DE10262406B3

DE10262406B3 - Kupplungsausrückvorrichtung und Verfahren zur Montage eines Kolbens einer Kupplungsausrückvorrichtung

Info

Publication number: DE10262406B3
Application number: DE10262406.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rammhofer; Dr. Welter Roland; Jean-Francois Heller; Urban Panther; Jan Grabenstätter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: US20020119055A1; DE10205177B4; FR2820799B1; US6769254B2; DE10205177A1; FR2820799A1; BR0200348A

Abstract

Kupplungsausrückvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem hydraulischen System (50) bestehend aus einem Geberzylinder (1, 1a, 1b) und einem Nehmerzylinder (52) mit jeweils einem in den Zylindern axial verlagerbaren Kolben (5c, 5e, 5f, 52b), wobei der Geberzylinder (1, 1a, 1b) mittels einer Betätigungsvorrichtung (61) Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Leitung (58, 59) den Nehmerzylinder (52) beaufschlagt, wobei zumindest einer der Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) mittels eines Formgebungsverfahrens aus Duroplast hergestellt ist, wobei ein Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mit einem an dem Verbindungsteil vorstehenden Zapfen (65) an dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) axial eingepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) verbundene und aus dessen Verlagerungslinie (10) verschwenkbare Kolbenstange (6) mittels eines Kugelgelenks bestehend aus einem an der Kolbenstange (6) angeformten Kugelkopf (63) und einer in dem Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) komplementär angeformten Gelenkpfanne (73) angeordnet ist und dass das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mittels eines Befestigungsmittels an der vom Kugelkopf (63) aus gesehenen der Kolbenstange (6) abgewandten Seite am Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) verliersicher befestigt ist, wobei der am Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) vorstehende Zapfen (65) mittels des Befestigungsmittels mit dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) einen Form- oder Kraftschluss bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsausrückvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem hydraulischen System bestehend aus einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder mit jeweils einem in den Zylindern axial verlagerbaren Kolben, wobei der Geberzylinder mittels einer Betätigungsvorrichtung Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Leitung den Nehmerzylinder beaufschlagt, sowie ein Verfahren zur Montage eines Kolbens einer Kupplungsausrückvorrichtung.
Derartige Kupplungsausrückvorrichtungen sind bekannt und weisen in der Regel kompliziert aufgebaute Geberzylinder auf. Beispielhaft sei anhand der DE-OS 44 05 581 ein Geberzylinder gezeigt, der einen einteiligen Kolben aufweist, in den mittels kompliziert zu fertigenden Hinterschnitten ein Verbindungsteil zur verschwenkbaren Aufnahme der Kolbenstange im Kolben eingeschnappt wird. Derartige Ausführungsformen von Kolben sind entweder nur mit komplizierten Spritzgusswerkzeugen aus Kunststoff oder mittels spanabhebender Fertigungsmethoden aus Metall und daher nur herstellbar.
Weiterhin ist die Kolbenoberfläche sowohl Führungsfläche für den Kolben in dem Gehäuse, als auch Dichtfläche für die Abdichtung des Geberzylinders, so dass bei einer unvergüteten Kolbenoberfläche durch die Führung des Kolbens Verschleiß auftritt und damit die Dichteigenschaften zwischen Kolben und Dichtung, beispielsweise durch Zerstören der Dichtung und/oder Oberflächenrauhigkeiten des Kolbens, vermindert werden.
Weiterhin ist durch die DE 38 16 607 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Kolben-/Zylinderaggregats bekannt geworden, bei dem der Kolben eines Zylinders aus einem Duroplast hergestellt wird und bei dem der Kugelkopf der Kolbenstange ohne metallische Hilfsmittel im Kolben verankert werden kann. Die bisher verwendeten metallischen Klipse und Federn können aufgrund der Sprödigkeit des Duroplastes nicht in Verbindung mit diesem Anwendung finden, ohne eine Beschädigung des Kolbens zu verursachen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die im Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen Geberzylinder vorzuschlagen, der unter Vermeidung dieser Mängel kostengünstig und fertigungstechnisch einfach herzustellen ist. Die Aufnahme der Kolbenstange soll im Kolben verschwenkbar erfolgen, die Montage der Kolben-/Kolbenstangeeinheit soll auch durch ungeschultes Personal durchzuführen sein. Der Kolben soll dabei in einfacher Weise spanlos gefertigt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine sichere und konstruktiv einfache Befestigung der Kolbenstange in dem aus Duroplast hergestellten Kolbens zu gewährleisten, ohne eine Beschädigung des Kolbens zu riskieren. Die Komplexität der Kupplungsausrückvorrichtung soll mit Hilfe der Erfindung weiter reduziert werden.
Die Aufgabe wird durch eine Kupplungsausrückvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 sowie einem Verfahren zur Montage eines Kolbens einer Kupplungsausrückvorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Bei der Kupplungsausrückvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahzeugs mit einem hydraulischen System bestehend aus einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder mit jeweils einem in den Zylindern axial verlagerbaren Kolben, wobei der Geberzylinder mittels einer Betätigungsvorrichtung Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Leitung den Nehmerzylinder beaufschlagt, wobei zumindest einer der Kolben mittels eines Formgebungsverfahrens aus Duroplast hergestellt ist, wobei ein Verbindungsteil mit einem an dem Verbindungsteil vorstehenden Zapfenan dem Kolben axial eingepasst ist, ist erfindungsgemäß eine mit dem Kolben verbundene und aus dessen Verlagerungslinie verschwenkbare Kolbenstange mittels eines Kugelgelenks bestehend aus einem an der Kolbenstange angeformten Kugelkopf und einer in dem Verbindungsteil komplementär angeformten Gelenkpfanne angeordnet und das Verbindungsteil ist mittels eines Befestigungsmittels an der vom Kugelkopf aus gesehenen der Kolbenstange abgewandten Seite am Kolben verliersicher befestigt, wobei der am Verbindungsteil vorstehende Zapfen mittels des Befestigungsmittels mit dem Kolben einen Form- oder Kraftschluss bildet.
Dabei kann das Formgebungsverfahren ein Pressverfahren, bei dem der Duroplast als Granulat in Form von Tabletten oder als vorplastifizierte Wurst im kalten beziehungsweise leicht vorgewärmten Zustand in das heiße Werkzeug eingebracht wird, ein Spritzgießverfahren, bei dem der Duroplast über eine Plastifiziereinheit plastifiziert und anschließend in die den Kolben bildenden Kavitäten eingespritzt wird oder ein Spritzpressverfahren sein, bei dem der Duroplast mittels eines Spritzkolbens über ein Angusssystem in die den Kolben bildenden Kavitäten gespritzt wird. Als vorteilhafte Materialien zur Charakterisierung des Duroplasten können dabei Komponenten wie Melamin, Phenolharze, Epoxidharze, Silikonharze, ungesättigte Polyester, Harnstoff- und/oder Formaldehyd sein. Beispielhaft für die Vielzahl der verwendbaren Duroplaste sei hier die Verwendung von Vyncolit G920 genannt. Zu dem Duroplasten können vorteilhafterweise Beimengungen, beispielsweise Verstärkungsmittel, zugefügt werden, um seine mechanischen Eigenschaften, beispielsweise dessen Festigkeit oder Härte wie Oberflächenhärte zu verbessern. Eine derartige Verstärkung können organische oder anorganische Fasern sein, beispielsweise Glasfasern, sein. Weiterhin können Beimengungen vorgesehen werden, die die Gleiteigenschaften an der Oberfläche verbessern, beispielsweise können dem Duroplasten Fluorkohlenwasserstoffe, beispielsweise Teflon, Graphit oder dergleichen beigemengt werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Kolben mittels eines Formgebungsverfahrens herzustellen, bei dem zumindest zwei Komponenten verwendet werden, wobei eine Komponente der Duroplast und eine weitere die Oberflächeneigenschaften bestimmende Komponente ist, beispielsweise eine die Oberflächenhärte bestimmende oder die Gleiteigenschaften bestimmende Komponente, beispielsweise ein Fluorkohlenwassertoff, ist.
