WO2017174063A1 - Dichtung für eine kolben-zylinder-anordnung für eine kupplung - Google Patents

Dichtung für eine kolben-zylinder-anordnung für eine kupplung Download PDF

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WO2017174063A1
WO2017174063A1 PCT/DE2017/100225 DE2017100225W WO2017174063A1 WO 2017174063 A1 WO2017174063 A1 WO 2017174063A1 DE 2017100225 W DE2017100225 W DE 2017100225W WO 2017174063 A1 WO2017174063 A1 WO 2017174063A1
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WO
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piston
seal
pressure chamber
housing
pressure
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French (fr)
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Jan Grabenstätter
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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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
    • 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
    • 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
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/08—Details or arrangements of sealings not provided for in group F16D3/84

Definitions

  • the present invention relates to a piston-cylinder assembly, such as a slave cylinder, a master cylinder or a Monausschreiber, for a (hydraulic) coupling, with a housing and a piston axially displaceably arranged therein and with an (annular) pressure chamber, which between the Piston and the housing is formed and with a pressure medium, such as a hydraulic fluid, for positive displacement of the piston is filled, the piston having a seal which faces the pressure chamber and with a radially inner and a radially outer sealing lip the housing against fluid passage seals in the direction of the piston.
  • DE 10 2014 216 104 A1 discloses a slave cylinder, which is used in particular for a towed clutch system, with a piston axially displaceably arranged in a housing by means of a pressure of a pressure medium that can be built up in a pressure chamber, wherein the piston transmits by means of a traction mechanism ensures a tensile force on a release lever of a clutch for the actuation thereof, and the piston is annular and the traction means arranged between the piston and the release lever is attached to the annular piston.
  • DE 10 2014 209 026 A1 discloses a slave cylinder, which is used in particular for a towed clutch system, with a piston axially displaceably arranged in a housing by means of a pressure of a pressure medium that can be built up in a pressure chamber, wherein the piston transmits by means of a traction mechanism ensures a tensile force on a release lever of a clutch for the actuation thereof, and the piston is annular and the
  • the known from the prior art seals have the disadvantage that at the beginning of the pressure build-up of the sealing ring is pressed into a so-called release volume.
  • the clearance volume here describes an empty space or a free space between the piston and the seal, which is present in a relaxed (ie not pressurized) state of the pressure chamber.
  • the piston is disengaged at the beginning of the pressure build-up, but only the seal of the piston-cylinder arrangement is pressed into the release volume and thereby elastically deformed.
  • an annular gap diameter of the piston-cylinder arrangement especially in dual clutch systems with compressed clutch (normally closed) for reasons of space can be very large, resulting in a large clearance volume of the sealing ring due to the thus required large seal length.
  • An annular gap diameter is understood to mean an annular gap which arises between the cylinder and the piston arranged concentrically therein, since an outer diameter of the piston is smaller than an inner diameter of the cylinder. This means that with increasing size of the annular gap diameter, the inertia of the system increases and the Ausschwegwalker increases.
  • the object of the invention is therefore to avoid or at least mitigate the disadvantages of the prior art, and in particular to provide a seal, the sealing lip (s) at the contact point to the piston in the radial direction is movable on the piston and fixed in the axial direction , In this case, the seal is axially biased by the installation on the piston.
  • the object of the invention is achieved by a generic piston-cylinder arrangement characterized in that the seal is limited by a piston-fixed stop means on the piston to a pressure chamber side facing.
  • Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained below.
  • the axial preload already leads to a first elastic deformation of the sealing material, whereby a clearance volume between the piston and seal is reduced and / or even completely can be dispensed with.
  • the stop means is formed as an integral / einmaterialiger / one-piece / stoffstoff section of the piston or as a separate component, such as one or more plate (s), ring (s), disc (s) or one / more Blocking element (s), is formed. Due to the one-piece design of the stop means with the piston, the number of individual parts can be reduced, whereas a stop means is easily exchangeable as a separate component.
  • the seal is penetrated by a piston-fixed fastening element extending in the direction of the pressure chamber.
  • the seal can then be biased by a separate component or blocking element, which is fixed to and / or on the fastening element, between the blocking element and the piston.
  • the fastening element is designed as a pin or as a pin. These are characterized by a simple or simple geometry and are suitable for fastening the blocking element, in particular if this is designed like a ring. It is possible that a plurality of fasteners is present. These are preferably arranged distributed equally along a circumferential direction of the piston. By a plurality of equally distributed fasteners can a Preload force be applied evenly distributed over the entire circumference of the seal.
  • the stop means is preferably fastened to the piston on a side remote from the release bearing, in particular a distal end facing the pressure chamber.
  • the seal has a U or C profile in cross section.
  • the seal has a cavity which is accessible to the pressure medium in the pressure medium, such as a hydraulic medium, such as a channel, a hole, a groove or a gap.
  • a hydraulic medium such as a channel, a hole, a groove or a gap.
  • the cavity and the access are such that pressure in the radial direction is applied to the material of the seal during pressure build-up in the direction of the sealing lips.
