EP3172448A1 - Unpolare lauffläche für ausrücksysteme um stick-slip effekte und geräusche zu verringern - Google Patents

Unpolare lauffläche für ausrücksysteme um stick-slip effekte und geräusche zu verringern

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Publication number
EP3172448A1
EP3172448A1 EP15747377.8A EP15747377A EP3172448A1 EP 3172448 A1 EP3172448 A1 EP 3172448A1 EP 15747377 A EP15747377 A EP 15747377A EP 3172448 A1 EP3172448 A1 EP 3172448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
piston
slave
master
sealing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15747377.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jérémy Keller
Kirill PROKHOROV
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3172448A1 publication Critical patent/EP3172448A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
    • F15B15/1452—Piston sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D25/12—Details not specific to one of the before-mentioned types
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in secondary cylinders for actuating clutches, i.e. primary cylinders
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    • F16D2048/0257—Hydraulic circuit layouts, i.e. details of hydraulic circuit elements or the arrangement thereof
    • F16D2048/026—The controlling actuation is directly performed by the pressure source, i.e. there is no intermediate valve for controlling flow or pressure
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/082—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation
    • F16D25/087—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation the clutch being actuated by the fluid-actuated member via a diaphragm spring or an equivalent array of levers

Definitions

  • the invention relates to a cylinder arrangement, at least comprising a cylinder and a piston arranged therein, wherein the piston has at least one sealing element for sealing the relatively movable components piston and cylinder; and a hydraulic or pneumatic return system for a friction clutch, in particular for a motor vehicle.
  • the invention relates to a cylinder arrangement having at least one cylinder and a piston arranged therein, wherein the piston has at least one sealing element for sealing the relatively displaceable components piston and cylinder and comprises at least one contact lip with a circumference, which is adapted to abut slidably in installation on a corresponding sealing surface of the cylinder and thus set a sealing effect; wherein at least the sealing surface consists of a non-polar material.
  • the cylinder arrangement comprises, for example, a sealing element of a piston, for example a master piston or slave piston of a hydraulic or pneumatic return system, which serves to seal a hydraulic fluid or a pneumatic gas with respect to the environment.
  • the sealing element has a contact lip which rests on a corresponding sealing surface and carries out a movement relative to the sealing surface.
  • the contact lip is pressed against the sealing surface in such a way that no or only a negligible amount of the hydraulic fluid or of the pneumatic gas can break through this barrier.
  • the contact lip not only has to apply the force to the contact lip, but it can also be set up so that it is supported by the fluid and the contact lip is additionally pressed against the corresponding sealing surface.
  • the material is a polypropylene or polyethylene.
  • thermoplastics from the group of thermoplastics have low intermolecular forces.
  • thermoplastics with thermosets makes it clear that the direct linking of polymer chains by atomic bonds has a very large influence on the properties of plastics. But the intermolecular forces (also called minor valences) between the macromolecules play a major role. Since the polymer chains are extremely long, the forces between these chains become very large. Polymer chains possessing polar groups are attracted to each other by dipole-dipole forces. These forces are not as strong as the hydrogen bridges, but much higher than nonpolar plastics such as polyethylene. Nonpolar plastics, such as polyethylene or polypropylene, have much lower softening ranges than other plastics because their polymer chains are held together only by the weak van der Waals forces.
  • nonpolar material at least for the sealing surface allows the use of sealing elements, which consist of EPDM.
  • sealing elements consist of EPDM.
  • the usually occurring Stick-Sl ip effect is reduced here and / or completely suppressed. This is due to the fact that between the sealing element and the sealing surface now lower intermolecular forces act, so that a juxtaposition of sealing element and sealing surface is overcome faster.
  • the cylinder consists of the nonpolar material.
  • the housing of the cylinder is made entirely of the nonpolar material.
  • a coating of a cylinder inner wall wherein the coating (exclusively) comprises the non-polar material;
  • a 2K process different materials are assembled into a final product in a common manufacturing process.
  • 2K injection molding processes are meant herewith.
  • This can z.
  • harder plastics can be processed together with nonpolar material, so that, for example, B. a cylinder inner wall at least in the region of the sealing surface of non-polar material and in particular all other areas of the cylinder made of the harder plastic.
  • Cohesive compounds are in particular called all compounds in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. At the same time, they are non-detachable compounds that can only be separated by destroying the connectors.
  • the cylinder is a master cylinder, a semi-slave cylinder or a slave cylinder.
  • the distinction between the individual cylinders is familiar to the person skilled in the art.
