Nehmerzylinder slave cylinder
Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder eines Ausrücksystems für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. The invention relates to a slave cylinder of a release system for clutch or brake systems of a motor vehicle according to the preamble of the first claim.
Gattungsgemäße konzentrische Nehmerzylinder („concentric slave cylinder" - CSC) oder Zentralausrücker werden bei hydraulischen Kupplungssystemen in der Funktionskette zwischen Kupplungspedal und Kupplung eingesetzt. Sie weisen ein als Ringzylinder ausgebildetes Gehäuse auf, das um eine Kupplungs- bzw. Getriebeeingangswelle angeordnet ist. In dem Gehäuse ist ein in axialer Richtung beweglicher Ringkolben geführt, der ein sich an einer Kupplung abstützendes Ausrücklager trägt. Ein beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildeter Energiespeicher umschließt den Kolben. Bei hydraulischer Beaufschlagung des Kolbens über eine Druckleitung wirkt der vorgespannte Energiespeicher auf das Ausrücklager, wodurch die Kupplung betätigt wird. Generic concentric slave cylinders (CSCs) or CSCs are used in hydraulic clutch systems in the functional chain between the clutch pedal and the clutch, and have a housing designed as an annular cylinder, which is arranged around a clutch or transmission input shaft an axially displaceable annular piston is guided, which carries a release bearing which is supported on a clutch, an energy accumulator designed as a helical compression spring surrounds the piston ,
Aus der Druckschrift DE 1 1 2005 000 619 T5 ist beispielsweise ein derartiger Nehmerzylinder bekannt, der einen Kunststoffkörper umfasst, der eine ringförmige Bohrung definiert, in welcher ein ringförmiger Kolben gleitend gelagert ist. Der Kolben ist zur Bohrung hin durch eine ringförmige Dichtung abgedichtet. Zwischen der Dichtung und dem geschlossenen Ende der Bohrung ist ein Druckraum definiert, in den ein Druckmedium eingeleitet wird. Das Druckmedium kommt von einem Geberzylinder, der durch ein Kupplungspedal betätigbar ist. Der Kolben des Nehmerzylinders wirkt auf ein Ausrücklager, durch welches wiederum die Kupplung betätigt wird. In seiner vollständig nach außen gedrückten Stellung berührt der Kolben einen am Gehäuse angeordneten Sicherungsring, der den Kolbenhub begrenzt. Der Sicherungsring weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und sitzt in einer Nut im Außenumfang des sich radial innen befindenden Wandbereiches des Kolbens, der den Druckraum nach innen begrenzt. For example, such a slave cylinder is known from DE 1 1 2005 000 619 T5, which comprises a plastic body which defines an annular bore in which an annular piston is slidably mounted. The piston is sealed to the bore by an annular seal. Between the seal and the closed end of the bore, a pressure chamber is defined, in which a pressure medium is introduced. The pressure medium comes from a master cylinder, which can be actuated by a clutch pedal. The piston of the slave cylinder acts on a release bearing, by which in turn the clutch is actuated. In its fully outwardly depressed position, the piston contacts a circlip located on the housing which limits the piston stroke. The retaining ring has a circular cross-section and is seated in a groove in the outer circumference of the radially inwardly located wall region of the piston, which limits the pressure chamber inwards.
Nachteil bei diesen Lösungen ist, dass die maximale Ausreißkraft„relativ" niedrig ist, besonders bei hohen Temperaturen bei Überhitzung der Kupplung. Grund dafür ist, dass durch die Formschlussverbindung am Kunststoffgehäuse lokale Spannungskonzentrationen auftreten, welche die maximale Ausreißkraft vermindern. Ebenfalls ist die Wandstärke der In-
nenwand des Gehäuses über die Verbindung reduziert. Zudem ist beim Sicherungsring die Kraft ebenfalls abhängig von der Verbindung zum Gehäuse. The disadvantage of these solutions is that the maximum pull-out force is "relatively" low, especially at high temperatures when the coupling overheats, due to the fact that the positive-locking connection on the plastic housing causes local stress concentrations which reduce the maximum pull-out force In- reduced wall of the housing over the connection. In addition, the force is also dependent on the connection to the housing at the circlip.