  • the same pressure it is possible for the same pressure to prevail in the inner cavity of the seal, as in the part of the pressure chamber surrounding the seal.
  • the pressure in the cavity causes the sealing lips are pressed against the piston and / or the housing during the pressure build-up and thus the deformation of the seal only so that the sealing effect is increased.
  • the internal cavity is connected to the pressure space via the inlet in a fluid-conducting / fluid-connecting / fluid-permeable manner.
  • a pressure medium flowing in for pressure buildup in the pressure chamber also reaches the inner cavity of the seal.
  • a preload spring is arranged, which acts on the piston.
  • the seal is formed semicircular in cross section and / or has only a single radial sealing lip.
  • This embodiment is preferably suitable for a master cylinder or a semi-hydraulic slave cylinder.
  • the seal is designed and arranged in an annular manner around the longitudinal axis of the piston and / or the longitudinal axis of the housing designed as a cylinder.
  • the seal is arranged concentrically to both the piston and the cylinder and can optimally seal the space between the piston and cylinder.
  • the seal is designed to run in an annular manner around a central axis running around in the circumferential direction, in the form of an annular ring, in the shape of a C-profile, in a seeger ring or in a slit.
  • the open C-profile-like, seergerringartige or slotted embodiment has the advantage that an elastic deformation of the sealing material can be made targeted by pressure build-up in the pressure chamber.
  • the C-profile-like, seeger ring-like and / or a slot-containing seal is open on a side facing the piston or the slot on the side facing the piston is present.
  • the open side of the seal faces the piston or with this in abutment and is pressed at pressure build-up in the pressure chamber against this, whereby the radially inner and the radially outer sealing lip are sealingly positioned against the housing.
  • this gap can be used to allow the fastener to penetrate the seal at this point.
  • the seal is arranged in the axial direction, it is advantageous. hen positioned on both sides fitting and / or axially biased / arranged.
  • the housing and the seal are matched to one another in such a way that the seal at least partially flows around / is enveloped by the pressure medium or can be flowed around / flowed around. This can be ensured that results in a uniform and uniformly distributed pressure build-up by the incoming pressure medium in the pressure chamber.
  • a so-called sealing back in the radial direction or conductive fluid paths are prepared.
  • a support ring between the piston and the seal is arranged / provided.
  • a gap extrusion can be prevented, which extends the life of the seal.
  • a gap extrusion is meant that the seal deforms due to the increasing pressure in the pressure chamber so that it or parts of it are pushed into the (ring) gap between the piston and the housing.
  • the invention also relates to a clutch, such as a single clutch or a dual clutch for a motor vehicle, with a piston-cylinder arrangement according to the invention.
  • the invention consists in that the sealing lip at the point of contact with the piston in the radial direction is movable against the piston, and the seal is axially biased by the installation in the piston.
  • a seal is provided which acts on the piston.
  • the existing on the seal sealing lips abut the piston and are movable in a radial direction.
  • pins are provided on the piston on which the seal can be pushed / assembled.
  • a fastener for example a ring-like support and / or blocking element, biases the seal in the direction of the piston in an axial direction. As pressure is applied / built up in the pressure space, the pressure medium flows through the fins around the seal and into the seal over the channel.
  • the sealing lips press against the piston and the inside of the cylinder housing.
  • This construction provides a seal without the release effect or retardation effect, since no (free) volume is required between the seal and the piston. As a result, a Ausgurwegppe can be prevented.
  • the seal is designed as a groove seal in which the sealing lips are radially movable and are supported on the piston with pins.
  • FIG. 1 shows a detail view from a longitudinal section through a piston-cylinder arrangement of a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a detail of a longitudinal section through a piston-cylinder arrangement of a second exemplary embodiment.
  • the figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. Features of the individual embodiments can also be realized in other embodiments. So they are interchangeable.
  • FIG. 1 shows a detail of a longitudinal sectional view of a piston-cylinder arrangement 1 with a (cylinder) housing 2 and a piston 3 disposed axially displaceable therein.
  • a pressure medium such as, for example, a hydraulic fluid (not shown here) for positive displacement of the piston 3 can be filled.
  • the piston 3 has a seal 5, which faces the pressure chamber 4 and has a radially inner sealing lip 6 and a radially outer sealing lip 7.
  • the sealing lips 6, 7 seal the housing 2 against fluid passage in the direction of the piston 3.
  • the seal 5 is limited by a piston-fixed stop means 8 on the piston 3 to a pressure chamber 4 side facing.
  • the seal 5 has a radially inner sealing edge 9 and a ne radially outer sealing edge 10, which seals the pressure chamber 4 against fluid leakage on the piston 3.
  • the piston 3 has on a pressure chamber facing end face 1 1 in the direction of the pressure chamber 4 extending fastener 12, for example.
  • a pin which penetrates the seal 5 in the axial direction.
  • the stop means 8 for example.
  • an annular stop plate 27 pushed or fastened.
  • the seal 5 is pressed against the piston 3 and axially biased.
  • the seal 5 has an access 13, which connects an inner cavity 14 of the seal 5 fluid-permeable / fluid-conducting with the pressure chamber 4.