  • the cylinder is a master cylinder with a primary sealing element and a secondary sealing element (ie, two sealing elements), wherein both sealing elements are arranged on the piston and at least the secondary sealing element bears with the contact lip on the sealing surface and is moved along the sealing surface.
  • the primary seal seals the wake region of the cylinder from the actuation and / or the environment.
  • the trailing edge of a master cylinder is the area between the primary sealing element and the secondary sealing element, which is filled from a reservoir of the fluid (pressureless).
  • the secondary sealing element seals the pressure chamber from the (non-pressurized) wake region.
  • the pressure chamber is fluidly connected in particular with the slave cylinder via a pressure line, so that flows through the actuation of the master cylinder fluid from the pressure chamber of the master cylinder via the pressure line to the slave cylinder and thus the slave cylinder is actuated.
  • the nonpolar material can be used in particular (also / additionally) for the sealing surface, which cooperates with the primary sealing element of the cylinder arrangement.
  • a hydraulic or pneumatic return system for a friction clutch having at least the following components:
  • a master cylinder arrangement with a master piston in a master cylinder A slave cylinder arrangement with a slave piston in a slave cylinder,
  • the master cylinder arrangement and the slave cylinder arrangement communicate with each other in terms of flow, so that a movement of the master piston can be converted into a movement of the slave piston
  • at least one of the cylinder arrangements comprises a cylinder arrangement according to the invention, wherein by means of the at least one sealing element the piston can be sealed relative to the associated cylinder such that an overflow of a fluid in the associated cylinder can be prevented in at least one direction.
  • the hydraulic or pneumatic return system consists of a master piston, which can compress a master volume in a master cylinder and a corresponding slave piston, which is moved in a slave cylinder as a result of an increase in volume in the slave cylinder. Contrary to the naming of the piston and the slave piston, a retrograde transfer of forces is also possible. In addition, a translation can take place by different piston surfaces or other elements. At least one of the cylinder arrangements is carried out according to the invention, wherein due to the design of the sealing surface of a non-polar material only a small stick-slip effect occurs.
  • a stick-slip effect is particularly preferably suppressed to such an extent that noise no longer takes place and achieves a significantly improved sealing effect over all operating states (piston speed, pressure conditions in the pressure space / wake region, type of fluid, temperature of the fluid) becomes.
  • a friction clutch with an axis of rotation for releasably connecting an output shaft to a drive train which has at least the following components:
  • At least one friction pack wherein a torque can be transmitted via the friction pack in the pressed-on state
  • a return system for actuating the friction pack by means of the slave piston.
  • the friction clutch is adapted to releasably transfer torque from an output shaft to a drive train and vice versa.
  • this is achieved via the at least one friction pack, as described above, which has an axially displaceable pressure plate which is rotationally fixed, as a rule with the output shaft, which can be pressed against at least one corresponding friction disk and then transmits a torque can.
  • the force is generated by an actuating system which is actuated directly or indirectly by a user. From this actuation system, the force goes out, which leads to an axial compression of the at least one Reibvers.
  • the actuating system is arranged hydraulically or pneumatically, whereby particularly large axial forces can be generated and a transmission ratio is easily adjustable.
  • the use of a cylinder assembly according to the above description is advantageous because noise can disturb the driver.
  • a motor vehicle which has a drive unit with an output shaft, a drive train and a friction clutch according to the above description for releasably connecting the output shaft to the drive train.
  • the installation space situation for passenger cars of the small car class according to European classification is exacerbated.
  • the units used in a passenger car of the small car class are not significantly reduced compared to passenger cars larger car classes. Nevertheless, the available space for small cars is much smaller.
  • the here cylinder arrangement allows noise-free operation of a hydraulic release. This is for the Driver particularly pleasant and for small cars, the hydraulic actuation prevails due to increasing component quantities.
  • Passenger cars are classified according to vehicle class according to, for example, size, price, weight, power, but this definition is subject to constant change according to the needs of the market.
  • vehicles of the class small cars and microcars are classified according to European classification of the class of Subcompact Car and in the British market they correspond to the class Supermini, for example, the class City Car.
  • micro car class are a Volkswagen Fox or a Renault Twingo.
  • Examples of the small car class are an Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta or Renault Clio.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited.
  • the figures and in particular the illustrated proportions are only schematic.
  • Like reference numerals designate like objects. Show it:
  • Fig. 1 a master cylinder arrangement in section
  • FIG. 2 shows a detail of the master cylinder arrangement according to FIG. 1;
  • Fig. 3 the master cylinder assembly of Figure 1 in the actuated state.
