EP3784918A1 - Kolben-zylinder-anordnung für ein hydraulisches kupplungssystem - Google Patents

Kolben-zylinder-anordnung für ein hydraulisches kupplungssystem

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EP3784918A1
EP3784918A1 EP19720358.1A EP19720358A EP3784918A1 EP 3784918 A1 EP3784918 A1 EP 3784918A1 EP 19720358 A EP19720358 A EP 19720358A EP 3784918 A1 EP3784918 A1 EP 3784918A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
cylinder
thermoplastic
seal
contact surface
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19720358.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Böckler
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 EP3784918A1 publication Critical patent/EP3784918A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/02—Fluid-pressure mechanisms
    • F16D2125/08—Seals, e.g. piston seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00—Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0034—Materials; Production methods therefor non-metallic
    • F16D2200/0056—Elastomers

Definitions

  • the present invention relates to a piston-cylinder arrangement for a hydraulic clutch system.
  • the present invention further relates to a hydraulic clutch system having such a piston-cylinder arrangement.
  • DE 102 05 177 A1 describes a hydraulic system with a master cylinder and a slave cylinder and a line filled with pressure medium between them, in particular for a clutch release device in a motor vehicle.
  • the master cylinder and the slave cylinder each comprise an axially displaceable piston in the respective cylinder, wherein the master cylinder builds pressure by means of an actuating device and thus acts on the slave cylinder via a line filled with pressure medium, at least one of the pistons being made of duroplastic material by means of a shaping process is made.
  • DE 10 2014 222 992 A1 describes a piston arrangement, comprising a piston, which can be guided movably in a cylinder space, and a metallic piston rod for transmitting a movement to the piston or for receiving a movement from the piston, the piston rod having a contact surface for contacting a piston Contact surface of the piston has. It is provided that at least one of the contact surface of the piston and the contact surface of the piston rod provided with a noise-inhibiting or with a wear-resistant coating is.
  • the coating may comprise a plastic, such as thermoplastic materials, such as polyethylene or polypropylene, or a thermosetting plastic, such as an epoxy resin, or else amorphous carbon.
  • the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art.
  • a piston-cylinder arrangement for a hydraulic clutch system comprising a cylinder and an axially movably positioned piston in the cylinder, wherein between the piston and the cylinder at least one seal for sealing a gap between the piston and the cylinder is provided, wherein the at least one seal is fixed to one of the piston and the cylinder and movably against the corresponding counter element selected from cylinder and piston on a contact surface, wherein the abutment surface of the piston or the cylinder is formed of a material which comprises a thermoplastic polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE thermoplastic polytetrafluoroethylene
  • the piston-cylinder arrangement is used in particular for use in a hydraulic clutch system and in particular in a hydraulic clutch system of a motor vehicle.
  • the piston-cylinder arrangement can be any unit, in particular of a hydraulic clutch system, in which a piston is movably positioned in a cylinder.
  • the piston-cylinder arrangement comprises a cylinder and an axially movably positioned piston in the cylinder.
  • the piston-cylinder assembly serves to convey hydraulic fluid so as to actuate a clutch.
  • a seal for sealing a gap between the piston and the cylinder is provided between the piston and the cylinder.
  • the seal is either fixed to the cylinder or the cylinder inner wall and slides in an axial movement of the piston on the corresponding piston or the piston outer wall along or the seal is fixed to the piston or the piston outer wall and slides at an axial movement of the piston on the corresponding cylinder or the cylinder inner wall along.
  • the seal is fixed to one of the piston and the cylinder and is movably abutting against the corresponding counter element selected from cylinder and piston on a contact surface.
  • the contact surface of the piston or of the cylinder is formed from a material which comprises a thermoplastic polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE thermoplastic polytetrafluoroethylene
  • this embodiment can be compared to the solutions of the prior art, significant advantages can be achieved.
  • seals made of elastomers are used with particular preference, wherein seals formed from ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), in particular in the hydraulic coupling systems, can enable very good sealing effects and longevity.
  • pistons of a thermoset such as from the designated by the trade name Vyncolit X680 thermoset used.
  • the purpose of the thermosetting resin is currently to ensure that the relative movement between seals, such as primary and secondary seals, and pistons for the non-limiting example of standing seals, ie seals affixed to the cylinder, does not produce any disturbing noises. In other words, no operation sounds should be audible using a thermoset.
  • a contact surface of a material comprising polytetrafluoroethylene which allow for the application of thermal and mechanical stability and sufficient media compatibility allow. This allows a particularly high long-term stability, which can make the reliability of such systems high and can reduce service. Furthermore, if necessary, further properties which are necessary for the application can be made possible.
  • thermosetting material Because in the case of the piston / cylinder arrangement described here, provision can be made for the provision of a piston which is formed from a thermosetting material, the disadvantages which are associated with the production or processing of thermosetting materials can also be overcome. For example, thermoset materials have disadvantages in comparatively long cycle times or in a necessary elaborate reworking.
  • piston-cylinder arrangements described here have the advantage that the production can be simplified by dispensing with such complex processes.
  • thermoplastic material simple and straightforward manufacturing steps can be used, which require no post-processing and thus can form the corresponding component in a few steps.
  • thermoplastic materials simple and straightforward manufacturing steps can be used, which require no post-processing and thus can form the corresponding component in a few steps.
  • thermoplastic materials that are technically mature and easy to implement and implement.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene can be understood in a conventional manner, in particular, one which is moldable under the influence of temperature and then hardens again on cooling and thereby has a high stability in the hard state.
  • a thermoplastic polytetrafluoroethylene is melt processable.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene the material sold by ElringKlinger under the name "Moldflon" can be used as such a thermoplastic polytetrafluoroethylene.
  • a material or a material of this kind may be chemically modified, for example, by incorporating an additive known as a modifier in its polymer chain and thereby being able to have improved properties compared with standard PTFE.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene unlike conventional or otherwise modified PTFE, may be melt-processable.
  • thermoplastic PTFE offers economic advantages, for example through the elimination of post-processing steps, which are particularly noticeable in large-scale production.
  • thermoplastic PTFE for example the material "Moldflon”
  • This property makes it possible to implement thermoplastic polytetrafluoroethylene in a material which forms the contact surface, for example by means of injection molding.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene it may be possible for thermoplastic polytetrafluoroethylene to exhibit excellent sliding friction behavior with good wear resistance even at high temperatures, and these parameters may possibly even be better than in the case of conventional polytetrafluoroethylene.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene has an extremely low coefficient of friction.
  • the present invention is not limited to the use of "Moldflon" as a material, but any thermoplastic polytetrafluoroethylene can be used.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene in these materials in a manner known to those skilled in the polymer structure is adapted so as to reduce the melt viscosity.
  • the structure of these particularly partially crystalline materials is composed, for example, of in particular lamellar crystallites and amorphous zones lying between them.
  • Thermoplastic processability thus permits processing such as by injection molding and extrusion, but also by deep drawing, blow molding or melt spinning, without being limited thereto. This processing has significant advantages over, for example, processing of thermoset materials as described above.
