DE102014222640A1

DE102014222640A1 - Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung

Info

Publication number: DE102014222640A1
Application number: DE102014222640.6A
Authority: DE
Inventors: Felix Merkel; Christoph Müller; Julien Oster
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere ein Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein Gehäuse (6), in welchem ein Kolben (7) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7) in dessen Betätigungsrichtung ein Primärraum (8) aufgespannt ist, welcher mittels einer, den Kolben (7) radial umspannenden Primärdichtung (14) gegen einen Sekundärraum (15) zwischen dem Gehäuse (6) und dem Kolben (7) abgedichtet ist und bei der Bewegung durch den Kolben (7) eine, den Sekundärraum (15) über eine Bohrung (18) mit einem Nachlaufbehälter (17) verbindende Verbindungsöffnung (16) zum Primärraum (8) hin geöffnet oder geschlossen wird. Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung, bei welcher der Flüssigkeitsdurchsatz während des Schnüffelvorganges erhöht wird, weist die Verbindungsöffnung (16) in Betätigungsrichtung des Kolbens (7) zwei Abschnitte (19, 20) mit unterschiedlichen Abmessungen auf, wobei ein erster Abschnitt (19) mit kleineren Abmessungen bei der Betätigung des Kolbens (7) von der Primärdichtung (14) überstrichen wird, während der zweite Abschnitt (20) mit den größeren Abmessungen offen dem Sekundärraum (15) zugewandt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben in dessen Betätigungsrichtung ein Primärraum aufgespannt ist, welcher mittels einer, den Kolben radial umspannenden Primärdichtung gegen einen Sekundärraum zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abgedichtet ist und bei der Bewegung durch den Kolben eine, den Sekundärraum über eine Bohrung mit einem Nachlaufbehälter verbindende Verbindungsöffnung zum Primärraum hin geöffnet oder geschlossen wird.
Hydraulische Geberzylinder, wie sie in Kupplungsbetätigungssystemen Anwendung finden, bestehen aus einem Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Vor dem Kolben ist ein Primärraum aufgespannt, in dem eine Hydraulikflüssigkeit zum Nehmerzylinder hin verschoben wird. Ein Sekundärraum, welcher mit einem Nachlaufbehälter verbunden ist, befindet sich zwischen dem Kolben und dem Gehäuse. Das Gehäuse umfasst eine Verbindungsöffnung, über welche bei entsprechender Stellung einer, an dem Kolben angeordneten Primärdichtung der Primärraum mit dem Sekundärraum verbunden ist, um dadurch Hydraulikflüssigkeit austauschen zu können.
Aus der WO 2011/072641 A2 ist ein Geberzylinder bekannt, der eine rechteckförmige Verbindungsöffnung aufweist. Der Kolben weist dabei eine Ventileinrichtung auf, welche bei einer axialen Bewegung des Kolbens in Richtung Sekundärseite mit einer Gehäusewand in Kontakt gebracht wird, und dadurch eine, die Primärseite mit der Sekundärseite verbindende axiale Durchgangsöffnung im Kolben freischaltet. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass durch eine Drosselwirkung der Nachlauf der Hydraulikflüssigkeit vom Nachlaufbehälter in den Sekundärraum gebremst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, bei welcher die dynamische Drosselwirkung verringert und somit ein schnellerer Austausch der Hydraulikflüssigkeit zwischen Nachlaufbehälter und Sekundärraum realisiert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Verbindungsöffnung in Betätigungsrichtung des Kolbens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Abmessungen aufweist, wobei ein erster Abschnitt mit den kleineren Abmessungen bei der Betätigung des Kolbens von der Primärdichtung überstrichen wird, während der zweite Abschnitt mit den größeren Abmessungen offen dem Sekundärraum zugewandt ist. Dies hat den Vorteil, dass durch den zweiten größeren Abschnitt ungehindert die Hydraulikflüssigkeit von dem Nachlaufbehälter in den Sekundärraum fließen kann, wodurch die Drosselwirkung der Verbindungsöffnung verringert wird. Gleichzeitig wird ein Verschleiß der Primärdichtung durch das Überstreichen des ersten kleineren Abschnittes verringert, da nur ein begrenzter Bereich der Primärdichtung aufgrund der kleineren Abmessungen des Abschnittes mit diesem in Kontakt steht.
Vorteilhafterweise ist die Verbindungsöffnung T-förmig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei der Herstellung des Geberzylinders, insbesondere der Verbindungsöffnung, eine Tuschierung von zwei Formkernen des Werkzeuges (erster Formkern für den Druckraum und zweiter Formkern für den Nachlauf), welche die beiden Abschnitte der Verbindungsöffnung bilden, außerhalb des Dichtbereiches liegen, so dass bei der Herstellung des Geberzylinders eine Gratbildung an der Primärdichtfläche verhindert wird. Darüber hinaus kann die Tuschierung der beiden Formkerne im Werkzeugprozess sicherer gestaltet werden.
In einer Ausgestaltung ist eine Breite des ersten Abschnittes der Verbindungsöffnung in Abhängigkeit eines Materials der Primärdichtung bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass bei einem festeren Material auf eine größere Breite des ersten Abschnittes zurückgegriffen werden kann, während bei einem weichen Material die Breite des ersten Abschnittes verringert wird, um somit einen Abrieb der Primärdichtung zu verhindern.
In einer Variante sind der erste und/oder der zweite Abschnitt der Verbindungsöffnung rechteckähnlich ausgebildet. Eine solche rechteckähnliche Ausbildung ist besonders einfach herstellbar und ermöglicht auch eine einfachere Herstellung des Spritzgusswerkzeuges für die Herstellung der Kolben-Zylinder-Anordnung.
