WO2009092463A1 - Druckzylindervorrichtung für einen druckmittelbetätigbaren kupplungsaktuator - Google Patents

Druckzylindervorrichtung für einen druckmittelbetätigbaren kupplungsaktuator Download PDF

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WO2009092463A1
WO2009092463A1 PCT/EP2008/065208 EP2008065208W WO2009092463A1 WO 2009092463 A1 WO2009092463 A1 WO 2009092463A1 EP 2008065208 W EP2008065208 W EP 2008065208W WO 2009092463 A1 WO2009092463 A1 WO 2009092463A1
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WO
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Prior art keywords
cylinder device
pressure cylinder
metal reinforcement
pressure
annular piston
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/065208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Winkelmann
Original Assignee
Schaeffler Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Kg filed Critical Schaeffler Kg
Publication of WO2009092463A1 publication Critical patent/WO2009092463A1/de

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F16D25/083—Actuators therefor

Definitions

  • the invention relates to a pressure cylinder device for a pressure medium actuated clutch actuator with an annular piston, which is arranged and / or designed for mechanical coupling with a release bearing, wherein the annular piston is movably arranged in a pressure chamber with an annular cross-section in an axial direction, with a sleeve portion, which forms a radially inner boundary of the pressure chamber, and with a wall portion, which forms a radially outer boundary for the pressure chamber.
  • Such pressure cylinder devices are commonly used as part of a hydraulic system associated with friction clutches of vehicles for selectively disconnecting and connecting two shafts.
  • an either manually or externally powered master cylinder is provided as a pressure cylinder device which builds up a pressure in the hydraulic system which is then transferred to the slave cylinder device as another type of the generic pressure cylinder device.
  • the document DE 19523218 A discloses a hydraulically actuated disengaging device for a friction clutch, which comprises a arranged in a transmission housing pressure housing made of plastic, which is arranged concentrically to a transmission input shaft.
  • a metallic guide sleeve used, which together with the pressure housing forms a pressure chamber with an annular cross-section, in which an annular piston is guided.
  • the annular piston is mechanically coupled to a release bearing for actuating a friction coupling device. When pressurized, the annular piston is displaced together with the release bearing in the axial direction of the transmission input shaft for actuating the friction coupling device.
  • the invention is based on the object to improve a pressure cylinder device in the functional properties.
  • a pressure cylinder device in particular a release device, proposed for a fluid-actuated and / or fluid-actuated clutch actuator.
  • the pressure cylinder device is designed to convert a hydraulic pressure from a hydraulic system, which is generated in particular by a master cylinder device, into a positional change of a release bearing.
  • the release bearing actuates a coupling device, in particular a friction coupling device, to temporarily interrupt or disengage a power flow from a motor to a transmission.
  • the pressure cylinder device can be used in single or multiple, in particular double clutch Vor- directions.
  • the pressure cylinder device is designed as a hydraulic fluid-actuated, so-called CSC slave cylinder (concentric slave cylinder) for motor vehicle transmissions, in particular shift transmissions.
  • the pressure cylinder device comprises an annular piston which can be arranged coaxially and / or concentrically with the transmission input shaft and can be coupled or coupled to the release bearing.
  • the annular piston is arranged movably in a pressure chamber with an annular cross-section in an axial direction, that is to say in the longitudinal extent of the transmission input shaft.
  • the annular piston when the pressure chamber is pressurized, the annular piston is displaced in the direction of the coupling device, and at the same time takes the release bearing with it and separates the coupling device.
  • the pressure chamber is bounded radially inwardly by a sleeve portion and radially outwardly by a wall portion.
  • the sleeve portion has a guide surface for the annular piston.
  • the sleeve section, the wall section and / or the annular piston comprise a plastic section with metal reinforcement.
  • the reinforcement - also called reinforcement - is a reinforcement of one object by another, which has a higher compressive or tensile strength.
  • a plastic section of the sleeve section, the wall section and / or the annular piston is reinforced with a reinforcement made of metal.
  • the metal reinforcement is designed as a particularly rigid metal sleeve section, in particular made of steel.
  • This metal sleeve portion for example, realized as a steel sleeve, can be inexpensively manufactured in high accuracy. Production is particularly favorable if the metal sleeve section is produced as a part which is clinched or wound in the circumferential direction and / or connected by resistance welding.
  • the metal sleeve portion can also be a process sequence with bending - also called Biehler-manufacturing - done, with the strip production by straightening, calibrating, stamping, bending and welding, the mass production of the metal reinforcement takes place.
  • the metal sleeve portion or the metal sleeve portions for the sleeve portion, the wall portion and / or for the annular piston are encapsulated in plastic.
  • the metal reinforcement has through openings and / or edge openings or openings for the positive reception of the plastic.
  • the passage openings or openings facilitate the flow and circulation of the plastic compound during the injection process.
  • the passage openings are preferably formed in the form of bores, which allow a firm grip of the steel sleeve by the plastic.
  • Another advantage of optional longitudinal grooves on the body is that partial mass accumulation is avoided which can serve as relief grooves for larger temperature variations.