  • Moldflon or other thermoplastic polytetrafluoroethylene can be seen, for example, in that it is possible to work with a melting temperature of approximately 320 ° C. and a continuous operating temperature of approximately 260 ° C. without problems in the region of, for example, a clutch master cylinder. Due to the very good temperature resistance, it can even be used in the slave cylinder, such as a slave cylinder designed as a CSC (Concentric Slave Cylinder), ie in the clutch gap, where usually much higher temperatures prevail than in the area of the master cylinder.
  • CSC Concentric Slave Cylinder
  • thermoplastics In addition, compared to other thermoplastics, only a very low water absorption of ⁇ 0.01% by weight can be observed. which offers the advantage that the material has a high dimensional stability.
  • thermoplastic materials it is possible to encase or inject smallest components, which eliminates the need for additional expensive assembly processes or post-processing steps.
  • polytetrafluoroethylene exhibits good resistance to almost all chemicals used in the respective application.
  • brake fluids which can be used in the present case as an example hydraulic fluid, is therefore harmless with respect to the media compatibility of the mate- rials of the contact surface.
  • the at least one seal is fixed to the cylinder and the contact surface is part of the piston.
  • This embodiment may also be referred to as a so-called standing seal.
  • the present invention may be advantageous.
  • the piston is often molded from duroplastic materials to allow a suitable friction behavior to the seals.
  • the thermosetting piston can be replaced, which can allow the advantages described above.
  • the piston-cylinder assembly may be a clutch master cylinder or a clutch slave cylinder of a hydraulic clutch system.
  • a seal is provided or that a plurality of seals is provided, such as in a clutch master cylinder.
  • a seal may be a so-called primary seal, which may be a pressure build-up in the direction of a clutch slave cylinder connected to the clutch master cylinder, and a second seal may be a so-called secondary seal, which keeps the hydraulic fluid in the wake region depressurized by a seal Atmosphere.
  • the contact surface is part of a layer which is arranged on a base body, in particular of the piston or of the cylinder.
  • the contact surface is part of a layer which is arranged on a main body of the piston, it can be provided that the layer partially encloses the basic body, for example completely.
  • the layer can, for example, completely encase the base body or at least be provided on the circumference at which the piston or the contact surface comes into contact with the seal.
  • the core or the base body and the layer are formed of different materials, which allows an individual adaptability of the materials to the desired properties.
  • the base body is formed from a thermoplastic plastic.
  • a piston formed from a thermosetting material known from the prior art may be replaced by such a piston which is completely formed from a non-thermosetting material.
  • the main body of the piston or the cylinder comprises or consists of a thermoplastic standard material or a technical thermoplastic.
  • thermoplastic materials from which the body may be formed include, for example, polyamide (PA) or polyphthalamide (PPA) or a mixture thereof.
  • PA polyamide
  • PPA polyphthalamide
  • the material of the base body but also of the layer having the contact surface can be fiber-reinforced, for example by means of carbon fibers or glass fibers.
  • the basic body can also be formed by the abovementioned production steps, which can significantly simplify the production of the piston or of the cylinder.
  • the base body is formed from a thermoplastic material, for example, the base body is easier to handle compared to thermoset materials.
  • the base body and thus, for example, the piston or the cylinder can be cheaper to manufacture, if the base body is made of a thermoplastic material and dispenses with duroplastic materials, for example, where the cost-effectiveness may be due in particular to processability.
  • thermoplastic such as PA or PPA or a combination of different thermoplastic materials is therefore particularly suitable, whereby the initial cost of this material or of these materials can be similar or even better than that of the thermoset and the production costs can be lowered against the piston made of duroplastic.
  • the material of the base body for example a thermoplastic material as described above, can provide, for example, the necessary mechanical stability of the component, wherein the layer with the contact surface should also reduce or prevent noise as described above.
  • the noises can be bypassed so that the advantages of a thermoplastic material without its disadvantages can be achieved.
  • the layer is formed as a sleeve.
  • the body of the sleeve is at least partially, for example, completely give.
  • the piston-cylinder arrangement may be advantageous, since low production costs are combined with a high stability and longevity in a particularly effective manner.
  • the layer or the sleeve, which has the contact surface be prefabricated, which may allow a particularly adaptable connection to a selectable body.
  • the sleeve may be fixed to the base body in a basically selectable form.
  • the sleeve is fixed by means of positive locking on the base body.
  • the positive connection can be made possible by means of a snap connection or clip connection.
  • Such compounds can allow for permanent stability and also be easy to train.
  • such compounds may optionally be soluble. As a result, even if the contact surface is damaged or worn, it can be renewed in a simple manner, as a result of which the main body can continue to be used.
  • the layer is formed as a coating applied to a base body of the piston or the cylinder.
  • a particularly easy application of the layer can be made possible. Because coating operations can be carried out in many ways and are easy and inexpensive to carry out.
  • the layer or the coating can be produced on the base body by an injection molding process.
  • the base body can be encapsulated by the material of the layer or the coating.
  • a two-component injection molding (2K) can be used.
  • the layer such as the coating, may for example consist of thermoplastic polyethylene terephthalate or, for example, in addition to the thermoplastic polymer terephthalate, reinforcing fibers, such as glass fibers or carbon fibers as reinforcing fibers or other components.
  • the layer or the coating can also be the material distributed with the product name XYLAN 1290 / F1230 LAMP BLACK from Whitford.
  • This is a resin-bonded dry lubricant coating with a high proportion of PTFE.
  • This material allows a low friction to the wear ratio.
  • the application is possible, for example, in the spray process, if appropriate after cleaning or degreasing the surfaces of the base body which have, for example, PA and / or PPA.
  • a coating in addition to a coating of pure or fiber-reinforced PTFE, a coating can be used which, in addition to polytetrafluoroethylene, has a synthetic resin.
  • the abovementioned coatings allow a particularly quiet operation due to a very low stick-slip effect.
  • such coatings have a high temperature resistance, which allows their use in the master cylinder and the slave cylinder without problems.
  • they have a high chemical resistance, which allows the unconsidered contact with brake fluid and other media, such as mineral oil, lubricating greases or others.
  • the piston or the cylinder is made entirely of a material which comprises, for example consists of, thermoplastic polytetrafluoroethylene.
  • a material which comprises, for example consists of, thermoplastic polytetrafluoroethylene in this case, reference is made in particular to the piston or cylinder, which has the contact surface.
  • the material of the contact surface is thus formed from a material which comprises thermoplastic polytetrafluoroethylene, but preferably the entire piston or the entire cylinder is constructed from this material.
  • a particularly simple producibility can be made possible since the piston or the cylinder does not have to be formed from a base body with a layer of the material of the contact surface arranged thereon. Rather, the entire piston or the entire component can be formed in one production step, such as in an injection molding process. This can thus combine the advantages described above with a particularly advantageous manufacturability.
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene whether as a material of the contact surface or possibly also of the entire piston, is fiber-reinforced.
  • the thermoplastic polytetrafluoroethylene may be reinforced by glass fibers or by carbon fibers.
  • the material from which the contact surface or also the entire piston is formed consists of the reinforcing fibers and the thermoplastic polytetrafluoroethylene or that further substances are incorporated.
  • a hydraulic clutch system in particular for a motor vehicle, wherein the clutch system has a piston-cylinder arrangement, as described in detail above.
