DE102018129941B4

DE102018129941B4 - Nehmerzylinder zur hydraulischen Betätigung einer Kraftfahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE102018129941B4
Application number: DE102018129941.9A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ryba; Wilfried Weibelzahl
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: CN111219427A; DE102018129941A1

Abstract

Nehmerzylinder (10) zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stößel (22), dem ein Kolben (20) zugeordnet ist, und einem Kraftübertragungsbauteil (50), das vom Stößel (22) verstellt werden kann und dafür vorgesehen ist, mit einem Ausrückhebel der Kupplung zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (22) und dem Kraftübertragungsbauteil (50) ein Gleitelement (30) aus PVDF angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stößel, dem ein Kolben zugeordnet ist, und einem Kraftübertragungsbauteil, das vom Stößel verstellt werden kann und dafür vorgesehen ist, mit einem Ausrückhebel der Kupplung zusammenzuwirken.
Ein solcher Nehmerzylinder ist aus der DE 10 2015 010 054 A1 bekannt. Er weist einen Hydraulikanschluss auf, mit dem ein Raum innerhalb eines Gehäuses des Nehmerzylinders unter Druck gesetzt werden kann, sodass ein Kolben verschoben wird. Dieser verschiebt wiederum (über eine zwischengeschaltete Betätigungsstange) den Stößel, der an seiner vom Kolben abgewandten Seite mit dem Kraftübertragungsbauteil versehen ist. Das Kraftübertragungsbauteil wiederum greift am Ausrückhebel der Kupplung an. Wird der Kolben innerhalb des Gehäuses des Nehmerzylinders in einer Betätigungsrichtung verstellt, wird dementsprechend auch der Ausrückhebel der Kupplung betätigt.
Das Kraftübertragungsbauteil ist so im Ausrückhebel aufgenommen, dass es seine Ausrichtung relativ zum Ausrückhebel nicht ändert, wenn dieser betätigt wird. Dies führt dazu, dass, da der Ausrückhebel eine Schwenkbewegung ausführt, das Kraftübertragungsbauteil eine geringfügige Schwenkbewegung relativ zum Stößel ausführen muss, wenn der Ausrückhebel betätigt wird.
Im oben genannten Stand der Technik ist der Stößel auf seiner dem Kraftübertragungsbauteil zugewandten Seite als Kugelkopf ausgeführt, und das Kraftübertragungsbauteil ist wiederum mit einer komplementären Kugelpfanne versehen. Es gibt viele Ansätze im Stand der Technik, die Reibung und damit auch die Geräuschentwicklung an der Schnittstelle zwischen Stößel und Kraftübertragungsbauteil niedrig zu halten.
Es ist bekannt, den Stößel aus Stahl auszuführen und das Kraftübertragungsbauteil aus Kunststoff, um durch eine geeignete Materialpaarung eine niedrige Reibung zu erzielen. Es ist auch bekannt, die Schnittstelle zwischen Stößel und Kraftübertragungsbauteil zu fetten. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass alle Ansätze nicht zufriedenstellend sind. Insbesondere kommt es nach einer hohen Anzahl von Betätigungszyklen und/oder nach einer langen Lebensdauer zu Verschleiß, der letztendlich zu Geräuschen bei der Betätigung des Ausrückhebels führt. Außerdem kann es zu Stick-Slip-Effekten kommen, die am Kupplungspedal bei einer Betätigung spürbar sind.
Die DE 33 27 977 C1 zeigt einen Nehmerzylinder zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs mit einem Stößel, dem ein Kolben zugeordnet ist und einem Kraftübertragungsbauteil, das vom Stößel verstellt werden kann und dafür vorgesehen ist, mit einem Ausrückhebel der Kupplung zusammenzuwirken, wobei zwischen dem Stößel und dem Kraftübertragungsbauteil ein Gleitelement angeordnet ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Nehmerzylinder der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass auch nach einer hohen Anzahl von Betätigungszyklen und einer langen Lebensdauer keinerlei Geräusche bei der Betätigung des Ausrückhebels der Kupplung entstehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Nehmerzylinder der eingangs genannten Art vorgesehen, dass zwischen dem Stößel und dem Kraftübertragungsbauteil ein Gleitelement aus PVDF angeordnet ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, ein technisch einfaches Zusatzbauteil aus geeignetem Material, nämlich das Gleitelement, zwischen dem Stößel und dem Kraftübertragungsbauteil anzuordnen. Es hat sich herausgestellt, dass auf diese technisch überraschend simple Art und Weise das Problem von Reibung und damit Verschleiß und letztendlich von Geräuschbildung zuverlässig beseitigt werden kann. PVDF (Polyvinylidenfluorid) hat sich dabei als besonders geeignet herausgestellt. Es zeichnet sich durch einen sehr geringen Verschleiß aus und führt zu einer sehr geringen Reibung zwischen dem Kraftübertragungsbauteil und dem Stößel.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Stößel einen Kugelkopf auf, auf dem das Gleitelement angeordnet ist. Mit dem Kugelkopf wird eine gleichmäßige Kraftübertragung hin zum Gleitelement und schließlich zum Kraftübertragungsbauteil erzielt.
Das Gleitelement ist vorzugsweise mit Rastlaschen versehen, mittels derer es auf dem Kugelkopf verrastet ist. Dies ermöglicht, das Gleitelement auf dem Kugelkopf vorzumontieren.
Die Rastlaschen können durch mehrere Einschnitte im Material des Gleitelements gebildet sein, sodass sich vergleichsweise breite und damit mechanisch stabile Rastlaschen ergeben.
Vorzugsweise weist das Kraftübertragungsbauteil eine Kugelpfanne auf, in der das Gleitelement angeordnet ist. Die Kugelpfanne dient zur Aufnahme des Gleitelements, das vorzugsweise mit einer kugelschalenförmigen Außenfläche ausgeführt ist, sodass das Kraftübertragungsbauteil, wenn der Ausrückhebel betätigt wird, relativ zum Kugelkopf und zum Gleitelement verschwenken kann.
Vorzugsweise umgreift die Kugelpfanne das Gleitelement über einen Winkel, der größer als 180° ist, sodass das Kraftübertragungsbauteil mechanisch über das Gleitelement am Stößel verrastet ist. Dementsprechend wird das Kraftübertragungsbauteil aktiv zurückgezogen, wenn auch der Stößel zurückgezogen wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gleitelement im Bereich zwischen der Kugelpfanne und dem Kugelkopf eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist. Dies führt zu einer gleichmäßigen Beanspruchung des Gleitelements.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Grenzfläche zwischen dem Gleitelement und der Kugelpfanne und/oder dem Stößel fettfrei ist. Es hat sich herausgestellt, dass keinerlei Fettung erforderlich ist, um die gewünschte niedrige Reibung dauerhaft an der Schnittstelle zwischen dem Gleitelement und der Kugelpfanne zu erhalten. Da auf das Fett vollständig verzichtet wird, kann auch eine unvermeidliche Alterung des Fettes bei langer Lebensdauer keinen negativen Einfluss haben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

