DE102014223596B4 - Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse (6), in welchem ein Kolben (7) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7) in Betätigungsrichtung ein Primärraum (8) aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben (7) befestigten ringförmigen Primärdichtung (16) gegen einen Sekundärraum (25) zwischen dem Gehäuse (6) und dem Kolben (7) abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens (7) ein Durchgang (24) zwischen dem Sekundärraum (25) und dem Primärraum (8) geöffnet und geschlossen wird. Bei einer besonders kosten- und raumsparenden Kolben-Zylinder-Anordnung ist die Primärdichtung (16) mit einer Innenarmierung (18) verstärkt, die die Primärdichtung (16) radial gegen das Gehäuse (6) vorspannt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben in Betätigungsrichtung ein Primärraum aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben befestigten ringförmigen Primärdichtung gegen einen Sekundärraum zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens ein Durchgang zwischen dem Sekundärraum und dem Primärraum geöffnet und geschlossen wird.
- Aus der
DE 102 05 177 A1 ist ein hydraulisches System bekannt, welches einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder umfasst, die über eine, mit Druckmittel befüllte Leitung miteinander verbunden sind. Der Geberzylinder besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Dabei ist eine Dichtung zwischen Gehäuse und dem Kolben zur Abgrenzung der, vor dem Kolben aufgespannten Druckkammer vorgesehen, die gegenüber dem Kolben axial und gegenüber dem Gehäuse radial abdichtet und axial begrenzt verlagerbar auf dem Kolben aufgesetzt ist. Die Dichtung ist dabei vorteilhafterweise als Nutringdichtung mit einer radial außen an geformten Dichtlippe ausgebildet, die in Dichtkontakt zum Gehäuse steht. Bei Vorliegen eines Unterdruckes in der Druckkammer und dem der Druckkammer nachgeschalteten hydraulischen System wird zwischen der Primärkammer und einem Nachlaufbehälter ein Spalt aufgetan, der von der Druckkammer durch die Primärdichtung getrennt oder geöffnet wird. Die Freischaltung dieses Spaltes erfolgt dabei reibungsgesteuert. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, welche konstruktiv einfach ausgebildet ist und trotzdem eine zuverlässige reibungsgesteuerte Freischaltung einer Nachlauföffnung zwischen Primär- und Sekundärraum ermöglicht.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die ringförmige Primärdichtung mit einer Innenarmierung verstärkt ist, die die Primärdichtung radial gegen das Gehäuse vorspannt. Dies hat den Vorteil, dass der Durchgang zwischen Sekundärraum und Primärraum wirklich nur durch die auftretende Reibung geöffnet und geschlossen wird, da die Reibverbindung der Primärdichtung mit dem Gehäuse die einzige Kontaktstelle darstellt. Durch diese starke Reibung zwischen Primärdichtung und Gehäuse bleibt bei einer Bewegung des Kolbens weg vom Primärraum die Primärdichtung stehen, wodurch der Durchgang zwischen Primärraum und Sekundärraum geöffnet und ein Nachlaufen der Hydraulikflüssigkeit in den Primärraum ermöglicht wird. Bewegt sich der Kolben in die Richtung des Primärraumes, so wird dieser Durchgang geschlossen. Dadurch wird ein Nachfluss der Hydraulikflüssigkeit von dem Sekundärraum in den Primärraum unterbunden und im Primärraum kann Druck aufgebaut werden.
- Vorteilhafterweise liegt die Primärdichtung auf einer, an der Stirnseite des Kolbens aufsitzenden Zentriereinheit begrenzt axial beweglich auf und weist eine Außenarmierung auf, wobei die Primärdichtung mit der Außenarmierung bei einer Verschiebung des Kolbens mit der Zentriereinheit den Durchgang zwischen Primärraum und Sekundärraum freigibt oder schließt. Durch diese Ausgestaltung ist eine konstruktiv einfache Ausbildung des Durchganges für die Hydraulikflüssigkeit gegeben, welche einzig durch die Bewegung des Kolbens geöffnet oder geschlossen wird.
- In einer Ausgestaltung ist die Innenarmierung radial beabstandet zu der Zentriereinheit ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass durch einen zusätzlichen Kontakt der Innenarmierung an der Zentriereinheit eine unbeabsichtigte Reibung auftritt, welche das Öffnen und das Schließen des Durchganges zwischen Primärraum und Sekundärraum beeinträchtigen würde.
