausrücklager
- 9
- Ausgleichsbehälter
- 10
- Geberkolben
- 11
- Kolbenstange
- 12
- Gewindespindel
- 13
- Stellantrieb
- 14
- Elektromotor
- 15
- Auswerteeinheit
- 16
- Kupplungspedal
- 17
- Zylindergehäuse
- 18
- Druckraum
- 19
- Außenwandung
- 20
- Führungshülse
- 21
- Kolben
- 22
- Öffnung
- 23
- Vorlastfeder
- 24
- Gehäuseflansch
- 25
- Einlassstutzen
- 26
- Faktenbalg
- 27
- Stahlring
- 28
- Stahlring
- 29
- Stahlring
- 30
- Hinterschnitt
- 31
- Hinterschnitt
- 32
- Hinterschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011109244 U1 [0003]
