DE102014223596B4

DE102014223596B4 - Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014223596B4
Application number: DE102014223596.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Müller; Julien Oster
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: DE102014223596A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse (6), in welchem ein Kolben (7) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7) in Betätigungsrichtung ein Primärraum (8) aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben (7) befestigten ringförmigen Primärdichtung (16) gegen einen Sekundärraum (25) zwischen dem Gehäuse (6) und dem Kolben (7) abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens (7) ein Durchgang (24) zwischen dem Sekundärraum (25) und dem Primärraum (8) geöffnet und geschlossen wird. Bei einer besonders kosten- und raumsparenden Kolben-Zylinder-Anordnung ist die Primärdichtung (16) mit einer Innenarmierung (18) verstärkt, die die Primärdichtung (16) radial gegen das Gehäuse (6) vorspannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben in Betätigungsrichtung ein Primärraum aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben befestigten ringförmigen Primärdichtung gegen einen Sekundärraum zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens ein Durchgang zwischen dem Sekundärraum und dem Primärraum geöffnet und geschlossen wird.
Aus der DE 102 05 177 A1 ist ein hydraulisches System bekannt, welches einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder umfasst, die über eine, mit Druckmittel befüllte Leitung miteinander verbunden sind. Der Geberzylinder besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Dabei ist eine Dichtung zwischen Gehäuse und dem Kolben zur Abgrenzung der, vor dem Kolben aufgespannten Druckkammer vorgesehen, die gegenüber dem Kolben axial und gegenüber dem Gehäuse radial abdichtet und axial begrenzt verlagerbar auf dem Kolben aufgesetzt ist. Die Dichtung ist dabei vorteilhafterweise als Nutringdichtung mit einer radial außen an geformten Dichtlippe ausgebildet, die in Dichtkontakt zum Gehäuse steht. Bei Vorliegen eines Unterdruckes in der Druckkammer und dem der Druckkammer nachgeschalteten hydraulischen System wird zwischen der Primärkammer und einem Nachlaufbehälter ein Spalt aufgetan, der von der Druckkammer durch die Primärdichtung getrennt oder geöffnet wird. Die Freischaltung dieses Spaltes erfolgt dabei reibungsgesteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, welche konstruktiv einfach ausgebildet ist und trotzdem eine zuverlässige reibungsgesteuerte Freischaltung einer Nachlauföffnung zwischen Primär- und Sekundärraum ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die ringförmige Primärdichtung mit einer Innenarmierung verstärkt ist, die die Primärdichtung radial gegen das Gehäuse vorspannt. Dies hat den Vorteil, dass der Durchgang zwischen Sekundärraum und Primärraum wirklich nur durch die auftretende Reibung geöffnet und geschlossen wird, da die Reibverbindung der Primärdichtung mit dem Gehäuse die einzige Kontaktstelle darstellt. Durch diese starke Reibung zwischen Primärdichtung und Gehäuse bleibt bei einer Bewegung des Kolbens weg vom Primärraum die Primärdichtung stehen, wodurch der Durchgang zwischen Primärraum und Sekundärraum geöffnet und ein Nachlaufen der Hydraulikflüssigkeit in den Primärraum ermöglicht wird. Bewegt sich der Kolben in die Richtung des Primärraumes, so wird dieser Durchgang geschlossen. Dadurch wird ein Nachfluss der Hydraulikflüssigkeit von dem Sekundärraum in den Primärraum unterbunden und im Primärraum kann Druck aufgebaut werden.
Vorteilhafterweise liegt die Primärdichtung auf einer, an der Stirnseite des Kolbens aufsitzenden Zentriereinheit begrenzt axial beweglich auf und weist eine Außenarmierung auf, wobei die Primärdichtung mit der Außenarmierung bei einer Verschiebung des Kolbens mit der Zentriereinheit den Durchgang zwischen Primärraum und Sekundärraum freigibt oder schließt. Durch diese Ausgestaltung ist eine konstruktiv einfache Ausbildung des Durchganges für die Hydraulikflüssigkeit gegeben, welche einzig durch die Bewegung des Kolbens geöffnet oder geschlossen wird.
In einer Ausgestaltung ist die Innenarmierung radial beabstandet zu der Zentriereinheit ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass durch einen zusätzlichen Kontakt der Innenarmierung an der Zentriereinheit eine unbeabsichtigte Reibung auftritt, welche das Öffnen und das Schließen des Durchganges zwischen Primärraum und Sekundärraum beeinträchtigen würde.