Die Verwendung von Duroplast kann insbesondere dann von sehr großem Vorteil sein, wenn die Kolbenoberfläche des Kolbens sowohl Führungsfläche gegenüber dem Gehäuse als auch Dichtfläche für eine Dichtung zur Abdichtung des Geberzylinders ist, da in diesem Fall eine mechanische Belastung mit einem bei weicherem Material auftretenden Verschleiß auftritt, dem mit der Verwendung eines Duroplasten entgegengewirkt werden kann, so dass die Dichtfläche verschleißärmer ausgeführt werden kann und damit Oberflächenrauhigkeiten, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Thermoplasten auftreten können, vermieden werden können. Diese Oberflächenrauhigkeiten führen bekanntermaßen zur Verminderung der Dichtqualität und können beispielsweise bei der Verwendung von glasfaserverstärkten Thermoplasten zur Beschädigung der Dichtlippe der Dichtung führen, insbesondere wenn im Thermoplasten vorhandene Glasfasern an der Kolbenoberfläche vorstehen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Duroplast sind die gegenüber einem massiven Kolben aus Metall geringeren Material- und Herstellungskosten, insbesondere bei den Stückzahlen einer Großserienfertigung.
Es versteht sich, dass allein schon aus Kosten- und Verschleißgründen ein Duroplast auch vorteilhaft für Kolben von Nehmerzylindern, beispielsweise im Bereich der Kupplungsglocke angeordneten Nehmerzylindern, die über einen Ausrückhebel auf ein Ausrücklager einwirken, oder von um die Getriebeeingangswelle angeordnete Nehmerzylindern, vorteilhaft sein kann. Die Verschwenkbarkeit der Kolbenstange gegen den Ausrückhebel in einem engen Winkel von beispielsweise maximal 10° gegen die Rotationsachse des den Kolben aufnehmenden Zylinders kann durch einen variabel ausgeführten Dichtsitz des Kolbens gegenüber der Zylinderinnenwand des Zylinders vorgesehen sein, wobei die Dichtigkeit mittels eines Dichtsitzes zwischen Kolben und Zylinderinnenwand – hier kann es vorteilhaft sein, beide Teile, nämlich Gehäuse und Kolben aus Duroplast herzustellen – oder mittels einer dazwischen wirksamen Dichtung aus einem elastischen Material, beispielsweise einer Nutringdichtung bewirkt wird.
Die Ansteuerung der Verlagerung der Dichtung gegenüber dem Kolben wird dabei in vorteilhafter Weise während eines Verlagerungsintervalles des Kolbens reibungsgesteuert bewirkt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung der Verlagerung jedoch auch weggesteuert und/oder druckgesteuert sein. Es lassen sich im Wesentlichen drei Betriebszustände des Kolbens einstellen. Im Ruhezustand befindet sich der Kolben in Endlage, bei dem das hydraulische System im Wesentlichen drucklos ist, und der Kolben mit dem Gehäuse ein maximales, einzustellendes Volumen in der durch Kolben und Gehäuse gebildeten Kammer wie Druckkammer einstellt. Der zweite Zustand stellt die Betriebsstellung oder Arbeitsstellung dar, während der der Kolben axial gegenüber dem Gehäuse zur Verringerung des Volumens in der Druckkammer bewegt wird, so dass sich in der Druckkammer und damit über die Druckmittelleitung in dem Nehmerzylinder ein Druck einstellt, mittels dessen der Nehmerzylinder betätigt wird. Im dritten Betriebszustand wird der Kolben in Richtung Endstellung zurückbewegt und der Druck in der Kammer wird durch Vergrößerung des Volumens dieser zurückgefahren, wodurch der Nehmerzylinder wieder in seine Endlage zurückkehrt und die Kupplung wieder eingerückt wird. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass im Geberzylinder während eines Verlagerungsintervalles des Kolbens ein Druckmittelpfad zwischen Nachlaufbehälter und Kammer freigegeben wird. Dabei ist bevorzugt eine Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Kolben zur Abgrenzung der Druckkammer vorgesehen, die gegenüber dem Kolben axial und gegenüber dem Gehäuse radial abdichtet und axial begrenzt verlagerbar auf dem Kolben aufgenommen ist. Dabei kann die Dichtung in vorteilhafter Weise eine Nutringdichtung mit einer radial außen angeformten Dichtlippe sein, die in Dichtkontakt zum Gehäuse steht und an ihrer der Druckkammer abgewandten Seite axial auf einer Stirnfläche des Kolbens abdichtet. Hierzu kann an dem der Stirnseite zugewandten Ende der Dichtung eine ringförmige Dichtwulst axial erhaben sein, die eine definierte Dichtfläche zu der Stirnfläche des Kolbens ausbildet, sobald die Dichtung gegen die Stirnfläche gepresst wird. Es versteht sich, dass auch mehrere, sich auf unterschiedlichem Durchmesser befindenden ringförmigen Dichtwülste vorgesehen sein können, um bei Versagen einer Dichtwulst beispielsweise durch Verunreinigungen oder Defekt des Dichtkontakts weiterhin einen Dichtkontakt aufrecht erhalten zu können. Der Dichtkontakt kann auch durch Dichtwülste an der Stirnseite des Kolbens vorgesehen sein, wobei diese bereits bei der Herstellung angespritzt werden können. Hierdurch kann die Dichtung selbst annähernd plan und daher einfacher ausgestaltet sein.