  • Such a coupling system may in particular comprise a clutch master cylinder, which is actuated by a piston rod and thus promotes hydraulic fluid from a reservoir to a clutch slave cylinder, such as in a clutch bell, or vice versa from the clutch slave cylinder into the reservoir for engagement or disengagement of the clutch.
  • a clutch master cylinder which is actuated by a piston rod and thus promotes hydraulic fluid from a reservoir to a clutch slave cylinder, such as in a clutch bell, or vice versa from the clutch slave cylinder into the reservoir for engagement or disengagement of the clutch.
  • clutch master cylinder clutch slave cylinder or clutch bell and reservoir hydraulic lines are in particular designed as pressure lines.
  • the piston-cylinder arrangement can be a clutch master cylinder of the clutch system.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view through a piston-cylinder arrangement
  • FIG. 2 shows a sectional view through a piston for a piston-cylinder arrangement from FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic sectional view through a piston-cylinder arrangement
  • Figure 1 shows a piston-cylinder assembly 10, which may be part of a hydraulic clutch system in particular.
  • the piston-cylinder assembly 10 may be a clutch master cylinder.
  • the piston-cylinder arrangement 10 comprises a cylinder 12 and a piston 14 axially displaceably positioned in the cylinder 12. Between the piston 14 and the cylinder 12, in the embodiment according to FIG. 1, two are made of ethylene-propylene-diene rubber molded seals 16, 18 are provided. The seals 16, 18 serve to seal off a gap 20 between the piston 14 and the cylinder 12.
  • the embodiment of Figure 1 is one which is referred to as a design with standing seals.
  • the seals 16, 18 are fixed to the cylinder 12 and abut on a contact surface 22 of the piston 14, or slide along it.
  • the contact surface 22 is formed from a material which comprises thermoplastic polytetrafluoroethylene.
  • a pedal connection 24 is also shown, which is intended to show a connection to a clutch pedal.
  • the pedal connection 24 is connected by a piston rod 26 to the piston 14.
  • a follow-up nozzle 28 is shown, which is connected to a reservoir, and there is a Flochtikan gleich 30 shown, which can connect the piston-cylinder assembly 10 formed as a clutch master cylinder with a clutch slave cylinder.
  • the seal 18 is a primary seal and allows a pressure build-up in the direction of a clutch slave cylinder, whereas the seal 16 is a secondary seal and holds the hydraulic fluid pressure in the trailing area.
  • FIG. 2 An embodiment of the piston 14 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, it is provided that the contact surface 22 forms part of a layer 34 is, which is arranged on a base body 32 of the piston 14. More specifically, the layer 34 is formed as a sleeve 36.
  • the layer 34 may consist of thermoplastic polytetrafluoroethylene, for example, and the base body 32 may be made of a likewise thermoplastic material, such as polyamide (PA) or polyphthalamide (PPA).
  • PA polyamide
  • PPA polyphthalamide
  • FIGS. 3 and 4 each show diagrams which show on the X-axis a relative velocity between a piston 14 and a cylinder 12 in [mm / s] and show the dimensionless so-called stick-slap factor on the Y-axis which represents a higher noise level at higher values.
  • curve A represents the friction partners glass-fiber-reinforced polyamide (PA-GF) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)
  • curve B represents the friction partners glass-fiber-reinforced polyphthalamide (PPA-GF) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)
  • curve C represents the friction partners polytetrafluoroethylene (PTFE) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • curve A represents the friction partners polyamide (PA) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)
  • curve B represents the friction partners polyphthalamide (PPA) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)
  • Curve C represents the friction partners polytetrafluoroethylene (PTFE) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM)
  • curve D represents the friction partners duroplastic and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM).
  • thermoplastic polytetrafluoroethylene is present as a coating, solid material or sleeve. Further, the presence of brake fluid as the hydraulic fluid has not caused any changes in the positive characteristics.
  • thermosetting plastic against a thermoplastic material makes possible improved manufacturability, but increases the noise load. Only by a contact surface 22 comprising polytetrafluoroethylene a replacement of thermosetting plastic with the same noise development and improved production can be made possible.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für ein hydraulisches Kupplungssystem, aufweisend einen Zylinder (12) und einen in dem Zylinder (12) axial verfahrbar positionierten Kolben (14), wobei zwischen dem Kolben (14) und dem Zylinder (12) wenigstens eine Dichtung (16, 18) zum Abdichten eines Zwischenraums (20) zwischen dem Kolben (14) und dem Zylinder (12) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Dichtung (16, 18) an einem von dem Kolben (14) und dem Zylinder (12) fixiert ist und beweglich an dem korrespondierenden Gegenelement ausgewählt aus Zylinder (12) und Kolben (14) an einer Anlagefläche (22) anliegt, wobei die Anlagefläche (22) des Kolbens (14) oder des Zylinders (12) aus einem Material geformt ist, welches ein thermoplastisches Polytetrafluorethylen aufweist.

Description

Kolben-Zylinder-Anordnung für ein hydraulisches Kupplunqssvstem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für ein hydrauli- sches Kupplungssystem. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein hydraulisches Kupplungssystem, welches eine derartige Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist.
Bei hydraulischen Kupplungssystemen ist es bekannt, dass diese einen Kupplungs- geberzylinder aufweisen, der durch eine Kolbenstange angesteuert wird und so Hyd- raulikfluid aus einem Reservoir zu einem Kupplungsnehmerzylinder fördert oder um gekehrt von dem Kupplungsnehmerzylinder in das Reservoir.
In Abhängigkeit der verwendeten Materialien kann es bei der Betätigung von entspre- chenden Kolben-Zylinder-Anordnungen zu Störgeräuschen können, welche den Kom- fort des Betreibens derartiger Kolben-Zylinder-Anordnungen beziehungsweise hiermit ausgestatteter Kupplungssystemen herabsetzen kann.
DE 102 05 177 A1 beschreibt beispielsweise ein hydraulisches System mit einem Ge- berzylinder und einem Nehmerzylinder sowie eine mit Druckmittel befüllte Leitung zwischen diesen insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung in einem Kraft- fahrzeug. Der Geberzylinder und der Nehmerzylinder umfassen jeweils eine in dem jeweiligen Zylinder axial verlagerbaren Kolben, wobei der Geberzylinder mittels einer Betätigungsvorrichtung Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Lei- tung den Nehmerzylinder beaufschlagt, wobei zumindest einer der Kolben mittels ei- nes Formgebungsverfahrens aus Duroplast hergestellt ist.