  • an end face can have a marking in order to ensure a mix-free installation.
  • the marking is designed in particular as end-side grooves.
  • the plastic layer on at least one side, in particular the side facing the annular piston of the wall portion has a thickness which in the region of the annular piston on average thinner than 3 mm, preferably thinner than 2 mm and in particular thinner than 1, 5 mm, however, preferably thicker than 0.8 mm.
  • the encapsulation of the metal reinforcement in the proposed embodiment makes it possible to achieve process-reliable compliance with the smallest possible bore tolerances as well as shape and position tolerances in the ring piston region.
  • At least one metal reinforcement has a collar, grooves and / or unwinds.
  • a collar of the metal reinforcement or a wall with a longitudinal section in L-shape substantially increases the stability of the metal reinforcement. It is vorzugt that the collar through holes or openings shows, which can be used for positionally correct positioning of the metal reinforcement in the tool during the injection process as a positioning aid.
  • the sleeve portion has an end portion which is adapted to receive a seal for sealing the transmission input shaft and / or as a centering for the correct position mounting of the pressure cylinder device, wherein the end portion is reinforced by the metal reinforcement of the sleeve portion.
  • the wall of the sleeve portion or the metal reinforcement in the end for example, one, two or more times angled executed.
  • the sleeve portion and the wall portion are formed in a common plastic part.
  • the Metallarmmaschine or -armmaschineen have been inserted into the same tool and simultaneously encapsulated.
  • the sleeve portion and / or wall portion have a metal reinforcement, wherein in the event that both show a metal reinforcement, they may be formed as two separate metal reinforcements or a common metal reinforcement.
  • the common metal reinforcement of sleeve section and wall section is formed as a one-piece insert with a U-shaped wall.
  • the insert inexpensively in a deep-drawing process as a molded part with high precision.
  • embodiments are proposed in which two or more components of the insert, for example play by means of a clinching, a welded joint, for example by means of resistance welding, are connected.
  • the components can be connected to one another in any desired manner in terms of material, form and / or force.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal section through a pressure cylinder device as a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a modification of the third embodiment
  • FIG. 5 shows a second modification of the embodiment in FIG. 3.
  • the slave cylinder device 1 shows a schematic longitudinal section of a pressure cylinder device which is designed as a pressure cylinder device 1, as a first embodiment of the invention.
  • the slave cylinder device 1 is drawn in sections, specifically only in a region above a transmission input shaft 2 or the rotational axis 3 of the transmission input shaft 2, in fact the slave cylinder device 1 completely encloses the transmission input shaft 2.
  • the transmission input shaft 2 extends from a transmission, not shown on the transmission side 4 to a coupling device, not shown on the clutch side 5 in the figure 1.
  • the slave cylinder device 1 is fluidly connected via a hydraulic connection 6 with a hydraulic system or connected, which the slave cylinder device 1 with a for the operation can apply necessary operating pressure.
  • the slave cylinder device 1 has a release bearing 7, which is mechanically coupled to the coupling device, not shown, and is biased in a pressing manner via a spring device 8 in the direction of the coupling side 5.
  • the release bearing 7 is pressed in the direction of the coupling device 5 by means of an annular piston 9, which is arranged coaxially with the transmission input shaft 2 and completely encloses it.
  • the annular piston 9 is formed in the first embodiment of a plastic and provided on the transmission side 4 with an annular seal 10.
  • the annular piston 9 is arranged in a pressure chamber 11 such that an operating pressure applied in the pressure chamber 11 by the hydraulic system presses against the seal 10 and thus the annular piston 9 and displaces them together with the release bearing 7 in the direction of the coupling device 5.
  • the slave cylinder device 1 has a guide sleeve 12, which is formed radially inwardly to guide the transmission input shaft and radially outside forms a guide surface for the annular piston 9.
  • the guide sleeve 12 is formed starting from the coupling device side 5 as a straight, cylindrical sleeve, and angled several times in the end to receive an outside bearing surface 13 for a seal (not shown) for sealing the transmission input shaft 2. Furthermore, the guide sleeve 12 extends radially outward, is bent in the direction of the coupling device 5 and has a radially projecting collar on the end.
  • the radially outer contact surface for the annular piston 9 is formed by a base body 14 of the slave cylinder device 1, which is designed as a plastic injection molded part.
  • the base body 14 comprises a receiving region for the release bearing 7, wherein the receiving region forms a space surrounding the transmission input shaft 2, in which the release bearing 7 is arranged offset inwards. Further, in the base body 14, the inlet 6 for the hydraulic fluid is formed.
  • the main body 14 has a coaxial with the axis of rotation 3 and the transmission input shaft 2 arranged wall portion 15, which forms a radially outer boundary for the pressure chamber 11.
  • the radially inner guide of the annular piston 9 is taken over by a sleeve portion 16 of the guide sleeve 12.
  • the migration section 15 is reinforced with a metal reinforcement in the form of a steel sleeve 17, which is also arranged concentrically or coaxially with the axis of rotation 3.