  • FIG. 4 shows a detail of the master cylinder arrangement according to FIG. 3;
  • Fig. 5 a return system with friction clutch
  • Fig. 6 a motor vehicle.
  • the piston 4 Via an actuation 43, the piston 4 is moved within the cylinder 3.
  • the piston 4 has a primary sealing element 13 and a secondary sealing element 14.
  • the primary seal 13 seals the trailing region 38 of the cylinder 3 with respect to the actuator 43 and / or the environment (outside of the cylinder 3).
  • the trailing region 38 of a master cylinder 20 is the region between the primary sealing element 13 and the secondary sealing element 14, which is filled from a reservoir of the fluid 23 (without pressure) via an inlet 44.
  • the secondary sealing element 14 seals the pressure chamber 37 at least in relation to the (non-pressurized) wake region 38, so that no fluid 23 can escape from the pressure chamber 37 in this direction 45.
  • the pressure chamber 37 is in particular fluidly connected to a slave cylinder 22 (not shown) via a pressure line 35 so that fluid 23 flows from the pressure chamber 37 of the master cylinder 20 via the pressure line 35 to the slave cylinder 22 and thus the slave cylinder through actuation of the master cylinder 20 22 is pressed.
  • the secondary sealing element 14 moves here with the master piston 19 along the sealing surface 7 on the cylinder inner wall 10.
  • the cylinder 3 has on the side of the actuator 43 a stop ring 40 which limits the path of the piston 4 and the actuator 43 in a direction 45.
  • the stop ring 40 cooperates with an O-ring 41 to seal the cylinder. 3
  • FIG. 2 shows a detail of the master cylinder arrangement 15 according to FIG. 1.
  • the secondary sealing element 14 is arranged on the piston 4 and has a contact lip 5, which rests on a corresponding, formed on the cylinder inner wall 10, sealing surface 7 and relative to the sealing surface 7 performs a movement.
  • the contact lip 5 is pressed against the sealing surface 7 such that no or only a negligible amount of the hydraulic fluid 23 or of a pneumatic gas can break through this barrier.
  • the sealing surface 7 within the housing 39 of the cylinder 3 is formed here by a non-polar material 8.
  • This material 8 can be arranged on the cylinder inner wall 10 as a coating 9, as a sleeve 11 or as a result of a 2K process 12.
  • FIG. 3 shows the master cylinder arrangement 15 from FIG. 1 in the actuated state.
  • the piston 4 has been moved along the direction 45 toward the pressure line 35, so that fluid 23 exits the pressure chamber 37 and is fed via the pressure line 35 to a slave cylinder 22.
  • the secondary sealing element 14 was moved along the sealing surface 7 in the direction 45.
  • the return spring 42 in the pressure chamber 37 is tensioned, so that the restoring spring exerts a restoring force on the piston 4.
  • FIG. 4 shows a detail of the master cylinder arrangement 15 according to FIG. 3.
  • the contact lip 5 of the secondary sealing element 15 is moved along the direction 45 along the sealing surface 7 and furthermore seals the trailing region 38 with respect to the surroundings or with respect to the actuation 43.
  • FIG. 5 shows a hydraulic or pneumatic return system 17, wherein in a master cylinder arrangement 15 a master piston 19 can be actuated in a master cylinder 20 via a clutch pedal 33.
  • the master piston 19 is sealed relative to the master cylinder 20 by means of a sealing element 2, as shown for example in FIGS. 2 and 4, and thus a fluid 23 in the master cylinder 20 can be influenced by the master piston 19.
  • the fluid 23 is pressed upon actuation of the clutch pedal 33 in the slave cylinder 22 of a slave cylinder assembly 16 and by another sealing element 2, as shown for example in Fig. 1, the effect of the flowing fluid 23 to the slave piston 21 transmitted.
  • the latter actuates a disc spring 36, which thus disengages the friction pack 27 of a friction clutch 18, so that a torque which is applied to an output shaft 25 is no longer transmitted to the transmission shaft 34.
  • the friction clutch 18 has an axis of rotation 24 about which the elements of the friction clutch 18 rotate.
  • a motor vehicle 28 is shown with a drive unit 29, which is arranged with its motor axis 32 transverse to the longitudinal axis 31 in front of the driver's cab 30.