In Ruhestellung des Kolbens ist weiterhin ein Austausch von Druckmedium mit dem Nachlaufbehälter vorgesehen, unabhängig von der reibungsgesteuerten Spaltbildung zwischen Dichtung und Kolben. Insbesondere bei vorliegendem Überdruck in der Druckkammer in Ruhestellung des Kolbens liegt dabei die Dichtung an dessen Stirnfläche an, so dass zur Sicherstellung des Austausches von Druckmedium ein alternativer Druckmittelpfad vorgesehen wird. Vorteilhaft ist die Dichtung so ausgeführt, dass sie die Mündung der Nachlaufleitung direkt verschließt, wobei die Dichtung wiederum axial begrenzt gegenüber dem Kolben verlagerbar ist, und diese Verlagerung reibungsgesteuert erfolgt. Hierbei kann die Verwendung eines Flachdichtrings vorteilhaft sein, der radial innen unter Ausbildung eines Reibkontaktes auf dem Kolben aufgenommen sein kann und radial außen an der Gehäuseinnenfläche geführt ist. Vorteilhaft ist dabei die radiale Zwischenschaltung eines Führungsringes, der zur Gehäuseinnenseite hin weniger Reibmoment ausbildet als die Dichtung zum Kolben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Befestigung des Kolbens mit einer aus dessen Verlagerungslinie verschwenkbaren Kolbenstange mittels eines Kugelgelenks, das aus einem an der Kolbenstange angeformten Kugelkopf und einer in einem Verbindungsteil komplementär angeformten Gelenkpfanne gebildet ist, wobei das Verbindungsteil mit Befestigungsmitteln an der vom Kugelkopf aus gesehenen der Kolbenstange abgewandten Seite am Kolben verliersicher befestigt ist. Weiterhin ist das Verbindungsteil mit einem an dem Verbindungsteil vorstehenden Zapfen an dem Kolben axial eingepresst, wobei der axial ausgeformte Zapfen mittels des Befestigungsmittels mit dem Kolben einen Form- oder Kraftschluss bildet. Auf diese Weise ist es möglich, ohne radial erweiterte Einformungen das Verbindungsteil zu befestigen, wodurch komplizierte und schwer entformbare Kolbengeometrien vermieden werden können. Ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel sieht hierbei vor, dass der Kraftschluss mittels eines Radialprofiles am Zapfen erfolgt, wobei der Zapfen mit dem Radialprofil in die Öffnung des Kolbens eingepresst wird. Hierbei können mehrere über den Außenumfang des Zapfens vorgesehene radial erweiterte ringflanschförmige Profile vorgesehen sein, die unterschiedliche Radien aufweisen können, wobei der Durchmesser des Zapfens geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung sein kann und sich dadurch die Radialprofile zwischen dem Außendurchmesser des Zapfens und dem Innendurchmesser der Öffnung verkeilen können. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, das Radialprofil schraubenförmig vorzusehen, so dass das Verbindungsteil mit der Kolbenstange mit vergleichsweise geringer Kraft in die Öffnung geschraubt werden kann, jedoch die axiale Haltekraft vergleichsweise höher ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Bildung eines Formschlusses zwischen dem Kolben und dem Verbindungsteil kann eine Schnappverbindung sein, wobei je nach Ausführungsform im Kolben oder im Verbindungsteil nach radial außen oder radial innen Schnapphaken ausgebildet sein können. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Hinterschnitt im Kolben oder Verbindungsteil vorgesehen. Bei der Ausführung des Formschlusses können die Schnapphaken mit dem Hinterschnitt verschnappen. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Verbindungsteil in eine Stufenbohrung des Kolbens eingeführt und verliersicher befestigt. Das Verbindungsteil weist hierfür einen axial ausgeformten Zapfen auf, der mittels Befestigungsmittel mit der Öffnung im Kolben einen Form- oder Kraftschluss bilden kann. Insbesondere bei hülsenförmigen, zur Druckseite hin geöffneten Kolben, können die Stufenbohrungen gebildet sein, die, verglichen mit dem Durchmesser des Zapfens, radial erweitert sind, so dass die Schnappnasen nach radial außen in den Bord der Stufenbohrung einschnappen können. Es versteht sich, dass bei einem Kolben, der zur Kammer beziehungsweise Druckseite hin geöffnet ist, zwischen dem Kolben und dem Verbindungsteil eine Abdichtung vorgesehen ist.
Ein weiterer Aspekt zur leichteren und einfacheren Aufnahme des Kugelkopfes in der Gelenkpfanne sieht im Bereich des Hinterschnittes der Gelenkpfanne eine verminderte Materialstärke zum Außendurchmesser des Verbindungsteiles hin vor oder in diesem Bereich axial ausgerichtete Längsschlitze des Verbindungsteiles. Die Montage der Kolbenstange im Kolben erfolgt dabei in der Weise, dass zuerst der Kugelkopf in der Gelenkpfanne fixiert wird und danach in den Kolben eingeschoben und axial fixiert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kolbenmantel oder die Führungsfläche des Gehäuses die radial elastisch erweiterbaren Teile des Verbindungsteiles zur leichteren Überwindung des Hinterschnittes durch den Kolben radial abgestützt werden.
Es versteht sich, dass die vorgeschlagenen Ausführungsformen einen axial wirksamen Energiespeicher wie beispielsweise eine Servofeder beinhalten können, die zwischen dem Gehäuse und dem Kolben axial wirksam ist. Insbesondere können diese Energiespeicher als sogenannte Übertotpunktfedern zur Kompensation des Kraftverhaltens der Kupplungseinrichtung vorgesehen sein. Weiterhin können Servofedern zur Rückstellung des Kolbens in die Ruhestellung vorgesehen sein, so dass auch außen im Bereich eines Kupplungspedales oder eines Aktors vorgesehene Energiespeicher entfallen können. Dabei kann sich ein entsprechend ausgebildeter Energiespeicher einerseits an der Stirnseite oder an dem axial angeformten Zapfen des Kolbens und andererseits an dem dem Eingang der Kolbenstange entgegengesetzten Ende des Gehäuses abstützen. Hierzu können Führungsmittel vorgesehen sein. Der Energiespeicher kann beispielsweise aus einer Schraubendruckfeder gebildet sein. Versuche haben dabei gezeigt, dass eine einzelne Schraubenfeder radial ausweichen kann, wobei nach einem erfinderischen Gedanken zur Steigerung der Knickfestigkeit zwei radial ineinander geschachtelte Federn verwendet werden können. Besonders vorteilhaft kann hier die Verwendung von Federn mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser und/oder unterschiedlicher Windungsanzahl und Windungssteigung, beispielsweise gegenläufige Windungssteigungen – sein. Die Erfindung wird anhand der 1 bis 13 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Übersicht über ein hydraulisches System zur Betätigung einer Reibungskupplung,
die 2 bis 4 Ausführungsbeispiele für einen nicht erfindungsgemäßen Geberzylinder des hydraulischen Systems,
die 5 bis 7 Ausführungsbeispiele für die Verbindung eines Kolbens mit einer Kolbenstange,
8 ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für die Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange,
9 ein Detail aus der 8,
10 ein weiteres, nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Verbindung eines Kolbens mit einer Kolbenstange,
11 einen speziell ausgestalteten, nicht erfindungsgemäßen Kolben zur Aufnahme einer Kolbenstange
und
12 und 13 Details der 11.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines hydraulischen Systems 50 als Kupplungsausrückvorrichtung mit einem Geberzylinder 1 bestehend aus einem Geberzylindergehäuse 2 und einem darin axial verlagerbaren Kolben 5 und einem Nehmerzylinder 52 bestehend aus einem Nehmerzylindergehäuse 52a und einem darin axial verlagerbaren Kolben 52b. Geber- und Nehmerzylinder sind mittels der Leitungsteile 58, 59 verbunden, zwischen diesen kann ein Drosselventil 51 eingebaut sein. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsbeispielen das Drosselventil 51 in den Geberzylinder 1 oder in den Nehmerzylinder 2 sowie in einem gegebenenfalls vorhandenen Kribbelfilter integriert sein kann.