- In einer Variante weist die Primärdichtung eine radial zum Gehäuse hin gerichtete, das Gehäuse berührende Primärdichtlippe auf. Mittels dieser Primärdichtlippe wird die Reibung der Primärdichtung am Gehäuse zum Öffnen und Schließen des Nachlaufens der Hydraulikflüssigkeit von dem Sekundärraum in den Primärraum unterstützt.
- In einer Ausführungsform weist die Primärdichtung eine annähernd radial nach innen, die Innenarmierung überragende feinfühlige Dichtlippe auf, welche an der Zentriereinheit bei geschlossenem Durchgang anliegt. Diese feinfühlige Dichtlippe bildet zusätzliche Absicherung gegen Verschmutzung, welche verhindert, dass die Abdichtung der Primärdichtung in Druckrichtung durch Schmutzpartikel beeinträchtigt werden kann.
- In einer weiteren Variante ist an einer, axial der Zentriereinheit zugewandten Seite der Primärdichtung eine Axialdichtlippe ausgebildet, welche bei geschlossenem Durchgang an der Zentriereinheit anliegt. Diese Axialdichtlippe ist die zweite Absicherung gegen Verschmutzungen, die die Dichtwirkung beeinträchtigen können.
- Bei einer Weiterbildung ist ein, von dem Durchgang beim Öffnen und Schließen zurückgelegter Weg von einem ersten hakenförmigen Element der Außenarmierung und einem zweiten hakenförmigen Element der Zentriereinheit begrenzt. Diese beiden hakenförmigen Elemente fahren je nach Bewegung des Kolbens und auftretenden Reibungskräften an der Primärdichtung auseinander, wodurch der Durchgang geschlossen wird oder wieder zusammen, wodurch der Durchgang für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet wird.
- Vorteilhafterweise ist das zweite hakenförmige Element der Zentriereinheit an einem, parallel zum Gehäuse verlaufenden Außenarm der Zentriereinheit ausgebildet und hintergreift das erste hakenförmige Element der Außenarmierung. Durch eine solche Ausgestaltung werden die beiden hakenförmigen Elemente in einer Ebene bewegt, wodurch gleichzeitig Bauraum des Geberzylinders eingespart wird und eine Lösung dieser Verbindung unmöglich gemacht wird, weil das zweite hakenförmige Element der Zentriereinheit im eingebauten Zustand von dem Geberzylindergehäuse radial nach außen eingeschränkt wird.
- In einer Ausgestaltung besteht die Primärdichtung aus einem gummiartigen Material, vorzugsweise einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk. Dies hat den Vorteil, dass die Lebensdauer der Primärdichtung unter Einfluss der Hydraulikflüssigkeit verbessert 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 Kupplungssystems, -
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung, -
3 einen Ausschnitt aus der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß2 . - Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
- In
1 ist eine Prinzipdarstellung eines hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems1 dargestellt. Dabei ist eine Geberseite2 über eine Druckleitung3 mit einer Nehmerseite4 verbunden. Die Geberseite2 umfasst einen Geberzylinder5 , welcher ein zylinderförmiges Gehäuse6 aufweist, in dem ein axial gelagerter Kolben7 bewegbar ist. Der Kolben7 wird dabei von einem nicht weiter dargestellten Stellglied angetrieben, welches durch eine Steuereinrichtung oder ein Fahrpedal realisiert ist. Der Geberzylinder5 umfasst einen Primärraum8 , in welchem eine Hydraulikflüssigkeit9 angeordnet ist, die durch die Druckleitung3 zu einem Nehmerzylinder10 auf der Nehmerseite4 durch eine Bewegung des Kolbens7 des Geberzylinders5 transportiert wird. Durch die über den Geberzylinder5 bewegte Hydraulikflüssigkeit9 wird ein Kolben11 des Nehmerzylinders10 bewegt, welcher über ein Ausrücklager12 eine Kupplung13 betätigt. An dem Geberzylinder5 ist eine Nachlauföffnung14 ausgebildet, welche den Geberzylinder5 bei einer vorgegebenen Stellung des Kolbens7 mit einem Nachlaufbehälter15 verbindet. - Gemäß