  • the drive unit 29 is shown here as an internal combustion engine, which is connected via an output shaft 25 by means of a friction clutch 18, which has a rotation axis 24 in alignment with the motor axis 32, to a drive train 26 shown purely schematically here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung (1) mit zumindest einem Zylinder (3) und einem darin angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) zumindest ein Dichtelement (2) zum Dichten der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile Kolben (4) und Zylinder (3) aufweist und zumindest eine Kontaktlippe (5) mit einem Umfang (6) umfasst, die dazu eingerichtet ist, im Einbau verschiebbar an einer korrespondierenden Dichtfläche des Zylinders (3) umfänglich anzuliegen und somit eine Dichtwirkung einzustellen; wobei zumindest die Dichtfläche aus einem unpolaren Material (8) besteht.

Description

Unpolare Lauffläche für Ausrücksysteme um Stick-Slip Effekte und Geräusche zu verringern
Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung, zumindest umfassend einen Zylinder und einen darin angeordneten Kolben, wobei der Kolben zumindest ein Dichtelement zum Dichten der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile Kolben und Zylin- der aufweist; und ein hydraulisches oder pneumatisches Rücksystem für eine Reibkupplung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Im Stand der Technik sind verschiedene Dichtelemente bekannt, die zum Dichten in einem hydraulischen System geeignet sind. Dabei kann jedoch aufgrund der Feder- kraft der Kontaktlippe und dem Reibkontakt mit der korrespondierenden Dichtfläche ein sogenannter Stick-Sl ip-Effekt auftreten, das heißt die Kontaktlippe hebt aufgrund der Reibung und der Vorspannung ab und senkt sich wieder und erzeugt so ein hörbares Geräusch, zum Beispiel ein Rattern oder Quietschen. Dieser Effekt ist bei manchen Werkstoffen, wie zum Beispiel silikonbasierten Dichtungen, vermindert. Aller- dings sind solche Werkstoffe nicht mit allen gängigen Medien, zum Beispiel Bremsflüssigkeiten, kompatibel. Dichtungen aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) zum Beispiel sind über ein großes Feld von Medien einsetzbar. Dieser Werkstoff neigt jedoch zum Quietschen aufgrund eines ausgeprägten Stick-Sl ip-Effekts. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die Erfindung betrifft eine Zylinderanordnung mit zumindest einem Zylinder und einem darin angeordneten Kolben, wobei der Kolben zumindest ein Dichtelement zum Dichten der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile Kolben und Zylinder aufweist und zumindest eine Kontaktlippe mit einem Umfang umfasst, die dazu eingerichtet ist, im Einbau verschiebbar an einer korrespondierenden Dichtfläche des Zylinders umfänglich anzuliegen und somit eine Dichtwirkung einzustellen; wobei zumindest die Dichtfläche aus einem unpolaren Material besteht.
Die Zylinderanordnung umfasst zum Beispiel ein Dichtelement eines Kolbens, zum Beispiel eines Geberkolbens oder Nehmerkolbens eines hydraulischen oder pneumatischen Rücksystems, die der Abdichtung einer hydraulischen Flüssigkeit oder eines pneumatischen Gases gegenüber der Umgebung dient. Das Dichtelement weist dazu eine Kontaktlippe auf, die auf einer korrespondierenden Dichtfläche aufliegt und relativ zur Dichtfläche eine Bewegung ausführt. Die Kontaktlippe ist dabei derart gegen die Dichtfläche gepresst, dass keine beziehungsweise nur eine vernachlässigbare Menge der hydraulischen Flüssigkeit oder des pneumatischen Gases diese Barriere durchbrechen kann. Die Kontaktlippe muss dabei nicht allein die Kraft auf die Kontaktlippe aufbringen, sondern sie kann zudem so eingerichtet sein, dass sie durch das Fluid unterstützt wird und die Kontaktlippe zusätzlich gegen die korrespondierende Dichtfläche gepresst wird.
Insbesondere ist das Material ein Polypropylen oder Polyethylen. Diese Kunststoffe aus der Gruppe der Thermoplaste weisen geringe zwischenmolekulare Kräfte auf.
Diese zwischenmolekularen Kräfte sind Bindungskräfte, die valenzmäßig abgesättigte Moleküle zu Molekülverbänden vereinigen. Sie wirken über weite Distanzen. Als Synonym wird die Bezeichnung Van-der-Waals-Kräfte verwendet.