DE 10 2014 222 992 A1 beschreibt eine Kolbenanordnung, aufweisend einen in ei- nem Zylinderraum beweglich führbaren Kolben und eine metallische Kolbenstange zum Übertragen einer Bewegung auf den Kolben oder zum Empfangen einer Bewe- gung von dem Kolben, wobei die Kolbenstange eine Kontaktfläche zum Kontaktieren einer Kontaktfläche des Kolbens aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass wenigstens eine der Kontaktfläche des Kolbens und der Kontaktfläche der Kolbenstange mit einer geräuschhemmenden oder mit einer verschleißhemmenden Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung kann einen Kunststoff, wie beispielsweise thermoplastische Ma- terialien, etwa Polyethylen oder Polypropylen, oder einen duroplastischen Kunststoff, etwa ein Epoxidharz, oder auch amorphen Kohlenstoff aufweisen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen können jedoch noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich einer einfachen und kosten- günstigen Ausgestaltung der Kolben-Zylinder-Anordnung bei gleichzeitig geräuschar- mem Betrieb.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Auf- gabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche auf kos- tengünstige und/oder einfache Weise eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet werden kann, welche sich durch einen geräuscharmen Betrieb auszeichnet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Kolben-Zylinder- Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe der vorlie- genden Erfindung erfolgt erfindungsgemäß ferner durch ein hydraulisches Kupplungs- system mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrie- ben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figu- ren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombinati- on einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Es wird vorgeschlagen eine Kolben-Zylinder-Anordnung für ein hydraulisches Kupp- lungssystem, aufweisend einen Zylinder und einen in dem Zylinder axial verfahrbar positionierten Kolben, wobei zwischen dem Kolben und dem Zylinder wenigstens eine Dichtung zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen dem Kolben und dem Zylin- der vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Dichtung an einem von dem Kolben und dem Zylinder fixiert ist und beweglich an dem korrespondierenden Gegenelement ausgewählt aus Zylinder und Kolben an einer Anlagefläche anliegt, wobei die Anlage- fläche des Kolbens oder des Zylinders aus einem Material geformt ist, welches ein thermoplastisches Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. Eine vorbeschriebene Kolben-Zylinder-Anordnung erlaubt es insbesondere, eine Lö- sung bereitzustellen, durch welche insbesondere auf kostengünstige und einfache Weise eine Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet werden kann, welche sich durch einen geräuscharmen Betrieb auszeichnet.
Die Kolben-Zylinder-Anordnung dient insbesondere einem Einsatz in einem hydrauli- schen Kupplungssystem und dabei insbesondere in einem hydraulischen Kupplungs- system eines Kraftfahrzeugs. Grundsätzlich kann die Kolben-Zylinder-Anordnung jeg- liche Einheit insbesondere eines hydraulischen Kupplungssystems sein, bei der ein Kolben in einem Zylinder verfahrbar positioniert ist. Entsprechend umfasst die Kolben- Zylinder-Anordnung einen Zylinder und einen in dem Zylinder axial verfahrbar positio- nierten, Kolben. Insbesondere dient die Kolben-Zylinder-Anordnung dem Fördern von Hydraulikfluid, um so eine Kupplung zu betätigen.
Um die gewünschte Funktionalität des hydraulischen Systems zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass zwischen dem Kolben und dem Zylinder eine Dichtung zum Abdich- ten eines Zwischenraums zwischen dem Kolben und dem Zylinder vorgesehen ist. Dadurch kann ein gewünschtes Fördern des Hydraulikfluids sichergestellt werden, in- dem in an sich bekannter Weise der Kolben in dem Zylinder axial verlagert wird. Die Dichtung ist entweder an dem Zylinder beziehungsweise der Zylinderinnenwand fixiert und gleitet bei einer axialen Bewegung des Kolbens an dem korrespondierenden Kol- ben beziehungsweise der Kolbenaußenwand entlang oder die Dichtung ist an dem Kolben beziehungsweise der Kolbenaußenwand fixiert und gleitet bei einer axialen Bewegung des Kolbens an dem korrespondierenden Zylinder beziehungsweise der Zylinderinnenwand entlang. Um dies zu ermöglichen ist es vorgesehen, dass die Dich- tung an einem von dem Kolben und dem Zylinder fixiert ist und beweglich an dem kor- respondierenden Gegenelement ausgewählt aus Zylinder und Kolben an einer Anla- gefläche anliegt.
Insbesondere bei derartigen Ausgestaltungen können gegebenenfalls Störgeräusche auftreten, welche den Komfort bei dem Betreiben einer derartigen Kolben-Zylinder- Anordnung herabsetzen können. Um dies bei einer hier beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnung zu verhindern oder zumindest deutlich zu reduzieren, ist es vorgesehen, dass die Anlagefläche des Kol- bens oder des Zylinders aus einem Material geformt ist, welches ein thermoplasti- sches Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. In anderen Worte ist die Fläche, an wel- cher die Dichtung bei einer Bewegung des Kolbens entlanggleitet, also die entspre- chende Fläche des Kolbens beziehungsweise der Kolbenaußenwand oder des Zylin- ders beziehungsweise der Zylinderinnenwand, aus einem Material geformt, welches ein thermoplastisches Polytetrafluorethylen aufweist.
Insbesondere durch diese Ausgestaltung können gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile erzielt werden.
Heutzutage und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden besonders be- vorzugt Dichtungen aus Elastomeren eingesetzt, wobei aus Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM) geformte Dichtungen insbesondere bei den hydraulischen Kupp- lungssystemen auftretenden Bedingungen sehr gute Dichteffekte und Langlebigkeiten ermöglichen können. Ferner werden heutzutage meist Kolben aus einem Duroplast, wie etwa aus dem mit dem Handelsnamen Vyncolit X680 bezeichneten Duroplast, eingesetzt. Mit dem Duroplast soll aktuell sichergestellt werden, dass bei der Relativ- bewegung zwischen Dichtungen, wie etwa Primär- und Sekundärdichtung, und Kolben für das nicht beschränkende Beispiel von stehenden Dichtungen, also an dem Zylin- der befestigten Dichtungen, keine störenden Geräusche entstehen. In anderen Wor- ten sollen unter Verwendung eines Duroplasten keine Betätigungsgeräusche hörbar sein.
Diesbezüglich konnte gefunden werden, dass die durch die relative Bewegung in der Kontaktstelle zwischen dem Dichtmaterial und einer Anlagefläche bedingte, ge- schwindigkeitsabhängige Reibung die Ursache für die reiberregten Schwingungen zwischen den Reibpartnern sind. Die entstehenden Schwingungen führen dann zu hörbaren Geräuschen.
Derartige Geräusche können bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung wie hier beschrie- ben jedoch gerade durch das Vorsehen eines thermoplastischen Polytetrafluorethyl- ens als Material der Anlagefläche verhindert werden. Denn durch das Vorsehen einer derartigen Anlagefläche kann ein besonders ruhiger Lauf der Dichtung, die insbeson- dere aus EPDM geformt ist, ermöglicht werden, so dass reiberregte Schwingungen und dadurch erzielte Geräusche signifikant reduziert werden können. Somit kann etwa mit EPDM als Reibpartner eine gleiche beziehungsweise ähnlich niedrige Geräusch- entwicklung erzielt werden wie beim Einsatz des Duroplasten, ohne jedoch dessen Nachteile teilen zu müssen, wie nachfolgend beschrieben.
Außerdem kann eine Anlagefläche aus einem Material, welches Polytetrafluorethylen aufweist, die für den Anwendungsfall benötigte thermische und mechanische Stabilität sowie eine ausreichende Medienverträglichkeit erlauben. Dies ermöglicht eine beson- ders hohe Langzeitstabilität, was die Verlässlichkeit derartiger Systeme hoch gestal- ten kann und Service reduzieren kann. Weiterhin können gegebenenfalls weitere Ei- genschaften, die für den Anwendungsfall erforderlich sind, ermöglicht werden.
