DE102017113914A1

DE102017113914A1 - Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen

Info

Publication number: DE102017113914A1
Application number: DE102017113914.1A
Authority: DE
Inventors: Michel Jacky; Benedikt Grubauer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, umfassend einen zu einer Getriebeeingangswelle (40) konzentrisch anordbaren Kupplungsnehmerzylinder (28) eines Kupplungseinrück- oder Kupplungsausrücksystems (14), mit einem sich in einer axialen Richtung (32) erstreckenden hohlzylindrischen Ringraum (42), der in Umfangsrichtung durch wenigstens eine innere Mantelfläche (44) und eine in radialer Richtung nach außen zur inneren Mantelfläche (44) beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche (46) ausgebildet ist, und einen in dem hohlzylindrischen Ringraum (42) in axialer Richtung über einen Druck eines Druckmediums zwischen einer eingerückten ersten Position und einer ausgerückten zweiten Position beschränkt verlagerbar angeordneten Kupplungsnehmerkolben (30), der an einem dem hohlzylindrischen Ringraum (42) zugewandten Endabschnitt (48) eine Dichtung (50) aufweist, und die innere Mantelfläche (44) und/oder äußere Mantelfläche (46) gegenüber einem Druckraum (52) abdichtet, wobei die innere Mantelfläche (44) und/oder die äußere Mantelfläche (46) bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums (42) im Druckraum (52) zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kupplungsnehmerzylinder, insbesondere einem Concentric slave cylinder (CSC), der einen hohlzylindrischen Ringraum mit einer in Umfangsrichtung angeordneten inneren Mantelfläche und einer äußere Mantelfläche aufweist, wobei in dem hohlzylindrischen Ringraum ein Kupplungsnehmerkolben in axialer Richtung über einen Druck eines Druckmediums verlagerbar angeordnet ist, und die innere Mantelfläche und/oder die äußere Mantelfläche bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der geneigten inneren Mantelfläche und/oder geneigten äußeren Mantelfläche weist der hohlzylindrischen Ringraum Entformungsschrägen auf.
Bei den bekannten CSC-Kolben-Zylinder-Anordnungen ist ein Kupplungsnehmerkolben in einem, eine Getriebeeingangswelle konzentrisch umgebenden Zylinder entlang einer axialen Richtung verlagerbar angeordnet. Der Kupplungsnehmerkolben ist in einem hohlzylindrischen Ringraum, der in Umfangsrichtung durch eine innere Mantelfläche und eine parallel zur inneren Mantelfläche beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche begrenzt wird, in axialer Richtung hin- und her bewegbar. An einem ersten Ende des Kupplungsnehmerkolbens, das dem Druckraum des Kupplungsnehmerzylinders zugewandt ist, ist eine Dichtung angeordnet, die den Druckraum des Kupplungsnehmerzylinders abdichtet.
Die bekannten Kupplungsnehmerzylinder werden vorzugsweise als Spitzgießteile hergestellt, die nach ihrem Herstellungsvorgang aus dem Spritzgießwerkzeug gelöst werden. Dabei wurde festgestellt, dass das Entnehmen des Kupplungsnehmerzylinders aus dem Spritzgießwerkzeug aufgrund der hohlzylindrischen Anordnung mit den parallel zueinander angeordneten Mantelflächen erschwert sein kann und zu einem erhöhten Verschleiß der Spritzgießwerkzeuge, insbesondere der Spritzgießformen, führen kann. Dies kann zu erhöhten Herstellungskosten der Kupplungsnehmerzylinder führen.
Weiterhin kann bei den Dichtungen ein vorzeitiges Versagen beobachtet werden. Insbesondere verschleißen die Dichtungen aufgrund von Versprödung des Dichtungsmaterials und nicht ausreichender Schmierung der Dichtfläche, die mit der Wandung des Zylinders zusammenwirkt. Ein bei Montage der Dichtung aufgebrachtes Schmiermittel, das zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der Dichtung gegenüber der Wandung vorgesehen ist, wird im Verlauf der Einsatzzeit der Dichtungsanordnung verbraucht und von dem Druckmedium abgespült. Bei ungenügender Schmierung verschleißt die Dichtung aufgrund von Adhäsion zwischen Dichtung und Wandung. Der Verschleiß der Dichtungen kann dazu führen, dass der Druckraum ungenügend abgedichtet wird und somit kein ausreichender Druck zur Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens aufgebracht werden kann.
