DE102006058853A1

DE102006058853A1 - Kupplungssteller, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102006058853A1
Application number: DE200610058853
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr. Dr. Steinberg; Gerhard Dipl.-Ing. Preine; Johannes Dipl.-Ing. Braun (FH); Jens Struckmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungssteller (1), insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, wobei mindestens ein Kolben (2) in einem Zylinder (3) bewegbar angeordnet ist und der Kolben (2) an mindestens einer Seite (2a) hydraulisch oder pneumatisch kraftbeaufschlagbar ist und wobei der Kolben (2) wirksam mit einem vzw. schwenkbaren Stößelelement (4) verbunden ist, wobei mindestens zwei zwischen dem Kolben (2) und dem Zylinder (3) wirksam angeordnete Führungselemente (5, 6) zur Führung und/oder Lagerung des Kolbens (2) innerhalb des Zylinders (3) vorgesehen sind und die Führungselemente (5, 6) axial voneinander beabstandet, vzw. an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Kolbens (2), angeordnet sind. Der Wartungs- und Kostenaufwand ist dadurch verringert, insbesondere auch Kippbewegungen sind dadurch vermieden, dass der Kolben (2) und/oder das Stößelelement (4) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, so dass der wirksame Kraftangriffspunkt (KP) zwischen dem Stößelelement (4) und dem Kolben (2) innerhalb des von den Führungselementen (5, 6) umgrenzten Bereiches des Kolbens (2) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsteller, insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, wobei mindestens ein Kolben in einem Zylinder bewegbar angeordnet ist und der Kolben an mindestens einer Seite hydraulisch oder pneumatisch kraftbeaufschlagbar ist und wobei der Kolben mit einem vzw. schwenkbaren Stößelelement verbunden ist, wobei mindestens zwei zwischen dem Kolben und dem Zylinder wirksam angeordnete Führungselemente zur Führung und/oder Lagerung des Kolbens innerhalb des Zylinders vorgesehen sind und die Fürhungselemente axial voneinander beabstandet, vzw. an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Kolbens angeordnet sind.
Im Stand der Technik erfolgt vzw. eine hydromechanische Betätigung von trockenlaufenden Kupplungen über einen hydraulisch betätigbaren Kupplungssteller, einen Einrückhebel und ein Einrücklager. Derartige Kupplungssteller weisen zumeist ein Dichtungselement auf, das vzw. als dynamisches Dichtungselement ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass bei einer Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders auch das Dichtungselement mitbewegt wird, aber eine Abdichtung der hydraulisch oder pneumatisch kraftbeaufschlagten Seite des Kolbens gegenüber der anderen Seite des Kolbens gewährleisten muss. So ist eine Seite des Kolbens mit einem Stößelelement wirksam verbunden, das wiederum einen Einrückhebel betätigen kann. Hierzu wirkt ein Ende des Stößelelementes mit dem Kolben entsprechend zusammen, anders ausgedrückt die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders wird auf das Stößelelement (und umgekehrt) entsprechend übertragen. Da das Stößelelement mit einem Einrückhebel zusammenwirkt, folgt das Stößelelement in seiner Bewegung schwenkartig der entsprechenden Kreisbahn des Einrückhebels. Das Stößelelement überträgt daher sowohl in axialer als auch in radialer Richtung entsprechende Kräfte auf den Kolben.