Das Kupplungsausrücksystem 50 betätigt die Kupplung 54 hydraulisch durch Beaufschlagung des Kolbens 5 des Geberzylinders 1 mittels eines Betätigungsgliedes 61, das ein Fußpedal, ein Aktor, beispielsweise ein elektrischer Aktor, oder dergleichen sein kann. Hierdurch wird mittels einer mechanischen Übertragung, beispielsweise der Kolbenstange 6 Druck im Geberzylinder 1 aufgebaut, der über den Leitungsstrang 59, über das Drosselventil 51 und den Leistungsstrang 58 einen Druck im Nehmerzylinder 52 aufbaut. Der Kolben 52b des Nehmerzylinders 52 kann – wie in dem gezeigten Beispiel – über eine Ausrückmechanik 53 beispielsweise einem Hebel mit einem Ausrücker und gegebenenfalls einem Ausrücklager die nötige Ausrückkraft an der Kupplung 54, beziehungsweise an deren Ausrückelementen wie Tellerfeder, aufbringen. Weitere Ausführungsbeispiele können einen Nehmerzylinder 52 mit einem Ringkolben vorsehen, der koaxial um die Getriebeeingangswelle 57 angeordnet ist und bei dem der Ringkolben direkt über ein Ausrücklager auf die Tellerfederzungen der Tellerfeder einwirkt. Zum Aufbringen der Ausrückkraft ist der Nehmerzylinder 52 gehäusefest am Getriebegehäuse, das hier nicht näher dargestellt ist, oder an einem anderen gehäusefesten Bauteil angebracht. Die Getriebeeingangswelle 57 überträgt bei geschlossener Kupplung 54 das Drehmoment von der Kurbelwelle 56 der Brennkraftmaschine 55 auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe und anschließend auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges.
Um Druckmittelverluste und/oder Volumenänderungen des hydraulischen Systems 50, die beispielsweise durch einen Verschleiß der Reibbeläge der Reibungskupplung 54 mit einer Änderung der Tellerfederanstellung und damit verbunden einer axialen Verlagerung des Nehmerzylinderkolben 52b verursacht werden, ist in den Geberzylinder ein in den 2 bis 4 näher erläuterter Ausgleich von Druckmittel zwischen dem Druckmittelvolumen des hydraulischen Systems 50 und bevorratetem Druckmittel in einem über die Nachlaufleitung 9 mit dem im wesentlichen drucklosen und hydrostatisch über dem Geberzylinder 1 angeordneten Nachlaufbehälter 60 vorgesehen.
Die 2 bis 4 zeigen drei einander ähnliche Geberzylinder 1, 1a, 1b, wie sie beispielsweise in dem Ausrücksystem 50 der 1 eingesetzt werden. Gleiche Teile werden dabei mit denselben, ähnliche mit durch einen Buchstabenindex erweiterten Bezugszeichen bezeichnet. Entlang der Verlagerungslinie 10 des jeweiligen Kolbens 5, 5a, 5b sind die beiden Extremstellungen des axial mittels der Kolbenstange 6 mittels eines nicht dargestellten Betätigungsglieds (siehe 1) axial verlagerbaren Kolbens 5, 5a, 5b – oben Ruhestellung und unten Arbeitsstellung – als Teilschnitte gezeigt. Der Kolben 5, 5a, 5b ist in vorteilhafter Weise aus Kunststoff vorzugsweise Duroplast mittels Spritzgussverfahren hergestellt.
Die Geberzylinder 1, 1a, 1b weisen jeweils zwei aneinandergefügte Gehäuseteile 2, 2a, 2b, und 3, 3a, 3b auf, die vorteilhafterweise aus Kunststoff beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sind, wobei das Gehäuse in Tauchkolbenausführung ausgestaltet ist, so dass das Gehäuseteil 2, 2a, 2b in einteiliger Ausführung direkt auf dem Kolben 5, 5a, 5b mittels der Dichtung 4 gedichtet werden kann.
Das Gehäuseteil 3, 3a, 3b wird mittels eines axialen Ansatzes 28 in das Gehäuseteil 2, 2a, 2b bis zu einem Axialanschlag 29 axial übergreifend eingepasst und mit dem Gehäuseteil 2, 2a, 2b axial und drehfest verbunden, beispielsweise ultraschallverschweisst, verschraubt, verklebt und/oder verschnappt. Die Stirnseite 30 des Gehäuseteils 3, 3a, 3b dient als Axialanschlag für die Dichtung 4, die Gehäuse und Kolben 5, 5a, 5b nach außen abdichtet. Die Innenumfangsfläche 32 des Gehäuseteils 3, 3a, 3b ist als Führungsfläche für den Kolben 5, 5a, 5b ausgebildet. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Herstellung des Kolbens 5, 5a, 5b abweichend von der üblichen Verwendung eines thermoplastischen Materials besonders vorteilhaft aus einem Duroplasten besonders vorteilhaft ist, da die Dichtungsfläche 33 des Kolbens 5, 5a, 5b für die Dichtung 4 gleichzeitig die Führungsfläche des Kolbens 5, 5a, 5b in dem Gehäuseteil 3, 3a, 3b ist und somit zur Erhaltung der Qualität der Dichtung eine besonders verschleißfeste Oberfläche des Kolbens 5, 5a, 5b vorgesehen wurde. Auf diese Weise ist eine dauerhafte Doppelfunktion der Kolbenoberfläche 33 erst möglich. Als Materialien können Duroplaste eingesetzt werden, die die Anforderung im Verwendungsbereich von Geberzylindern erfüllen, beispielsweise die Temperaturbeständigkeit, mechanische Anforderungen und chemische Beständigkeit gegenüber dem Druckmittel. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wurde – nicht beschränkend zu verstehen – ein spritzgussfähiges Material von der Firma Vincolyt mit der Bezeichnung G920 verwendet. Es versteht sich, dass die Verwendung von Duroplast als verschleißfestes und resistentes Kolbenmaterial für alle Kolben, insbesondere für Kolben von hydraulischen Systemen zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen unabhängig von den gezeigten Ausführungsbeispielen, beispielsweise auch in Nehmerzylindern, vorteilhaft sein kann.
Wie bereits erwähnt, wird der Kolben 5, 5a, 5b mittels der Kolbenstange 6 axial verlagert. Durch diese Verlagerung wird das Volumen der Kammer 7, die durch das Gehäuseteil 2, 2a, 2b und den Kolben 5, 5a, 5b gebildet wird, verringert. Dadurch wird das in der Kammer 7 enthaltene Druckmittel über die Öffnung 8 in den über die Druckmittelleitung mit dem Geberzylinder 1, 1a, 1b verbundenen Nehmerzylinder verdrängt, in dem ein ebenfalls axial verschiebbarer Kolben verlagert wird, wobei dieser auf die Betätigungsmittel der Kupplung wirkt und dadurch diese ausgerückt wird. Der bei diesem Vorgang entstehende Druck erfordert eine effektive Dichtung zwischen dem Kolben 5, 5a, 5b und dem Gehäuse 2, 2a, 2b um ein Ausweichen des Druckmittels in Arbeitsstellung des Kolbens 5, 5a, 5b in die im wesentlichen drucklose Nachlaufleitung 9, die mit einem nicht dargestellten, in seiner Ausführung bekannten Nachlaufbehälter verbunden ist, zu verhindern. In Ruhestellung des Kolbens 5, 5a, 5b hingegen soll zwischen dem Nachlaufbehälter über die Nachlaufleitung 9 und der Kammer 7 ein Druckmittelaustausch stattfinden können. Außerdem soll während des Zurückfahrens des Kolbens 5, 5a, 5b gegebenenfalls ein Unterdruck in der Kammer 7 auftretender Unterdruck ausgeglichen werden können. Die Ausführungsbeispiele der Geberzylinder 1, 1a, 1b der 2 bis 4 zeigen hierzu unterschiedliche Lösungen.