Es besteht ein regelmäßiges Bedürfnis, die Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungssystemen weiterzuentwickeln, um beispielsweise den Verschleiß der Dichtung zu reduzieren oder die Herstellungskosten des Kupplungsnehmerzylinders zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungssystemen anzugeben, die preiswert herstellbar ist und einen reduzierten Verschleiß aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, umfassend einen zu einer Getriebeeingangswelle konzentrisch anordbaren Kupplungsnehmerzylinder eines Kupplungseinrück- oder Kupplungsausrücksystems, mit einem sich in einer axialen Richtung erstreckenden hohlzylindrischen Ringraum, der in Umfangsrichtung durch wenigstens eine innere Mantelfläche und eine in radialer Richtung nach außen zur inneren Mantelfläche beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche ausgebildet ist, und einen in dem hohlzylindrischen Ringraum in axialer Richtung über einen Druck eines Druckmediums zwischen einer eingerückten ersten Position und einer ausgerückten zweiten Position beschränkt verlagerbar angeordneten Kupplungsnehmerkolben, der an einem dem hohlzylindrischen Ringraum zugewandten Endabschnitt eine Dichtung aufweist, und die innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche gegenüber einem Druckraum abdichtet, wobei die innere Mantelfläche und/oder die äußere Mantelfläche bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums im Druckraum zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet ist.
Es ist somit vorgesehen, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung einen Kupplungsnehmerzylinder eines Kupplungseinrück- oder Kupplungsausrücksystems umfasst, der konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Der Kupplungsnehmerzylinder kann vorzugsweise als Concentric Slave Cylinder (CSC) ausgebildet sein. In dem Kupplungsnehmerzylinder ist ein sich in axialer Richtung erstreckender hohlzylindrischer Ringraum ausgebildet, der in Umfangsrichtung durch wenigstens eine innere Mantelfläche und eine in radialer Richtung nach außen zur inneren Mantelfläche beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche ausgebildet ist.
In dem hohlzylindrischen Ringraum ist ein Kupplungsnehmerkolben in axialer Richtung über einen Druck eines Druckmediums zwischen einer eingerückten ersten Position und einer ausgerückten zweiten Position beschränkt verlagerbar angeordnet. In der ersten Position ist der Kupplungsnehmerkolben in den hohlzylindrischen Ringraum eingefahren und in der zweiten Position ist der Kupplungsnehmerkolben in einer ausgefahrenen Position angeordnet.
Der Kupplungsnehmerkolben weist an einem dem hohlzylindrischen Ringraum zugewandten Endabschnitt eine Dichtung auf, die gegen die innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche anliegt und einen in dem hohlzylindrischen Ringraum ausgebildeten Druckraum abdichtet. Auf diese Weise kann über einen in dem Druckraum aufgebauten hydraulischen Druck der Kupplungsnehmerkolben vorzugsweise von der ersten Position in die zweite Position verlagert werden.
Eine Idee der Erfindung liegt darin, dass die innere Mantelfläche und/oder die äußere Mantelfläche bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums im Druckraum zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet ist. Die geneigte innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche ist im Druckraum des hohlzylindrischen Ringraums ausgebildet, so dass die Dichtung bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens zwischen der ersten Position und der zweiten Position entlang der geneigten inneren und/oder äußeren Mantelfläche führbar ist. Vorzugsweise ist in der ersten Position der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche und der äußeren Mantelfläche gegenüber der zweiten Position reduziert. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche und der äußeren Mantelfläche in der zweiten Position größer als in der ersten Position ist. Die Ausbildung der geneigten inneren Mantelfläche und/oder geneigten äußeren Mantelfläche hat den Vorteil, dass in dem hohlzylindrischen Ringraum Entformungsschrägen ausgebildet werden, wodurch der Kupplungsnehmerzylinder vorzugsweise in einfacher Weise aus einem Spritzgießwerkzeug entnehmbar ist. Auf diese Weise können Beschädigungen am Spritzgießwerkzeug reduziert werden, so dass das Spritzgießwerkzeug häufiger verwendet werden kann. Somit können die Herstellungskosten des Kupplungsnehmerzylinders reduziert werden. Zudem kann die Oberflächenbeschaffenheit der inneren Mantelfläche und/oder äußeren Mantelfläche erhöht werden, wodurch ein Verschleiß der Dichtung bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens zwischen der ersten Position und der zweiten Position reduziert werden kann.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Neigung der inneren Mantelfläche und/oder äußeren Mantelfläche bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums eine Steigung zwischen 0,1° und 2°, vorzugsweise zwischen 0,25° und 1°, aufweist. Denkbar ist somit, dass die Neigung der inneren Mantelfläche von der Neigung der äußeren Mantelfläche gleich aber auch verschieden sein kann. Je länger sich der hohlzylindrische Ringraum in axialer Richtung erstreckt, umso größer sollte die Neigung der inneren Mantelfläche und/oder äußeren Mantelfläche bezogen zur Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums sein, um die Entnahme des Kupplungsnehmerzylinders aus dem Spritzgießwerkzeug zu vereinfachen. Dabei ist zu berücksichtigten, dass die Neigung einen Einfluss auf die Dichtwirkung der Dichtung hat, wenn dieser von der eingerückten ersten Position in die ausgerückte zweite Position verlagert wird.
