DE102014212701A1 - Device for actuating a clutch in a hydraulic system and method for producing such a device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem hydraulischen System, insbesondere einem Automatikgetriebe. Die Vorrichtung umfasst einen Kolben (7) und ein Kolbenblech (1), wobei das Kolbenblech (1) mindestens einen Dom (3, 13) zur Aufnahme einer Spiralfeder (4) aufweist. Die Spiralfeder (4) kann mit dem Kolben (7) in Wirkverbindung treten, insbesondere um den Kolben (7) zu verschieben oder zu rotieren. Das Kolbenblech (1) weist einen metallischen Grundkörper (8) und mindestens einen Dom (13) aus einem Polymerwerkstoff auf.The invention relates to a device for actuating a clutch in a hydraulic system, in particular an automatic transmission. The device comprises a piston (7) and a piston plate (1), wherein the piston plate (1) has at least one dome (3, 13) for receiving a spiral spring (4). The spiral spring (4) can come into operative connection with the piston (7), in particular in order to displace or rotate the piston (7). The piston plate (1) has a metallic base body (8) and at least one dome (13) made of a polymer material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung in einem hydraulischen System sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to a device for actuating a clutch in a hydraulic system and to a method for producing such a device.
Bei modernen Hydrauliksystemen, beispielsweise bei Automatikgetrieben, müssen Kolben im nicht-betätigten Zustand in eine definierte, neutrale Position gebracht werden, damit sich beispielsweise die Kupplungslamellen des Automatikgetriebes frei drehen können. Die Kraft zur Verschiebung des Kolbens bzw. zum Rückstellen des Kolbens in die neutrale Position wird häufig mittels Stahlfedern aufgebracht. Die Stahlfedern werden häufig als Druckfederpaket ausgeführt, bei dem eine Vielzahl von Spiralfedern auf einem Kreis angeordnet und beidseitig von je einem Stützblech gehalten wird. Die Krafteinleitung in die Spiralfedern und die Positionierung der Spiralfedern erfolgt durch die Stützbleche. Dabei erfolgt die Positionierung derart, dass in einen ebenen Kreisring aus Stahlblech gleichmäßig am Umfang verteilt entsprechend der Anzahl der Spiralfedern Zylinder durchgezogen werden, die gegenüber dem Innendurchmesser der Federn ein Übermaß aufweisen. Durch diesen Presssitz haben die Spiralfedern einen ausreichenden Halt auf dem Stützblech und das Federpaket mit den Stützblechen und den Spiralfedern bildet eine stabile Baugruppe.In modern hydraulic systems, such as automatic transmissions, pistons must be placed in the non-actuated state in a defined, neutral position, so that, for example, the clutch plates of the automatic transmission can rotate freely. The force to move the piston or to reset the piston in the neutral position is often applied by means of steel springs. The steel springs are often designed as a compression spring package, in which a plurality of coil springs arranged on a circle and is held on both sides by a support plate. The introduction of force into the coil springs and the positioning of the coil springs takes place through the support plates. In this case, the positioning is carried out such that evenly distributed in a flat circular ring made of steel sheet according to the number of coil springs cylinder are pulled through, which have over the inner diameter of the springs an excess. Through this interference fit, the coil springs have a sufficient grip on the support plate and the spring assembly with the support plates and the coil springs forms a stable assembly.