In einer Weiterbildung ist an einer ersten Übergangskante der Verbindungsöffnung zum Primärraum, welche die Primärdichtung während der Betätigung des Kolbens überfährt, eine erste, aus dem Gehäuse hinausweisende Fase ausgebildet. Eine solche Fase hat den Vorteil, dass der Verschleiß an der Primärdichtung bei Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung verringert wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist an einer zweiten Übergangskante der Verbindungsöffnung, welche im Übergangsbereich zwischen Primärraum und Sekundärraum angeordnet ist, eine zweite, aus dem Gehäuse hinausweisende Fase ausgebildet. Mittels dieser zweiten Fase wird verhindert, dass die Primärdichtung während des Montagevorganges beschädigt wird.
Vorteilhafterweise ist die gesamte, der Primärdichtung zugewandte Geometrie der Verbindungsöffnung mit Rundungen versehen. Auch diese Rundungen tragen dazu bei, dass der Verschleiß der Primärdichtung bei der Bewegung über die Kanten der Verbindungsöffnung so gering wie möglich gehalten wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Kolben-Zylinder-Anordnung,
3 einen ersten Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung,
4 einen zweiten Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In 1 ist eine Prinzipdarstellung eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 dargestellt. Dabei ist eine Geberseite 2 über eine Druckleitung 3 mit einer Nehmerseite 4 verbunden. Die Geberseite 2 umfasst dabei einen Geberzylinder 5, welcher ein zylinderförmiges Gehäuse 6 aufweist, in dem ein Kolben 7 axial beweglich gelagert ist. Der Kolben 7 wird dabei von einem nicht weiter dargestellten Stellglied angetrieben, welches durch eine Steuereinrichtung oder ein Fahrpedal realisiert ist. Der Geberzylinder 5 umfasst einen Primärraum 8, in welchem eine Hydraulikflüssigkeit 9 angeordnet ist, die durch die Druckleitung 3 zu einem Nehmerzylinder 10 auf der Nehmerseite 4 durch eine Bewegung des Kolbens 7 des Geberzylinders 5 transportiert wird. Durch die über den Geberzylinder 5 bewegte Hydraulikflüssigkeit 9 wird ein Kolben 11 des Nehmerzylinders 10 bewegt, welcher über ein Ausrücklager 12 eine Kupplung 13 betätigt.
Eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung soll anhand des Geberzylinders 5, welcher in 2 dargestellt ist, erläutert werden. An der, dem Primärraum 8 zugewandten Seite des Kolbens 7 ist umlaufend eine radiale Primärdichtung 14 angeordnet. Diese Primärdichtung 14 berührt mit ihrem radialen Rand die Innenseite des Gehäuses 6. Zwischen dem aus einem Kunststoff bestehenden Kolben 7 und dem ebenfalls aus einem Kunststoff hergestellten Gehäuse 6 ist, der Primärdichtung 14 abgekehrt, ein Sekundärraum 15 ausgebildet, welcher über eine Verbindungsöffnung 16 und eine Bohrung 18 mit einem Nachlaufbehälter 17 (1) in Verbindung steht. Eine solche Verbindung ist notwendig, um einen Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit 9 des hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems 1 bei Temperaturschwankungen zu ermöglichen. In 2 zeigt die untere Hälfte der Darstellung den Kolben 7 in einem Vorhub V, während die obere Hälfte der Darstellung den Kolben 7 im Rückhub R darstellt. Die Primärdichtung 14 wird bei einem sogenannten Schnüffelvorgang, dem Ansaugen der Hydraulikflüssigkeit 9 aus dem Nachlaufbehälter 17, hinter die Verbindungsöffnung 16, die auch als Schnüffelnut bezeichnet wird, gezogen, welche auf der Innenseite des Gehäuses 6 nahe der Bohrung 18 ausgebildet ist.
In 3 ist ein erster Längsschnitt durch den Geberzylinder 5 und somit eine Ansicht der Verbindungsöffnung 16 gezeigt. Die T-förmig ausgebildete Verbindungsöffnung 16 besteht aus zwei Abschnitten 19, 20 und erstreckt sich in ihrer Längsausdehnung in Bewegungsrichtung des Kolbens 7. Beide Abschnitte 19 und 20 sind dabei rechteckförmig ausgebildet, wobei der erste Abschnitt 19, welcher bei der Bewegung des Kolbens 7 von der Primärdichtung 14 teilweise überfahren wird, kleinere Abmaße aufweist als der zweite Abschnitt 20, welcher eine ununterbrochene Verbindung zwischen dem Nachlaufbehälter 17 und dem Sekundärraum 15 ermöglicht. Die Breite des ersten Abschnittes 19 ist dabei besonders klein gehalten, um Verschleißerscheinungen an der Primärdichtung 14 beim Überfahren des ersten Abschnittes 19 zu verringern. Demgegenüber kann der zweite Abschnitt 20, der während des Betriebes nicht von der Primärdichtung 14 überfahren wird, in seinen Abmaßen beliebig ausgebildet sein.
Die Verbindungsöffnung 16 weist zwei Übergangskanten 21 und 22 auf, wobei die erste Übergangskante 21 an dem, der Primärdichtung 14 zugewandten Ende der Verbindungsöffnung 16 ausgebildet ist. Die zweite Übergangskante 22 befindet sich im Übergangsbereich zwischen Primärraum 8 und Sekundärraum 15. Um den Verschleiß der Primärdichtung 14 weiter zu verringern, weist die erste Übergangskante 21 eine erste Fase 23 auf. Die zweite Übergangskante 22 weist ebenfalls eine Fase 24 auf. Diese Fasen 23, 24 sind noch einmal in 4 in einem Ausschnitt verdeutlicht. Alle Kanten der Verbindungsöffnung 16 sind mit Rundungen versehen, um den Dichtungsverschleiß der Primärdichtung 14 so gering wie möglich zu halten.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsbetätigungssystem
2: Geberseite
3: Druckleitung
4: Nehmerseite
5: Geberzylinder
6: Gehäuse
7: Kolben
8: Primärraum
9: Hydraulikflüssigkeit
10: Nehmerzylinder
11: Kolben
12: Ausrücklager
13: Kupplung
14: Primärdichtung
15: Sekundärraum
16: Verbindungsöffnung
17: Nachlaufbehälter
18: Bohrung
19: Abschnitt der Verbindungsöffnung
20: Abschnitt der Verbindungsöffnung
21: Übergangskante
22: Übergangskante
23: Fase
24: Fase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/072641 A2 [0003]