Grundsätzlich kann die innere Mantelfläche und/oder die äußere Mantelfläche glatt ausgebildet sein und/oder eine glatte Oberfläche aufweisen, so dass die Dichtung bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens zwischen der ersten Position und der zweiten Position auf einer ebenen Fläche gleitet. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die innere Mantelfläche und/oder die äußere Mantelfläche eine Struktur aufweist, wobei die Struktur eine Rauheit zwischen Ra 0,4 µm und Ra 18 µm, vorzugsweise zwischen Ra 0,8 µm und Ra 6,30 µm aufweist. Die Struktur auf einer Oberfläche der inneren Mantelfläche und/oder der äußeren Mantelfläche hat den Vorteil, dass in der Oberfläche kleine Taschen ausgebildet werden, in denen ein Schmiermittel anhaften kann, so dass die Dichtung bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens zwischen der ersten Position und der zweiten Position besser geschmiert werden kann. Auf diese Weise kann die Langlebigkeit der Dichtung erhöht werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Kupplungsnehmerzylinder einen Kunststoff, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Polyamid aufweist. Auf diese Weise kann das Gewicht des Kupplungsnehmerzylinders reduziert werden. Ein glasfaserverstärktes Polyamid lässt sich vorzugsweise sehr gut verarbeiten und kann die erforderlichen Festigkeitsanforderungen an den Kupplungsnehmerzylinder bereitstellen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kupplungsnehmerzylinder als Voll-Kunststoff oder Semi-Kunststoff ausgebildet ist. Als voll Kunststoffteil ist der gesamte Kupplungsnehmerzylinder aus einem Kunststoff hergestellt. Auf diese Weise kann das Gewicht des Kupplungsnehmerzylinders reduziert werden. Als Semi-Kunststoffteil weist der Kupplungsnehmerzylinder neben Kunststoffteilen auch Teile aus einem anderen Material, vorzugsweise aus einem Metall, auf.
Somit kann vorzugsweise ein Kern des Kupplungsnehmerzylinders aus einem Metall hergestellt und mit einem Kunststoff ummantelt sein. Auf diese Weise können die strukturellen Eigenschaften, insbesondere die Steifigkeit, des Kupplungsnehmerzylinders erhöht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung als Dichtring ausgebildet ist, wobei der Dichtring in der ersten Position in radialer Richtung vorgespannt ist. Dies bedeutet, dass der Dichtring in der eingerückten ersten Position vorzugsweise aktiv vorgespannt ist und in radialer Richtung gegen die innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche gepresst ist und somit den Druckraum abdichtet. Bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens von der ersten Position in die zweite Position, wobei in der zweiten Position der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche und der äußeren Mantelfläche gegenüber der ersten Position vergrößert ist, wird die in radialer Richtung wirkende Vorspannkraft des Dichtrings reduziert, wobei jedoch eine ausreichende Abdichtung gegenüber der inneren Mantelfläche und/oder der äußeren Mantelfläche zur Abdichtung des Druckraums gegeben ist. Somit kann durch eine konstante Anpresskraft des Dichtrings in radialer Richtung an die innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche der Druckraum abgedichtet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Dichtung einen Nutdichtring mit einer an die äußere Mantelfläche anlegbaren äußeren Dichtlippe und einer an die innere Mantelfläche anlegbaren inneren Dichtlippe aufweist, und zwischen der äußeren Dichtlippe und der inneren Dichtlippe zumindest abschnittsweise wenigstens eine Durchführöffnung ausgebildet ist, einen gegen die innere Dichtlippe wirkenden inneren O-Ring und einen in radialer Richtung zum inneren O-Ring nach außen beabstandet angeordneten, gegen die äußere Dichtlippe wirkenden, äußeren O-Ring aufweist, und einen zwischen dem inneren O-Ring und dem äußeren-O-Ring durch die Durchführöffnung geführten und mit einem Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens rückverankerten Pin aufweist. Somit kann über den Pin der Nutdichtring auf den Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens formschlüssig angeordnet bzw. rückverankert werden. Durch die Rückverankerung kann über den Pin eine Vorspannkraft über die O-Ringe auf die an den jeweiligen O-Ring anliegende innere Dichtlippe und/oder äußere Dichtlippe ausgeübt werden und diese an die entsprechende innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche anpressen. Somit kann eine Vorspannung des Nutdichtrings bzw. der Dichtung in radialer Richtung erfolgen.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Pin in einem Längsschnitt zumindest abschnittsweise T-förmig ausgebildet ist, und am unteren Ende des aufrechten Stegs Rastnasen zur Verrastung mit einer stirnseitig am Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens ausgebildeten Rastaufnahme aufweist. Auf diese Weise kann der Pin in einfacher Weise mit den Rastnasen in die vorzugsweise als Hinterrastungseinschnitt ausgebildete Rastaufnahme eingreifen, um den Nutdichtring auf dem Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens und/oder den inneren O-Ring bzw. äußeren O-Ring auf dem Endabschnitt über eine formschlüssige Verbindung lagesicher zu befestigen.