  • a housing facing away from the front side 15 of the piston 3 serves to connect to a release bearing (not shown here).
  • a load spring 16 which is arranged along a circumferential direction of the cylinder housing 2 on an outer side or outer surface 17 and acts on the piston 3.
  • the first exemplary embodiment of the piston-cylinder arrangement 1 shown here is preferably used for central releases.
  • seals In this embodiment are located on the piston 3 along the circumference preferably equally distributed fasteners 12.
  • openings In the seal 5 are openings 18, for example.
  • a stop means 8 is fixed as a stop for the seal 5, whereby the seal 5 is biased in the piston 3 in the axial direction.
  • the inner and the outer sealing lip 6, 7 of the seal 5 are in this case pressed against both the housing 2 and against the piston 3.
  • sealing edges 9, 10 form the seal of the sealing lips 6, 7 to the piston 3, in that the sealing edges 9, 10 are pressed by the bias of the seal 5 in the axial direction against the piston 3.
  • FIG. 2 also shows a second exemplary embodiment as a cutaway view in longitudinal section of the piston-cylinder arrangement 1.
  • the embodiment shown here is preferably used for a master cylinder or semi-hydraulic slave cylinder.
  • the seal 5 shown here has a semicircular / U-profile-like shape in cross-section and has only a single sealing lip 19 with a sealing ring.
  • the stop means 8 for the seal 5 is formed integrally with the piston 3 in the form of a radially outwardly extending projection 21. As a result, a stop means 8 as a separate component can be dispensed with in this embodiment.
  • the seal 5 on the access 13 which connects the through the seal 5 and a circumferential outer surface 22 (lateral surface) of the piston 3 formed cavity 23 with the pressure chamber 4 fluid-permeable / fluid-conducting.
  • an advantage of this embodiment is that the seal 5 can be mounted directly on the piston 3, wherein the projection 21, which serves the seal 5 as a stop means 8, may be integrated into the piston 3. If the embodiment shown here of the piston-cylinder assembly 1 is used with the seal 5 in so-called slave cylinders, so the acting in the axial direction biasing force must be sufficiently large to prevent the beginning of the disengagement of the piston 3, in which the Pressure in the pressure chamber 4 is still low, the seal friction of the sealing lip 19 on the housing 2 holds so strong that the piston 3 is displaced and lifts off from the sealing edge 20, whereby leakage occurs. As soon as pressure is built up in the pressure chamber 4, the sealing edge 20 is additionally pressed by this against the piston 3, whereby the sealing effect increases.
  • the axial biasing force is less critical. A small biasing force may even be helpful in order to avoid negative pressures in the pressure chamber 4 during a process of Einkuppeins.
  • a low pressure in the pressure chamber 4 can, in combination with the pressure at the sealing lip 19 kenden friction during engagement process, the sealing edge 20 prematurely pull away from the piston 3, whereby a pressure equalization between the space of the reservoir 24 and the pressure chamber 4 can take place.
  • This process is referred to as "sucking in” pressure medium from the reservoir into the pressure chamber 4, and counteracts the build-up of a negative pressure, thus enabling the integration of a suction function in the case of master cylinders.

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Abstract

Kolben-Zylinder-Anordnung (1) für eine Kupplung, mit einem Gehäuse (2) und einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben (3) und mit einem ringförmigen Druckraum (4), welcher zwischen dem Kolben und dem Gehäuse ausgebildet ist und mit einem Druckmedium zum Zwangsverlagern des Kolbens befüllbar ist, wobei der Kolben eine Dichtung (5) aufweist, welche dem Druckraum zugewandt ist und mit einer radial inneren und einer radial äußeren Dichtlippe (6, 7) das Gehäuse gegen Fluiddurchlass in Richtung des Kolbens abdichtet, wobei die Dichtung über ein kolbenfestes Anschlagmittel (8) am Kolben (3) zu einer dem Druckraum (4) zugewandten Seite begrenzt ist. Ferner betrifft die Anmeldung auch eine Kupplung, wie eine Einfachkupplung oder eine Doppelkupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung.

Description

Dichtung für eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine Kupplung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, wie beispielsweise einen Nehmerzylinder, einen Geberzylinder oder einen Zentralausrücker, für eine (hydraulische) Kupplung, mit einem Gehäuse und einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben und mit einem (ringförmigen) Druckraum, welcher zwischen dem Kolben und dem Gehäuse ausgebildet ist und mit einem Druckmedium, wie ein Hyd- raulikfluid, zum Zwangsverlagern des Kolbens befüllbar ist, wobei der Kolben eine Dichtung aufweist, welche dem Druckraum zugewandt ist und mit einer radial inneren und einer radial äußeren Dichtlippe das Gehäuse gegen Fluiddurchlass in Richtung des Kolbens abdichtet.
Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Kolben-Zylinder-Anordnungen bekannt. So offenbart bspw. die DE 10 2014 216 104 A1 einen Nehmerzylinder, der insbesondere für ein gezogenes Kupplungssystem Anwendung findet, mit einem in einem Gehäuse durch einen in einem Druckraum aufbaubaren Druck eines Druckmediums axial verschiebbar angeordneten Kolben, wobei der Kolben mittels eines Zugmittels die Übertragung einer Zugkraft auf einen Ausrückhebel einer Kupplung zu deren Betätigung gewährleistet, und der Kolben ringförmig ausgebildet und das zwischen Kolben und Ausrückhebel angeordnete Zugmittel an dem ringförmigen Kolben befestigt ist. Weiterer Stand der Technik ist bspw. aus der DE 10 2014 209 026 A1 bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen haben jedoch den Nachteil, dass zu Beginn des Druckaufbaus der Dichtring in ein so genanntes Freistellvolumen gedrückt wird. Das Freistellvolumen beschreibt hierbei einen leeren Raum bzw. einen Freiraum zwischen dem Kolben und der Dichtung, welcher in einem entspannten (d.h. nicht mit Druck beaufschlagten) Zustand des Druckraums vorhanden ist. Somit wird zu Beginn des Druckaufbaus nicht der Kolben ausgerückt, sondern nur die Dichtung der Kolben-Zylinder-Anordnung in den Freistellvolumen gedrückt und dadurch elas- tisch deformiert. Daraus resultiert zum einen eine zeitliche Verzögerung zwischen Betätigung des Kolbens durch den durch das Einströmen des Druckmediums entstehenden Druckaufbau in dem Druckraum bzw. der Druckkammer und Ausrücken des Kolbens. Das bedeutet, dass die Trägheit des Systems hoch ist. Zum anderen folgt dar- aus ein Ausrückwegverlust für den Kolben, weil nur eine begrenzte Menge an Druckmedium vorhanden ist, welches zum Druckaufbau bzw. zum Ausrücken des Kolbens in die Druckkammer eingeleitet wird. Da ein Ringspaltdurchmesser der Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere bei Doppelkupplungssystemen mit zugedrückter Kupplung (normally closed) aus Bauraumgründen sehr groß sein kann, ergibt sich aufgrund der hierdurch notwendigen großen Dichtungslänge ein großes Freistellvolumen des Dichtrings. Unter einem Ringspaltdurchmesser wird ein ringförmig ausgebildeter Spalt verstanden, welcher zwischen dem Zylinder und dem darin konzentrisch angeordneten Kolben entsteht, da ein Außendurchmesser des Kolbens kleiner ist als ein Innendurchmesser des Zylinders. Das bedeutet, dass sich mit zunehmender Größe des Ringspaltdurchmessers die Trägheit des Systems erhöht und der Ausrückwegverlust zunimmt. Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt, zwischen an der Dichtung vorhandenen Dichtlippen und dem Kolben so genannte Stützringe anzuordnen, die von der Dichtung gegen den Kolben gedrückt wird und mit einer Innenumfangsflä- che des Zylinders eine Gehäuselauffläche ausbildet, um Spaltextrusion zu vermeiden. Jedoch hat diese Anordnung der Stützringe den Nachteil, dass diese mit Fortschreiten der Laufleistung im Bereich der Lauffläche zum Gehäuse verschleißen. Der dadurch entstehende Materialverlust der Stützringe vergrößert hierbei nochmals das Freistellvolumen, was in einer Zunahme des Ausrückwegverlust und der Systemträgheit resultiert. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere eine Dichtung vorzusehen, deren Dichtlippe(n) an der Kontaktstelle zum Kolben in radialer Richtung beweglich am Kolben anliegt und in axialer Richtung festgelegt ist. Hierbei wird die Dichtung durch den Einbau am Kolben axial vorgespannt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine gattungsgemäße Kolben-Zylinder- Anordnung dadurch gelöst, dass die Dichtung über ein kolbenfestes Anschlagmittel am Kolben zu einer dem Druckraum zugewandten Seite begrenzt ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert. So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Dichtung in Axialrichtung durch den Kolben und das Anschlagmittel vorgespannt ist. Die axiale Vorspannung führt bereits zu einer ersten elastischen Deformation des Dichtmaterials, wodurch ein Freistellvolumen zwischen Kolben und Dichtung verringert wird und/oder sogar gänzlich darauf verzichtet werden kann.
Ferner von Vorteil ist es, wenn das Anschlagmittel als integraler / einmaterialiger / einstückiger / einstofflicher Abschnitt des Kolbens ausgebildet ist oder als ein separates Bauteil, wie eine oder mehrere Platte(n), Ring(e), Scheibe(n) oder ein / mehrere Blo- ckierelement(e), ausgebildet ist. Durch die einstückige Ausbildung des Anschlagmit- tels mit dem Kolben kann die Einzelteilanzahl reduziert werden, wohingegen ein Anschlagmittel als ein separates Bauteil einfach austauschbar ist.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Dichtung von einem kolbenfesten und sich in Richtung des Druckraums erstreckenden Befestigungsele- ment durchdrungen ist. In dieser Anordnung kann die Dichtung dann durch ein separates Bauteil bzw. Blockierelement, welches an und/oder auf dem Befestigungselement fixiert wird, zwischen dem Blockierelement und dem Kolben vorgespannt werden. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Befestigungselement als ein Stift oder als ein Pin ausgebildet ist. Diese zeichnen sich durch eine einfache bzw. simple Geometrie aus und eignen sich zur Befestigung des Blockierelements, insbesondere wenn dieses ringartig ausgebildet ist. Hierbei ist es möglich, dass eine Vielzahl von Befestigungselementen vorhanden ist. Diese sind entlang einer Umfangsrichtung des Kolbens vorzugweise gleich verteilt angeordnet. Durch eine Vielzahl an gleichverteilten Befestigungselementen kann eine Vorspannkraft über den gesamten Umfang gleichmäßig verteilt auf die Dichtung aufgebracht werden.