Dadurch besteht die Gefahr, dass der Nehmerzylinder zu weit ausrückt, denn bei Überhitzung der Kupplung und daraus resultierender Überfüllung des hydraulischen Systems wölben sich die Tellerfederzungen der Kupplung im nicht ausgerückten Zustand der Kupplung vom Ausrücklager weg. Die in den Nehmerzylinder integrierte Vorlastfeder führt den Kolben nach, so dass durch die Schnüffelbohrung zusätzliches Hydraulikfluid aus dem Druckraum in das System gelangen kann, und das System beschädigt wird. As a result, there is a risk that the slave cylinder pushes too far, because overheating of the clutch and consequent overfilling of the hydraulic system, the plate spring tongues of the clutch bulge in the unengaged state of the clutch from the release bearing. The preload spring built into the slave cylinder feeds the piston so that additional hydraulic fluid from the pressure chamber can enter the system through the sniffer bore and damage the system.
Die Aufgabe besteht darin, einen Nehmerzylinder zu entwickeln, der einen zuverlässigen Anschlag für den Kolbenhub aufweist und eine hohe Anschlagkraft auch bei hohen Temperaturen aufnimmt. The task is to develop a slave cylinder, which has a reliable stop for the piston stroke and absorbs a high impact force, even at high temperatures.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. This object is solved by the characterizing features of the first claim.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Der Nehmerzylinder ist bevorzugt in Form eines CSC ausgebildet und weist ein konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordnetes Gehäuse aus Kunststoff und einen darin axial beweglichen ringförmigen Kolben auf, der mit einem Druck eines Druckmediums The slave cylinder is preferably formed in the form of a CSC and has a housing arranged concentrically about a transmission input shaft made of plastic and an axially movable annular piston, which with a pressure of a pressure medium
beaufschlagbar ist und mit einem Ausrücklager in Wirkverbindung steht, wobei am Gehäuse ein Anschlag vorgesehen ist, der einen Hub des Kolbens in Richtung zum Ausrücklager begrenzt und der Anschlag erfindungsgemäß zumindest teilweise aus einem sich von dem Kunststoffmaterial eines Grundkörpers des Gehäuses unterscheidenden Kunststoffmaterial und/oder aus einer metallischen Hülse besteht. can be acted upon and is operatively connected to a release bearing, wherein the housing is provided a stop which limits a stroke of the piston towards the release bearing and the stop according to the invention at least partially from a plastic material of a base body of the housing different plastic material and / or a metallic sleeve.
Die metallische Hülse wird dabei bevorzugt durch Umspritzen mit Kunststoff am Gehäuse befestigt und wird insbesondere als Einlegeteil bei der Herstellung des Gehäuses vom Kunststoff umspritzt und ist dadurch in das Gehäuse integriert. The metallic sleeve is preferably attached by encapsulation with plastic on the housing and is molded in particular as an insert in the manufacture of the housing from the plastic and is thereby integrated into the housing.
Um die erforderliche Festigkeit zu gewährleisten, besteht die Hülse aus Stahl oder Aluminium. Sie weist einen oder mehrere Durchbrüche/Bohrungen auf, durch welche der Kunststoff aus
dem Grundmaterial des Gehäuses reicht, so dass eine gute Verklammerung der Hülse im Gehäuse gewährleistet ist. To ensure the required strength, the sleeve is made of steel or aluminum. It has one or more openings / holes through which the plastic the base material of the housing is sufficient so that a good clamping of the sleeve is ensured in the housing.
Zur Bildung des Anschlages ist die Hülse mit einem radial nach außen weisenden To form the stop, the sleeve is facing radially outward
Randbereich versehen. Dieser kann nach der Montage des Kolbens durch ein Umformverfahren z.B. durch ein radial nach außen gerichtetes Umbördeln erzeugt sein und in diesem Fall ohne weitere Bauelemente selbst den Anschlag für den Kolben bilden. Edge area provided. This can be done after assembly of the piston by a forming process e.g. be generated by a radially outward beading and in this case even without further components form the stop for the piston.
Alternativ kann der radial nach außen weisende Randbereich der Hülse von einer darauf zuweisenden Stirnseite des Gehäuses beabstandet sein, wodurch eine nutartige Ausnehmung gebildet wird. In dieser Ausnehmung kann dann ein herkömmlicher Sprengring angeordnet sein, der in Verbindung mit der Hülse den Anschlag für den Kolben bildet. Alternatively, the radially outwardly facing edge region of the sleeve may be spaced from an end face of the housing facing it, whereby a groove-like recess is formed. In this recess, a conventional snap ring may then be arranged, which forms the stop for the piston in connection with the sleeve.
Vorzugsweise wird der im Wesentlichen zylindrische Wandbereich der Hülse radial innen am Kolben angeordnet, so dass die Lauffläche des Kolbens nicht beeinträchtigt wird. Preferably, the substantially cylindrical wall portion of the sleeve is arranged radially inwardly of the piston, so that the running surface of the piston is not affected.