In einer Variante weist die Primärdichtung eine radial zum Gehäuse hin gerichtete, das Gehäuse berührende Primärdichtlippe auf. Mittels dieser Primärdichtlippe wird die Reibung der Primärdichtung am Gehäuse zum Öffnen und Schließen des Nachlaufens der Hydraulikflüssigkeit von dem Sekundärraum in den Primärraum unterstützt.
In einer Ausführungsform weist die Primärdichtung eine annähernd radial nach innen, die Innenarmierung überragende feinfühlige Dichtlippe auf, welche an der Zentriereinheit bei geschlossenem Durchgang anliegt. Diese feinfühlige Dichtlippe bildet zusätzliche Absicherung gegen Verschmutzung, welche verhindert, dass die Abdichtung der Primärdichtung in Druckrichtung durch Schmutzpartikel beeinträchtigt werden kann.
In einer weiteren Variante ist an einer, axial der Zentriereinheit zugewandten Seite der Primärdichtung eine Axialdichtlippe ausgebildet, welche bei geschlossenem Durchgang an der Zentriereinheit anliegt. Diese Axialdichtlippe ist die zweite Absicherung gegen Verschmutzungen, die die Dichtwirkung beeinträchtigen können.
Bei einer Weiterbildung ist ein, von dem Durchgang beim Öffnen und Schließen zurückgelegter Weg von einem ersten hakenförmigen Element der Außenarmierung und einem zweiten hakenförmigen Element der Zentriereinheit begrenzt. Diese beiden hakenförmigen Elemente fahren je nach Bewegung des Kolbens und auftretenden Reibungskräften an der Primärdichtung auseinander, wodurch der Durchgang geschlossen wird oder wieder zusammen, wodurch der Durchgang für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet wird.
Vorteilhafterweise ist das zweite hakenförmige Element der Zentriereinheit an einem, parallel zum Gehäuse verlaufenden Außenarm der Zentriereinheit ausgebildet und hintergreift das erste hakenförmige Element der Außenarmierung. Durch eine solche Ausgestaltung werden die beiden hakenförmigen Elemente in einer Ebene bewegt, wodurch gleichzeitig Bauraum des Geberzylinders eingespart wird und eine Lösung dieser Verbindung unmöglich gemacht wird, weil das zweite hakenförmige Element der Zentriereinheit im eingebauten Zustand von dem Geberzylindergehäuse radial nach außen eingeschränkt wird.
In einer Ausgestaltung besteht die Primärdichtung aus einem gummiartigen Material, vorzugsweise einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk. Dies hat den Vorteil, dass die Lebensdauer der Primärdichtung unter Einfluss der Hydraulikflüssigkeit verbessert wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen.
1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Kupplungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung,
3 einen Ausschnitt aus der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß 2.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 dargestellt. Dabei ist eine Geberseite 2 über eine Druckleitung 3 mit einer Nehmerseite 4 verbunden. Die Geberseite 2 umfasst einen Geberzylinder 5, welcher ein zylinderförmiges Gehäuse 6 aufweist, in dem ein axial gelagerter Kolben 7 bewegbar ist. Der Kolben 7 wird dabei von einem nicht weiter dargestellten Stellglied angetrieben, welches durch eine Steuereinrichtung oder ein Fahrpedal realisiert ist. Der Geberzylinder 5 umfasst einen Primärraum 8, in welchem eine Hydraulikflüssigkeit 9 angeordnet ist, die durch die Druckleitung 3 zu einem Nehmerzylinder 10 auf der Nehmerseite 4 durch eine Bewegung des Kolbens 7 des Geberzylinders 5 transportiert wird. Durch die über den Geberzylinder 5 bewegte Hydraulikflüssigkeit 9 wird ein Kolben 11 des Nehmerzylinders 10 bewegt, welcher über ein Ausrücklager 12 eine Kupplung 13 betätigt. An dem Geberzylinder 5 ist eine Nachlauföffnung 14 ausgebildet, welche den Geberzylinder 5 bei einer vorgegebenen Stellung des Kolbens 7 mit einem Nachlaufbehälter 15 verbindet.