Die Praxis hat nun gezeigt, dass die im Stand der Technik bekannten Kupplungssteller hier noch nicht optimal ausgebildet sind. Durch die Schwenkbewegung des Stößelelementes kommt es zu Querkräften bzw. zu in radialer Richtung auf das Kolbenelement wirkenden Kräften. Hierdurch bedingt kann der Kolben innerhalb des Zylinders entsprechend wegkippen, was einerseits die Führungsflächen des Kolbens innerhalb des Zylinders beschädigen kann und was wiederum zu hohen Kosten und einem entsprechend hohen Wartungsaufwand führt. Weiterhin hat die entsprechende Kippbewegung Auswirkungen auf das vorgesehene Dichtungselement bzw. auf die vorgesehenen Dichtungselemente sowie auch auf die Führungselemente, die wirksam zwischen der Außenfläche des Kolbens und der Innenfläche des Zylinders an dem äußeren Umfang des Kolbens entsprechend angeordnet sind. Hierdurch können sich bestimmte Undichtigkeiten ergeben, was wiederum zu einem hohen Kosten- und Wartungsaufwand führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Kupplungssteller der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass im Betrieb des Kupplungstellers derartige durch das Stößelelement verursachte Kippbewegungen des Kolbens weitestgehend vermieden sind, insbesondere aber verringert sind, wobei der Wartungs- und Kostenaufwand für einen derartig ausgebildeten Kupplungsteller ebenfalls verrmindert ist.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, dass der Kolben und/oder das Stößelelement derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, so dass der wirksame Kraftangriffspunkt zwischen dem Stößelelement und dem Kolben innerhalb des von den Führungselementen umgrenzten Bereiches des Kolbens ausgebildet ist. Aufgrund der Kombination dieser Merkmale wird erreicht, dass der Kraftangriffspunkt zwischen Stößelelement und Kolben innerhalb des von den Führungselementen umgrenzten Bereiches des Kolbens liegt, was zur Folge hat, dass für den Fall, dass Querkräfte bzw. Kräfte die in radialer Richtung wirken und vom Stößelelement auf den Kolben (oder umgekehrt) übertragen werden, dann auch von den Führungselementen relativ gleichmäßig aufgenommen werden können. Anders ausgedrückt, aufgrund der Kombination der oben genannten Merkmale erfolgt eine relativ gleichmäßige Krafteinleitung in den Kolben auch bei Schwenkelementen des Stößelelementes, die dann von den Führungselementen gleichmäßig aufgenommen werden können. Folglich kommt es hier nicht – wie bisher im Stand der Technik üblich – zu einem Verkippen des Kolbens innerhalb des Zylinders, wodurch die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden sind. Insbesondere, da Kippbewegungen vermieden werden, kann nun ein entsprechend vorgesehenes Dichtungselement auch seine Funktion in vollem Umfang gewährleisten, wodurch auch die Wartungskosten und der damit verbundene Arbeitsaufwand erheblich minimiert sind. Auch die Führungsflächen des Kolbens bzw. die Führungselemente selber werden weniger beansprucht, was ebenfalls mit entsprechenden Vorteilen verbunden ist. Im Ergebnis wird durch die entsprechende Positionierung/Ausgestaltung des Kraftangriffspunktes zwischen Stößelelement und Kolben eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Führungselemente erzielt, wodurch erhebliche Vorteile realisiert und die eingangs genannten Nachteile vermieden sind.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten den erfindungsgemäßen Kupplungssteller auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
1 in schematischer Darstellung teilweise im Schnitt wesentliche Bestandteile eines Kupplungstellers, nämlich einen in einem Zylinder angeordneten Kolben mit einem zusammenwirkenden Stößelelement.
In 1 dargestellt ist – zumindest teilweise – ein Kupplungsteller 1, insbesondere zur Betätigung einer hier nicht dargestellten Kupplung eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Kupplungssteller weist einen Kolben 2 auf, der in einem Zylinder 3 bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 2 ist an mindestens einer Seite 2a hydraulisch oder pneumatisch kraftbeaufschlagbar und wirksam mit einem vzw. schwenkbaren Stößelelement 4 verbunden. Durch zwei zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 3 wirksam angeordnete Führungselemente 5 und 6 ist der Kolben 2 innerhalb des Zylinders 3 geführt bzw. gelagert. Hierbei sind die Führungselemente 5 voneinander axial voneinander mit dem Abstand a beabstandet sowie schematisch durch die gestrichelten Linien dargestellt. Die. Führungselemente 5 und 6 sind vzw. an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Kolbens 2, also vzw. nahe den Seiten 2a bzw. 2b angeordnet, sowie aus 1 ersichtlich und hier schematisch dargestellt. Gut ersichtlich ist hier auch das gepunktet dargestellte hydraulische Hydraulikmedium, insbesondere Hydrauliköl.