Vorteilhaft hierbei ist es, wenn das Anschlagmittel auf einer ausrücklagerfernen Seite, insbesondere einem dem Druckraum zugewandten distalen Ende, vorzugsweise lösbar, am Kolben befestigt ist. Ferner als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Dichtung ein U- oder C-Profil im Querschnitt besitzt. Durch diese Ausführungsform der Dichtung wird gewährleistet, dass die Dichtlippen bei Druckaufbau in dem Druckraum sowohl gegen das Gehäuse als auch gegen den Kolben fluiddichtend anliegen.
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Dichtung einen Hohlraum besitzt, der für das im Druckraum befindliche Druckmedium, wie ein Hydraulikmedium, zugänglich ist, etwa über einen Kanal, ein Loch, eine Rinne oder einen Spalt. Somit kann sichergestellt werden, dass sowohl im Inneren der Dichtung als auch außerhalb der Dichtung die gleichen Druckverhältnisse herrschen. Darüber hinaus ermöglicht dieser Hohlraum, dass durch den ansteigenden Druck innerhalb der Dichtung die Dichtlippen gegen den Kolben und das Gehäuse gedrückt werden.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Hohlraum und der Zugang so beschaffen sind, dass Druck in der Radialrichtung auf das Material der Dichtung beim Druckaufbau in Richtung der Dichtlippen aufgebracht wird. Hierdurch wird zum einen ermöglicht, dass in dem innenliegenden Hohlraum der Dichtung immer der gleiche Druck herrscht, wie in dem die Dichtung umgebenden Teil des Druckraums. Zum anderen bewirkt der Druck in dem Hohlraum, dass die Dichtlippen während des Druckaufbaus gegen den Kolben und/oder das Gehäuse gedrückt werden und die Deformation der Dichtung so lediglich dazu führt, dass die Dichtwirkung erhöht wird.
Hierfür hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der innenliegende Hohlraum über den Zugang fluidleitend / fluidverbindend / fluiddurchlassend mit dem Druckraum ver- bunden ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass ein für den Druckaufbau in dem Druckraum einströmendes Druckmedium auch in den innenliegenden Hohlraum der Dichtung gelangt. Auch von Vorteil ist es, wenn entlang der radial äußeren Außenfläche des Gehäuses eine Vorlastfeder angeordnet ist, welche auf den Kolben wirkt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Dichtung im Querschnitt halbkreisartig ausgebildet ist und/oder nur eine einzelne radiale Dichtlippe aufweist. Diese Ausführungsform eignet sich vorzugsweise für einen Geberzylinder oder einen semihydraulischen Nehmerzylinder.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Dichtung ringförmig um die Längsachse des Kol- bens und/oder die Längsachse des als Zylinder ausgebildeten Gehäuses umlaufend ausgebildet und angeordnet ist. Dadurch ist die Dichtung konzentrisch zu sowohl dem Kolben als auch dem Zylinder angeordnet und kann den Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinder optimal abdichten. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Dichtung ringförmig um eine in Umfangsrichtung umlaufende Zentralachse verlaufend geschlossen, kreisringartig, C-profilartig, seeger- ringartig oder einen Schlitz aufweisend ausgebildet ist. Besonders die offene C- profilartige, seegerringartige bzw. geschlitzte Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine elastische Deformation des Dichtungsmaterials durch Druckaufbau in der Druck- kammer gezielt vorgenommen werden kann.
Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die C-profilartige, seeger- ringartige und/oder einen Schlitz aufweisende Dichtung auf einer dem Kolben zugewandten Seite offen ist oder der Schlitz auf der dem Kolben zugewandten Seite vor- handen ist. Dadurch ist die offen gestaltete Seite der Dichtung dem Kolben zugewandt bzw. mit diesem in Anlage und wird bei Druckaufbau im Druckraum gegen diesen gedrückt, wodurch die radial innere und die radial äußere Dichtlippe dichtend gegen das Gehäuse positioniert werden. Darüber hinaus kann dieser Spalt dazu genutzt werden, dass Befestigungselement die Dichtung an dieser Stelle durchdringen zu lassen.
Ferner vorteilhaft ist es, wenn die Dichtung in zumindest dem Betriebszustand, in dem der Kolben eingerückt, d.h. druckraumnah, angeordnet ist, in axialer Richtung gese- hen beidseitig anliegend und/oder axial vorgespannt positioniert / angeordnet ist.