Gemäß 2 ist an der, dem Primärraum 8 zugewandten Seite des Kolbens 7 eine ringförmige Primärdichtung 16 angeordnet. Die Primärdichtung 16 ist aus einem gummiartigen Werkstoff gebildet. Vorteilhafterweise wird Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) verwendet. Diese Primärdichtung 16 ist radial von einer Außenarmierung 17 umgeben und gleichzeitig von einer Innenarmierung 18 gegen das Gehäuse 6 vorgespannt. Diese mit der Innen- und Außenarmierung 18, 17 versehene Primärdichtung 16 ist auf einer, als Zentrierpin ausgebildeten Zentriereinheit 19 positioniert, welche auf einer Stirnseite des Kolbens 7 befestigt ist.
Die Zentriereinheit 19 weist mittig einen Vorsprung 20 auf, welcher in die, als Nutdichtung ausgebildete Primärdichtung 16 eingreift. Die Primärdichtung 16 besitzt eine radiale Primärdichtlippe 21, die nach außen zum Gehäuse 6 gerichtet ist und an dem Gehäuse 6 anliegt. Eine weitere feinfühlige Dichtlippe 22 ist von der Primärdichtung 16 nach innen gerichtet. Dabei überragt die feinfühlige Dichtlippe 22 die Innenarmierung 18 in ihrer radialen Ausdehnung. Die Innenarmierung 18 ist so gestaltet, dass keinerlei Kontakt zur Zentriereinheit 19 besteht. An der axialen, der Zentriereinheit 19 zugewandten Seite der Primärdichtung 16 ist eine Axialdichtlippe 23 ausgebildet, welche genauso wie die feinfühlige Dichtlippe 22 dazu dient, Verschmutzungen innerhalb des Geberzylinders 5 zu unterbinden.
Der Geberzylinder 5 umfasst zwei hakenförmige Elemente 26, 27, wobei das hakenförmige Element 26 an der Zentriereinheit 19 positioniert ist, während das hakenförmige Element 27 an der Außenarmierung 17 befestigt ist. Das hakenförmige Element 26 der Zentriereinheit 19 ist an einem parallel, zum Gehäuse 6 verlaufenden Außenarm 28 ausgebildet, welcher das hakenähnliche Element 27 der Außenarmierung 17 hintergreift. Da die Primärdichtung 16 gemeinsam mit der Innen- und Außenarmierung 18, 17 axial beweglich auf der Zentriereinheit 19 gelagert ist, die Zentriereinheit 19 aber fest mit dem Kolben 7 verbunden ist, kann ein Durchgang 24 zur Verbindung des Primärraumes 8 mit dem Sekundärraum 25 durch die Bewegung des Kolbens 7 geöffnet und geschlossen werden. Wird der Kolben 7 von dem Primärraum 8 weg bewegt, bleibt die Primärdichtung 16 mit der Außen- und Innenarmierung 17, 18 aufgrund der vorhandenen Reibung, welche durch die Haftung der Primärdichtlippe 21 mit dem Gehäuse 6 auftritt, in ihrer Position stehen, so dass sich nur die, an dem Kolben 7 befestigte Zentriereinheit 19 solange bewegt, bis das hakenförmige Element 26 der Zentriereinheit 19 auf dem hakenförmigen Element 27 der Außenarmierung 17 aufliegt. Die hakenförmige Elemente 26, 27 sind beweglich in einer Ebene angeordnet und geben die Breite des Durchgangs 24 vor. Liegen die beiden hakenförmigen Elemente 26, 27 aneinander an (2) ist der Durchgang 24 für die Verbindung des Sekundärraumes 25 mit dem Primärraum 8 zur Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit maximal geöffnet.
In 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Geberzylinders 5 mit der Primärdichtung 16 dargestellt, aus welchem ersichtlich ist, dass der von der Primärdichtung 16 und der Zentriereinheit 19 gebildete Durchgang 24, welcher den Sekundärraum 25 mit dem Primärraum 8 des Kolbens 7 verbindet, geschlossen ist. Die hakenförmigen Elemente 26, 27 sind um einen Verschiebeweg 29 voneinander getrennt. In diesem Zustand liegen die feinfühlige Dichtlippe 22 und die Axialdichtlippe 23 an der Zentriereinheit 19 an.