Neben diesen genannten Vorteilen einer Anlagefläche aus einem Material, das ther- moplastisches Polytetrafluorethylen aufweist, bieten sich bei der hier beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnung ferner herstellungstechnische beziehungsweise verarbei- tungstechnische Vorteile.
Denn da bei der hier beschriebenen Kolben-Zylinder-Anordnung auf das Vorsehen ei- nes Kolbens, der aus einem duroplastischen Material geformt ist, verzichtet werden kann, können ebenfalls die Nachteile überwunden werden, welche mit der Herstellung beziehungsweise Verarbeitung von duroplastischen Materialien einhergehen. Bei- spielsweise haben duroplastische Materialien Nachteile in vergleichsweise langen Zykluszeiten oder in einer notwendigen aufwendigen Nachbearbeitung.
Gegenüber den Lösungen, welche auf der Verwendung eines Kolbens aus einem duroplastischen Material basieren, haben hier beschriebene Kolben-Zylinder- Anordnungen dadurch den Vorteil, dass die Herstellung durch den Verzicht auf derar- tige aufwändige Prozesse vereinfacht werden kann. Durch die Verwendung eines thermoplastischen Materials können einfache und unkomplizierte Herstellungsschritte verwendet werden, welche etwa keiner Nachbearbeitung bedürfen und dadurch in wenigen Schritten das entsprechende Bauteil formen können. Beispielsweise sei hier der Spritzguss von thermoplastischen Materialien oder das Aufbringen von Beschich- tungen aus thermoplastischen Materialien genannt, die prozesstechnisch ausgereift und einfach implementierbar und umsetzbar sind.
Mit Bezug auf thermoplastisches Polytetrafluorethylen kann dabei in an sich bekannter Weise insbesondere ein solches verstanden werden, welches unter dem Einfluss von Temperatur formbar wird und anschließend bei einem Abkühlen wieder erhärtet und dabei in hartem Zustand eine hohe Stabilität aufweist. In anderen Worten ist ein ther- moplastisches Polytetrafluorethylen schmelzverarbeitbar.
Beispielsweise kann als ein derartiges thermoplastisches Polytetrafluorethylen der un- ter der Bezeichnung„Moldflon“ vertriebene Werkstoff der Firma ElringKlinger verwen- det werden. Ein derartiger Werkstoff beziehungsweise ein derartiges Material kann etwa chemisch modifiziert sein, indem in seiner Polymerkette ein als Modifier be- zeichneten Zusatzstoff eingearbeitet ist und dabei gegenüber dem Standard-PTFE verbesserte Eigenschaften aufweisen kann. Beispielsweise kann wie vorstehend er- wähnt thermoplastisches Polytetrafluorethylen im Gegensatz zum herkömmlichen et- wa modifiziertem PTFE aus der Schmelze verarbeitbar sein.
Somit bestehen signifikante verarbeitungstechnische Vorteile gegenüber herkömmli- chem PTFE, da aufgrund des sehr hohen Molekulargewichts die Schmelzviskosität von diesem so hoch ist, dass es sich bisher nicht thermoplastisch verarbeiten ließ. PTFE-Bauteile werden daher bislang mit speziellen Press- und Sintertechniken her- gestellt, wobei die Bauteile anschließend etwa durch Zerspanung ihre Geometrie er- halten.
Demgegenüber bietet thermoplastisches PTFE wirtschaftliche Vorteile, etwa durch das Entfallen von Nachbearbeitungsschritten, die sich insbesondere in der Großse- rien-Fertigung bemerkbar machen. So ermöglicht thermoplastisches PTFE, beispiels- weise der Werkstoff„Moldflon“ Bauteile-Geometrien, wie sie durch Zerspanung bisher nur sehr schwer oder überhaupt nicht realisiert werden können. Diese Eigenschaft ermöglicht es, thermoplastisches Polytetrafluorethylen in einem Material, welches die Anlagefläche ausbildet, umsetzen zu können etwa mittels Spritzguss. Schließlich kann es möglich werden, dass thermoplastisches Polytetrafluorethylen auch bei hohen Temperaturen ein ausgezeichnetes Gleitreibverhalten bei guter Ver- schleißfestigkeit aufweist, wobei diese Parameter gegebenenfalls sogar besser sein können, als bei herkömmlichem Polytetrafluorethylen. Ferner weist thermoplastisches Polytetrafluorethylen einen extrem geringen Reibungskoeffizienten auf. Da Haft- und Gleitreibung bei PTFE gleich groß sind, verläuft der Übergang von Stillstand zu Be- wegung ohne Ruck, sodass sich kein Stick-Slip-Effekt beziehungsweise Haftgleiteffekt ergibt. Das zeigt weiter die vorteilhafte Eignung von thermoplastischem Polytetrafluo- rethylen für eine Anlagefläche einer Dichtung in der hier beschriebenen Kolben- Zylinder-Anordnung.
Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf das Verwenden von„Mol- dflon“ als Werkstoff beschränkt, sondern es kann jegliches thermoplastische Polytetra- fluorethylen verwendet werden. Grundsätzlich ist bei diesen Werkstoffen in für den Fachmann bekannter Weise die Polymerstruktur derart angepasst, um die Schmelz- viskosität zu reduzieren. Die Struktur dieser insbesondere teilkristallinen Werkstoffe setzt sich beispielsweise aus insbesondere lamellenartigen Kristalliten und dazwi- schen liegenden amorphen Zonen zusammen. Eine thermoplastische Verarbeitbarkeit ermöglicht so eine Verarbeitung etwa mittels Spritzgießen und Extrusion, aber auch durch Tiefziehen, Blasformen oder Schmelzspinnen, ohne hierauf beschränkt zu sein. Diese Verarbeitung hat signifikante Vorteile etwa gegenüber einer Verarbeitung von duroplastischen Materialien, wie vorstehend beschrieben.
Weitere Vorteile von Moldflon oder anderem thermoplastischen Polytetrafluorethylen können etwa darin gesehen werden, dass mit einer Schmelztemperatur von ca. 320°C und einer Dauergebrauchstemperatur von ca. 260°C ohne Probleme im Bereich etwa eines Kupplungsgeberzylinders gearbeitet werden kann. Aufgrund der sehr guten Temperaturbeständigkeit kann es sogar im Nehmerzylinder, wie etwa einem als CSC (Concentric Slave Cylinder) ausgestalteten Nehmerzylinder, also in der Kupplungsglo- cke eingesetzt werden, wo üblicherweise wesentlich höhere Temperaturen vorherr- schen als im Bereich des Geberzylinders.
Darüber hinaus kann im Vergleich zu anderen thermoplastischen Kunststoffen eine nur sehr geringe Wasseraufnahme von beispielhaft <0,01 Gew.-% beobachtet wer- den, was den Vorteil bietet, dass der Werkstoff eine hohe Dimensionsstabilität auf- weist.
Schließlich können durch die Verwendung von thermoplastischen Materialien kleinste Bauteile um- oder angespritzt werden, wodurch zusätzliche kostspielige Montagepro- zesse oder Nachbearbeitungsschritte entfallen.