  • the steel sleeve 17 is encapsulated on both sides with plastic, wherein the thickness of the plastic in the radial direction on each side is at least 0.8 mm.
  • the steel sleeve 17 extends in the embodiment shown over the entire area loaded by the annular piston 9.
  • the steel sleeve 17 has openings 18 in the form of holes to facilitate flow and distribution of the plastic during injection molding and also to allow a positive fit of the plastic to the steel sleeve 17.
  • openings 18 in the form of holes to facilitate flow and distribution of the plastic during injection molding and also to allow a positive fit of the plastic to the steel sleeve 17.
  • outwardly open outbreaks or grooves 19 are provided which ensures a fool-proof assembly of the steel sleeve in the mold for injection molding.
  • FIG. 1 shows somewhat enlarged a second embodiment of the invention, wherein the same or similar components are each provided with the same reference numerals. With regard to the description, reference is made to FIG.
  • the annular piston 9 is also reinforced by a second steel sleeve 20 of analogous construction as the steel sleeve 17.
  • the annular piston 9 thus shows itself as an overmolded steel sleeve 20 with apertures 18, wherein the steel sleeve 20 is arranged coaxially to the rotational axis 3 or the transmission input shaft 2.
  • the steel sleeve 17 extends in the wall section 10 via the connecting channel between the inlet 6 and the pressure chamber 11, wherein the passage is ensured by a breakthrough 18.
  • the second embodiment has a molded, reinforced plastic guide tube 21 which is double-angled formed in the second embodiment on the transmission side 4, so that this radially inside a seat 22 for a not shown Seal for sealing the transmission input shaft 2 and radially outside a circumferential bearing surface 23 is formed for fixing the pressure cylinder device 1 in a center hole of a bell housing.
  • Seat 22 and support 23 are reinforced by a Stahlarm istshülse 24, which extends over the sleeve portion 16 to the seat 22 and to the support 23.
  • the plastic-coated guide tube 21 is integrally connected to the main body 14 of the slave cylinder device 1 or at the same time made in the same tool.
  • the guide sleeve 24 and the steel sleeve 17 are formed as two separate contact-free and spaced apart arranged components.
  • the steel sleeve 17 and the Stahlarm istshülse 24 may have such collar at appropriate positions.
  • This embodiment has the advantage that due to the small difference in expansion between the guide sleeve 24, base body 14 and annular piston 9 with temperature fluctuations in the operating range of -40 ° C to 180 0 C a tight guide clearance for the annular piston 9 over the entire operating range is made possible. This is also the prerequisite for a direct form-fitting and / or material connection for fastening the seal 10 on the annular piston 9.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of a slave cylinder device 1 according to the invention, in which the same or corresponding parts have again been given the same or corresponding reference numbers and reference is made to the above description.
  • the guide sleeve 24 and the steel sleeve 17 are formed as a common Einlegteil 26, whose wall extends on the transmission side 4 U-shaped.
  • the common insert 26 may be made for example by deep drawing.
  • the insert part 26 may be formed by means of a clinch connection 27 arranged on the end face or a material connection such as a welded joint or solder joint.

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Nehmerzylindervorrichtung in den Funktionseigenschaften zu verbessern. Hierzu wird eine Nehmerzylindervorrichtung 1 für einen druckmittelbetätigbaren Kupplungsaktuator vorgeschlagen, mit einem Ringkolben 9, welcher zur mechanischen Kopplung mit einem Ausrücklager 7 angeordnet und/oder ausgebildet ist, wobei der Ringkolben 9 in einem Druckraum 11 mit einem kreisringförmigen Querschnitt in einer axialen Richtung bewegbar angeordnet ist, mit einem Hülsenabschnitt 16, welcher eine radial innere Begrenzung des Druckraums 11 bildet, und mit einem Wandungsabschnitt 15, welcher eine radial äußere Begrenzung für den Druckraum 11 bildet, wobei der Hülsenabschnitt 16, der Wandungsabschnitt 15 und/oder der Ringkolben 9 einen Kunststoffabschnitt mit Metallarmierung 17, 20, 24 umfasst bzw. umfassen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Druckzylindervorrichtung für einen druckmittelbetätigbaren Kupplungsaktuator
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Druckzylindervorrichtung für einen druckmittelbetätigbaren Kupplungsaktuator mit einem Ringkolben, welcher zur mechanischen Kopplung mit einem Ausrücklager angeordnet und/oder ausgebildet ist, wobei der Ringkolben in einem Druckraum mit einem kreisringförmigen Querschnitt in einer axialen Richtung bewegbar angeordnet ist, mit einem Hülsenabschnitt, welcher eine radialinnere Begrenzung des Druckraums bildet, und mit einem Wandungsabschnitt, welcher eine radial äußere Begrenzung für den Druckraum bildet.