Durch eine axiale Vorspannung in diesem Betriebszustand wird die Dichtung bereits elastisch deformiert, so dass die elastische Deformation der Dichtung während des Druckaufbaus in der Druckkammer geringer ausfällt. Das bedeutet, dass ein geringe- res Freistellvolumen - und im besten Fall gar kein Freistellvolumen mehr - benötigt wird. Somit kann die Trägheit des Systems und der Ausrückwegverlust reduziert werden.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse und die Dichtung so aufeinander abge- stimmt sind, dass die Dichtung zumindest teilweise von dem Druckmedium umströmt / umflossen ist oder umströmbar / umfließbar ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass sich durch das einströmende Druckmedium in den Druckraum ein gleichmäßiger und gleichverteilter Druckaufbau ergibt. Hierfür hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn an einer Außenseite / Außenkontur der Dichtung, einem so genannten Dichtrücken in Radialrichtung wirkende oder leitende Fluidwege vorbereitet sind. Diese Fluidleitwege sind vorteilhafterweise durch in Radialrichtung ausgerichtete Rippen begrenzt. Durch die Fluidleitwege wird ermöglicht, dass die Dichtung auch im Zustand der axialen Vorspannung von dem einströ- menden Druckmedium umflossen / umströmt werden kann.
Ferner vorteilhaft ist es, wenn ein Stützring zwischen dem Kolben und der Dichtung angeordnet / vorgesehen ist. Durch den Stützring kann eine Spaltextrusion verhindert werden, was die Lebensdauer der Dichtung verlängert. Unter einer Spaltextrusion wird verstanden, dass sich die Dichtung aufgrund des zunehmenden Drucks in der Druckkammer so deformiert, dass sie bzw. Teile von ihr in den (Ring-)Spalt zwischen dem Kolben und dem Gehäuse geschoben werden.
Hierbei besonders von Vorteil ist es, wenn der Stützring von dem Gehäuse beab- standet bzw. anlagefrei zum Gehäuse angeordnet / positioniert ist. Dadurch kann verhindert werden, dass der Stützring durch Kontakt und/oder Reiben an der Lauffläche zum Gehäuse verschleißt und durch den dadurch entstehenden Materialverlust das Freistellvolumen entsteht bzw. vergrößert wird. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Kupplung, wie eine Einfachkupplung oder eine Doppelkupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder- Anordnung.
Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass die Dichtlippe an der Kontaktstelle zum Kolben in radialer Richtung beweglich am Kolben anliegt, und die Dichtung durch den Einbau im Kolben axial vorgespannt ist. Das bedeutet, es ist eine Dichtung vorgesehen, welche auf den Kolben wirkt. Die an der Dichtung vorhandenen Dichtlippen liegen am Kolben an und sind in einer Radialrichtung beweglich. Darüber hinaus sind Stifte bzw. Pins an dem Kolben vorgesehen, auf weiche die Dichtung aufgeschoben / zusammengebaut werden kann. Ein Befestigungselement, bspw. ein ringartiges Stütz- und/oder Blockierelement, spannt die Dichtung in Richtung des Kolbens in einer Axialrichtung vor. Wenn Druck in dem Druckraum aufgebracht / aufgebaut wird, fließt das Druckmedium durch die Rippen um die Dichtung herum und über den Kanal in die Dichtung hinein. Dadurch pressen sich die Dichtlippen gegen den Kolben und die Innenseite des Zylindergehäuses. Durch diesen Aufbau wird eine Dichtung ohne den Loslöseffekt (release effect) bzw. Retadiereffekt, bereitgestellt, da hier kein (Freistell-) Volumen zwischen der Dichtung und dem Kolben benötigt wird. Hierdurch kann ein Ausrückwegverlust verhindert werden. Vorzugsweise wird die Dichtung als Nutdichtring ausgeführt, in dem die Dichtlippen radial beweglich sind und sich am Kolben mit Pins abstützen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausschnittansicht aus einem Längsschnitt durch eine Kolben-Zylinder- Anordnung einer ersten beispielhaften Ausführungsform; und
Fig. 2 eine Ausschnittansicht eines Längsschnitts durch eine Kolben-Zylinder- Anordnung einer zweiten beispielhaften Ausführungsform. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Längsschnittansicht einer Kolben-Zylinder- Anordnung 1 mit einem (Zylinder-) Gehäuse 2 und einem darin axial verschiebbar an- geordneten Kolben 3. Zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 2 ist ein ringförmiger Druckraum 4 ausgebildet, welcher mit einem Druckmedium, wie bspw. ein Hyd- raulikfluid (hier nicht gezeigt) zum Zwangsverlagern des Kolbens 3 befüllbar ist. Hierbei weist der Kolben 3 eine Dichtung 5 auf, welche dem Druckraum 4 zugewandt ist und eine radial innere Dichtlippe 6 sowie eine radial äußere Dichtlippe 7 aufweist. Die Dichtlippen 6, 7 dichten das Gehäuse 2 gegen Fluiddurchlass in Richtung des Kolbens 3 ab. Die Dichtung 5 wird über ein kolbenfestes Anschlagmittel 8 am Kolben 3 zu einer dem Druckraum 4 zugewandten Seite hin begrenzt.