Alternativ kann der Anschlag auch aus dem sich von dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers des Gehäuses unterscheidenden zweiten Kunststoffmaterial über ein Zweikomponenten- Spritzgussverfahren hergestellt sein und einen radial nach außen weisenden Randbereich aufweisen, der als Anschlag dient oder der von der darauf zuweisenden Stirnseite des Gehäuses beabstandet ist, wobei dann in der dadurch gebildeten Ausnehmung ebenfalls ein Sprengring angeordnet ist, der in Verbindung mit dem zweiten Kunststoffmaterial den Anschlag für den Kolben bildet Das zweite Kunststoffmaterial weist dabei höhere Festigkeitseigenschaften als das Grundmaterial des Gehäuses auf. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Kunststoffmaterial eine hohe Temperaturbeständigkeit besitzt. Zur Erzielung der geforderten Eigenschaften des zweiten Kunststoffmaterials kann dieses faserverstärkt sein oder auch andere festigkeitserhöhende Zusätze beinhalten. Alternatively, the stop may also be made from the second plastic material that differs from the plastic material of the main body of the housing via a two-component injection molding process and have a radially outwardly facing edge region which serves as a stop or which is spaced from the end face of the housing facing thereon, wherein then in the recess formed thereby also a snap ring is arranged, which forms the stop for the piston in conjunction with the second plastic material The second plastic material has higher strength properties than the base material of the housing. Furthermore, it is advantageous if the second plastic material has a high temperature resistance. To achieve the required properties of the second plastic material, this may be fiber-reinforced or contain other strength-increasing additives.
Da die aus metallischem Werkstoff (insbesondere Stahl) bestehende Hülse bzw. das zweite Kunststoffmaterial eine höhere Festigkeit als der Kunststoff des Gehäuses (besonders bei hohen Temperaturen) aufweisen, ist es möglich, eine deutlich höhere Anschlagkraft zu erzeugen, da man davon ausgehen kann, dass die Hülse nicht die Schwachstelle sein wird. Wegen der festen Verbindung zwischen Hülse und Gehäuse über die Bohrungsmatrix wird die maximale Anschlagkraft von der kompletten Wandstärke des Gehäuses abhängig sein.
Auch die Verwendung eines Formschlusses mit einem Sprengring oder einer Klammer gewährleistet sowohl bei Versendung eines Anschlages aus einer metallischen Hülse (insbesondere einer Stahlhülse) als auch bei einem zweiten Kunststoffmaterial aus einem höherfesten Kunststoff, die Aufnahme höherer Kräfte als bei einem herkömmlichen Kunststoffgehäuse, da die Spannungskonzentration am Stahlring oder am radial nach außen weisenden Absatz aus dem zweiten Kunststoffmaterial viel unkritischer ist. Since the existing of metallic material (especially steel) existing sleeve or the second plastic material has a higher strength than the plastic of the housing (especially at high temperatures), it is possible to produce a much higher impact force, since it can be assumed that the sleeve will not be the weak spot. Due to the fixed connection between sleeve and housing via the bore matrix, the maximum impact force will depend on the complete wall thickness of the housing. The use of a positive connection with a snap ring or a clip ensures both when sending a stopper from a metallic sleeve (in particular a steel sleeve) as well as a second plastic material made of a high-strength plastic, the inclusion of higher forces than in a conventional plastic housing, since the stress concentration on the steel ring or on radially outwardly facing paragraph of the second plastic material is much less critical.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen The invention will be described below with reference to embodiments and associated
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Drawings explained in more detail. Show it:
Figur 1 den radial innen angeordneten Bereich eines Gehäuses, in dem eine Stahlhülse angeordnet ist, FIG. 1 shows the region of a housing arranged radially on the inside, in which a steel sleeve is arranged,
Figur 2 den Nehmerzylinder mit der integrierten Stahlhülse, die umgebördelt wurde, 2 shows the slave cylinder with the integrated steel sleeve which has been flanged,
Figur 3 den Nehmerzylinder mit einer Stahlhülse und einem Sprengring als Anschlag,3 shows the slave cylinder with a steel sleeve and a snap ring as a stop,
Figur 4 einen Bereich eines Gehäuses aus einem Kunststoffmaterial, der mit einem zweiten Kunststoffmaterial durch ein 2K Spritzgießverfahren kombiniert ist. Figure 4 shows a portion of a housing made of a plastic material which is combined with a second plastic material by a 2K injection molding process.