In 2 wird dabei im Geberzylinder 1 die Kammer 7 zwischen Gehäuse 2 und dem Kolben 5 durch eine weitere, auf dem Kolben 5 angeordnete Nutringdichtung 11 abgedichtet. Dabei ist die Dichtung 11 an ihrem Innenumfang auf einem gegen den Kolben 5 axial begrenzt verlagerbaren Schlitten 12 aufgenommen. Der Schlitten 12 ist auf einem axial erweiterten Vorsprung 13 angebracht, der an seinem freien Ende einen radial nach außen erweiterten Bord 14 aufweist. Der Vorsprung 13 kann dabei als Ringflansch oder aus über den Umfang verteilten Flanschsegmenten gebildet sein, wodurch eine Befestigung wie Aufziehen oder Aufschnappen des Schlittens 12 erleichtert wird. Alternativ kann bei der Ausführung des Vorsprunges 13 als Ringflansch auch der Schlitten 12 in Längsrichtung geschlitzt sein, so dass in beiden Fällen eine Schnappverbindung entsteht. Zur leichteren Montage des Schlittens 12 auf dem Vorsprung kann der Bord 14 eine Einführschräge 15 aufweisen. Die Dichtung 11 dichtet im Gegensatz zu üblicherweise beidseitig radial abdichtenden Nutringdichtungen radial außen zum Gehäuse 2 einerseits und axial zum Kolben 5 über zumindest eine axial an der Dichtung 11 vorgesehene ringförmige Wulst 16, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel radial innerhalb dieser eine zweite, die Wulst 16 ergänzende Dichtwulst 17 vorgesehen ist. Die Dichtung 11 ist auf dem Schlitten 12 formreib- oder stoffschlüssig angeordnet oder mit diesem verklebt. Die Anordnung einer gegen den Kolben 5 axial beschränkt verlagerbaren Dichtung 11 hat den Zweck einer sogenannten reibungsgesteuerten Nachsaugfunktion mit folgender Funktionsweise:

Solange durch den Kolben 5 ein Druck in der Kammer 7 aufgebaut wird, dichtet die Dichtung 11 radial außen mittels der Dichtlippe 20 gegen die Wandung 18 des Gehäuseteils 2 und axial mittels der Dichtwülste 16, 17 gegen die Stirnfläche 21 des Kolbens 5 ab. Wenn der Kolben 5 zurück bewegt wird, tritt eine Druckentlastung der Kammer 7 ein, so dass bei weiterem Zurückziehen des Kolbens 5 die Dichtung 11 infolge der Reibverhältnisse zwischen der Dichtlippe 20 und der Wandung 18 einerseits und der Außenfläche 89 des Vorsprungs 13 und der Innenumfangsfläche 22 des Schlittens 12 andererseits so lange stehen bleibt, bis der Schlitten 12 von dem Bund 14 und dadurch die Dichtung 11, die an einem radial nach außen erweiterten Bund 23 des Schlittens 12 anliegt, selbst mitgenommen wird. Dabei werden die Reibverhältnisse zwischen den Reibpartnern 18, 20 und 89, 22 so ausgelegt, dass auf jeden Fall die Reibung der Dichtlippe 20 an der Wandung 18 größer als die Reibung des Schlittens 12 auf dem Vorsprung 13 ist. Durch die reibungsgesteuerte Verlagerung der Dichtung 11 gegenüber dem Kolben 5 wird die axiale Dichtung der Wülste 16, 17 gegenüber der Stirnfläche 21 aufgehoben, so dass in dieser Phase ein Austausch von Druckmittel aus dem Nachlaufbehälter über die Nachlaufleitung 9 und der Kammer 7 erfolgen kann. Hierfür ist im Weg zwischen der Kammer 7 und dem Nachlauf 9 ein Druckmittelpfad vorgesehen, beispielsweise ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Spalt 24 zwischen dem Vorsprung 13 und dem Schlitten 12 und in Verlängerung über die freigelegte Dichtfläche zwischen den Wülsten 16, 17 und der Stirnfläche 21 am Außenumfang des Kolbens 5 zumindest ein, vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilte Spalte 25 eingerichtet, so dass das Druckmittel über die Spalte 24, 25 in die vom Kolben 5 von der Kammer 7 abgetrennte, mit dem Nachlauf 9 in Verbindung stehende Kammer 26 gelangen kann. Es versteht sich, dass auch weitere Pfade beispielsweise durch Vorsehen eines Spalts zwischen dem Schlitten 12 und der Dichtung 11 vorgesehen sein können, beispielsweise können Schlitten 12 und/oder die Dichtung 11 ein entsprechendes Axialprofil an deren Kontaktfläche aufweisen oder die Dichtung 11 kann radial innerhalb der Dichtwulst 17 einen Durchgang aufweisen. Die reibgesteuerte Nachsaugeinrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in der Kammer 7 und damit in der sich anschließenden Druckmittelleitung bis hin zum Nehmerzylinder ein Unterdruck entsteht, wobei dieser Unterdruck das reibungsgesteuerte Öffnen der Axialdichtung zwischen Dichtung 11 und Stirnfläche 21 zusätzlich unterstützt. Die Axialdichtung zwischen Kolben 5 und Dichtung 11 zur Abdichtung der Kammer 7 wirkt weiterhin in Abhängigkeit vom anstehenden Druck in der Kammer 7 selbstverstärkend. In der Ruhestellung des Kolbens 5 soll weiterhin vermieden werden, dass sich beispielsweise hervorgerufen durch einen Verschleiß der Kupplungsbeläge, ein Überdruck in dem hydraulischen System (siehe 1) aufbaut. Hierzu ist die Kammer 7 in der Ruhestellung des Kolbens 5 mit dem wesentlichen drucklosen Nachlaufbehälter über die Nachlaufleitung 9 verbunden, wobei hierzu im Bereich der Dichtung 11 an der Wandung 18 zumindest eine, vorteilhafterweise mehrere über den Umfang verteilte Längsnuten 27 eingebracht werden, die vorteilhafterweise bereits während des Herstellungsverfahrens, beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahren, eingeformt sind.