Claims

Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere ein Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein Gehäuse (6), in welchem ein Kolben (7) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7) in dessen Betätigungsrichtung ein Primärraum (8) aufgespannt ist, welcher mittels einer, den Kolben (7) radial umspannenden Primärdichtung (14) gegen einen Sekundärraum (15) zwischen dem Gehäuse (6) und dem Kolben (7) abgedichtet ist und bei der Bewegung durch den Kolben (7) eine, den Sekundärraum (15) über eine Bohrung (18) mit einem Nachlaufbehälter (17) verbindende Verbindungsöffnung (16) zum Primärraum (8) hin geöffnet oder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (16) in Betätigungsrichtung des Kolbens (7) zwei Abschnitte (19, 20) mit unterschiedlichen Abmessungen aufweist, wobei ein erster Abschnitt (19) mit kleineren Abmessungen bei der Betätigung des Kolbens (7) von der Primärdichtung (14) überstrichen wird, während der zweite Abschnitt (20) mit den größeren Abmessungen offen dem Sekundärraum (15) zugewandt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (16) T-förmig ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des ersten Abschnittes (19) der Verbindungsöffnung (16) in Abhängigkeit eines Materials der Primärdichtung (14) bestimmt ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Abschnitt (19, 20) der Verbindungsöffnung (16) rechteckähnlich ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Übergangskante (21) der Verbindungsöffnung (16) zum Primärraum (8), welche die Primärdichtung (14) während der Betätigung des Kolbens (7) überfährt, eine erste, aus dem Gehäuse (6) hinausweisende Fase (23) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten Übergangskante (22) der Verbindungsöffnung (16), welche im Übergangsbereich zwischen Primärraum (8) und Sekundärraum (15) angeordnet ist, eine zweite, aus dem Gehäuse (6) hinausweisende Fase (24) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte, der Primärdichtung (14) zugewandte Geometrie der Verbindungsöffnung (16) mit Rundungen versehen ist.