Ein Vergleich von Thermoplasten mit Duroplasten verdeutlicht, dass die direkte Verknüpfung der Polymerketten durch Atombindungen einen sehr großen Einfluss auf die Eigenschaften von Kunststoffen hat. Aber auch die zwischenmolekulare Kräfte (man spricht auch von Nebenvalenzen) zwischen den Makromolekülen spielen eine große Rolle. Da die Polymerketten extrem lang sind, werden die Kräfte zwischen diesen Ketten sehr groß. Polymerketten, die polare Gruppen besitzen, werden durch Dipol-Dipol-Kräfte untereinander angezogen. Diese Kräfte sind nicht so stark wie die Wasserstoff-Brücken, aber wesentlich höher als bei unpolaren Kunststoffen, wie z.B. Polyethylen. Unpolare Kunststoffe, wie Polyethylen oder Polypropylen, haben viel tiefere Erweichungsbereiche als andere Kunststoffe, denn ihre Polymerketten werden nur durch die schwachen Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten.
Die Verwendung von unpolarem Material zumindest für die Dichtfläche ermöglicht den Einsatz von Dichtelementen, die aus EPDM bestehen. Der üblicherweise auftretende Stick-Sl ip-Effekt wird hier verringert und/oder vollständig unterdrückt. Dies ist dadurch begründet, dass zwischen Dichtelement und Dichtfläche nun geringere zwischenmolekulare Kräfte wirken, so dass ein aneinanderhaften von Dichtelement und Dichtfläche schneller überwunden wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht der Zylinder aus dem unpolaren Material. Insbesondere ist das Gehäuse des Zylinders vollständig aus dem unpolaren Material hergestellt. Insbesondere ist zumindest die Dichtfläche
• durch eine Beschichtung einer Zylinderinnenwand gebildet, wobei die Be- schichtung (ausschließlich) das unpolare Material umfasst; oder
• durch eine Hülse gebildet, die an der Zylinderinnenwand angeordnet ist, wobei die Hülse (ausschließlich) aus dem unpolaren Material besteht; oder
· durch einen 2K-Prozess (2-Komponenten-Prozess) hergestellt.
Bei einem 2K-Prozess werden unterschiedliche Materialen zu einem Endprodukt in einem gemeinsamen Herstellungsprozess zusammengefügt. Insbesondere sind 2K- Spritzgießprozesse hiermit gemeint. Damit können z. B. härtere Kunststoffe zusam- men mit unpolarem Material verarbeitet werden, so dass z. B. eine Zylinderinnenwand zumindest im Bereich der Dichtfläche aus unpolarem Material besteht und insbesondere alle anderen Bereiche des Zylinders aus dem härteren Kunststoff bestehen. Da- bei sind beide Werkstoffe stoffschlüssig miteinander verbunden. Stoffschlüssige Verbindungen werden insbesondere alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Ver- bindungsmittel trennen lassen.
Insbesondere ist der Zylinder ein Geberzylinder, ein Semi-Nehmer Zylinder oder ein Nehmerzylinder. Die Unterscheidung der einzelnen Zylinder ist dem Fachmann geläufig.
Insbesondere ist der Zylinder ein Geberzylinder mit einem Primärdichtelement und einem Sekundärdichtelement (also zwei Dichtelementen), wobei beide Dichtelemente an dem Kolben angeordnet sind und zumindest das Sekundärdichtelement mit der Kontaktlippe an der Dichtfläche anliegt und entlang der Dichtfläche bewegt wird.
Die Primärdichtung dichtet den Nachlaufbereich des Zylinders gegenüber der Betätigung und/oder der Umgebung ab. Der Nachlaufbereich eines Geberzylinders ist der Bereich zwischen Primärdichtelement und Sekundärdichtelement, der aus einem Reservoir des Fluids (drucklos) befüllt wird. Das Sekundärdichtelement dichtet den Druckraum gegenüber dem (drucklosen) Nachlaufbereich ab. Der Druckraum ist insbesondere mit dem Nehmerzylinder fluidtechnisch über eine Druckleitung verbunden, so dass durch die Betätigung des Geberzylinders Fluid aus dem Druckraum des Geberzylinders über die Druckleitung hin zum Nehmerzylinder strömt und somit der Nehmerzylinder betätigt wird.