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch, vermieden, dass der Kolben 2 und/oder das Stößelelement 4 derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, so dass der wirksame Kraftangriffspunkt KP zwischen dem Stößelelement 4 und dem Kolben 2 innerhalb des von den Führungselementen 5 und 6 umgrenzten Bereiches des Kolbens 2 ausgebildet ist. Anders ausgedrückt, sowie in der 1 dargestellt liegt der Kraftangriffspunkt KP in dem durch die Führungselemente 5 und 6 umgrenzten Bereich des Kolbens 2, also innerhalb des Bereiches des Kolbens 2, der im wesentlichen innerhalb des Abstandsbereiches a aufzufinden ist. Hierdurch bedingt kann eine gleichmäßige Kraftverteilung über den Kolben 2 auf die Führungselemente 5 und 6 erfolgen.
Beispielsweise ist in der 1 dargestellt nicht nur der Kraftangriffspunkt KP, sondern auch eine über das Stößelelement 4 auf den Kolben 2 einwirkende Kraft F. Diese Kraft F kann aufgeteilt werden in eine horizontale Kraftkomponente F_H und eine vertikale Kraftkomponente bzw. eine in vertikaler Richtung bzw. in radialer Richtung wirkenden Kraftkomponente F_V, hier dargestellt durch die entsprechenden Pfeile F, F_H und F_V. Wie die 1 weiter zeigt wird die vertikale Kraftkomponente F_V über die Führungselemente 5 und 6 entsprechend aufgenommen, dargestellt durch die Pfeile F_V1 und F_V2.
Der sich innerhalb des Zylinders 3 axial bewegende Kolben 2, hier dargestellt durch den Pfeil A kann durch eine hydraulische Kraft, dargestellt durch den Pfeil B hier an der Seite 2a entsprechend beaufschlagt werden. Über die entsprechende hydromechanische Betätigung des Kolbens 2, die auch pneumatisch verwirklichbar ist, wird der Kolben 2 innerhalb des Zylinders 3 in axialer Richtung, hier in der 1 von rechts nach links bewegt. Am Umfangsbereich ist der Kolben 2 gegenüber dem Zylinder 3 durch ein zusätzliches Dichtungselement 7 abgedichtet. Vorzugsweise sind die Führungselemente 5 und 6 als Kolbenringe ausgebildet, wobei die Führungselemente 5 und 6 hier in entsprechenden nicht näher bezeichneten Nuten des Kolbens 2 gelagert sind, wie aus der 2 ersichtlich. Denkbar ist aber auch, dass die Führungselemente 5 und 6 als integrale Bestandteile des Kolbens 2 ausgebildet sind. Dies ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall.
Aufgrund der Schwenkbewegung des Stößelelementes 4, dargestellt durch den Pfeil C kann es zu einer Bewegung des Stößelelementes 4 kommen, da dieses an seinem dem Kolben 2 abgewandten Ende mit einem hier nicht dargestellten Einrückhebel wirksam verbunden ist. Hierdurch kommt es zu unterschiedlichen Größen der horizontalen Kraft F_H bzw. der vertikalen Kraft F_V, je nach Anwendungsfall bzw. Auslenkung des Stößelelementes 4.
Die 1 zeigt aber, dass das Stößelelement 4 einen stangenförmigen Bereich 4a und einen zum Kolben 2 weisendes Ende 4b aufweist, das vzw. kugelförmig ausgebildet ist. Der dem Stößelelement 4 zugewandte Bereich des Kolbens 2 weist eine sich von diesem Endbereich des Kolbens 2 (also ausgehend von der Seite 2b) bis in den zwischen den Führungselementen 5 und 6 liegenden Bereich erstreckende Ausnehmung 8 auf. Die Ausnehmung 8 ist so ausgebildet, dass das kugelförmige Ende 4b des Stößelelementes 4 in dieser gut lagerbar ist, wie aus 1 ersichtlich. Hierzu ist die Ausnehmung 8 und das zum Kolben 2 weisende Ende 4b des Stößelelementes 4 so ausgebildet, dass hierdurch eine Art Kugelgelenk-Lagerung realisiert ist. Die Ausnehmung 8 weist an ihrem inneren Ende eine für die Anlage des kugelförmigen Endes 4b des Stößelelementes 4 entsprechend angepasste Lagerfläche und vzw. auch Widerlager 10 auf, so dass eine Schwenkbewegung, dargestellt durch den Pfeil C des Stößelelementes 4 innerhalb der Ausnehmung 8 ermöglicht ist.