Gebiet der Erfindung
Derartige Druckzylindervorrichtungen werden üblicherweise als Teil eines hydraulischen Systems in Zusammenhang mit Reibungskupplungen von Fahrzeugen zum wahlweisen Trennen und Verbinden zweier Wellen verwendet. Oftmals ist ein entweder manuell oder fremd kraftbetätigter Geberzylinder als Druckzylindervorrichtung vorgesehen, welcher in dem hydraulischen System einen Druck aufbaut, der dann auf die Nehmerzylindervorrichtung als weiterer Typ der Gattung Druckzylindervorrichtung übertragen wird.
Die Druckschrift DE 19523218 A 1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine hydraulisch betätigte Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung, welche ein in einem Getriebegehäuse angeordnetes Druckgehäuse aus Kunststoff umfasst, das konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist. In einer Längsbohrung des Druckgehäuses ist eine metallische Führungshülse eingesetzt, welche gemeinsam mit dem Druckgehäuse einen Druckraum mit einem kreisringförmigen Querschnitt bildet, in dem ein Ringkolben geführt ist. Der Ringkolben ist mechanisch mit einem Ausrücklager zur Betätigung einer Reibungskupplungsvorrichtung gekoppelt. Bei einer Druckbeaufschlagung wird der Ringkolben gemeinsam mit dem Ausrücklager in axialer Richtung der Getriebeeingangswelle zur Betätigung der Reibungskupplungsvorrichtung versetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckzylindervorrichtung in den Funktionseigenschaften zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckzylindervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Be- Schreibung sowie den beigefügten Figuren. Die Erfindung gilt für alle Druckzylindervorrichtungen von Kupplungsein- oder Ausrücksystemen. Unter einer Druckzylindereinrichtung sind demnach alle Geber-, Nehmer oder Semihydraulischen Nehmerzylinder von hydraulischen Kupplungsausrücksystemen zu verstehen, deren Gemeinsamkeit darin liegt, dass deren prinzipieller Aufbau gleich ist. Die Druckzylinder sind dazu vorgesehen in Druckgehäusen Druckräume zu begrenzen und/oder Führungsbahnen für Hydraulikkolben aufzuweisen.
Im Rahmen der Erfindung wird eine Druckzylindervorrichtung, insbesondere eine Ausrückvorrichtung, für einen druckmittelbetätigbaren und/oder druckmittelbetätigten Kupplungsaktuator vorgeschlagen. Die Druckzylindervorrichtung ist ausgebildet, einen hydraulischen Druck aus einem hydraulischen System, welcher insbesondere durch eine Geberzylindervorrichtung erzeugt wird, in eine Lageänderung eines Ausrücklagers umzusetzen. Im eingebauten Zustand betätigt das Ausrücklager eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere eine Reibungskupplungsvorrichtung, um einen Kraftfluss von einem Motor zu einem Getriebe temporär zu unterbrechen bzw. auszukuppeln. Die Druckzylindervorrichtung kann bei Einfach- oder Mehrfach-, insbesondere Doppelkupplungsvor- richtungen Einsatz finden. Insbesondere ist die Druckzylindervorrichtung als ein mit einem Hydraulikfluid betätigter, sogenannter CSC-Nehmerzylinder (Concentric-Slave-Cylinder) für Kfz-Getriebe, insbesondere -Schaltgetriebe ausgebildet.
Die Druckzylindervorrichtung umfasst einen Ringkolben, der koaxial und/oder konzentrisch zu der Getriebeeingangswelle anordbar ist und mit dem Ausrücklager gekoppelt bzw. koppelbar ist. Der Ringkolben ist in einem Druckraum mit einem kreisringförmigen Querschnitt in einer axialen Richtung - also in Längs- erstreckung der Getriebeeingangswelle - bewegbar angeordnet. Bei einer möglichen Ausführung wird bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraums der Ringkolben in Richtung der Kupplungsvorrichtung verschoben, nimmt zugleich das Ausrücklager mit und trennt die Kupplungsvorrichtung.
Der Druckraum wird radial innen durch einen Hülsenabschnitt und radial außen durch einen Wandungsabschnitt begrenzt. Bevorzugt weist der Hülsenabschnitt eine Führungsfläche für den Ringkolben auf.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Hülsenabschnitt, der Wan- dungsabschnitt und/oder der Ringkolben einen Kunststoffabschnitt mit Metallarmierung umfasst. Die Armierung - auch Bewehrung genannt - ist eine Verstärkung eines Objekts durch ein anderes, welches eine höhere Druck- oder Zugfestigkeit besitzt. Vorliegend wird ein Kunststoffabschnitt des Hülsenabschnittes, des Wandungsabschnitts und/oder des Ringkolbens mit einer Armie- rung aus Metall verstärkt.