Das unpolare Material ist insbesondere (auch/zusätzlich) für die Dichtfläche einsetzbar, die mit dem Primärdichtelement der Zylinderanordnung zusammenwirkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein hydraulisches oder pneumati- sches Rücksystem für eine Reibkupplung vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• eine Geberzylinderanordnung mit einem Geberkolben in einem Geberzylinder, • eine Nehmerzylinderanordnung mit einem Nehmerkolben in einem Nehmerzylinder ,
wobei die Geberzylinderanordnung und die Nehmerzylinderanordnung strömungstechnisch miteinander kommunizieren, sodass eine Bewegung des Geberkolbens in eine Bewegung des Nehmerkolbens umsetzbar ist, wobei zumindest einer der Zylinderanordnungen eine erfindungsgemäße Zylinderanordnung umfasst, wobei mittels des mindestens einen Dichtelements der Kolben gegenüber dem zugehörigen Zylinder derart abdichtbar ist, dass ein Überströmen eines Fluids im zugehörigen Zylinder in zumindest einer Richtung unterbindbar ist.
Das hydraulische oder pneumatische Rücksystem besteht aus einem Geberkolben, welcher in einem Geberzylinder ein Gebervolumen komprimieren kann und einem entsprechenden Nehmerkolben, welcher in einem Nehmerzylinder infolge einer Volumenerweiterung im Nehmerzylinder bewegt wird. Entgegen der Namensgebung Ge- berkolben und Nehmerkolben ist auch eine rückläufige Übertragung der Kräfte möglich. Zudem kann eine Übersetzung durch unterschiedliche Kolbenflächen oder sonstige Elemente stattfinden. Zumindest einer der Zylinderanordnungen ist dabei erfindungsgemäß ausgeführt, wobei infolge der Ausführung der Dichtfläche aus einem unpolaren Material nur ein geringer Stick-Slip-Effekt auftritt. Besonders bevorzugt wird im Kontakt zwischen Dichtfläche und Kontaktlippe ein Stick-Slip-Effekt soweit unterbunden, dass eine Geräuschentwicklung nicht mehr stattfindet und eine deutlich verbesserte Dichtwirkung über alle Betriebszustände (Kolbengeschwindigkeit, Druckverhältnisse im Druckraum/ Nachlaufbereich, Art des Fluids, Temperatur des Fluids) erreicht wird.
Weiterhin wird eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
• zumindest ein Reibpaket, wobei über das Reibpaket im angepressten Zustand ein Drehmoment übertragbar ist;
• ein Rücksystem gemäß der obigen Beschreibung zum Betätigen des Reibpakets mittels des Nehmerkolbens. Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Antriebsstrang und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das zumindest eine Reibpaket, wie es oben beschrieben ist, erreicht, wel- ches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, die gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist und dann ein Drehmoment übertragen kann. Die Kraft wird hierbei durch ein Betätigungssystem erzeugt, welches direkt oder indirekt durch einen Benutzer betätigt wird. Von diesem Betätigungssystem geht die Kraft aus, die zu einer axialen Verpressung des zumindest einen Reibpakets führt. Besonders bevorzugt ist das Betätigungssystem dabei hydraulisch oder pneumatisch eingerichtet, wodurch besonders große Axialkräfte erzeugt werden können und ein Übersetzungsverhältnis leicht einstellbar ist. Hierbei ist der Einsatz einer Zylinderanordnung gemäß der obigen Beschreibung vorteilhaft, weil Geräusche den Fahrer beunruhigen können.
Weiterhin wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Reibkupplung gemäß der obigen Beschreibung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wa- genklassen nicht wesentlich verkleinert ausgeführt. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die hier Zylinderanordnung erlaubt einen geräuschfreien Betrieb eines hydraulischen Ausrückers. Dies ist für den Fahrer besonders angenehm und für Kleinwagen setzt sich die hydraulische Betätigung aufgrund zunehmender Bauteilmengen durch.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Geberzylinderanordnung im Schnitt;
Fig. 2: ein Detail der Geberzylinderanordnung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3: die Geberzylinderanordnung aus Fig. 1 im betätigten Zustand;
Fig. 4: ein Detail der Geberzylinderanordnung gemäß Fig. 3;
Fig. 5: ein Rücksystem mit Reibkupplung; Fig. 6: ein Kraftfahrzeug.