3 zeigt einen dem Geberzylinder 1 der 2 ähnlichen Geberzylinder 1a, bei dem die Dichtfläche zwischen Dichtung 11 über die Dichtwulst 17 zu einem zusätzlich zwischen die Dichtung 11 und den Kolben 5a eingelegten Steuerring 34 erfolgt. In Arbeitsstellung des Kolbens 5a (siehe untere Hälfte der Verschiebelinie 10) erfolgt die Dichtung wie unter 2 beschrieben zwischen der Gehäuseinnenseite 18 und der Dichtlippe 20 der Dichtung 11 sowie axial an der Stirnfläche 21a des Steuerrings 34 mittels der Dichtwulst 16 und der Stirnfläche 21 des Kolbens 5a mittels der radial innerhalb dieser angeordneten Dichtwulst 17. Der Steuerring 34 ist dabei gegen axiales Ausweichen gegenüber dem Kolben 5a mit einer radial innen gelegenen konischen Anformung 35 versehen, die an einer Phase 36 des Kolbens 5a zur Anlage kommt. In Ruhestellung kommt der Steuerring 34 zur Anlage an einen Anschlagring 37, der in einer durch die Gehäuseteile 2a, 3a gebildeten Nut 38 axial fixiert ist. Der Anschlagring 37 kann weiterhin einen axialen Ansatz 39 zur Abstützung der Nutringdichtung 4 aufweisen. Durch die Anlage des Steuerrings 34 an dem Anschlagring 37, die bei einem Wegabschnitt erfolgt, bei dem der Kolben noch nicht ganz in der zurückgezogenen Endstellung des Kolbens und die durch einen Anschlag 40 des Kolbens 5a an dem Gehäuseteil 38 vorgegeben ist, wird der Anschlagring 34 und damit die auf dem Schlitten 12 verlagerbar angeordnete Dichtung 11 bis zum Erreichen der Endstellung entgegen dem Kolben 5a verlagert, so dass die Dichtfunktion zwischen der Stirnseite 21 des Kolbens 5a und der Dichtwulst 17 aufgehoben wird. Daraus ergibt sich ein Druckmittelpfad von der Kammer 7 über einen dadurch gebildeten Spalt 41, zu einer radial außen in dem Steuerring 34 angebrachten Öffnung 42 in die Nachlaufleitung 9, so dass in der Ruhestellung ein Druckmittelausgleich zwischen dem Nachlaufbehälter und dem hydraulischen System erfolgen kann. Durch diese Maßnahmen können die in 2 gezeigten axialen Einformungen 27 in dem Gehäuseteil 2, die in ungünstigen Fällen zu einem Verschleiß der Dichtung 11 führen können, vermieden werden.
4 zeigt ein den Geberzylindern 1, 1a ähnliches Ausführungsbeispiel eines Geberzylinders 1b mit nur einer Nutringdichtung 4. Die Abdichtung des Geberzylinders gegenüber der Nachlaufleitung 9 erfolgt mittels des Flachdichtrings 11a. Infolge des, verglichen mit dem Reibmoment zwischen dem Außenumfang des Anlageringes 37a, auf dem die Dichtung 11a form- reib- oder stoffschlüssig angeordnet oder verklebt ist, und der Innenfläche des Gehäuses 2b, erhöhten Reibmomentes der Dichtung 11a an der Kolbenoberfläche 33 wird bei Verlagerung des Kolbens in Richtung Öffnung 8 der Anlagering 37a mit der Dichtung 11a mitgenommen und die Öffnung 9a der Nachlaufleitung 9 verschlossen. Gleichzeitig kann durch entsprechend vorgesehene Spalte 43, 44 in dem Flachdichtring 11a beziehungsweise im Anschlagring 37a ein Druckmittelaustausch zwischen der Kammer 7 und der Kammer 45 stattfinden, so dass der Verschluss der Nachlaufleitung 9 über die Dichtung 11a selbstverstärkend ist. Die Dichtung 4 schließt dabei den Druckmittelraum, bestehend aus den Kammern 7 und 45 sowie den nachgeschalteten Leitungen und Druckkammern des Nehmerzylinders, nach außen dichtend ab. Bei einem Zurückfahren des Kolbens 5b wird in Abhängigkeit der anstehenden Druckverhältnisse sowie abhängig von den Reibungsverhältnissen des Flachdichtrings 11a auf der Kolbenoberfläche 33 der Flachdichtring 11a von der Öffnung 9a der Nachlaufleitung entfernt und damit reibungsgesteuert das Nachsaugen von Druckmittel aus der Nachlaufleitung und damit aus dem Nachlaufbehälter ermöglicht. Dieser Effekt wird bei Auftreten eines Unterdruckes in der Kammer 7 zusätzlich verstärkt, indem die Dichtung 11a ebenfalls einem Unterdruck ausgesetzt ist. Um bei gegebenenfalls anliegendem Überdruck in der Kammer 7 in Ruhestellung dennoch einen Druckmittelaustausch zwischen der Nachlaufleitung 9 und der Kammer 7 zu ermöglichen, wird vor dem Erreichen des Kolbens in der Endstellung – vorgegeben durch den Anschlag 40 – die Dichtung 11a durch den am Kolben radial erweiterten Bord 46 mitgenommen, wodurch die Öffnung 9a zum Austausch von Druckmittel freigelegt wird. Dieses Ausführungsbeispiel des Geberzylinders 1b zeichnet sich durch einen besonders axial begrenzten Bauraum aus, da die üblicherweise als Nutringdichtung ausgestaltete Primärdichtung zur Abdichtung der Kammer 7 entfallen kann und durch den Flachdichtring 11a ersetzt ist, die lediglich die Nachlaufleitung verschließt. Die Abdichtung der Kammer 7 übernimmt die Dichtung 4, die gleichzeitig die Abdichtung des Gehäuseteils 2b gegenüber dem Kolben 5b nach außen übernimmt.
In den nachfolgenden 5 bis 13 werden Ausgestaltungsbeispiele für eine Anbindung eines Kolbens 5c, 5d, 5e, 5f an eine Kolbenstange 6 sowie deren Details näher erläutert. Hierbei ist die Kolbenstange 6 aus der Verlagerungslinie 10 des jeweiligen Kolbens verschwenkbar angeordnet. In 5 sind dabei zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt, die jeweils als Teilschnitt oberhalb und unterhalb der axialen Verlagerungslinie 10 der Kolben 5c und 5d in einem nicht näher dargestellten und erläuterten Geberzylinder dargestellt. Im oberen Teilschnitt ist der Kugelkopf 63 der Kolbenstange 6 in einer Gelenkpfanne 76 des Verbindungsstücks 62 verliersicher untergebracht, das Verbindungsstück 62 wiederum ist in einer im Kolben 5c um die Verlagerungslinie 10 angeordneten Ausnehmung 64 axial fest und verdrehsicher eingepasst. Dabei ist an dem Verbindungsstück 62 ein axial vorstehender Zapfen 65 vorgesehen, der ein Radialprofil 66, beispielsweise mehrere axial hintereinander angeordnete, sich radial erweiternde Ringe, aufweist, wobei sich das Radialprofil 66 mit dem Innenumfang der Öffnung 64 verhakt oder radial verspannt, so dass eine axiale Hemmung des Zapfens 65 in der Öffnung 64 erfolgt, wobei die Öffnung gegenüber dem Verbindungsteil 62 einen leichten Hinterschnitt aufweisen kann, so dass eine Verspannung des Radialprofils 66 verbessert wird. Auch kann das Radialprofil 66 aus Gewindegängen bestehen, die dann in ein entsprechend vorgesehenes Außengewinde im Kolben 5c eingreifen, wobei diese Gewindeverbindung ebenfalls vorteilhafter Weise selbstsichernd ausgestaltet werden kann. Der Kolben 5c ist gegenüber der Druckkammer 7 des Geberzylinders offen, so dass die Verbindung zwischen Kolben 5c und dem Verbindungsteil 62 mittels einer Dichtung 67, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel kombiniert radial und axial abdichtet, abgedichtet ist. Eine Alternative hierzu ist die Verwendung des Verbindungsteils 62 in Zeikomponentenbauweise, indem im Bereich der vorgesehenen Dichtung ein dichtfähiges Material 67, beispielsweise Kautschuk, NBR oder dergleichen, stoffschlüssig mit dem Verbindungsteil 62 verbunden wird, beispielsweise während der Herstellung angespritzt wird. Die Montage der Kolben-/Kolbenstangeneinheit erfolgt in der Weise, dass zuerst das Verbindungsteil 62 mit der Kolbenstange 6 verbunden wird, indem der Kugelkopf 63 in die Gelenkpfanne 76 eingeschnappt wird, indem der Hinterschnitt 68 des Verbindungsteiles 62 überwunden wird. Hierzu kann die Elastizität des gewählten Kunststoffes ausgenützt werden, unterstützend kann die Wandstärke im Bereich des Hinterschnitts 68 dünn und damit radial federnd ausgestaltet werden und zur radialen Stabilisierung des Hinterschnitts 68 und Verlängerung der axialen Führungsfläche des Kolbens 5c kann am Kolben 5c eine axiale hülsenförmige Anformung 69, die den Hinterschnitt 68 axial übergreift und damit weitgehend auch die Führung des Kolbens 5c im Geberzylinder übernimmt, vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsstück im Bereich der Hinterschneidung 68 über den Umfang verteilte Längsschlitze aufweisen, die in radialer Richtung elastisch federnd sind, so dass die Einführung der Kugel 63 der Kolbenstange 6 mit verminderter Kraft erfolgen kann. Die Einheit aus Kolbenstange 6 und Verbindungsteil 62 wird in den Ansatz 69 des Kolbens 5c unter Zwischenlegung des Dichtringes 67 eingeführt, wobei der axiale Ansatz 65 des Verbindungsteiles 62 in der Öffnung 64 des Kolbens 5c radial verspannt und dadurch axial fixiert wird. Das Verbindungsteil 62 kann durch die Führung im Geberzylinder nicht mehr radial ausweichen, so dass der Hinterschnitt 68 die Kugel 63 der Kolbenstange 6 axial sichert, so dass die auftretenden Axialkräfte insbesondere beim Zurückziehen des Pedals abgefangen werden.