In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der obere Querbalken des T-förmigen Pins auf den inneren O-Ring und/oder äußeren O-Ring wirkt. Auf diese Weise kann über den oberen Querbalken in einfacher Weise eine Anpresskraft auf den inneren O-Ring und/oder den äußeren O-Ring ausgeübt werden, um die jeweilige an den inneren O-Ring und/oder äußeren O-Ring anliegende Dichtlippe in radialer Richtung gegen die innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche vorzuspannen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Pin in axialer Richtung beschränkt verlagerbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann bei der Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens von der ersten Position in die zweite Position über den in dem Druckraum aufgebrachten Druck zusätzlich eine gegenüber dem Kupplungsnehmerkolben relative Verlagerung des Pins in axialer Richtung bewirkt werden. Dadurch kann über den an den Pin anliegenden inneren O-Ring und/oder äußeren O-Ring eine Kraft in radialer Richtung ausgeübt werden, um die an den inneren O-Ring anliegende innere Dichtlippe gegen die innere Mantelfläche zu pressen und/oder die an den äußeren O-Ring anliegende äußere Dichtlippe gegen die äußere Mantelfläche zu pressen. Auf diese Weise kann die Dichtwirkung beim Übergang von der ersten Position in die zweite Position im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die innere Dichtlippe auf einer der inneren Mantelfläche abgewandten Seite eine erste geneigte Seite aufweist und der innere O-Ring zumindest abschnittsweise an der ersten geneigten Seite anliegt, und die äußere Dichtlippe auf einer der äußeren Mantelfläche abgewandten Seite eine zweite geneigte Seite aufweist und der äußere O-Ring zumindest abschnittsweise an der zweiten geneigten Seite anliegt. Auf diese Weise kann beispielsweise der innere O-Ring vorzugsweise bei einer relativen Verlagerung des Pins gegenüber dem Kupplungsnehmerkolben in einfacher Weise zumindest teilweise entlang der ersten geneigten Seite geführt werden, und eine Kraft in radialer Richtung auf die innere Dichtlippe zum Anpressen an die innere Mantelfläche ausüben. Entsprechendes gilt für den äußeren O-Ring, der vorzugsweise zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Seite führbar ist, und eine Kraft in radialer Richtung auf die äußere Dichtlippe zum Anpressen an die äußere Mantelfläche ausüben kann.