In Figur 1 ist ein Ende eines radial innen liegenden ersten Wandbereich 1.1 eines aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 1 eines Nehmerzylinders dargestellt. In den nicht bezeichneten Innendurchmesser des ersten Wandbereiches 1.1 ist eine Stahlhülse 2 eingesetzt, die eine Vielzahl von Durchbrüchen 2.1 aufweist und die Stirnseite 1.2 des ersten Wandbereiches 1 .1 mit einem Bördelbereich 2.2 überragt. Die Stahlhülse 2 wurde mit Kunststoff an das Gehäuse 1 angespritzt, wobei der Kunststoff in die Durchbrüche 2.1 fließt und dadurch eine innige Verbindung zwischen Gehäuse 1 und Stahlhülse 2 hergestellt wird, die hohen Belastungen in a- xialer Richtung standhält. FIG. 1 shows an end of a radially inner first wall region 1.1 of a plastic housing 1 of a slave cylinder. In the non-designated inner diameter of the first wall portion 1.1, a steel sleeve 2 is used, which has a plurality of openings 2.1 and the end face 1.2 of the first wall portion 1 .1 projects beyond a crimping 2.2. The steel sleeve 2 was molded with plastic to the housing 1, wherein the plastic flows into the openings 2.1 and thereby an intimate connection between the housing 1 and steel sleeve 2 is produced, which withstands high loads in the axial direction.
Nachdem Anspritzen der Stahlhülse 2 wird gemäß Figur 2 der Kolben 3 mit der Kolbendichtung 4 in den Ringraum 5 des Gehäuses 1 montiert, der durch den ersten Wandbereich 1 .1 und einen zweiten Wandbereich 1 .3 des Gehäuses 1 gebildet wird. In den Ringraum 5 mündet eine Druckmittelbohrung 6, so dass zwischen erstem Wandbereich 1 .1 , zweitem Wandbereich 1.3 und Kolbendichtung 4 ein Druckraum D gebildet wird. Nach der Montage des Kolbens 3
wird der Bördelbereich 2.2 radial nach außen umgeformt, so dass dieser über den Außendurchmesser 1 .1 ' des ersten Wandbereiches 1.1 um einen Bereich a umfangsseitig hinausragt. Bekannterweise wirkt der Kolben 3 bei Druckbeaufschlagung des Druckraums D auf ein Ausrücklager 7 und es ist eine Vorlastfeder 8 vorgesehen. After injection molding of the steel sleeve 2, the piston 3 is mounted with the piston seal 4 in the annular space 5 of the housing 1, which is formed by the first wall portion 1 .1 and a second wall portion 1 .3 of the housing 1 according to Figure 2. In the annular space 5 opens a pressure medium bore 6, so that between the first wall portion 1 .1, second wall portion 1.3 and piston seal 4, a pressure chamber D is formed. After assembly of the piston 3 the flaring region 2.2 is deformed radially outward, so that it protrudes circumferentially beyond the outer diameter 1 .1 'of the first wall region 1.1 by a region a. Known manner, the piston 3 acts upon pressurization of the pressure chamber D on a release bearing 7 and it is a preload spring 8 is provided.
Der Bereich a bildet einen Anschlag a für einen radial innen liegenden stirnseitigen Bereich 3.1 des Kolbens 3, durch welchen sichergestellt ist, dass auch bei hohen Temperaturen aus dem Druckraum D kein Druckmedium austreten kann. The region a forms a stop a for a radially inner end region 3.1 of the piston 3, by which it is ensured that no pressure medium can escape from the pressure chamber D even at high temperatures.