Da sowohl die Reduzierung des Platzbedarfs als auch die Reduzierung des Gewichts stets Entwicklungsthemen sind, wird im Rahmen der Entwicklungsaktivität ständig nach Möglichkeiten gesucht, die Baugruppe noch platzsparender und leichter zu konstruieren. Eine aus dem Stand der Technik bekannt Möglichkeit ist der Verzicht auf ein oder beide Stützbleche und eine direkte Befestigung des Kolbens am Kolbenblech. Damit übernimmt der Kolben außerdem weitere Funktionen und die gesamte Konstruktion besteht aus weniger Einzelteilen. Eine solche Konstruktion ist beispielshaft in
Nachteilig an einer solchen Konstruktion ist jedoch, dass an jedem Dom eine Öffnung in Form eines Lochs entsteht, wodurch es zu unzulässigen hydraulischen Undichtigkeiten kommen kann. Ferner sind die Belastungen für solche Bauteile in der Regel relativ hoch, so dass dicke Bleche verwendet werden, wobei es schwierig bzw. nur mit hohem Aufwand möglich ist, eine derart massive Umformung ins Kolbenblech direkt einzubringen.A disadvantage of such a construction, however, is that at each dome an opening in the form of a hole is formed, which can lead to inadmissible hydraulic leaks. Furthermore, the loads for such components are usually relatively high, so that thick sheets are used, and it is difficult or only with great effort possible to bring such a massive deformation in the piston plate directly.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die mit verringertem Aufwand herstellbar ist und keine Leckage verursachenden Öffnungen aufweist, sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The object of the invention is to provide a device which can be produced with reduced effort and has no leakage-causing openings, as well as a corresponding manufacturing method.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet den Vorteil, dass das Kolbenblech einen metallischen Grundkörper und mindestens einen Dom aus einem Polymerwerkstoff aufweist. Dabei kann der metallische Grundträger in einem einfachen mechanischen Prozess, beispielsweise durch Biegen und Stanzen von Öffnungen in den Grundträger, hergestellt werden, was gegenüber dem Ausbilden von metallischen Domen durch einen Umformprozess deutlich einfacher und kostengünstiger realisiert werden kann. Durch das Anspritzen von mindestens einem Dom zur Aufnahme einer Spiralfeder kann in einem weiteren einfachen und kostengünstigen Prozessschritt ein Dom am Kolbenblech angebracht werden, so dass die Spiralfeder am Kolbenblech aufgenommen werden kann, wobei die Prozesse „Stanzen“ und „Spritzgießen“ auch bei vergleichsweise dicken Blechstärken im Vergleich zu dem bekannten Umformprozess mit vergleichsweise wenig Aufwand und Kosten prozesssicher beherrschbar sind.The device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the piston plate has a metallic base body and at least one dome made of a polymer material. In this case, the metallic base support can be produced in a simple mechanical process, for example by bending and punching openings in the base support, which can be realized significantly easier and more cost-effective than the forming of metallic domes by a forming process. By injecting at least one dome for receiving a coil spring, a dome can be attached to the piston plate in a further simple and cost-effective process step, so that the coil spring can be received on the piston plate, the processes "punching" and "injection molding" even with comparatively thick Sheet thicknesses are reliable in comparison with the known forming process with relatively little effort and cost controllable.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Druckregelventils möglich.The measures set forth in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim specified pressure control valve are possible.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der metallische Grundkörper des Kolbenblechs mindestens eine Öffnung aufweist, wobei der mindestens eine Dom die mindestens eine Öffnung durchdringt und formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist. Durch die formschlüssige Verbindung wird eine sichere und dauerhafte Fixierung des Doms an dem Grundkörper sichergestellt. Zudem kann durch den Formschluss eine genaue Positionierung des Doms sichergestellt werden.A first advantageous development is that the metallic base body of the piston plate has at least one opening, wherein the at least one dome penetrates the at least one opening and is positively connected to the base body. The positive connection ensures a secure and permanent fixation of the dome to the body. In addition, an accurate positioning of the dome can be ensured by the positive locking.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die mindestens eine Öffnung im Grundkörper des Kolbenblechs durch den jeweils dazugehörigen Dom hydraulisch dicht verschlossen wird. Durch den Spritzgussprozess und die Wahl eines entsprechenden Polymerwerkstoffes lässt sich durch das Einbringen des Doms oder mehrere Dome in die Öffnung oder in die Öffnungen des Grundkörpers eine sichere Abdichtung erzielen, wodurch der aus dem Stand der Technik bekannte Nachteil der hydraulischen Undichtigkeit und Leckage überwunden wird.It is particularly advantageous if the at least one opening in the main body of the piston plate is hydraulically sealed by the respectively associated dome. By the injection molding process and the choice of a corresponding polymer material can be achieved by introducing the dome or more domes in the opening or in the openings of the body a secure seal, whereby the known from the prior art disadvantage of hydraulic leakage and leakage is overcome.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Dom oder die Dome jeweils einen Auflagebereich und einen Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Spiralfeder aufweist oder aufweisen, wobei der Auflagebereich und der Aufnahmebereich auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers ausgebildet und durch einen Steg verbunden sind. Durch diese Ausführungsform entsteht ein Dom, der besonders sauber und stabil an dem Grundkörper fixiert ist. Zudem kann durch den Auflagebereich die Gefahr eines Verkippens oder Verbiegens des Doms reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Auflagebereich, der Steg und der Aufnahmebereich für die Spiralfeder weitestgehend gleiche Materialstärke haben. Dies lässt sich in einem Spritzgussprozess besonders einfach und prozesssicher realisieren, und die Gefahr von Luftblasen oder Einschlüssen wird reduziert.A further advantageous development is that the dome or domes each have a support area and a receiving area for receiving a coil spring or have, wherein the support area and the receiving area formed on opposite sides of the body and connected by a web. This embodiment creates a dome which is particularly clean and stable fixed to the body. In addition, the risk of tilting or bending of the dome can be reduced by the support area. It is particularly advantageous if the support area, the web and the receiving area for the spiral spring have largely the same material thickness. This can be implemented particularly simply and reliably in an injection molding process, and the risk of air bubbles or inclusions is reduced.