Grundsätzlich kann es ausreichen, dass in dem Nutdichtring zumindest abschnittsweise die Durchführöffnung ausgebildet ist, und der Pin durch die zumindest abschnittsweise ausgebildete Durchführöffnung zur Befestigung des Nutdichtrings auf dem Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens geführt ist. Auf diese Weise kann der Nutdichtring an einzelnen lokalen Stellen und/oder Abschnitten auf dem Endabschnitt des Kupplungsnehmerkolbens befestigt werden. Ebenso ist es denkbar dass die Durchführöffnung umlaufend ausgebildet ist und der Pin ringförmig ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass der Nutdichtring zweiteilig ausgebildet ist und einen den die innere Dichtlippe aufweisenden inneren Nutdichtring und einen den die äußere Dichtlippe aufweisenden äußeren Nutdichtring aufweist. Zwischen dem inneren Nutdichtring und dem äußeren Nutdichtring ist die Durchführöffnung ausgebildet, durch den der Pin geführt ist. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Nutdichtring die Durchführöffnung zumindest abschnittsweise ausgebildet ist und der Pin einen umlaufenden Ring mit wenigstens einem in axialer Richtung ausgebildeten Pinelement aufweist, dass durch die Durchführöffnung geführt ist. Auf diese Weise kann über den umlaufenden Ring eine gleichmäßige Pressung auf den zwischen den umlaufenden Ring und dem Nutdichtring angeordneten inneren O-Ring und äußeren O-Ring ausgeübt werden, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Vorspannkraft auf die an den jeweiligen O-Ring anliegende innere Dichtlippe und/oder äußere Dichtlippe zur Anpressung der inneren Dichtlippe und/oder äußeren Dichtlippe an die jeweilige angrenzende innere Mantelfläche und/oder äußere Mantelfläche aufzubringen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1 eine schematische Kolben-Zylinder-Anordnung eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch einen Kupplungsnehmerzylinder mit einem Kupplungsnehmerkolben in einer ersten Position, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 einen Längsschnitt durch den Kupplungsnehmerzylinder mit dem Kupplungsnehmerkolben in einer zweiten Position, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Kupplung 12 und einem Kupplungsausrücksystem 14 im Schnitt gezeigt. Das Kupplungsausrücksystem 14 umfasst eine Geberzylinderanordnung 16 mit einem Kupplungsgeberzylinder 18, wobei ein Kupplungsgeberkolben 20 des Kupplungsgeberzylinders 18 über ein mit einem Kupplungspedal 22 verbundenem Stellglied 24 betätigt wird. Die Geberzylinderanordnung 16 ist über eine hydraulische Strecke 26 mit einem Kupplungsnehmerzylinder 28 verbunden, der als Concentric Slave Cylinder (CSC) angeordnet und/oder ausgebildet ist. Über die Betätigung des Kupplungspedals 22 wird der Kupplungsgeberkolben 20 der Geberzylinderanordnung 16 und darüber ein in dem Kupplungsnehmerzylinder 28 beschränkt verlagerbar angeordnete Kupplungsnehmerkolben 30 betätigt. Der Kupplungsnehmerkolben 30 bewegt sich in dem Kupplungsgeberzylinder 28 in axialer Richtung 32.
Der Kupplungsnehmerkolben 30 ist über eine Ausrückfeder 34 mit dem Reibpaket 36 der Kupplung 12 verbunden, so dass eine Abtriebswelle 38 mit einer Getriebeeingangswelle 40 zur Übertragung eines Drehmoments verbindbar und/oder eine bestehende Verbindung lösbar ist.
2 zeigte einen Längsschnitt durch den Kupplungsnehmerzylinder 28, der konzentrisch zur Getriebeeingangswelle 40 angeordnet ist. In dem Kupplungsnehmerzylinder 28 ist ein sich in axialer Richtung 32 erstreckender hohlzylindrischen Ringraum 42 ausgebildet, der in Umfangsrichtung durch wenigstens eine innere Mantelfläche 44 und eine in radialer Richtung nach außen zur inneren Mantelfläche 44 beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche 46 ausgebildet ist.
In dem hohlzylindrischen Ringraum 42 ist der Kupplungsnehmerkolben 30 in axialer Richtung 32 über einen Druck eines Druckmediums zwischen einer eingerückten ersten Position und einer ausgerückten zweiten Position beschränkt verlagerbar angeordnet. In 2 ist der Kupplungsnehmerkolben 30 in der eingerückten ersten Position gezeigt. Die 3 zeigt den Kupplungsnehmerkolben in der ausgerückten zweiten Position. Im Folgenden wird auf die 2 und 3 gleichzeitig Bezug genommen.
In der ersten Position ist der Kupplungsnehmerkolben 30 in den hohlzylindrischen Ringraum 42 eingefahren und in der zweiten Position ist der Kupplungsnehmerkolben 30 in einer ausgefahrenen Position angeordnet.
Der Kupplungsnehmerkolben 30 weist an einem dem hohlzylindrischen Ringraum 42 zugewandten Endabschnitt 48 eine Dichtung 50 auf, die gegen die innere Mantelfläche 44 und die äußere Mantelfläche 46 anliegt und einen in dem hohlzylindrischen Ringraum 42 ausgebildeten Druckraum 52 abdichtet. Auf diese Weise kann über einen in dem Druckraum 52 aufgebauten hydraulischen Druck der Kupplungsnehmerkolben 30 von der eingerückten ersten Position in die ausgerückte zweite Position verlagert werden, um die Ausrückfeder 34 zu betätigen.