Durch die zweiteilige Gestaltung der Armierung in Innen- und Außenarmierung 18, 17 kann die gezielte Einstellung der Reibung auch bei geringer Druckdifferenz zwischen Primärraum 8 und Sekundärraum 25 erfolgen. Durch diese Ausgestaltung lässt sich ein definierter Verschiebeweg einstellen, durch welchen der hydraulische Durchfluss gesteuert wird. Diese Anordnung aus Primärdichtung 16 und Zentriereinheit 19 wirkt dabei wie ein Ventil. Die feinfühlige Dichtlippe 22 und die Axialdichtlippe 23 bilden einen Doppelschutz gegen Verschmutzung, der verhindern soll, dass durch Schmutzpartikel, die eventuell unter der Dichtlippe liegen bleiben, das System beeinträchtigt wird. Das Risiko, dass beide Dichtlippen 22, 23 gleichzeitig von Schmutzpartikeln beeinträchtigt werden und kein Druck im System mehr aufgebaut werden kann, wird somit halbiert. Vorteilhafterweise kann diese Aufgabe auch nur von einer der beiden Dichtungen 22, 23 wahrgenommen werden, allerdings mit erhöhten Risiko des Funktionsverlustes bei Verschmutzung.
Aufgrund der vorgeschlagenen Lösung wird ein toleranzunempfindlicher, schneller Druckausgleich zwischen Primärraum 8 und Sekundärraum 25 ermöglicht. Die radiale Führung des Dichtungspakets, bestehend aus der Primärdichtung 16 sowie der Innen- und der Außenarmierung 18, 17, erfolgt über den Außendurchmesser der Zentriereinheit 19 und wird über die hakenförmigen Elemente 26, 27 axial gehalten.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsbetätigungssystem
2: Geberseite
3: Druckleitung
4: Nehmerseite
5: Geberzylinder
6: Gehäuse
7: Kolben
8: Primärraum
9: Hydraulikflüssigkeit
10: Nehmerzylinder
11: Kolben
12: Ausrücklager
13: Kupplung
14: Nachlauföffnung
15: Nachlaufbehälter
16: Primärdichtung
17: Außenarmierung
18: Innenarmierung
19: Zentriereinheit
20: Vorsprung der Zentriereinheit
21: Radiale Primärdichtlippe
22: feinfühlige Dichtlippe
23: Axialdichtlippe
24: Durchgang
25: Sekundärraum
26: hakenförmiges Element
27: hakenförmiges Element
28: Außenarm
29: Verschiebeweg

Claims

Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse (6), in welchem ein Kolben (7) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7) in Betätigungsrichtung ein Primärraum (8) aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben (7) befestigten ringförmigen Primärdichtung (16) gegen einen Sekundärraum (25) zwischen dem Gehäuse (6) und dem Kolben (7) abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens (7) ein Durchgang (24) zwischen dem Sekundärraum (25) und dem Primärraum (8) geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16) mit einer Innenarmierung (18) verstärkt ist, die die Primärdichtung (16) radial gegen das Gehäuse (6) vorspannt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16) auf einer, an der Stirnseite des Kolbens (7) befestigten Zentriereinheit (19) begrenzt axial beweglich aufliegt und eine Außenarmierung (17) aufweist, wobei die Primärdichtung (16) mit der Außenarmierung (17) bei einer Verschiebung des Kolbens (7) mit der Zentriereinheit (19) den Durchgang (24) zwischen Primärraum (8) und Sekundärraum (25) freigibt oder schließt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenarmierung (18) radial beabstandet zu der Zentriereinheit (19) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16) eine radial zum Gehäuse (6) hin gerichtete, das Gehäuse (6) berührende Primärdichtlippe (21) aufweist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16) eine annähernd radial nach innen, die Innenarmierung (18) überragende feinfühlige Dichtlippe (22) aufweist, welche an der Zentriereinheit (19) bei geschlossenen Durchgang (24) anliegt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer, axial der Zentriereinheit (19) zugewandten Seite der Primärdichtung (16) eine Axialdichtlippe (23) ausgebildet ist, welche bei geschlossenem Durchgang (24) an der Zentriereinheit (19) anliegt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, von dem Durchgang (24) beim Öffnen und Schließen zurückgelegter Weg (29) von einem ersten hakenförmigen Element (27) der Außenarmierung (17) und einem zweiten hakenförmigen Element (26) der Zentriereinheit (19) begrenzt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hakenförmige Element (26) der Zentriereinheit (19) an einem, parallel zum Gehäuse (6) verlaufenden Außenarm (28) der Zentriereinheit (19) ausgebildet ist und das erste hakenförmige Element (27) der Außenarmierung (17) hintergreift.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16) aus einem gummiartigen Material, vorzugsweise einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk besteht.