Es ist eine Überlegung der Erfindung, dass aufgrund der zunehmenden Leistung der Motoren für Kraftfahrzeuge als direkte Folge höhere Anpresskräfte der Druckplatten auf die Reibbelege in den Kupplungen erforderlich sind, um die höheren Motor-Drehmomente zu übertragen. Aufgrund der höheren Anpresskräfte ist es zu befürchten, dass die aus Kunststoff gefertigten Druckzylindervorrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, für die entsprechend höheren Betriebsdrücke nicht ausreichend qualifiziert sind. Jedoch weisen die Kunststoff-Druckzylindervorrichtungen den Vorteil einer sehr günstigen Fertigung auf. Im Rahmen der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, die Steifigkeit der Druckzylindervorrichtung aus Kunststoff so zu gestalten, dass ein unzulässiges Aufweiten und damit eine unzulässige Volumenzunahme des Ringkolbenbereichs auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen vermieden werden kann. Ein weiterer, optional nutzbarer Vorteil der Erfindung ist es, dass bei entsprechender Auslegung die Durchmessertoleranzen, Form- und Lagetoleranzen, insbesondere für die Führungsflächen oder die Gehäusebohrungen, reduziert werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Metallarmierung als ein insbesondere biegesteifer Metallhülsenabschnitt, insbesondere aus Stahl, ausgebildet. Dieser Metallhülsenabschnitt, beispielsweise realisiert als Stahlhülse, kann kostengünstig in hoher Genauigkeit hergestellt werden. Be- sonders günstig ist die Fertigung, wenn der Metallhülsenabschnitt als in Um- fangsrichtung geclinchtes oder gewickeltes und/oder über Widerstandschweißverfahren verbundenes Teil hergestellt wird. Der Metallhülsenabschnitt kann auch über eine Verfahrensfolge mit Biegen - auch Biehler-Fertigung genannt - erfolgen, wobei aus Bandmaterial durch Richten, Kalibrieren, Stanzen, Biegen und Schweißen die Großserienfertigung der Metallarmierung erfolgt. Der Metallhülsenabschnitt bzw. die Metallhülsenabschnitte für den Hülsenabschnitt, den Wandungsabschnitt und/oder für den Ringkolben sind mit Kunststoff umspritzt.
Um die Verbindung zwischen Kunststoff und der Metallarmierung, insbesondere dem Metallhülsenabschnitt zu verbessern ist es bevorzugt, dass die Metallarmierung Durchgangs- und/oder Randöffnungen bzw. Durchbrüche zur formschlüssigen Aufnahme des Kunststoffs aufweist. Ergänzend erleichtern die Durchgangsöffnungen bzw. Durchbrüche das Fließen und Umströmen der Kunststoffmasse während des Spritzvorgangs. Die Durchgangsöffnungen sind bevorzugt in Form von Bohrungen ausgebildet, welche eine feste Umklammerung der Stahlhülse durch den Kunststoff ermöglichen. Zur radialen Fixierung der Metallarmierung(en) in dem Kunststoff wird vorgeschlagen, in Längsrichtung, das heißt parallel zur Getriebeeingangswelle, Nuten einzubringen und/oder Abwinklungen, insbesondere an einer freien Stirnseite der Metallarmierung bzw. des Metallhülsenabschnitts, vorzusehen. Ein weiterer Vorteil von optional, in Längsrichtung verlaufenden Nuten am Grundkörper ist, dass eine partielle Massenanhäufung vermieden wird die Nuten als Entlastungsnuten bei größeren Temperaturschwankungen dienen können.
Bei einer möglichen, besonders montagefreundlichen Ausführung der Erfin- düng kann eine Stirnseite eine Markierung aufweisen, um eine verwechslungsfreie Montage sicherzustellen. Die Markierung ist insbesondere als stirnseitige Nuten ausgebildet.
Bei einer praxisnahen Ausführungsform weist die Kunststoffschicht mindestens auf einer Seite, insbesondere die dem Ringkolben zugewandte Seite des Wandungsabschnitts eine Dicke auf, welche im Bereich des Ringkolbens im Mittel dünner als 3 mm, vorzugsweise dünner als 2 mm und insbesondere dünner als 1 ,5 mm, jedoch bevorzugt dicker als 0,8 mm ist. Nachdem die Stabilität des Wandungsabschnitts durch die Metallarmierung sichergestellt ist, ist es mög- lieh, den Kunststoff in einer nur sehr dünnen Schicht aufzutragen. Durch die geringe Materialwandung sind entsprechend geringe Kunststoffmassen bei Temperaturschwankungen an einer Durchmesserveränderung des Wandungsabschnitts beteiligt.
Im Ergebnis ist durch das Umspritzen der Metallarmierung in der vorgeschlagenen Ausführungsform eine prozesssichere Einhaltung von kleinstmöglichen Bohrungstoleranzen sowie Form- und Lagetoleranzen im Ringkolbenbereich erreichbar.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Metallarmierung einen Kragen, Nuten und/oder Abwicklungen aufweist. Ein Kragen der Metallarmierung bzw. eine Wandung mit einem Längsschnitt in L-Form erhöht die Stabilität der Metallarmierung wesentlich. Es ist dabei be- vorzugt, dass der Kragen Durchgangsöffnungen oder Durchbrüche zeigt, welche zur lagerichtigen Positionierung der Metallarmierung im Werkzeug beim Spritzvorgang als Positionierhilfe nutzbar ist.