Ferner zeigt Polytetrafluorethylen gegenüber nahezu allen in der entsprechenden An- wendung verwendeten Chemikalien eine gute Beständigkeit. Die Verwendung von Bremsflüssigkeiten, die im vorliegenden Fall beispielhaft als Hydraulikfluid eingesetzt werden können, ist somit unbedenklich bezüglich der Medienverträglichkeit des Mate- rials der Anlagefläche.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Dichtung an dem Zy- linder fixiert ist und die Anlagefläche Bestandteil des Kolbens ist. Diese Ausgestaltung kann auch als sogenannte stehende Dichtung bezeichnet werden. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann die vorliegende Erfindung von Vorteil sein. Denn gerade bei einer stehenden Dichtung oder bei mehreren stehenden Dichtungen wird der Kol- ben oftmals aus duroplastischen Materialien geformt, um ein geeignetes Reibverhal- ten zu den Dichtungen zu ermöglichen. Somit kann insbesondere in dieser Ausgestal- tung der duroplastische Kolben ersetzt werden, was die vorbeschriebenen Vorteile ermöglichen kann.
Beispielsweise in dieser Ausgestaltung aber nicht beschränkt hierauf kann die Kolben- Zylinder-Anordnung ein Kupplungsgeberzylinder oder ein Kupplungsnehmerzylinder eines hydraulischen Kupplungssystems sein.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine Dichtung vorgesehen ist oder dass eine Mehrzahl an Dichtungen vorgesehen ist, etwa in einem Kupplungsgeberzylinder. Da- bei kann etwa eine Dichtung eine sogenannte Primärdichtung sein, welche einen Druckaufbau in Richtung eines mit dem Kupplungsgeberzylinder verbundenen Kupp- lungsnehmerzylinders sein kann und kann eine zweite Dichtung eine sogenannte Se- kundärdichtung sein, welche das Hydraulikfluid im Nachlaufbereich drucklos hält durch eine Abdichtung zur Atmosphäre hin. Es kann ferner bevorzugt sein, dass die Anlagefläche Teil einer Schicht ist, die an ei- nem Grundkörper insbesondere des Kolbens oder auch des Zylinders angeordnet ist. Insbesondere, wenn die Anlagefläche Teil einer Schicht ist, die an einem Grundkörper des Kolbens angeordnet ist, kann es vorgesehen sein, dass die Schicht den Grund- körper teilweise, etwa vollständig umschließt. Die Schicht kann den Grundkörper bei- spielsweise vollständig einhausen oder zumindest am Umfang vorgesehen sein, an dem der Kolben beziehungsweise die Anlagefläche mit der Dichtung in Kontakt kommt.
In dieser Ausgestaltung kann es ermöglicht werden, dass der Kern beziehungsweise der Grundkörper und die Schicht aus unterschiedlichem Materialien geformt sind, was eine individuelle Anpassbarkeit der Materialien an die gewünschten Eigenschaften ermöglicht kann.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Grundkörper aus einem thermo- plastischen Kunststoff geformt ist.
Somit kann es insbesondere in dieser Ausgestaltung beispielsweise ermöglicht wer- den, dass ein aus dem Stand der Technik bekannter aus einem duroplastischen Mate- rial geformter Kolben durch einen derartigen Kolben ersetzt wird, der vollständig aus einem nicht-duroplastischen Material geformt ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Grundkörper des Kolbens oder des Zylinders ein thermoplastisches Standardmaterial beziehungsweise einen technischen Thermoplasten aufweist oder daraus besteht. Beispiele für derartige thermoplastische Materialien, aus welchen der Grundkörper geformt sein kann, umfassen etwa Polyamid (PA) oder Polyphthalamid (PPA) oder eine Mischung hieraus. Dabei kann das Material des Grundkörpers aber auch der Schicht aufweisend die Anlagefläche faserverstärkt sein, etwa mittels Kohle- fasern oder Glasfasern.
Dadurch kann auch der Grundkörper durch die vorgenannten Herstellungsschritte ge- formt werden, was die Herstellung des Kolbens oder des Zylinders signifikant verein- fachen kann. Insbesondere, wenn der Grundkörper etwa aus einem thermoplastischen Material ge- formt ist, ist der Grundkörper etwa verglichen zu duroplastischen Materialien leichter zu handhaben. Dadurch kann der Grundkörper und somit etwa der Kolben oder der Zylinder günstiger in der Herstellung sein, wenn der Grundkörper etwa aus einem thermoplastischen Material und unter Verzicht auf duroplastische Materialen herge- stellt sein, wobei die Kostengünstigkeit insbesondere in der Verarbeitbarkeit bedingt sein kann. Geeignet ist somit insbesondere also der Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffes, wie etwa PA oder PPA oder eine Kombination verschiedener thermo- plastischer Kunststoffe, wobei die Anschaffungskosten dieses Werkstoffs bezie- hungsweise dieser Werkstoffe ähnlich oder sogar besser als die beim Duroplasten lie- gen können und die Herstellungskosten gegenüber dem Kolben aus Duroplast ge- senkt werden können.
Das Material des Grundkörpers, etwa ein wie vorstehend ausgebildetes thermoplasti- sches Material, kann dabei beispielsweise für die nötige mechanische Stabilität des Bauteils sorgen, wobei die Schicht mit der Anlagefläche darüber hinaus wie vorste- hend beschrieben Geräusche vermindern bzw. verhindern soll. Durch die zuvor be- schriebene Ausgestaltung der Anlagefläche können die Geräusche umgangen wer- den, so dass die Vorteile eines thermoplastischen Materials ohne deren Nachteile er- möglicht werden können.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Schicht als Hülse ausgebildet ist. Somit ist der Grundkörper von der Hülse zumindest zum Teil, beispielsweise vollständig um geben. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann die Kolben-Zylinder-Anordnung vorteilhaft sein, da sich geringe Herstellungskosten mit einer hohen Stabilität und Langlebigkeit auf besonders effektive Weise vereinigt werden.
In dieser Ausgestaltung kann die Schicht beziehungsweise die Hülse, welche die An- lagefläche aufweist, vorgefertigt werden, was eine besonders anpassbare Verbindung zu einem wählbaren Grundkörper ermöglichen kann. Dabei kann die Hülse an dem Grundkörper in einer grundsätzlich wählbaren Form fixiert sein. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Hülse mittels Formschluss an dem Grundkörper fi- xiert ist. Beispielsweise kann der Formschluss mittels einer Schnappverbindung be- ziehungsweise Clipsverbindung ermöglicht werden. Derartige Verbindungen können eine dauerhafte Stabilität ermöglichen und ferner einfach auszubilden sein. Schließlich können derartige Verbindungen gegebenenfalls lösbar sein. Dadurch kann selbst bei einer Beschädigung oder Abnutzung der Anlagefläche diese auf einfache Weise er- neuert werden, wodurch der Grundkörper weiter verwendet werden kann.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Schicht als eine auf einem Grundkörper des Kolbens oder des Zylinders aufgebrachte Beschichtung ausgebildet ist. In dieser Aus- gestaltung kann eine besonders einfache Aufbringbarkeit der Schicht ermöglicht wer- den. Denn Beschichtungsvorgänge können auf vielfältige Weise durchgeführt werden und sind dabei einfach und kostengünstig durchführbar.