Die innere Mantelfläche 44 und/oder die äußere Mantelfläche 46 ist bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums im Druckraum 52 zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet. Die Längsrichtung entspricht vorzugsweise der axialen Richtung der Getriebeeingangswelle 40. Die geneigte innere Mantelfläche 44 und äußere Mantelfläche 46 ist im Druckraum 52 des hohlzylindrischen Ringraums 42 ausgebildet, so dass die Dichtung 50 bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens 30 zwischen der ersten Position und der zweiten Position entlang der geneigten inneren Mantelfläche 44 und äußeren Mantelfläche 46 führbar ist. In der ersten Position ist der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche 44 und der äußeren Mantelfläche 46 gegenüber der zweiten Position reduziert. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass der Abstand zwischen der inneren Mantelfläche 44 und der äußeren Mantelfläche 46 in der zweiten Position größer als in der ersten Position ist.
Die Ausbildung der geneigten inneren Mantelfläche 44 und der geneigten äußeren Mantelfläche 46 hat den Vorteil, dass in dem hohlzylindrischen Ringraum 42 Entformungsschrägen ausgebildet werden, wodurch der Kupplungsnehmerzylinder 28 vorzugsweise in einfacher Weise aus einem Spritzgießwerkzeug entnehmbar ist. Auf diese Weise können Beschädigungen des Spritzgießwerkzeugs reduziert werden, so dass dieses häufiger verwendet werden kann. Somit können die Herstellungskosten reduziert werden. Zudem kann die Oberflächenbeschaffenheit der inneren Mantelfläche 44 und/oder äußeren Mantelfläche 46 erhöht werden, wodurch ein Verschleiß der Dichtung 50 bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens 30 zwischen der ersten Position und der zweiten Position reduziert werden kann.
Grundsätzlich kann es ausreichen, dass nur die innere Mantelfläche 44 oder nur die äußere Mantelfläche 46 geneigt ausgebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die innere Mantelfläche 44 und die äußere Mantelfläche 46 jeweils eine Neigung auf. Die Neigung der inneren Mantelfläche 44 kann von der Neigung der äußeren Mantelfläche 46 verschieden sein. Vorliegend weisen die innere Mantelfläche 44 und die äußere Mantelfläche 46 bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums jeweils eine Neigung von 0,5° auf, um die Entnahme des einen Kunststoff, insbesondere ein glasfaserverstärktes Polyamid, aufweisenden Kupplungsnehmerzylinders 28 aus dem Spritzgießwerkzeug zu vereinfachen.
Die innere Mantelfläche 44 und die äußere Mantelfläche 46 weisen jeweils eine Struktur auf, wobei die Struktur eine Rauheit zwischen Ra 0,4 µm und Ra 18 µm beträgt. Die Struktur auf einer Oberfläche der inneren Mantelfläche 44 und/oder der äußeren Mantelfläche 46 hat den Vorteil, dass in der Oberfläche kleine Taschen ausgebildet werden, in denen ein Schmiermittel anhaften kann, so dass die Dichtung 50 bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens 30 zwischen der ersten Position und der zweiten Position besser geschmiert werden kann. Auf diese Weise kann die Langlebigkeit der Dichtung 50 erhöht werden.
Die Dichtung 50 weist einen Nutdichtring 54 mit einer an die äußere Mantelfläche 46 anlegbaren äußeren Dichtlippe 56 und einer an die innere Mantelfläche 44 anlegbaren inneren Dichtlippe 58 auf. Zwischen der äußeren Dichtlippe 56 und der inneren Dichtlippe 58 ist zumindest abschnittsweise wenigstens eine Durchführöffnung 60 ausgebildet. Zudem weist die Dichtung 50 einen gegen die innere Dichtlippe 58 wirkenden inneren O-Ring 62 und einen in radialer Richtung zum inneren O-Ring 62 nach außen beabstandet angeordneten, gegen die äußere Dichtlippe 56 wirkenden, äußeren O-Ring 64 auf. Zwischen dem inneren O-Ring 62 und dem äußeren-O-Ring 64 ist ein Pin 66 angeordnet der durch die Durchführöffnung 60 geführt ist und in eine stirnseitig am Endabschnitt 48 des Kupplungsnehmerkolbens 30 angeordnete Rastaufnahme 68 eingreift und rückverankert ist. Somit kann über den Pin 66 der Nutdichtring 54 auf den Endabschnitt 48 des Kupplungsnehmerkolbens 30 formschlüssig angeordnet werden. Durch die Rückverankerung kann über den Pin 66 eine Vorspannkraft über die O-Ringe 62, 64 auf die an den jeweiligen O-Ring 62, 64 anliegende innere Dichtlippe 58 und/oder äußere Dichtlippe 56 ausgeübt werden, um diese an die entsprechende innere Mantelfläche 44 und/oder äußere Mantelfläche 46 anzupressen. Somit kann eine Vorspannung des Nutdichtrings 54 bzw. der Dichtung 50 in radialer Richtung erfolgen.