Bei einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung der Erfindung weist der Hülsenabschnitt einen Endbereich auf, welcher zur Aufnahme einer Dichtung zur Abdichtung der Getriebeeingangswelle und/oder als Zentrierabschnitt zur lagerichtigen Montage der Druckzylindervorrichtung ausgebildet ist, wobei auch der Endbereich durch die Metallarmierung des Hülsenabschnitts verstärkt ist. Im Längsschnitt ist die Wandung des Hülsenabschnitts bzw. der Metallarmierung im Endbereich beispielsweise ein-, zwei- oder mehrfach gewinkelt ausgeführt. Durch diese Weiterbildung werden in die Druckzylindervorrichtung weitere Funktion integriert, ohne die Fertigungskosten maßgeblich zu erhöhen.
Eine weitere Möglichkeit, die Fertigung der Druckzylindervorrichtung zu vereinfachen, liegt darin, dass der Hülsenabschnitt und der Wandungsabschnitt in einem gemeinsamen Kunststoffteil ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Metallarmierung bzw. -armierungen in das gleiche Werkzeug eingelegt und zeitgleich umspritzt worden.
Hierbei kann zum einen vorgesehen sein, dass Hülsenabschnitt und/oder Wandungsabschnitt eine Metallarmierung aufweisen, wobei für den Fall, dass beide eine Metallarmierung zeigen, diese als zwei separate Metallarmierungen oder eine gemeinsame Metallarmierung ausgebildet sein können.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die gemeinsame Metallarmierung von Hülsenabschnitt und Wandungsabschnitt als ein einstückiges Einlegeteil mit einer u-förmigen Wandung ausgebildet ist. Beispielsweise ist es möglich, das Einlegeteil kostengünstig in einem Tiefziehverfahren als Formteil hochpräzise her- zustellen.
Als weitere Varianten für einstückige Einlegeteile werden Ausführungen vorgeschlagen, bei denen zwei oder mehr Bestandteile des Einlegeteils, zum Bei- spiel mittels einer Clinchverbindung, einer Schweißverbindung, zum Beispiel mittels Widerstandschweißen, verbunden sind. Allgemein können die Bestandteile in beliebiger Weise Stoff-, form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Druckzylindervorrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 in analoger Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 3 in analoger Darstellung wie in den vorhergehenden Figuren ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 4 eine Abwandlung der dritten Ausführungsform;
Figur 5 eine zweite Abwandlung der Ausführungsform in Figur 3.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den entsprechenden bzw. gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine Druckzylindervorrichtung, die als Druckzylindervorrichtung 1 ausgebildet ist, als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Nehmerzylindervorrichtung 1 ist abschnittsweise gezeichnet, und zwar nur in einem Bereich oberhalb einer Ge- triebeeingangswelle 2 bzw. der Drehachse 3 der Getriebeeingangswelle 2, tatsächlich umschließt die Nehmerzylindervorrichtung 1 die Getriebeeingangswelle 2 vollständig. Die Getriebeeingangswelle 2 verläuft von einem nicht dargestellten Getriebe auf der Getriebeseite 4 zu einer nicht dargestellten Kupplungsvorrichtung auf der Kupplungsseite 5 in der Figur 1. Die Nehmerzylindervorrichtung 1 ist über einen Hydraulikanschluss 6 strömungstechnisch mit einem Hydrauliksystem verbindbar oder verbunden, welches die Nehmerzylindervorrichtung 1 mit einem für die Betätigung notwendigen Betriebsdruck beaufschlagen kann. Die Nehmerzylindervorrichtung 1 weist ein Ausrücklager 7 auf, welches mechanisch mit der nicht dargestellten Kupplungsvorrichtung gekoppelt ist und über eine Federvorrichtung 8 in Richtung der Kupplungsseite 5 drückend vorge- spannt ist.
Das Ausrücklager 7 wird mittels eines Ringkolbens 9, welcher koaxial zu der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist und diese vollständig umschließt, in Richtung der Kupplungsvorrichtung 5 gedrückt. Der Ringkolben 9 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff ausgebildet und auf der Getriebeseite 4 mit einer ringförmigen Dichtung 10 versehen. Der Ringkolben 9 ist in einem Druckraum 11 derart angeordnet, dass ein durch das Hydrauliksystem aufgebrachter Betriebsdruck in dem Druckraum 11 gegen die Dichtung 10 und somit den Ringkolben 9 drückt und diese gemeinsam mit dem Ausrücklager 7 in Richtung der Kupplungsvorrichtung 5 verschiebt. Zur Bildung des Druckraums 11 weist die Nehmerzylindervorrichtung 1 eine Führungshülse 12 auf, welche radial innenseitig zur Führung der Getriebeeingangswelle ausgebildet ist und radial außenseitig eine Führungsfläche für den Ringkolben 9 bildet.