Fig. 1 zeigt eine Zylinderanordnung 1 , wobei hier eine Geberzylinderanordnung 15 mit einem Geberzylinder 20 dargestellt ist. Über eine Betätigung 43 wird der Kolben 4 innerhalb des Zylinders 3 bewegt. Der Kolben 4 weist ein Primärdichtelement 13 und ein Sekundärdichtelement 14 auf. Die Primärdichtung 13 dichtet den Nachlaufbereich 38 des Zylinders 3 gegenüber der Betätigung 43 und/oder der Umgebung (außerhalb des Zylinders 3) ab. Der Nachlaufbereich 38 eines Geberzylinders 20 ist der Bereich zwischen Primärdichtelement 13 und Sekundärdichtelement 14, der aus einem Reservoir des Fluids 23 (drucklos) über einen Zulauf 44 befüllt wird. Das Sekundärdichtelement 14 dichtet den Druckraum 37 zumindest gegenüber dem (drucklosen) Nachlaufbereich 38 ab, so dass in dieser Richtung 45 kein Fluid 23 aus dem Druckraum 37 austreten kann. Der Druckraum 37 ist insbesondere mit einem Nehmerzylinder 22 (nicht gezeigt) fluidtechnisch über eine Druckleitung 35 verbunden, so dass durch die Betätigung des Geberzylinders 20 Fluid 23 aus dem Druckraum 37 des Geberzylinders 20 über die Druckleitung 35 hin zum Nehmerzylinder 22 strömt und somit der Nehmerzylinder 22 betätigt wird. Das Sekundärdichtelement 14 bewegt sich hier mit dem Geberkolben 19 entlang der Dichtfläche 7 an der Zylinderinnenwand 10. Der Zylinder 3 weist an der Seite der Betätigung 43 einen Anschlagring 40 auf, der den Weg des Kolbens 4 und der Betätigung 43 in einer Richtung 45 begrenzt. Der Anschlagring 40 wirkt mit einem O-Ring 41 zusammen zur Abdichtung des Zylinders 3.
Fig. 2 zeigt ein Detail der Geberzylinderanordnung 15 gemäß Fig. 1 . Das Sekundärdichtelement 14 ist an dem Kolben 4 angeordnet und weist eine Kontaktlippe 5 auf, die auf einer korrespondierenden, an der Zylinderinnenwand 10 ausgebildeten, Dichtfläche 7 aufliegt und relativ zur Dichtfläche 7 eine Bewegung ausführt. Die Kontaktlip- pe 5 ist dabei derart gegen die Dichtfläche 7 gepresst, dass keine beziehungsweise nur eine vernachlässigbare Menge des hydraulischen Fluids 23 oder eines pneumatischen Gases diese Barriere durchbrechen kann. Die Dichtfläche 7 innerhalb des Gehäuses 39 des Zylinders 3 ist hier durch ein unpolares Material 8 gebildet. Dieses Material 8 kann als Beschichtung 9, als Hülse 1 1 oder infolge eines 2K-Prozesses 12 an der Zylinderinnenwand 10 angeordnet wer- den.
Fig. 3 zeigt die Geberzylinderanordnung 15 aus Fig. 1 im betätigten Zustand. Der Kolben 4 wurde entlang der Richtung 45 hin zur Druckleitung 35 bewegt, so dass Fluid 23 aus dem Druckraum 37 austritt und über die Druckleitung 35 einem Nehmerzylinder 22 zugeführt wird. Dabei wurde das Sekundärdichtelement 14 entlang der Dichtfläche 7 in der Richtung 45 mitbewegt. Die Rückstellfeder 42 im Druckraum 37 ist gespannt, so dass die Rückstellfeder eine Rückstellkraft auf den Kolben 4 ausübt.
Fig. 4 zeigt ein Detail der Geberzylinderanordnung 15 gemäß Fig. 3. Die Kontaktlippe 5 des Sekundärdichtelements 15 ist entlang der Richtung 45 an der Dichtfläche 7 entlang bewegt und dichtet weiterhin den Nachlaufbereich 38 gegenüber der Umgebung bzw. gegenüber der Betätigung 43 ab.
Fig. 5 zeigt ein hydraulisches oder pneumatisches Rücksystem 17, wobei in einer Ge- berzylinderanordnung 15 ein Geberkolben 19 in einem Geberzylinder 20 über ein Kupplungspedal 33 betätigbar ist. Der Geberkolben 19 ist gegenüber dem Geberzylinder 20 mittels eines Dichtelements 2, wie es zum Beispiel in Fig. 2 und 4 gezeigt ist, abgedichtet und somit ist ein Fluid 23 in dem Geberzylinder 20 durch den Geberkolben 19 beeinflussbar. Über die Druckleitung 35 wird das Fluid 23 bei einem Betätigen des Kupplungspedals 33 in den Nehmerzylinder 22 einer Nehmerzylinderanordnung 16 gedrückt und durch ein weiteres Dichtelement 2, wie es zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Wirkung des strömenden Fluids 23 auf den Nehmerkolben 21 übertragen. Dieser wiederum betätigt eine Tellerfeder 36, die somit das Reibpaket 27 einer Reibkupplung 18 voneinander ausrückt, so dass ein an einer Abtriebswelle 25 anlie- gendes Drehmoment nicht weiter auf die Getriebewelle 34 übertragen wird. Die Reibkupplung 18 weist eine Rotationsachse 24 auf, um die die Elemente der Reibkupplung 18 rotieren. In Fig. 6 ist ein Kraftfahrzeug 28 mit einer Antriebseinheit 29 gezeigt, welche mit ihrer Motorachse 32 quer zur Längsachse 31 vor der Fahrerkabine 30 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 29 ist hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, welche über ei- ne Abtriebswelle 25 mittels einer Reibkupplung 18, die eine Rotationsachse 24 in Flucht mit der Motorachse 32 aufweist, mit einem hier rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 26 verbunden ist.