Beispielsweise, wenn der Grundkörper aus einem thermoplastischen Material geformt ist, kann die Schicht beziehungsweise die Beschichtung auf den Grundkörper durch einen Spritzgussvorgang erzeugt werden. In anderen Worten kann der Grundkörper durch das Material der Schicht beziehungsweise der Beschichtung umspritzt werden. Diesbezüglich kann insbesondere ein Zweikomponenten-Spritzguss (2K) zum Einsatz kommen.
Die Schicht, wie etwa die Beschichtung, kann beispielsweise aus thermoplastischem Polyethylentrephtalat bestehen oder beispielsweise neben dem thermoplastischen Po- lyterephtalat Verstärkungsfasern, wie etwa Glasfasern oder Kohlefasern als Verstär- kungsfasern oder andere Komponenten aufweisen.
Beispielsweise kann die Schicht beziehungsweise die Beschichtung ferner das mit dem Produktnamen XYLAN 1290/F1230 LAMP BLACK der Firma Whitford vertriebe- ne Material sein. Hierbei handelt es sich um eine kunstharzgebundene Trocken- schmiermittel-Beschichtung mit einem hohen PTFE-Anteil. Dieses Material ermöglicht eine geringe Reibung zum Abnutzungsverhältnis. Der Auftrag ist etwa im Sprayverfah- ren, gegebenenfalls nach Reinigung beziehungsweise Entfettung der etwa aus PA und/oder PPA aufweisenden Oberflächen des Grundkörpers möglich.
Grundsätzlich kann somit beispielsweise neben einer Beschichtung aus reinem oder faserverstärktem PTFE eine Beschichtung verwendet werden die neben Polytetrafluo- rethylen ein Kunstharz aufweist. Die vorgenannten Beschichtungen erlauben wie vorstehend beschrieben einen be- sonders geräuscharmen Betrieb durch einen sehr geringen Stick-Slip-Effekt. Ferner weisen derartige Beschichtungen eine hohe Temperaturbeständigkeit auf, was deren Einsatz im Geberzylinder als auch im Nehmerzylinder ohne Probleme ermöglicht. Au- ßerdem weisen diese eine hohe chemische Beständigkeit auf, was den bedenkenlo- sen Kontakt mit Bremsflüssigkeit und anderen Medien, wie etwa Mineralöl, Schmier- fetten oder anderen ermöglicht.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Kolben oder der Zylinder vollständig aus ei- nem Material besteht, das thermoplastisches Polytetrafluorethylen aufweist, bei- spielsweise daraus besteht. Dabei wird insbesondere auf den Kolben oder Zylinder Bezug genommen, der die Anlagefläche aufweist. In dieser Ausgestaltung ist somit nicht nur das Material der Anlagefläche aus einem Material geformt, welches thermo- plastisches Polytetrafluorethylen aufweist, sondern vorzugsweise der gesamte Kolben oder auch der gesamte Zylinder ist aus diesem Material aufgebaut. In dieser Ausge- staltung kann eine besonders einfache Herstellbarkeit ermöglicht werden, da der Kol- ben oder der Zylinder nicht aus einem Grundkörper mit daran angeordneter Schicht des Materials der Anlagefläche geformt werden muss. Vielmehr kann der gesamt Kol- ben oder das gesamte Bauteil in einem Herstellungsschritt, wie etwa in einem Spritz- gussprozess, geformt werden. Dies kann die vorbeschriebenen Vorteile somit kombi- nieren mit einer besonders vorteilhaften Herstellbarkeit.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass das thermoplastische Polytetrafluorethylen, sei es als Material der Anlagefläche oder auch gegebenenfalls des gesamten Kolbens, faserverstärkt ist. Beispielsweise kann das thermoplastische Polytetrafluorethylen durch Glasfasern oder durch Kohlefasern verstärkt sein. Dabei kann es ferner vorge- sehen sein, dass das Material, aus welchem die Anlagefläche oder auch der ganze Kolben geformt ist, aus den Verstärkungsfasern und dem thermoplastischen Polytetra- fluorethylen besteht oder dass weitere Substanzen eingearbeitet sind. In dieser Aus- gestaltung kann es ermöglicht werden, dass die vorteilhaften Eigenschaften, wie diese vorstehend beschrieben sind, beibehalten werden können oder zumindest nicht signi- fikant abgeschwächt werden, dabei jedoch die mechanische Stabilität und sie Lang- zeitstabilität erhöht werden kann. Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der Kolben-Zylinder- Anordnung wird auf die weitere Beschreibung des hydraulischen Kupplungssystems, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.
Beschrieben wird ferner ein hydraulisches Kupplungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kupplungssystem eine Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist, wie diese vorstehend im Detail beschrieben ist.
Ein derartiges Kupplungssystem kann insbesondere einen Kupplungsgeberzylinder umfassen, der durch eine Kolbenstange angesteuert wird und so Hydraulikfluid aus einem Reservoir zu einem Kupplungsnehmerzylinder, wie in einer Kupplungsglocke, fördert oder umgekehrt von dem Kupplungsnehmerzylinder in das Reservoir zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung. Zwischen den hydraulischen Funktionselementen, wie insbesondere Kupplungsgeberzylinder, Kupplungsnehmerzylinder beziehungsweise Kupplungsglocke und Reservoir sind Hydraulikleitungen insbesondere als Drucklei- tungen ausgebildet. Insbesondere und in keiner Weise beschränkend kann die Kol- ben-Zylinder-Anordnung ein Kupplungsgeberzylinder des Kupplungssystems sein.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, auf einfache und kostengünstige Weise ein ruhiger und insbesondere geräusch- armer Lauf des Kolbens in dem Zylinder ermöglicht werden.
Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des hydraulischen Kupp- lungssystems wird auf die Beschreibung der Kolben-Zylinder-Anordnung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.
Im Folgenden wird ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an- hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei explizit darauf hingewiesen wird, dass der erfindungsgemäße Gegenstand nicht auf das beschriebene Ausführungsbei- spiele beschränkt ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung; Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen Kolben für eine Kolben-Zylinder-Anordnung aus Figur 1 ;
Fig. 3 Versuchsergebnisse zeigend den erfindungsgemäßen Effekt; und
Fig. 4 weitere Versuchsergebnisse zeigend den erfindungsgemäßen Effekt.
Figur 1 zeigt eine Kolben-Zylinder-Anordnung 10, welche insbesondere Bestandteil eines hydraulischen Kupplungssystems sein kann. Beispielsweise kann die Kolben- Zylinder-Anordnung 10 einen Kupplungsgeberzylinder sein.
Die Kolben-Zylinder-Anordnung 10 umfasst einen Zylinder 12 und einen in dem Zylin- der 12 axial verfahrbar positionierten Kolben 14. Zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinder 12 sind in der Ausgestaltung gemäß Figur 1 zwei etwa aus Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk geformte Dichtungen 16, 18 vorgesehen. Die Dichtungen 16, 18 die- nen dazu, einen Zwischenraum 20 zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinder 12 ab- zudichten.