Der Pin 66 ist in einem Längsschnitt zumindest abschnittsweise T-förmig ausgebildet, und weist am unteren Ende des aufrechten Stegs Rastnasen 70 zur Verrastung mit der stirnseitig am Endabschnitt 48 des Kupplungsnehmerkolbens 30 ausgebildeten Rastaufnahme 68 auf. Auf diese Weise kann der Pin 66 in einfacher Weise mit den Rastnasen 70 in die als Hinterrastungseinschnitt ausgebildete Rastaufnahme 68 eingreifen. Der obere Querbalken des T-förmigen Pins 66 liegt an den inneren O-Ring 62 und den äußeren O-Ring 64 an. Auf diese Weise kann über den oberen Querbalken in einfacher Weise eine Anpresskraft auf den inneren O-Ring 62 und/oder den äußeren O-Ring 64 ausgeübt werden, um die jeweilige an den inneren O-Ring 62 und/oder äußeren O-Ring 64 anliegende Dichtlippe 58, 56 in radialer Richtung vorzuspannen.
Der Pin 66 ist in axialer Richtung beschränkt verlagerbar ausgebildet. Auf diese Weise kann bei der Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens 30 von der ersten Position in die zweite Position über den in dem Druckraum 52 aufgebrachten hydraulischen Druck zusätzlich eine gegenüber dem Kupplungsnehmerkolben 30 relative Verlagerung des Pins 66 bewirkt werden. Dadurch kann über den an den Pin 66 anliegenden inneren O-Ring 62 und/oder äußeren O-Ring 64 eine Kraft in radialer Richtung ausgeübt werden, um die an den inneren O-Ring 62 anliegende innere Dichtlippe 58 gegen die innere Mantelfläche 44 zu pressen und/oder die an den äußeren O-Ring 64 anliegende äußere Dichtlippe 56 gegen die äußere Mantelfläche 46 zu pressen. Auf diese Weise kann die Dichtwirkung gegenüber dem Druckraum 52 bei einer Verlagerung des Kupplungsnehmerkolbens 30 von der ersten Position in die zweite Position im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Die innere Dichtlippe 58 weist auf einer der inneren Mantelfläche 44 abgewandten Seite eine erste geneigte Seite 72 auf. Der innere O-Ring 62 liegt zumindest abschnittsweise an der ersten geneigten Seite 72 an. Entsprechend weist die äußere Dichtlippe 56 auf einer der äußeren Mantelfläche 46 abgewandten Seite eine zweite geneigte Seite 74 auf, wobei der äußere O-Ring 64 zumindest abschnittsweise an der zweiten geneigten Seite 74 anliegt. Auf diese Weise kann beispielsweise der innere O-Ring 62 bei einer relativen Verlagerung des Pins 66 gegenüber dem Kupplungsnehmerkolben 30 in einfacher Weise zumindest teilweise entlang der ersten geneigten Seite 72 geführt werden und eine Kraft in radialer Richtung auf die innere Dichtlippe 58 zum Anpressen der inneren Dichtlippe 58 an die innere Mantelfläche 44 ausüben. Entsprechend gilt für den äußeren O-Ring 64, der bei einer relativen Verlagerung des Pins 66 gegenüber dem Kupplungsnehmerkolben 30 in einfacher Weise zumindest teilweise entlang der zweiten geneigten Seite 74 geführt werden kann, und eine Kraft in radialer Richtung auf die äußere Dichtlippe 56 zum Anpressen der äußeren Dichtlippe 56 an die äußeren Mantelfläche 46 ausübt.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: Kupplung
14: Kupplungsausrücksystem
16: Geberzylinderanordnung
18: Kupplungsgeberzylinder
20: Kupplungsgeberkolben
22: Kupplungspedal
24: Stellglied
26: Hydraulische Strecke
28: Kupplungsnehmerzylinder
30: Kupplungsnehmerkolben
32: Axiale Richtung
34: Ausrückfeder
36: Reibpaket
38: Abtriebswelle
40: Getriebeeingangswelle
42: Hohlzylindrischer Raum
44: Innere Mantelfläche
46: Äußere Mantelfläche
48: Endabschnitt Kupplungsnehmerkolben
50: Dichtung
52: Druckraum
54: Nutdichtring
56: Äußere Dichtlippe
58: Innere Dichtlippe
60: Durchführöffnung
62: Innerer O-Ring
64: Äußerer O-Ring
66: Pin
68: Rastaufnahme
70: Rastnase
72: Erste geneigte Seite
74: Zweite geneigte Seite

Claims