- 1 in einem Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Nehmerzylinder;
- 2 in einer Explosionsansicht einen Kolben mit Stößel, das Gleitelement und das Kraftübertragungsbauteil;
- 3 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den Stößel, das Gleitelement und das Kraftübertragungsbauteil; und
- die 4a, 4b und 4c das Gleitelement des erfindungsgemäßen Nehmerzylinders in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer Schnittansicht.

In 1 ist in einem Längsschnitt ein Nehmerzylinder 10 gezeigt, der ein Gehäuse 12 aufweist, innerhalb dessen ein zylindrischer Druckraum 14 gebildet ist. Zum Druckraum führt ein Druckanschluss 16, über den ein Hydraulikfluid zugeführt werden kann.
Im Druckraum 14 ist ein Kolben 18 angeordnet, der unter der Wirkung des Hydraulikdrucks im Druckraum 14 (bezogen auf 1) nach links verstellt werden kann, um einen (hier nicht gezeigten) Ausrückhebel einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs zu betätigen.
Der Kolben 18 wirkt über eine Betätigungsstange 20 auf einen Stößel 22 ein, der fest mit dem vom Kolben 18 abgewandten Ende der Betätigungsstange 20 verbunden ist.
Der Stößel 22 ist an seinem vorderen, also vom Kolben 18 abgewandten Ende mit einem Kugelkopf 24 versehen. An diesen schließt sich auf der zum Kolben 18 liegenden Seite hin eine Rastnut 26 an.
Auf dem Kugelkopf 24 des Stößels 22 ist ein Gleitelement 30 (siehe insbesondere die 4a bis 4c) angeordnet. Es ist allgemein kappenförmig ausgeführt und weist auf seiner Innenseite eine kugelpfannenförmige Fläche 32 auf, die komplementär zum Kugelkopf 24 des Stößels 22 ausgeführt ist. Auf seiner Außenseite weist das Gleitelement 30 eine kugelschalenförmige Außenfläche 34 auf.
Die beiden Flächen 32, 34 haben den selben Krümmungsmittelpunkt, sodass das Gleitelement 30 im Bereich zwischen den beiden Flächen 32, 34 eine konstante Wandstärke aufweist. Das Gleitelement 30 ist an seinem Kappenrand mit mehreren Einschnitten 36 versehen, sodass zwischen jeweils zwei benachbarten Einschnitten eine Rastlasche 38 gebildet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform werden vier Einschnitte 36 und dementsprechend vier Rastlaschen 38 verwendet.
Jede Rastlasche weist auf ihrer Innenseite eine Rastkante 40 auf, die mit der Rastnut 26 des Stößels 22 zusammenwirkt, wenn das Gleitelement 30 auf dem Kugelkopf 24 des Stößels 22 montiert ist (siehe 3).
Das Gleitelement 30 ist mit seiner kugelschalenförmigen Außenfläche 34 in einem Kraftübertragungsbauteil 50 aufgenommen. Das Kraftübertragungsbauteil greift, wenn der Nehmerzylinder in einem Fahrzeug montiert ist, an einem Ausrückhebel einer Kupplung an. Es handelt sich hier insbesondere um eine Reibungskupplung, wie sie im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
Das Kraftübertragungsbauteil 50 weist auf seiner Innenseite eine Kugelpfanne 52 auf (siehe insbesondere 3), deren Form und Abmessung komplementär zur Form und Abmessung der kugelschalenförmigen Außenfläche 34 des Gleitelements 30 ist.
Das Gleitelement 30 besteht bei der hier gezeigten Ausführungsform aus PVDF, wobei auch andere Materialien aus der Gruppe der Fluorpolymere geeignet sind. Der Stößel 22 kann aus PA66 bestehen. Auch das Kraftübertragungsbauteil 50 kann aus PA66 bestehen.