2 ist an der, dem Primärraum8 zugewandten Seite des Kolbens7 eine ringförmige Primärdichtung16 angeordnet. Die Primärdichtung16 ist aus einem gummiartigen Werkstoff gebildet. Vorteilhafterweise wird Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) verwendet. Diese Primärdichtung16 ist radial von einer Außenarmierung17 umgeben und gleichzeitig von einer Innenarmierung18 gegen das Gehäuse6 vorgespannt. Diese mit der Innen- und Außenarmierung18 ,17 versehene Primärdichtung16 ist auf einer, als Zentrierpin ausgebildeten Zentriereinheit19 positioniert, welche auf einer Stirnseite des Kolbens7 befestigt ist. - Die Zentriereinheit
19 weist mittig einen Vorsprung20 auf, welcher in die, als Nutdichtung ausgebildete Primärdichtung16 eingreift. Die Primärdichtung16 besitzt eine radiale Primärdichtlippe21 , die nach außen zum Gehäuse6 gerichtet ist und an dem Gehäuse6 anliegt. Eine weitere feinfühlige Dichtlippe22 ist von der Primärdichtung16 nach innen gerichtet. Dabei überragt die feinfühlige Dichtlippe22 die Innenarmierung18 in ihrer radialen Ausdehnung. Die Innenarmierung18 ist so gestaltet, dass keinerlei Kontakt zur Zentriereinheit19 besteht. An der axialen, der Zentriereinheit19 zugewandten Seite der Primärdichtung16 ist eine Axialdichtlippe23 ausgebildet, welche genauso wie die feinfühlige Dichtlippe22 dazu dient, Verschmutzungen innerhalb des Geberzylinders5 zu unterbinden. - Der Geberzylinder
5 umfasst zwei hakenförmige Elemente26 ,27 , wobei das hakenförmige Element26 an der Zentriereinheit19 positioniert ist, während das hakenförmige Element27 an der Außenarmierung17 befestigt ist. Das hakenförmige Element26 der Zentriereinheit19 ist an einem parallel, zum Gehäuse6 verlaufenden Außenarm28 ausgebildet, welcher das hakenähnliche Element27 der Außenarmierung17 hintergreift. Da die Primärdichtung16 gemeinsam mit der Innen- und Außenarmierung18 ,17 axial beweglich auf der Zentriereinheit19 gelagert ist, die Zentriereinheit19 aber fest mit dem Kolben7 verbunden ist, kann ein Durchgang24 zur Verbindung des Primärraumes8 mit dem Sekundärraum25 durch die Bewegung des Kolbens7 geöffnet und geschlossen werden. Wird der Kolben7 von dem Primärraum8 weg bewegt, bleibt die Primärdichtung16 mit der Außen- und Innenarmierung17 ,18 aufgrund der vorhandenen Reibung, welche durch die Haftung der Primärdichtlippe21 mit dem Gehäuse6 auftritt, in ihrer Position stehen, so dass sich nur die, an dem Kolben7 befestigte Zentriereinheit19 solange bewegt, bis das hakenförmige Element26 der Zentriereinheit19 auf dem hakenförmigen Element27 der Außenarmierung17 aufliegt. Die hakenförmige Elemente26 ,27 sind beweglich in einer Ebene angeordnet und geben die Breite des Durchgangs24 vor. Liegen die beiden hakenförmigen Elemente26 ,27 aneinander an (2 ) ist der Durchgang24 für die Verbindung des Sekundärraumes25 mit dem Primärraum8 zur Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit maximal geöffnet. - In
3 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Geberzylinders5 mit der Primärdichtung16 dargestellt, aus welchem ersichtlich ist, dass der von der Primärdichtung16 und der Zentriereinheit19 gebildete Durchgang24 , welcher den Sekundärraum25 mit dem Primärraum8 des Kolbens7 verbindet, geschlossen ist. Die hakenförmigen Elemente26 ,27 sind um einen Verschiebeweg29 voneinander getrennt. In diesem Zustand liegen die feinfühlige Dichtlippe22 und die Axialdichtlippe23 an der Zentriereinheit19 an. - Durch die zweiteilige Gestaltung der Armierung in Innen- und Außenarmierung
18 ,17 kann die gezielte Einstellung der Reibung auch bei geringer Druckdifferenz zwischen Primärraum8 und Sekundärraum25 erfolgen. Durch diese Ausgestaltung lässt sich ein definierter Verschiebeweg einstellen, durch welchen der hydraulische Durchfluss gesteuert wird. Diese Anordnung aus Primärdichtung16 und Zentriereinheit19 wirkt dabei wie ein Ventil. Die feinfühlige Dichtlippe22 und die Axialdichtlippe23 bilden einen Doppelschutz gegen Verschmutzung, der verhindern soll, dass durch Schmutzpartikel, die eventuell unter der Dichtlippe liegen bleiben, das System beeinträchtigt wird. Das Risiko, dass beide Dichtlippen22 ,23 gleichzeitig von Schmutzpartikeln beeinträchtigt werden und kein Druck im System mehr aufgebaut werden kann, wird somit halbiert. Vorteilhafterweise kann diese Aufgabe auch nur von einer der beiden Dichtungen22 ,23 wahrgenommen werden, allerdings mit erhöhten Risiko des Funktionsverlustes bei Verschmutzung. - Aufgrund der vorgeschlagenen Lösung wird ein toleranzunempfindlicher, schneller Druckausgleich zwischen Primärraum