Kolben-Zylinder-Anordnung von hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, umfassend einen zu einer Getriebeeingangswelle (40) konzentrisch anordbaren Kupplungsnehmerzylinder (28) eines Kupplungseinrück- oder Kupplungsausrücksystems (14), mit einem sich in einer axialen Richtung (32) erstreckenden hohlzylindrischen Ringraum (42), der in Umfangsrichtung durch wenigstens eine innere Mantelfläche (44) und eine in radialer Richtung nach außen zur inneren Mantelfläche (44) beabstandet angeordnete äußere Mantelfläche (46) ausgebildet ist, und einen in dem hohlzylindrischen Ringraum (42) in axialer Richtung über einen Druck eines Druckmediums zwischen einer eingerückten ersten Position und einer ausgerückten zweiten Position beschränkt verlagerbar angeordneten Kupplungsnehmerkolben (30), der an einem dem hohlzylindrischen Ringraum (42) zugewandten Endabschnitt (48) eine Dichtung (50) aufweist, und die innere Mantelfläche (44) und/oder äußere Mantelfläche (46) gegenüber einem Druckraum (52) abdichtet, wobei die innere Mantelfläche (44) und/oder die äußere Mantelfläche (46) bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums (42) im Druckraum (52) zumindest abschnittsweise geneigt ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der inneren Mantelfläche (44) und/oder äußeren Mantelfläche (46) bezogen auf die Längsrichtung des hohlzylindrischen Ringraums (42) eine Steigung zwischen 0,1° und 2°, vorzugsweise zwischen 0,25° und 1°, aufweist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (44) und/oder die äußere Mantelfläche (46) eine Struktur aufweist, wobei die Struktur eine Rauheit zwischen Ra 0,4 µm und Ra 18 µm, vorzugsweise zwischen Ra 0,8 µm und Ra 6,30 µm, aufweist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsnehmerzylinder (28) einen Kunststoff, vorzugsweise ein glasfaserverstärktes Polyamid aufweist, und/oder als Vollkunststoff oder Semikunststoff ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (50) in der ersten Position in radialer Richtung vorgespannt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (50) einen Nutdichtring (54) mit einer an die äußere Mantelfläche (46) anlegbaren äußeren Dichtlippe (56) und einer an die inneren Mantelfläche (44) anlegbaren inneren Dichtlippe (58) aufweist, und zwischen der äußeren Dichtlippe (56) und der inneren Dichtlippe (58) zumindest abschnittsweise wenigstens eine Durchführöffnung (60) ausgebildet ist, einen gegen die innere Dichtlippe (58) wirkenden inneren O-Ring (62) und einen in radialer Richtung zum inneren O-Ring (62) nach außen beabstandet angeordnete, gegen die äußere Dichtlippe (56) wirkenden, äußeren O-Ring (64) aufweist, und einen zwischen dem inneren O-Ring (62) und dem äußeren-O-Ring (64) angeordneten, durch die Durchführöffnung (60) geführten und mit einem Endabschnitt (48) des Kupplungsnehmerkolbens (30) rückverankerten Pin (66) aufweist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (66) in einem Längsschnitt zumindest abschnittsweise T-förmig ausgebildet ist, und am unteren Ende des aufrechten Stegs Rastnasen (70) zur Verrastung mit einer stirnseitig am Endabschnitt (48) des Kupplungsnehmerkolben (30) ausgebildeten Rastaufnahme (68) aufweist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Querbalken des T-förmigen Pins auf den inneren O-Ring (62) und/oder äußeren O-Ring (64) wirkt.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (66) in axialer Richtung beschränkt verlagerbar ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Dichtlippe (58) auf einer der inneren Mantelfläche (44) abgewandten Seite eine erste geneigte Seite (72) aufweist und der innere O-Ring (62) zumindest abschnittsweise an der ersten geneigten Seite (72) anliegt, und die äußere Dichtlippe (56) auf einer der äußeren Mantelfläche (46) abgewandten Seite eine zweite geneigte Seite (74) aufweist und der äußere O-Ring (64) zumindest abschnittsweise an der zweiten geneigten Seite (74) anliegt.