Vorzugsweise wird der hier dargestellte Kupplungssteller 1 für Doppelkupplungen eines Doppelgetriebes verwendet.
Aufgrund der Ausführungen und Lagerung bzw. Realisierung des Kraftangriffspunktes KP im Bereich zwischen den Führungselementen 5 und 6, aber innerhalb des Kolbens 2 kommt es zu einer gleichmäßigen Kraftverteilung auf die Führungselemente 5 und 6 bzw. auf eine gute Lagerbarkeit und Anordnung des Kolbens 2 im Zylinder 3, wodurch erhebliche Vorteile erzielt werden können. Eine Kippbewegung des Kolbens 2 kann hierdurch verhindert werden.

1: Kupplungsteller
2: Kolben
2a: erste Seite des Kolbens
2b: zweite Seite des Kolbens
3: Zylinder
4: Stößelelement
4a: stangenförmiger Bereich
4b: Ende
5: Führungselement
6: Führungselement
7: Dichtungselement
8: Ausnehmung
9: Hydraulikmedium
10: Widerlager
A: Pfeil
B: Pfeil
C: Pfeil
a: Abstand
KP: Kraftangriffspunkt
F: Kraft
F_H: horizontale Kraft
F_V: vertikale Kraft
F_V1: vertikale Teilkraft
F_V2: vertikale Teilkraft

Claims

Kupplungsteller (1), insbesondere zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, wobei mindestens ein Kolben (2) in einem Zylinder (3) bewegbar angeordnet ist und der Kolben (2) an mindestens einer Seite (2a) hydraulisch oder pneumatisch kraftbeaufschlagbar ist und wobei der Kolben (2) wirksam mit einem vzw. schwenkbaren Stößelelement (4) verbunden ist, wobei mindestens zwei zwischen dem Kolben (2) und dem Zylinder (3) wirksam angeordnete Führungselemente (5, 6) zur Führung und/oder Lagerung des Kolbens (2) innerhalb des Zylinders (3) vorgesehen sind und die Führungselemente (5, 6) axial voneinander beabstandet, vzw. an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Kolbens (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) und/oder das Stößelelement (4) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, so dass der wirksame Kraftangriffspunkt (KP) zwischen dem Stößelelement (4) und dem Kolben (2) innerhalb des von den Führungselementen (5, 6) umgrenzten Bereiches des Kolbens (2) ausgebildet ist.
Kupplungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5, 6) als Kolbenringe ausgebildet sind.
Kupplungssteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5, 6) in Nuten des Kolbens (2) gelagert sind.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Führungselementen (5, 6) ein zusätzliches Dichtungselement (7) angeordnet ist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Kolben (2) weisende Ende (4b) des Stößelelementes (4) zumindest teilweise kugelförmig ausgebildet ist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Stößelelement (4) zugewandte Bereich des Kolbens (2) eine sich von diesem Endbereich des Kolbens (2) bis in den zwischen den Führungselementen (5, 6) liegenden Bereich erstreckende Ausnehmung (8) aufweist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) und das zum Kolben (2) weisende Ende (4b) des Stößelelementes (4) so ausgebildet sind, dass hierdurch eine Art Kugegelenk-Lagerung realisiert ist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelelement (4) an seinem dem Kolben (2) abgewandten Ende mit einem Einrückhebel wirksam verbunden ist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5, 6) als integrale Bestandteile des Kolben (2) ausgebildet sind.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) an ihrem inneren Ende eine für die Anlage des kugelförmigen Endes (4b) des Stößelelementes (4) entsprechend angepasste Lagerfläche aufweist.
Kupplungssteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungssteller (1) für die Doppelkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes verwendet werden.