Des Weiteren verfügt die Dichtung 5 über eine radial innere Dichtungskante 9 und ei- ne radial äußere Dichtungskante 10, welche den Druckraum 4 gegen Fluidaustritt am Kolben 3 abdichtet.
Der Kolben 3 weist auf einer dem Druckraum zugewandten Stirnseite 1 1 ein sich in Richtung des Druckraums 4 erstreckendes Befestigungselement 12 auf, bspw. in Form eines Stifts, welches die Dichtung 5 in der Axialrichtung durchdringt. An dessen druckraumzugewandten distalen Ende ist das Anschlagmittel 8, bspw. in Form einer ringförmigen Anschlagplatte 27, aufgeschoben bzw. befestigt. Dadurch wird die Dichtung 5 gegen den Kolben 3 gedrückt und axial vorgespannt. Darüber hinaus weist die Dichtung 5 einen Zugang 13 auf, welcher einen innenliegenden Hohlraum 14 der Dichtung 5 fluiddurchlässig / fluidleitend mit dem Druckraum 4 verbindet. Eine gehäuseabgewandte Stirnseite 15 des Kolbens 3 dient der Anbindung zu einem Ausrücklager (hier nicht dargestellt). Hier ebenfalls dargestellt ist eine Vor- lastfeder 16, welche entlang einer Umfangsrichtung des Zylindergehäuses 2 an einer Außenseite bzw. Außenfläche 17 angeordnet ist und auf den Kolben 3 wirkt. Die hier gezeigte erste beispielhafte Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 wird vorzugsweise für Zentralausrücker eingesetzt.
In dieser Ausführung befinden sich am Kolben 3 entlang des Umfangs vorzugsweise gleichverteilte Befestigungselemente 12. In der Dichtung 5 befinden sich Öffnungen 18, bspw. in Form einer Durchgangsbohrung, durch die die Befestigungselemente 12 geschoben werden, bzw. durch welche die Befestigungselemente 12 die Dichtung 5 durchdringen. Auf die Befestigungselemente 12 wird als Anschlag für die Dichtung 5 ein Anschlagmittel 8 fixiert, wodurch die Dichtung 5 im Kolben 3 in axialer Richtung vorgespannt wird. Die innere und die äußere Dichtlippe 6, 7 der Dichtung 5 werden hierbei sowohl gegen das Gehäuse 2 als auch gegen den Kolben 3 gedrückt. Somit bilden Dichtungskanten 9, 10 die Abdichtung der Dichtlippen 6, 7 zum Kolben 3, in- dem die Dichtungskanten 9, 10 durch die Vorspannung der Dichtung 5 in axialer Richtung gegen den Kolben 3 gedrückt werden. Im Bereich der radial äußeren Dichtlippe 7 befinden sich Zugänge 13, welche zum einen für die Entlüftbarkeit des Hohlraums 14 innerhalb der Dichtung 5 bei einer Befüllung mit Druckmedium sorgen und zum anderen einen Druckausgleich zwischen dem Hohlraum 14 zu dem Raum außerhalb der Dichtung 5, welcher dem Druckraum 4 entspricht, gewährleisten.
Durch die radiale Beweglichkeit der Dichtlippen 6, 7 am Kolben 3 wird kein Freistellvolumen mehr benötigt, wodurch die benötigte Volumenaufnahme des Druckmediums verringert wird, bspw. um bis zu 60%. Durch das Vorspannen der Dichtung 5 in dem eingerückten Zustand des Kolbens 3 wird die Kolben-Zylinder-Anordnung 1 zusätzlich steifer. Darüber hinaus wird die Montage der Dichtung 5 vereinfacht, da Montagehilfen bzw. Einführschrägen entfallen können.
Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform ebenfalls als Ausschnittansicht im Längsschnitt der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 . Die hier gezeigte Ausführungsform wird vorzugsweise für einen Geberzylinder oder semihydraulischen Nehmerzylinder eingesetzt. Die hier gezeigte Dichtung 5 weist im Querschnitt eine halbkreisartige / U- profilartige Form auf und besitzt lediglich eine einzelne Dichtlippe 19 mit einer Dich- tungskante 20. In der hier gezeigten Ausführungsform ist das Anschlagmittel 8 für die Dichtung 5 integral mit dem Kolben 3 in Form eines sich in Radialrichtung nach außen erstreckenden Vorsprungs 21 ausgebildet. Dadurch kann bei dieser Ausführungsform auf ein Anschlagmittel 8 als ein separates Bauteil verzichtet werden.
Auch in der hier gezeigten Ausführungsform weist die Dichtung 5 den Zugang 13 auf, welcher den durch die Dichtung 5 und eine umlaufende Außenfläche 22 (Mantelfläche) des Kolbens 3 ausgebildeten Hohlraum 23 mit dem Druckraum 4 fluiddurchlässig / fluidleitend verbindet.
Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, dass die Dichtung 5 direkt auf den Kolben 3 aufgezogen werden kann, wobei der Vorsprung 21 , der der Dichtung 5 als Anschlagmittel 8 dient, in den Kolben 3 integriert sein kann. Wird die hier gezeigte Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 mit der Dichtung 5 bei so genannten Nehmerzylindern eingesetzt, so muss die in axialer Richtung wirkende Vorspannkraft hinreichend groß sein, um zu verhindern, dass zu Beginn des Ausrückvorgangs des Kolbens 3, bei dem der Druck in dem Druckraum 4 noch gering ist, die Dichtungsreibung der Dichtlippe 19 am Gehäuse 2 so stark festhält, dass der Kolben 3 verschoben wird und von der Dichtungskante 20 abhebt, wodurch Leckage auftritt. Sobald Druck in dem Druckraum 4 aufgebaut wird, wird die Dichtungskante 20 zusätzlich durch diesen gegen den Kolben 3 gedrückt, wodurch sich die Dichtwirkung erhöht.
Wird die hier gezeigte beispielhafte Ausführungsform als Geberzylinder eingesetzt, befindet sich ein Reservoir 24 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 3, welches durch einen sich in Radialrichtung des Kolbens 3 nach außen erstreckenden und umlaufenden Vorsprung 25 zur Dichtung hin begrenzt wird und durch die an einer dem Reservoir 24 gegenüberliegenden Seite des Vorsprungs 25 anliegende Dichtung 5 zu dem Druckraum 4 hin fluiddicht abgedichtet ist. Für den Einsatz dieser Kolben-Zylinder-Anordnung 1 als Geberzylinder ist die axiale Vorspannkraft unkritischer. Eine geringe Vorspannkraft kann sogar hilfreich sein, um bei einem Vorgang des Einkuppeins Unterdrücke im Druckraum 4 zu vermeiden. Ein geringer Druck im Druckraum 4 kann in Kombination mit der an der Dichtlippe 19 wir- kenden Reibkraft beim Einkuppelvorgang die Dichtungskante 20 vorzeitig vom Kolben 3 wegziehen, wodurch ein Druckausgleich zwischen dem Raum des Reservoirs 24 und dem Druckraum 4 stattfinden kann. Dieser Vorgang wird als„Nachsaugen" von Druckmedium aus dem Reservoir in den Druckraum 4 bezeichnet, und wirkt dem Auf- bau eines Unterdrucks entgegen. Somit ist bei Geberzylindern die Integrierung einer Nachsaugfunktion möglich.
Durch die Erzeugung eines Unterdrucks wird hierbei die Dichtung 5 radial in Richtung zum Kolben 3 hin von dem Gehäuse 2 weggezogen, und das sich im Reservoir 24 be- findliche Druckmedium kann durch einen Spalt 26 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Vorsprung 25 des Kolbens 3 in den Druckraum 4 fließen.
Bezuqszeichenliste Kolben-Zylinder-Anordnung
(Zylinder-) Gehäuse
Kolben
Druckraum
Dichtung
radial innere Dichtlippe
radial äußere Dichtlippe
Anschlagmittel
radial innere Dichtungskante
radial äußere Dichtungskante
druckraumzugewandte Stirnseite
Befestigungselement
Zugang
Hohlraum
gehäuseabgewandte Stirnseite
Vorlastfeder
Außenseite / Außenfläche
Öffnung
Dichtlippe
Dichtungskante
Vorsprung
Außenfläche
Hohlraum
Reservoir
Vorsprung
Spalt
ringförmige Anschlagplatte

Claims

Patentansprüche
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) für eine Kupplung, mit einem Gehäuse (2) und einem darin axial verschiebbar angeordneten Kolben (3) und mit einem ringförmigen Druckraum (4), welcher zwischen dem Kolben (3) und dem Gehäuse
(2) ausgebildet ist und mit einem Druckmedium zum Zwangsverlagern des Kolbens (3) befüllbar ist, wobei der Kolben (3) eine Dichtung (5) aufweist, welche dem Druckraum (4) zugewandt ist und mit einer radial inneren und einer radial äußeren Dichtlippe (6, 7) das Gehäuse (2) gegen Fluiddurchlass in Richtung des Kolbens (3) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) über ein kolbenfestes Anschlagmittel (8) am Kolben (3) zu einer dem Druckraum (4) zugewandten Seite begrenzt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) in Axialrichtung durch den Kolben (3) und das Anschlagmittel (8) vorgespannt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmittel (8) als integraler Abschnitt (21 ) des Kolbens
(3) ausgebildet ist oder als ein separates Bauteil (27) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) von einem kolbenfesten und sich in Richtung des Druckraums (4) erstreckenden Befestigungselement (12) durchdrungen ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (12) als ein Stift oder ein Pin ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Befestigungselementen (12) vorhanden ist.
7. Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmittel (8) auf einer ausrücklagerfernen Seite des Befestigungselements (12) befestigt ist.
8. Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) ein U- oder C-Profil im Querschnitt besitzt.
9. Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (5) einen Hohlraum (14) besitzt, der für das im Druckraum (4) befindliche Druckmedium zugänglich ist.
10. Kupplung, wie eine Einfachkupplung oder eine Doppelkupplung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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