Die Führungshülse 12 ist ausgehend von der Kupplungsvorrichtungsseite 5 als eine gerade, zylinderartige Hülse ausgebildet, und im Endbereich mehrfach abgewinkelt, um eine außenseitige Anlagefläche 13 für eine Dichtung (nicht dargestellt) zur Abdichtung der Getriebeeingangswelle 2 aufzunehmen. Im weiteren verläuft die Führungshülse 12 radial nach außen, wird in Richtung der Kupplungsvorrichtung 5 abgeknickt und weist endseitig einen radial abstehenden Kragen auf. Die radial äußere Anlagefläche für den Ringkolben 9 wird durch einen Grundkörper 14 der Nehmerzylindervorrichtung 1 gebildet, welcher als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Der Grundkörper 14 umfasst einen Aufnahmebe- reich für das Ausrücklager 7, wobei der Aufnahmebereich einen die Getriebe- eingangswelle 2 umlaufenden Raum bildet, in dem das Ausrücklager 7 nach innen versetzt angeordnet ist. Ferner ist in dem Grundkörper 14 der Einlass 6 für die Hydraulikflüssigkeit eingeformt.
Zur Anlage des Ringkolbens 9 weist der Grundkörper 14 einen koaxial zu der Drehachse 3 bzw. der Getriebeeingangswelle 2 angeordneten Wandungsabschnitt 15 auf, welcher eine radial äußere Begrenzung für den Druckraum 11 bildet. Die radialinnere Führung des Ringkolbens 9 wird durch einen Hülsenabschnitt 16 der Führungshülse 12 übernommen.
Der Wanderungsabschnitt 15 ist mit einer Metallarmierung in Form einer Stahlhülse 17 verstärkt, welche ebenso konzentrisch bzw. koaxial zu der Drehachse 3 angeordnet ist. Die Stahlhülse 17 ist beidseitig mit Kunststoff umspritzt, wobei die Dicke des Kunststoffs in radialer Richtung auf jeder Seite mindestens 0,8 mm beträgt. Die Stahlhülse 17 erstreckt sich in dem gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel über den gesamten durch den Ringkolben 9 belasteten Bereich.
Die Stahlhülse 17 weist Durchbrüche 18 in Form von Bohrungen auf, um ein Fließen und Verteilen des Kunststoffes beim Spritzgießen zu vereinfachen und zudem einen formschlüssigen Halt des Kunststoffes an der Stahlhülse 17 zu ermöglichen. Bei einer freien Stirnseite - bei diesem Beispiel auf der Getriebeseite 4 - sind nach außen geöffnete Ausbrüche oder Nuten 19 vorgesehen, die eine verwechslungsfreie Montage der Stahlhülse in dem Werkzeug zum Spritzgießen sicherstellt.
Dieses Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass auch ein hoher Druck in dem Druckraum 11 ohne unzulässige Ausbeulung oder Verformung des Wandungsabschnitts 10 ermöglicht wird. Die Figur 2 zeigt etwas vergrößert ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche oder gleichartige Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Hinblick auf die Beschreibung wird auf die Figur 1 verwiesen.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel in der Figur 1 ist auch der Ringkolben 9 durch eine zweite Stahlhülse 20 in analoger Bauart wie die Stahlhülse 17 verstärkt. Der Ringkolben 9 zeigt sich somit als eine umspritzte Stahlhülse 20 mit Durchbrüchen 18, wobei die Stahlhülse 20 koaxial zu der Dreh- achse 3 bzw. der Getriebeeingangswelle 2 angeordnet ist.
In weiterer Abgrenzung zu dem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Stahlhülse 17 in dem Wandungsabschnitt 10 über den Verbindungskanal zwischen Einlass 6 und Druckraum 11 , wobei der Durchlass durch einen Durch- bruch 18 sichergestellt ist.
Statt der Führungshülse 12 aus Metall in der Figur 1 weist das zweite Ausführungsbeispiel ein angespritztes, armiertes Kunststoffführungsrohr 21 auf, welches in dem zweiten Ausführungsbeispiel auf der Getriebeseite 4 doppelt ge- winkelt ausgebildet ist, so dass dieses radial innenseitig einen Sitz 22 für eine nicht gezeigte Dichtung zur Abdichtung der Getriebeeingangswelle 2 und radial außen eine umlaufende Auflagefläche 23 zur Fixierung der Druckzylindervorrichtung 1 in einer Zentrierbohrung einer Getriebeglocke ausgebildet ist. Sitz 22 bzw. Auflage 23 sind durch eine Stahlarmierungshülse 24 verstärkt, welche sich über den Hülsenabschnitt 16 bis hin zum Sitz 22 bzw. zu der Auflage 23 erstreckt. Das kunststoffummantelte Führungsrohr 21 ist mit dem Grundkörper 14 der Nehmerzylindervorrichtung 1 einstückig verbunden bzw. zeitgleich in dem gleichen Werkzeug gefertigt. Die Führungshülse 24 und die Stahlhülse 17 sind jedoch als zwei getrennt berührungsfrei und zueinander beabstandet an- geordnete Bauteile ausgebildet. Zur Erhöhung der Stabilität der zweiten Stahlhülse 20 weist diese endseitig radial nach außen weisende Kragen 25 auf. Auch die Stahlhülse 17 und die Stahlarmierungshülse 24 können derartige Kragen an geeigneten Positionen aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass durch den geringen Ausdehnungsunterschied zwischen Führungshülse 24, Grundkörper 14 und Ringkolben 9 bei Temperaturschwankungen im Betriebsbereich von -40° C bis 1800C ein enges Führungsspiel für den Ringkolben 9 über den gesamten Betriebsbereich ermöglicht wird. Dies ist auch die Voraussetzung für eine direkte formschlüssige und/oder stoffliche Verbindung zur Befestigung der Dichtung 10 am Ringkolben 9.
Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nehmerzylindervorrichtung 1 , wobei wieder gleiche oder entsprechende Teile die gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen erhalten haben und auf die obige Beschreibung verwiesen wird.
Im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Figur 2 sind die Führungshülse 24 und die Stahlhülse 17 als ein gemeinsames Einlegteil 26 ausgebildet, dessen Wandung auf der Getriebeseite 4 U-förmig verläuft. Das gemeinsame Einlegeteil 26 kann beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellt sein.
Als Variationen des dritten Ausführungsbeispiels können - wie in den Figuren 4 oder 5 schematisiert gezeigt - das Einlegteil 26 mittels einer an der Stirnseite angeordnete Clinchverbindung 27 oder eine stoffliche Verbindung wie z.B. eine Schweißverbindung 28 oder Lötverbindung ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste
1 Druckzylindervorπchtung
2 Getriebeeingangswelle
3 Drehachse
4 Getriebeseite
5 Kupplungsseite
6 Hydraulikanschluss, Einlass
7 Ausrücklager
8 Federvorrichtung
9 Ringkolben
10 Dichtung
11 Druckraum
12 Führungshülse
13 Anlagefläche
14 Grundkörper
15 Wandungsabschnitt
16 Hülsenabschnitt
17 Stahlhülse
18 Durchbrüche
19 Nuten
20 zweite Stahlhülse
21 Kunststoffführungsrohr
22 Sitz
23 Auflagefläche
24 Stahlarmierungshülse
25 Kragen
26 Einlegeteil
27 Clinchverbindung
28 Schweißverbindung

Claims

Patentansprüche
1. Druckzylindervorrichtung für einen druckmittelbetätigbaren Kupplung- saktuator mit einem Ringkolben (9), welcher zur mechanischen Kopplung mit einem Ausrücklager (7) angeordnet und/oder ausgebildet ist, wobei der Ringkolben (9) in einem Druckraum (11 ) mit einem kreisringförmigen Querschnitt in einer axialen Richtung bewegbar angeordnet ist, mit einem Hülsenabschnitt (16), welcher eine radial innere Begrenzung des Druckraums (11 ) bildet, und mit einem Wandungsabschnitt (15), welcher eine radial äußere Begrenzung für den Druckraum (11 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (16), der Wandungsabschnitt (15) und/oder der Ringkolben (9) einen Kunststoffabschnitt mit Metallarmierung (17, 20, 24) umfasst bzw. umfassen.
2. Druckzylindervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metallarmierung als ein Metallhülsenabschnitt (17, 20, 24) ausgebildet ist.
3. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallhülsenabschnitt (17, 20, 24) als ge- clinchtes, gewickeltes und/oder mittels Widerstandsschweißen hergestelltes Bauteil ausgebildet ist.
4. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallarmierung (17, 20, 24) Durchgangsöffnungen zur formschlüssigen Aufnahme des Kunststoffs aufweist.
5. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von zwei Endseiten der Metallarmierung (17, 20, 24) eine Markierung, z.B. stirnseitige Nuten (19), zur Erleichterung einer verwechslungsfreien Montage aufweist.
6. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (15) und/oder der Hülsenabschnitt (16) mindestens auf einer Seite, bevorzugt auf beiden Seiten eine Kunststoffschicht im Mittel dünner als 3 mm, vorzugsweise dünner als 2 mm und insbesondere dünner als 1 ,5 mm trägt.
7. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Metallarmierungen (17, 20, 24) einen Kragen, Nuten oder Abwinklungen aufweist.
8. Druckzylindervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen Durchgangsöffnungen zeigt, welche zur lagerichtigen Positionierung der Metallarmierung im Werkzeug beim Spritzvorgang nutzbar sind.
9. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (16) in einen Endbereich zur Aufnahme einer Dichtung übergeht, wobei auch der Endbereich durch die Metallarmierung (24) verstärkt ist.
10. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hülsenabschnitt (16) und Wandungsabschnitt (15) in einem gemeinsamen Kunststoffteil (14) ausgebildet sind.
11. Druckzylindervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallarmierung (17, 24) von Hülsenabschnitt (16) und Wandungsabschnitt (15) als ein einstückiges Einlegeteil (26) mit einer U-förmigen Wandung ausgebildet ist.
12. Druckzylindervorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (26) durch einen Umformvorgang gefertigt ist.
13. Druckzylindervorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (26) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Teilen besteht, welche form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
14. Druckzylindervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckzylindervorrichtung eine Nehmerzylindervorrichtung (1 ) ist.
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