Zur Abdichtung des Innenraums ist noch ein Faltenbalg 60 vorgesehen, der zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kraftübertragungsbauteil 50 abdichtet.
Der Nehmerzylinder als solches arbeitet grundsätzlich in der Weise, wie dies aus der DE 10 2015 010 054 A1 bekannt ist. Im Unterschied zu dem dort gezeigten Nehmerzylinder gleitet hier das Kraftübertragungsbauteil 50, wenn es gegenüber seiner beispielsweise in 3 gezeigten Neutralstellung verschwenkt wird, nicht unmittelbar auf dem Stößel 22, sondern auf dem Gleitelement 30. Das Gleitelement 30 ist wiederum fest auf dem Stößel 22 aufgenommen.
Zwischen dem Gleitelement 30 und dem Kraftübertragungsbauteil 50 ist keinerlei Fettfüllung oder sonstige Schmierung vorgesehen. Es handelt sich um ein „trockenes“ Gleitlager zwischen der kugelschalenförmigen Außenfläche 34 des Gleitelements 30 und der Kugelpfanne 52 des Kraftübertragungsbauteils 50.
Die Kugelpfanne 52 erstreckt sich über etwas mehr als 180° (bezogen auf den Querschnitt in 3), sodass das Gleitelement 30 formschlüssig in der Kugelpfanne 52 aufgenommen ist. Dementsprechend ist das Kraftübertragungsbauteil 50 auch dann, wenn innerhalb gewisser Grenzen Zugkräfte auftreten, fest mit dem Stößel 22 verbunden.)
Ein besonderer Vorteil der Konstruktion besteht darin, dass das Kraftübertragungsbauteil 50 weiter unverändert ausgeführt werden kann. Somit bleibt die Schnittstelle zum Ausrückhebel der Kupplung unverändert. Es ist ausreichend, lediglich den Kugelkopf 24 des Stößels 22 mit geringfügig geringerem Durchmesser auszuführen und dann auf den Kugelkopf das Gleitelement 30 aufzuschnappen.

Claims

Nehmerzylinder (10) zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stößel (22), dem ein Kolben (20) zugeordnet ist, und einem Kraftübertragungsbauteil (50), das vom Stößel (22) verstellt werden kann und dafür vorgesehen ist, mit einem Ausrückhebel der Kupplung zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (22) und dem Kraftübertragungsbauteil (50) ein Gleitelement (30) aus PVDF angeordnet ist.
Nehmerzylinder (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (22) einen Kugelkopf (24) aufweist, auf dem das Gleitelement (30) angeordnet ist.
Nehmerzylinder (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (30) mit Rastlaschen (38) versehen ist, mittels derer es auf dem Kugelkopf (24) verrastet ist.
Nehmerzylinder (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastlaschen (38) gebildet sind durch mehrere Einschnitte (36) im Material des Gleitelements (30).
Nehmerzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsbauteil (50) eine Kugelpfanne (52) aufweist, in der das Gleitelement (30) angeordnet ist.
Nehmerzylinder (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (52) das Gleitelement (30) über einen Winkel umgreift, der größer als 180° ist.
Nehmerzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (30) eine kugelschalenförmige Außenfläche (34) aufweist.
Nehmerzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (30) im Bereich zwischen der Kugelpfanne (52) und dem Kugelkopf (24) eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist.
Nehmerzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche zwischen dem Gleitelement (30) und der Kugelpfanne (52) und/oder dem Stößel (22) fettfrei ist.