Alternativ ist in einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der Grundkörper keine Öffnungen, sondern Einprägungen aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Materialstärke des Grundkörpers dick ist und ein Stanzprozess zur Herstellung der Öffnung nicht oder nur unter hohem Werkzeugaufwand realisiert werden kann oder auf der Rückseite kein Platz für Material ist. Die Einprägung kann durch ein Prägewerkzeug hergestellt werden. Unter einer Einprägung ist in dieser Anmeldung jedoch auch eine Form eines lokalen Materialabtrags am Grundkörper, beispielsweise durch einen Erodier- oder Schleifprozess oder mittels Laserbearbeitung, zu verstehen. So können Einprägungen auch in sehr harte Materialien eingebracht werden. In einer solchen Ausführungsform wird der Dom per Adhäsionskräfte und/oder per Formschluss am Grundkörper fixiert, wodurch eine stabile Verbindung von Grundkörper und Dom realisiert werden kann. Außerdem wird der Dom durch die Rückstellfeder in Position gehalten.Alternatively, it is provided in a further advantageous embodiment that the base body has no openings, but indentations. This is particularly advantageous if the material thickness of the base body is thick and a punching process for the production of the opening can not be realized or only with high tooling costs or on the back there is no room for material. The impression can be made by a stamping tool. However, an embossing in this application also means a form of a local material removal on the base body, for example by an erosion or grinding process or by means of laser processing. This way impressions can be made in very hard materials. In such an embodiment, the dome is fixed by adhesion forces and / or by positive engagement on the base body, whereby a stable connection of the base body and dome can be realized. In addition, the dome is held in position by the return spring.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist einen oder mehrere Dome aus einem Thermoplast auf. Dabei sind Materialien wie Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyamid (PA) besonders geeignet, da sie die üblichen Anforderungen an mechanische und thermische Stabilität für solche Bauteile erfüllen. Thermoplaste haben dazu den Vorteil, dass sich die Spiralfeder in das Material des Thermoplasts eindrückt, wodurch ein zusätzlicher Formschluss entsteht, welcher die Stabilität der Verbindung erhöht.A preferred embodiment of the invention comprises one or more domes of a thermoplastic. In this case, materials such as polyphenylene sulfide (PPS) or polyamide (PA) are particularly suitable because they meet the usual requirements for mechanical and thermal stability for such components. Thermoplastics have the advantage that the coil spring presses into the material of the thermoplastic, whereby an additional positive connection is formed, which increases the stability of the compound.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist einen Grundkörper mit mehreren Öffnungen oder Einprägungen auf, wobei jeder Öffnung oder jeder Einprägung ein Dom zur Aufnahme einer Spiralfeder zugeordnet ist. Durch mehrere Dome kann ein Federpaket aus mehreren Spiralfedern und ggf. einem Stützblech einfach an dem Kolbenblech befestigt werden. Durch ein Federpaket können deutlich höhere Kräfte als über eine einzelne Feder übertragen werden. Prinzipiell ist jedoch auch die Fixierung eines Federpakets über nur einen Dom oder eine im Vergleich zu den Federn des Federpakets geringere Anzahl an Domen denkbar. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Öffnungen und somit die Dome gleichmäßig auf einem Kreis verteilt sind. Somit wird eine gleichmäßige Krafteinleitung in das Federpaket und eine gleichmäßige Kraftübertragung auf den Kolben erreicht und ein Verklemmen des Kolbens durch ein Kippen verhindert.An advantageous embodiment has a base body with a plurality of openings or impressions, wherein each opening or each impression is associated with a dome for receiving a coil spring. Through a plurality of domes a spring assembly of several coil springs and possibly a support plate can be easily attached to the piston plate. By a spring package significantly higher forces than over a single spring can be transmitted. In principle, however, the fixation of a spring package over only one dome or compared to the springs of the spring pack smaller number of domes is conceivable. It is particularly advantageous if the openings and thus the dome are evenly distributed on a circle. Thus, a uniform force is achieved in the spring assembly and a uniform force transmission to the piston and prevents jamming of the piston by tilting.