8 und Sekundärraum25 ermöglicht. Die radiale Führung des Dichtungspakets, bestehend aus der Primärdichtung16 sowie der Innen- und der Außenarmierung18 ,17 , erfolgt über den Außendurchmesser der Zentriereinheit19 und wird über die hakenförmigen Elemente26 ,27 axial gehalten. - 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
- Nachlauföffnung
- 15
- Nachlaufbehälter
- 16
- Primärdichtung
- 17
- Außenarmierung
- 18
- Innenarmierung
- 19
- Zentriereinheit
- 20
- Vorsprung der Zentriereinheit
- 21
- Radiale Primärdichtlippe
- 22
- feinfühlige Dichtlippe
- 23
- Axialdichtlippe
- 24
- Durchgang
- 25
- Sekundärraum
- 26
- hakenförmiges Element
- 27
- hakenförmiges Element
- 28
- Außenarm
- 29
- Verschiebeweg
Claims (9)
- Kolben-Zylinder-Anordnung für eine hydraulische Ausrückeinrichtung, insbesondere einen Geberzylinder einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend ein zylinderförmiges Gehäuse (
6 ), in welchem ein Kolben (7 ) axial beweglich gelagert ist, wobei vor dem Kolben (7 ) in Betätigungsrichtung ein Primärraum (8 ) aufgespannt ist, welcher mittels einer, am Kolben (7 ) befestigten ringförmigen Primärdichtung (16 ) gegen einen Sekundärraum (25 ) zwischen dem Gehäuse (6 ) und dem Kolben (7 ) abgedichtet ist, wobei durch die axiale Bewegung des Kolbens (7 ) ein Durchgang (24 ) zwischen dem Sekundärraum (25 ) und dem Primärraum (8 ) geöffnet und geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (16 ) mit einer Innenarmierung (18 ) verstärkt ist, die die Primärdichtung (16 ) radial gegen das Gehäuse (6 ) vorspannt. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (
16 ) auf einer, an der Stirnseite des Kolbens (7 ) befestigten Zentriereinheit (19 ) begrenzt axial beweglich aufliegt und eine Außenarmierung (17 ) aufweist, wobei die Primärdichtung (16 ) mit der Außenarmierung (17 ) bei einer Verschiebung des Kolbens (7 ) mit der Zentriereinheit (19 ) den Durchgang (24 ) zwischen Primärraum (8 ) und Sekundärraum (25 ) freigibt oder schließt. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenarmierung (
18 ) radial beabstandet zu der Zentriereinheit (19 ) ausgebildet ist. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (
16 ) eine radial zum Gehäuse (6 ) hin gerichtete, das Gehäuse (6 ) berührende Primärdichtlippe (21 ) aufweist. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (
16 ) eine annähernd radial nach innen, die Innenarmierung (18 ) überragende feinfühlige Dichtlippe (22 ) aufweist, welche an der Zentriereinheit (19 ) bei geschlossenen Durchgang (24 ) anliegt. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer, axial der Zentriereinheit (
19 ) zugewandten Seite der Primärdichtung (16 ) eine Axialdichtlippe (23 ) ausgebildet ist, welche bei geschlossenem Durchgang (24 ) an der Zentriereinheit (19 ) anliegt. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, von dem Durchgang (
24 ) beim Öffnen und Schließen zurückgelegter Weg (29 ) von einem ersten hakenförmigen Element (27 ) der Außenarmierung (17 ) und einem zweiten hakenförmigen Element (26 ) der Zentriereinheit (19 ) begrenzt ist. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite hakenförmige Element (
26 ) der Zentriereinheit (19 ) an einem, parallel zum Gehäuse (6 ) verlaufenden Außenarm (28 ) der Zentriereinheit (19 ) ausgebildet ist und das erste hakenförmige Element (27 ) der Außenarmierung (17 ) hintergreift. - Kolben-Zylinder-Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (
16 ) aus einem gummiartigen Material, vorzugsweise einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk besteht.
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