Im Unterschied zu Figur 2 weist die Stahlhülse 2 gemäß Figur 3 keinen Bördelbereich 2.2 auf. Es ist lediglich ein Bund 2.3 vorgesehen, der axial von der Stirnseite 1.2 des ersten Wandbereiches 1.1 beabstandet ist und der radial nicht über den Außendurchmesser 1 .1 ' des ersten Wandbereiches hinausragt, so dass der Kolben 3 und die Kolbendichtung 4 in dem Ringraum 5 montiert werden können. Zwischen der Stirnseite 1.2 des ersten Wandbereiches 1 .1 , dem Bund 2.3 und dem Außendurchmesser 1 .1 ' wird eine Nut N gebildet, in die nach der Montage von Kolben 3 und Kolbendichtung 4 ein Sprengring 9 eingesetzt wird und der, wie der Bördelbereich 2.2 in Fig. 2 über den Außendurchmesser 1.1 ' des ersten Wandbereiches 1 .1 , um einen Bereich (Anschlag) a umfangsseitig hinausragt, und somit einen Anschlag a für den radial innen liegenden stirnseitigen Bereich 3.1 des Kolbens 3 bildet, durch welchen ebenfalls sichergestellt ist, dass der Kolben 3 von dem Anschlag a auch bei hohen Drücken und Temperaturen gehalten wird und somit auch bei hohen Temperaturen aus dem Druckraum D kein Druckmedium austreten kann. Der durch den Sprengring 9 gebildete Anschlag a wirkt in diesem Fall mit dem Bund 2.3 der Hülse 2 zusammen, denn der Sprengring 9 wird durch die Stirnseite 3.1 des Kolbens 3 bei einem hohen Druck im Druckraum D in der Nut N gegen den Bund 2.3 und somit gegen die Stahlhülse 2 gepresst. Dadurch, dass die Stahlhülse 2 wesentlich fester ist als der Kunststoff des Gehäuses 1 können auch mit dieser Lösung höhere Axialkräfte aufgenommen werden. In contrast to FIG. 2, the steel sleeve 2 according to FIG. 3 has no flaring region 2.2. It is only provided a collar 2.3, which is axially spaced from the end face 1.2 of the first wall portion 1.1 and the radially does not protrude beyond the outer diameter of the first wall portion 1 .1 ', so that the piston 3 and the piston seal 4 mounted in the annular space 5 can be. Between the end face 1.2 of the first wall portion 1 .1, the collar 2.3 and the outer diameter 1 .1 ', a groove N is formed, in which after the assembly of piston 3 and piston seal 4, a snap ring 9 is inserted and, like the crimping 2.2 in Fig. 2 over the outer diameter 1.1 'of the first wall portion 1 .1 to a region (stop) a protrudes circumferentially, and thus forms a stop a for the radially inner end portion 3.1 of the piston 3, which is also ensured that the piston 3 is held by the stopper a even at high pressures and temperatures and thus can escape from the pressure chamber D no pressure medium even at high temperatures. The stop formed by the snap ring 9 a cooperates in this case with the collar 2.3 of the sleeve 2, because the snap ring 9 is by the front side 3.1 of the piston 3 at a high pressure in the pressure chamber D in the groove N against the collar 2.3 and thus pressed against the steel sleeve 2. Because the steel sleeve 2 is substantially stronger than the plastic of the housing 1, higher axial forces can also be absorbed with this solution.
Einen Endbereich des ersten Wandbereiches 1 .1 eines Gehäuses 1 aus Kunststoff mit einem im 2K-Spritzgießverfahren angespritzten zweiten Kunststoffmaterial 10 ist in Figur 4 dargestellt. An end region of the first wall region 1 .1 of a housing 1 made of plastic with a second plastic material 10 injection-molded in the 2K injection molding process is shown in FIG.
Der radial nach außen weisende Randbereich wird durch einen Bund 10.1 des zweiten Kunststoffmaterials 10 gebildet, der von einer darauf zuweisenden Stirnseite 1 .2 des Gehäuses 1 beabstandet ist. In der dadurch entstandenen Nut N ist ein Sprengring 9 angeordnet,
der über den Außendurchmesser 1.1 ' des ersten Wandbereiches 1 .1 radial hinausragt und dadurch einen Anschlag a bildet, der in Verbindung mit dem Bund 10.1 und somit mit dem zweiten Kunststoffmaterial 10 den Hub des Kolbens 3 (hier nicht dargestellt) begrenzt.
The radially outwardly facing edge region is formed by a collar 10. 1 of the second plastic material 10, which is spaced from a facing end face 1 .2 of the housing 1. In the resulting groove N a snap ring 9 is arranged, which protrudes radially beyond the outer diameter 1.1 'of the first wall region 1 .1 and thereby forms a stop a which, in conjunction with the collar 10.1 and thus with the second plastic material 10, limits the stroke of the piston 3 (not shown here).
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 . Gehäuse 1 . casing
1 .1 erster Wandbereich 1 .1 first wall area
1 .1 ' Außendurchmesser 1 .1 'outer diameter
1 .2 Stirnseite 1 .2 front side
1 .3 zweiter Wandbereich 1 .3 second wall area
2. Stahlhülse 2. steel sleeve
2.1 Durchbrüche 2.1 breakthroughs
2.2 Bördelbereich 2.2 Flaring area
2.3 Bund 2.3 Federation
3. Kolben 3rd piston
3.1 stirnseitiger Bereich des Kolbens 3.1 frontal area of the piston
4. Kolbendichtung 4. Piston seal
5. Ringraum 5. annulus
6. Druckmittelbohrung 6. Pressure fluid hole
7. Ausrücklager 7. Release bearing
8. Vorlastfeder 8. preload spring
9. Sprengring 9th snap ring
10. zweites Kunststoffmaterial 10. second plastic material
10.1 Bund a Anschlag 10.1 Bund a stop
D Druckraum D pressure chamber
N Nut
N groove