Der unterhalb der Verlagerungslinie 10 gezeigte Teilschnitt des Verbindungsteiles 62a ist bis auf die Befestigung des Verbindungsteiles 62a mit dem Kolben 5d gleich. Die Befestigung des Verbindungsteiles 62a mit dem Kolben 5d erfolgt im Bereich des der Kolbenstange 6 entgegengesetzten Endes des Kolbens 5d. Hierzu ist der axiale Ansatz 65a des Verbindungsteiles 62a entsprechend verlängert. Die Verbindung zwischen Verbindungsteil 62a und Kolben 5d erfolgt über eine Schnappverbindung 70, wobei im axialen Ansatz 65a vorgesehene Schnapphaken 71 einen radial nach innen erweiterten Bund 72 des Kolbens 5d radial nach außen übergreifen. Kolben 5d und Verbindungsteil 62a sind mittels einer Dichtung 67a gegeneinander im Bereich der Schnappverbindung 70 abgedichtet.
6 zeigt prinzipiell die Anordnung eines Verbindungsteiles 62b, in einem Kolben 5e, wie es bereits in der 5 als Verbindungsteil 62 beschrieben wurde. Unterschiedlich ist hierzu, dass der Kolben 5e ein geschlossener Kolben ist, der hier verkürzt dargestellt ist. Um einen Lufteinschluss in der Öffnung 64a des Kolbens 5e während des Einführens des Verbindungsteiles 62b und damit eine erschwerte Montage zu vermeiden, ist in dem Verbindungsteil 62b eine Luftablassöffnung 73 vorgesehen, die durch den axialen Ansatz 65b hindurch geführt ist und in der Pfanne 76 zur Aufnahme des Kugelkopfes der Kolbenstange mündet. Zusätzlich kann im Kugelkopf (siehe 63 der 5) eine zur Öffnung 73 korrespondierende Öffnung vorgesehen werden. In vereinfachter Weise kann die Luft auch durch einen zwangsläufig bestehenden Spalt zwischen der Pfanne 76 und dem Kugelkopf entweichen.
7 zeigt einen in einem Geberzylindergehäuse 2c durch Begrenzungsmittel 74 begrenzt verlagerbaren Kolben 5f, in dem die Kolbenstange 6 mittels eines Verbindungsteiles 62c axial fest und gegen die Verlagerungslinie 10 des Kolbens 5f verschwenkbar angeordnet ist. Die Befestigung des Verbindungsteiles 62c in dem Kolben 5f erfolgt mittels einer Schnappverbindung 70a, wobei das Verbindungsteil 62c mittels des axialen Ansatzes 65b die im Kolben zentral um die Verlagerungslinie 10 des Kolbens 5f vorgesehene Öffnung 64b durchgreift und mittels radial elastischer, nach radial außen ausgerichteter Schnapphaken 71a, die sich an einem sich an die Öffnung 64b anschließenden radial erweiterten Bund 75 des Kolbens 5f axial abstützen. Während der Durchführung des Ansatzes 65c durch die Öffnung 64b legen sich die Schnapphaken 71a im Wesentlichen an den Außendurchmesser des axialen Ansatzes 65c an und schnappen nach dem Durchgriff durch die Öffnung 64b radial nach außen. Der Kolben 5f ist in Richtung der Druckkammer offen, so dass zwischen dem Verbindungsteil 62c und dem Kolben 5f im Bereich der Öffnung 64b eine Dichtung 67b vorgesehen ist. Vor der Montage des Verbindungsteiles 62c in den Kolben 5f wird der Kugelkopf 63 der Kolbenstange 6 in die Pfanne 76 des Verbindungsteiles 62c eingeschnappt, wobei zur Überwindung des Hinterschnittes 68a der den Kugelkopf 76 umgebende Bereich des Verbindungsteils 62c über den Umfang verteilt segmentiert sein kann. Im eingebauten Zustand stützt sich dieser Bereich radial an der Innenseite des Kolbens 5f radial ab, so dass ein Ausweichen des Kugelkopfes 63 aus der Gelenkpfanne 76 nicht mehr möglich ist und daher die Kolbenstange 6 im Kolben 5f sicher fixiert ist.
8 zeigt eine in einem Kolben 5g axial fixierte und aus der Verlagerungslinie 10 verschwenkbare Kolbenstange 6. In dem massiven, vorzugsweise aus Duroplast hergestellten Kolben 5g ist eine der Kugelgestalt der Kugel 63 der Kolbenstange 6 angepasste Gelenkpfanne 76 vorgesehen, in die die Kugel 63 eingelegt wird und mittels einer Abdeckkappe 77 axial gesichert wird. Hierzu weist der Kolben 5g im Bereich der Gelenkpfanne 76 einen axialen Ansatz 78 mit einem an dessen freiem Ende vorgesehenen radial erweiterten Bund 79 auf, in den ein entsprechend korrespondierendes Profil des Deckels 77 eingeschnappt oder von der senkrecht zur Verlagerungslinie 10 stehenden Ebene eingeschoben wird. Hierzu weist der in 9 in Ansicht dargestellte Deckel 77 eine Segmentierung 80 auf. Die Öffnung 81, durch die die Kolbenstange 6 geführt ist, wird bezüglich ihres Durchmessers an den Durchmesser der Kugel 63 im Bereich ihres Überganges in die Kolbenstange 6 angepasst, wobei die Kugeloberfläche entsprechend im Deckel 77 nachgebildet sein kann. Zur Bildung einer elastischen Aufnahme der Kugel 63 in der Gelenkpfanne 76 können im Deckel 77 vom Mittelpunkt ausgehend Schlitze 82 vorgesehen sein, durch die über den Umfang verteilte Zungen 83 gebildet werden, die in Axialrichtung elastisch sind. Hierdurch kann auch eine leichte Vorspannung der Kugel 63 in der Pfanne 76 vorgesehen sein, so dass der Deckel 77 unter Vorspannung gehalten und daher ohne weitere Mittel verliersicher auf dem Kolben 5g fixiert ist.