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die mehreren Dome über einen gemeinsamen Verteilerring miteinander verbunden sind. Ein solcher Verteilerring ermöglicht die Herstellung mehrerer oder aller Dome in einem einzigen Spritzgussprozess, wobei der Verteilerring zusätzlich für eine stabile Auflage der Dome an dem Grundkörper sorgt und somit die Dome zusätzlich stabilisiert.It is particularly advantageous if the plurality of domes are connected to each other via a common distribution ring. Such a distributor ring allows the production of several or all dome in a single injection molding process, wherein the distributor ring additionally provides a stable support of the dome on the base body and thus additionally stabilizes the dome.
In der Regel weisen Kolbenbleche für eine solche Betätigungsvorrichtung eine Dichtlippe auf. Daher ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Dichtlippe aus einem Polymermaterial besteht. Dadurch können die Dome und die Dichtlippe in einem einzigen Spritzgussprozess oder einem parallelen Spritzgussprozess hergestellt werden, wobei dieser Prozess bevorzugt als 2-Komponenten-Spritzgussprozess ausgeführt ist. Dabei werden die Dichtlippe bevorzugt aus einem Elastomer und die Dome aus einem Thermoplast hergestellt. Dieser Spritzgussprozess ersetzt den bislang aus dem Stand der Technik bekannten notwendigen Prozess zum Anbringen einer Dichtlippe, so dass die Dome ohne ein zusätzliches Handling des Bauteils und somit besonders kostengünstig hergestellt werden können.As a rule, piston plates for such an actuating device have a sealing lip. Therefore, it is provided in an advantageous embodiment that the sealing lip consists of a polymer material. As a result, the dome and the sealing lip can be produced in a single injection molding process or a parallel injection molding process, wherein this process is preferably carried out as a two-component injection molding process. The sealing lip is preferably made of an elastomer and the dome made of a thermoplastic. This injection molding process replaces the previously known from the prior art necessary process for attaching a sealing lip, so that the dome can be produced without additional handling of the component and thus particularly cost.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Dom oder die Dome einen Außendurchmesser aufweisen, welcher größer ist als ein Innendurchmesser einer aufzunehmenden Spiralfeder, so dass jeder Dom jeweils kraftschlüssig mit der Spiralfeder verbindbar ist. Durch einen Kraftschluss ist eine stabile Fixierung der Spiralfedern des Federpakets an den Domen des Kolbenblechs möglich.A further advantageous development is that the dome or domes have an outer diameter which is larger than an inner diameter of a male spiral spring, so that each dome is each frictionally connected to the coil spring. By a traction stable fixing of the coil springs of the spring assembly to the domes of the piston plate is possible.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:The invention and advantageous embodiments according to the features of the other claims are explained in more detail below with reference to the embodiment shown in the drawing. Showing:
Der Dom
Durch eine Ausführung gemäß des Ausführungsbeispiels in
Den Ausführungsformen gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kolbenblech piston plate
- 22
- Dichtlippe sealing lip
- 33
- Dom cathedral
- 44
- Spiralfeder spiral spring
- 55
- Anguss sprue
- 66
- Verteilerring distribution ring
- 77
- Kolben piston
- 88th
- Grundkörper body
- 99
- Öffnung opening
- 1010
- Federpaket spring assembly
- 1212
- Ausnehmung recess
- 1313
- Dom cathedral
- 1414
- Aufnahmebereich reception area
- 1515
- Steg web
- 1616
- Auflagebereich support area
- 1717
- Verbindungsbereich connecting area
- 1919
- Einprägung impressing
- 2121
- Stützblech gusset
Claims (14)
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