Bezugszeichenliste Zylinderanordnung
Dichtelement
Zylinder
Kolben
Kontaktlippe
Umfang
Dichtfläche
Material
Beschichtung
Zylinderinnenwand
Hülse
2K-Prozess
Primärdichtelement
Sekundärdichtelement
Geberzylinderanordnung
Nehmerzylinderanordnung
hydraulisches oder pneumatisches Rücksystem Reibkupplung
Geberkolben
Geberzylinder
Nehmerkolben
Nehmerzylinder
Fluid
Rotationsachse
Abtriebswelle
Antriebsstrang
Reibpaket
Kraftfahrzeug
Antriebseinheit
Fahrerkabine Längsachse Motorachse Kupplungspedal Getriebewelle Druckleitung Tellerfeder Druckraum Nachlaufbereich Gehäuse Anschlagring O-Ring
Rückstellfeder Betätigung Zulauf
Richtung

Claims

Patentansprüche
Zylinderanordnung (1 ) mit zumindest einem Zylinder (3) und einem darin angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) zumindest ein Dichtelement (2) zum Dichten der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile Kolben (4) und Zylinder (3) aufweist und zumindest eine Kontaktlippe (5) mit einem Umfang (6) um- fasst, die dazu eingerichtet ist, im Einbau verschiebbar an einer korrespondierenden Dichtfläche (7) des Zylinders (3) umfänglich anzuliegen und somit eine Dichtwirkung einzustellen;
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Dichtfläche (7) aus einem unpolaren Material (8) besteht.
Zylinderanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Material (8) ein Polypropylen oder Polyethylen ist.
Zylinderanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder (3) aus dem Material (8) besteht oder zumindest die Dichtfläche (7)
• durch eine Beschichtung (9) einer Zylinderinnenwand (10) gebildet ist; oder
• durch eine Hülse (1 1 ) gebildet ist, die an der Zylinderinnenwand (10) angeordnet ist; oder
• durch einen 2K-Prozess (2-Komponenten-Prozess) (12) hergestellt ist.
Zylinderanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zylinder (3) ein Geberzylinder (20), ein Semi-Nehmer Zylinder oder ein Nehmerzylinder (21 ) ist.
5. Zylinderanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Zylinder (3) ein Geberzylinder (20) mit einem Primärdichtelement (13) und einem Sekundärdichtelement (14) ist, wobei beide Dichtelemente (13, 14) an dem Kolben (4) an- geordnet sind und zumindest das Sekundärdichtelement (14) mit der Kontaktlippe (6) an der Dichtfläche (8) anliegt und entlang der Dichtfläche (8) bewegt wird.
6. Hydraulisches oder pneumatisches Rücksystem (17) für eine Reibkupplung (18), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
• eine Geberzylinderanordnung (15) mit einem Geberkolben (19) in einem Geberzylinder (20),
• eine Nehmerzylinderanordnung (16) mit einem Nehmerkolben (21 ) in einem Nehmerzylinder (22),
wobei die Geberzylinderanordnung (15) und die Nehmerzylinderanordnung (16) strömungstechnisch miteinander kommunizieren, sodass eine Bewegung des Geberkolbens (19) in eine Bewegung des Nehmerkolbens (21 ) umsetzbar ist, wobei zumindest einer der Zylinderanordnungen (15, 16) zumindest eine Zylinderanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei mittels des mindestens einen Dichtelements (2) der Kolben (7, 19, 21 ) gegenüber dem zugehörigen Zylinder (6, 20, 22) derart abdichtbar ist, dass ein Überströmen eines Fluids (23) im zugehörigen Zylinder (6, 20,22) in zumindest einer Richtung (45) unterbindbar ist.
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