Die 10 zeigt einen weiteren Kolben 5h, an dem die Kolbenstange 6 axial fest und gegen die Verlagerungslinie 10 des Kolbens 5h verschwenkbar befestigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind über den Umfang verteilte Segmente 76a vorgesehen, die die Gelenkpfanne 76 für den Kugelkopf 63 ausbilden und die im Bereich des Überganges zum Kolbenkörper 5h so ausgestaltet sind, dass sie radial nach außen elastisch verlagerbar sind, so dass der Kugelkopf den Hinterschnitt 68b der Segmente 76a durchdringen kann. Zur radialen Fixierung der Segmente 76a wird nach Einführen des Kugelkopfes 63 ein Fixierring 84 axial über die Segmente 76a geschoben. Die axiale Fixierung des Fixierringes 84 erfolgt mittels Reibung oder mittels einer Selbstverriegelung. Hierzu kann der Fixierring 84 aus Kunststoff hergestellt sein und entsprechende Fixiernasen 85 aufweisen, die in Segmente 76a radial eingreifen. Es versteht sich, dass der Fixierring 84 auch aus Metall sein kann und infolge Reibung und/oder aufgrund einer Vorspannung auf den Segmenten 76a fixiert sein kann.
Die 11 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Kolbens 5i mit einer Gelenkpfanne 76 zur Aufnahme einer Kolbenstange wie zuvor beschrieben. In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, axiale Zugkräfte zu übertragen, so dass eine einfache Verliersicherung der Kolbenstange im Kolben 5i ausreichend ist. Hierzu kann es vorteilhaft sein, unnötige Teile zu vermeiden und daher lediglich am Kolben 5i über den Umfang verteilte, nach radial innen erweiterte Nasen 86 vorzusehen, die für einen kugelförmigen oder kalottenförmigen Kugelkopf der Kolbenstange einen Hinterschnitt bilden. Die Elastizität des Kolbenmaterials 5i und/oder des Kugelkopfes wird dabei so gewählt, dass dieser die Nasen 86 axial durchdringen kann, wobei anschließend die Nasen 86 radial einfedern und die Kolbenstange verliersicher fixieren.
Die 12 zeigt hierzu den Kolben 5i entlang der Schnittfläche A-A in 11. Deutlich werden hieraus die über den Umfang verteilten, nach innen gerichteten Nasen 86. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs über den Umfang verteilte Nasen 86 vorgesehen.
13 zeigt alternativ zu den Nasen 86 in 12 weitere radial nach innen erhabene, über den Umfang verteilte Segmente 87, deren Innenform der Kreisform des Kugelkopfes der Kolbenstange angepasst ist und die nach Überwinden des Kugelkopfes für diesen einen Hinterschnitt bildet.

Claims

Kupplungsausrückvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem hydraulischen System (50) bestehend aus einem Geberzylinder (1, 1a, 1b) und einem Nehmerzylinder (52) mit jeweils einem in den Zylindern axial verlagerbaren Kolben (5c, 5e, 5f, 52b), wobei der Geberzylinder (1, 1a, 1b) mittels einer Betätigungsvorrichtung (61) Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Leitung (58, 59) den Nehmerzylinder (52) beaufschlagt, wobei zumindest einer der Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) mittels eines Formgebungsverfahrens aus Duroplast hergestellt ist, wobei ein Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mit einem an dem Verbindungsteil vorstehenden Zapfen (65) an dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) axial eingepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) verbundene und aus dessen Verlagerungslinie (10) verschwenkbare Kolbenstange (6) mittels eines Kugelgelenks bestehend aus einem an der Kolbenstange (6) angeformten Kugelkopf (63) und einer in dem Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) komplementär angeformten Gelenkpfanne (73) angeordnet ist und dass das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mittels eines Befestigungsmittels an der vom Kugelkopf (63) aus gesehenen der Kolbenstange (6) abgewandten Seite am Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) verliersicher befestigt ist, wobei der am Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) vorstehende Zapfen (65) mittels des Befestigungsmittels mit dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) einen Form- oder Kraftschluss bildet.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss mittels eines Radialprofils (66) an dem Zapfen (65) erfolgt, der in eine Öffnung (64, 64a, 64b) des Kolbens (5c, 5e, 5f, 52b) gepresst wird.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Radialprofil (66) des Zapfens (65) mit einem Innenumfang der Öffnung (64, 64a, 64b) des Kolbens (5c, 5e, 5f, 52b) verhakt oder radial verspannt, so dass eine axiale Hemmung des Zapfens (65) in der Öffnung (64, 64a, 64b) erfolgt.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialprofil (66) mehrere axial hintereinander angeordnete, sich radial erweiternde Ringe aufweist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss mittels einer Schnappverbindung (70, 70a) gebildet ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss mittels einer Verschraubung des Zapfens (65) mit dem Kolben (5c, 5e, 5f, 52b) erfolgt.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (62) in eine Stufenbohrung des Kolbens (5c, 5e, 5f, 52b) eingeführt und verliersicher befestigt ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) oder der Kolben einen Hinterschnitt (68, 68a, 68b) aufweist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf (63) mittels des Hinterschnitts (68, 68a, 68b) verliersicher in dem Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) aufgenommen ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) im Bereich des Hinterschnitts (68, 68a, 68b) zumindest einen Längsschlitz aufweist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschnitt (68, 68a, 68b) aus Kunststoff besteht und/oder die Wand im Bereich des Hinterschnitts (68, 68a, 68b) radial federnd ist.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Hinterschnitts (68, 68a, 68b) radial elastisch erweiterbare Längsschlitze durch ein Gehäuse (2, 2a, 2b, 3, 3a, 3b) des Geberzylinders (1, 1a, 1b) oder eine Wandung des Kolbens (5c, 5e, 5f, 52b) radial abgestützt sind.
Kupplungsausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) einteilig und aus durch Längsschlitze getrennten radial elastischen Gelenkpfannensegmenten (76a) gebildet ist, die nach dem Einbringen des Kugelkopfes (63) mittels eines radial außen die Gelenkpfannensegmente (76a) umschließenden Ringes (84) radial fixiert sind.
Verfahren zur Montage eines Kolbens einer Kupplungsausrückvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem hydraulischen System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zuerst das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mit der Kolbenstange (6) durch Einschnappen des Kugelkopfes (63) in die Gelenkpfanne (73) verbunden wird, und anschließend das Verbindungsteil (62, 62a, 62b, 62c) mit dem Kolben aus Duroplast verbunden wird.