Die Ausgestaltung nach Figur 1 ist eine solche, die als Ausgestaltung mit stehenden Dichtungen bezeichnet wird. Entsprechend sind die Dichtungen 16, 18 an dem Zylin- der 12 fixiert und liegen an einer Anlagefläche 22 des Kolbens 14 an, beziehungswei- se gleiten an dieser entlang. Die Anlagefläche 22 ist dabei aus einem Material ge- formt, welches thermoplastisches Polytetrafluorethylen aufweist.
In der Figur 1 ist ferner eine Pedalanbindung 24 gezeigt, welche eine Anbindung an ein Kupplungspedal zeigen soll. Die Pedalanbindung 24 ist durch eine Kolbenstange 26 mit dem Kolben 14 verbunden. Ferner ist ein Nachlaufstutzen 28 gezeigt, der mit einem Reservoir verbunden ist, und es ist ein Flochdruckanschluss 30 gezeigt, wel- cher die als Kupplungsgeberzylinder ausgebildete Kolben-Zylinder-Anordnung 10 mit einem Kupplungsnehmerzylinder verbinden kann. Bezüglich der Dichtungen 16, 18 ist die Dichtung 18 eine Primärdichtung und ermöglicht einen Druckaufbau in Richtung eines Kupplungsnehmerzylinders, wohingegen die Dichtung 16 eine Sekundärdich- tung ist und das Hydraulikfluid drucklos im Nachlaufbereich hält.
Eine Ausgestaltung des Kolbens 14 ist in der Figur 2 gezeigt. Ausweislich der Ausge- staltung in Figur 2 ist es vorgesehen, dass die Anlagefläche 22 Teil einer Schicht 34 ist, die an einem Grundkörper 32 des Kolbens 14 angeordnet ist. Genauer ist die Schicht 34 als Hülse 36 ausgebildet. Die Schicht 34 kann etwa aus thermoplastischem Polytetrafluorethylen bestehen und der Grundkörper 32 kann aus einem ebenfalls thermoplastischen Material, wie etwa Polyamid (PA) oder Polyphthalamid (PPA) aus- gestaltet sein.
In den Figuren 3 und 4 ist der positive Effekt der hier beschriebenen Kolben-Zylinder- Anordnung 10 beschrieben.
Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils Diagramme, welche auf der X-Achse eine Relativ- geschwindigkeit zwischen einem Kolben 14 und einem Zylinder 12 in [mm/s] zeigen, und an der Y-Achse den dimensionslosen sogenannten Stick-Slap-Faktor zeigen, welcher bei höheren Werten eine höhere Geräuschentwicklung darstellt.
In der Figur 3 repräsentiert die Kurve A die Reibpartner glasfaserverstärktes Polyamid (PA-GF) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), repräsentiert die Kurve B die Reibpartner glasfaserverstärktes Polyphthalamid (PPA-GF) und Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk (EPDM) und repräsentiert die Kurve C die Reibpartner Polytetrafluo- rethylen (PTFE) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
In der Figur 4 repräsentiert die Kurve A die Reibpartner Polyamid (PA) und Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), repräsentiert die Kurve B die Reibpartner Polyph- thalamid (PPA) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) , repräsentiert die Kur- ve C die Reibpartner Polytetrafluorethylen (PTFE) und Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM) und repräsentiert die Kurve D die Reibpartner Duroplast und Ethy- len-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
Bezugnehmend auf die Figuren 3 und 4 konnte das positive Verhalten in tribologi- schen Grundlagenversuchen mit Probekörpern aus Standard-PTFE und EPDM- Proben bereits beobachtet werden. Gegenüber thermoplastischem PA oder PPA zeigt reines PTFE mit EPDM als Reibpartner eine deutliche Verbesserung des Schwin- gungsverhaltens der Reibpartner, welche Kolben-Werkstoffe gegenüber dem Dich- tungswerkstoff EPDM darstellen, was zu wesentlich geringen bis hin zu keinen Ge- räuschemissionen führt. Es ist deutlich erkennbar, dass der Stick-Slip-Effekt bei Ver- wendung von reinem PTFE verringert wird, sodass es nur zu wenige/keinen reiberreg- ten Schwingungen kommt, sodass keine hörbaren/störenden Geräusche entstehen.
Die vorliegenden Versuche konnten dabei unabhängig davon gemacht werden, ob das thermoplastische Polytetrafluorethylen als Beschichtung, Vollmaterial oder Hülse vorliegt. Ferner hat auch das Vorhandensein von Bremsflüssigkeit als Hydraulikflüs- sigkeit keine Änderungen bezüglich der positiven Eigenschaften hervorgerufen.
Dies zeigt deutlich, dass ein einfacher Austausch eines Duroplasten gegen ein ther- moplastisches Material zwar eine verbesserte Herstellbarkeit ermöglicht, die Ge- räuschbelastung jedoch erhöht. Erst durch eine Anlagefläche 22 umfassend Polytetra- fluorethylen kann ein Ersatz von Duroplast bei gleicher Geräuschentwicklung und ver- besserter Herstellung ermöglicht werden.
Bezuqszeichenliste
Kolben-Zylinder-Anordnung
Zylinder
Kolben
Dichtung
Dichtung
Zwischenraum
Anlagefläche
Pedalanbindung
Kolbenstange
Nachlaufstutzen
Hochdruckanschluss
Grundkörper
Schicht
Hülse

Claims

Patentansprüche
1. Kolben-Zylinder-Anordnung für ein hydraulisches Kupplungssystem, aufwei- send einen Zylinder (12) und einen in dem Zylinder (12) axial verfahrbar positi- onierten Kolben (14), wobei zwischen dem Kolben (14) und dem Zylinder (12) wenigstens eine Dichtung (16, 18) zum Abdichten eines Zwischenraums (20) zwischen dem Kolben (14) und dem Zylinder (12) vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Dichtung (16, 18) an einem von dem Kolben (14) und dem Zy- linder (12) fixiert ist und beweglich an dem korrespondierenden Gegenelement ausgewählt aus Zylinder (12) und Kolben (14) an einer Anlagefläche (22) an- liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (22) des Kolbens (14) oder des Zylinders (12) aus einem Material geformt ist, welches ein thermoplas- tisches Polytetrafluorethylen aufweist.
2. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dichtung (16, 18) aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk geformt ist.
3. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die wenigstens eine Dichtung (16, 18) an dem Zylinder (12) fixiert ist und die Anlagefläche (22) Bestandteil des Kolbens (14) ist.
4. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Anlagefläche (22) Teil einer Schicht (34) ist, die an ei- nem Grundkörper (32) des Kolbens (14) oder des Zylinders (12) angeordnet ist.
5. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) aus einem thermoplastischen Material geformt ist.
6. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schicht (34) als Hülse (36) ausgebildet ist.
7. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schicht (34) als eine auf einem Grundkörper (32) des
Kolbens (14) oder des Zylinders (12) aufgebrachte Beschichtung ausgebildet ist.
8. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Kolben (14) oder der Zylinder (12) vollständig aus ei- nem Material besteht, das thermoplastisches Polytetrafluorethylen aufweist.
9. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass das thermoplastische Polytetrafluorethylen faserverstärkt ist.
10. Hydraulisches Kupplungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssystem eine Kolben-Zylinder-Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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