DE10352941A1

DE10352941A1 - Druckmittelzylinder für eine hydraulische Betätigunseinrichtung

Info

Publication number: DE10352941A1
Application number: DE10352941A
Authority: DE
Inventors: Sven Ludsteck; Dieter Dipl.-Ing. Gebauer (Fh); Boleslaw Dipl.-Ing. Tulaczko; Georg Dipl.-Ing. Zink (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder für eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, welcher ein Gehäuse mit einem Innenzylinder und einen in dem Innenzylinder axial verschiebbaren Kolben mit einem Wandungsbereich umfasst, der einen variablen Hydraulikdruckraum begrenzt. Der Kolben weist eine Aufnahmeanordnung zur schwenkbeweglichen Aufnahme einer Kolbenstange auf, welche eine über den Kolben eingeleitete Kraft aufnehmen oder eine Kraft an den Kolben weiterleiten kann. Zur Dämpfung von in der hydraulischen Betätigungseinrichtung auftretenden Schwingungen ist im Kraftübertragungsweg zwischen dem Wandungsbereich und der Aufnahmeanordnung ein Dämpfungselement angeordnet, welches eine Relativbewegung des Wandungsbereichs zu der Aufnahmeanordnung ermöglicht und die Energie der Schwingungen abbaut.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder für eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen einer Fahrzeugkupplung.
Hydraulische Kupplungsbetätigungssysteme an Fahrzeugen weisen die unerwünschte Eigenschaft auf, dass die von der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges ausgelösten Axialschwingungen über die Reibungskupplung und deren Membranfeder auf das Kupplungsausrücklager und die damit verbundenen Ausrückeinrichtungen übertragen werden. Diese Axialschwingungen setzen sich in einem Hydraulikdruckraum, der durch einen Geber- und einen Nehmerzylinder mit einer dazwischen angeordneten Hydraulikleitung begrenzt wird, fort und können ein unangenehmes Kribbeln im Fuß eines Fahrzeugführers bei der Berührung des Kupplungspedals auslösen.
Die Druckpulsationen können einerseits bereits durch den Einsatz einer in Grenzen elastischen Druckleitung, beispielsweise aus einem Stahl-Gummi-Verbund, gedämpft werden. In Anwendungsfällen, wo diese Massnahme allein ungenügend ist, können in dem hydraulischen Betätigungssystem zusätzliche, als sogenannte Kribbelfilter ausgeführte Dämpfungsglieder integriert werden. Diese ziehen jedoch einen erhöhten Kostenaufwand und einen zusätzlichen Platzbedarf nach sich. Zum Beispiel offenbart die DE 100 49 220 A1 ein in einer Hydraulikdruckleitung für ein Kupplungsbetätigungssystem angeordnetes Dämpfungsglied, welches ein zylindrisches Gehäuse mit stirnseitig angeordneten Membranen umfasst, welche bei Druckpulsationen des Hydraulikfluids Schwingungen ausführen können. Somit kann bei einem plötzlichen Druckanstieg infolge der Auswölbung der Membranen kurzzeitig ein zusätzliches Volumen bereitsstellen und damit die Druckpulsation gemildert werden.
Stahl-Gummi-Leitungen werden zunehmend durch einfacher zu fertigende und kostengünstigere, vollständig aus einem Kunststoff gefertigte Druckleitungen ersetzt, welche bei einer Druckbelastung infolge einer Kupplungsbetätigung eine gegenüber dem vorgenannten Leitungstyp geringere Elastizität und damit eine geringere Volumenaufnahme aufweisen. Bei dem Ersatz bzw. Austausch werden jedoch nicht nur die Druckleitungen, sondern auch gleichzeitig die daran angeschlossenen Druckmittelzylinder ersetzt bzw. ausgetauscht. Da die mit dem hydraulischen Betätigungssystem zusammenwirkende Anordnung von Kupplung, Kupplungsausrücker und Kupplungspedal im Fahrzeug fest vorgegeben ist, verändert sich zum einen das Dämpfungsverhalten und zum anderen der Trenn- und der Einkuppelpunkt der Kupplung, was sich für den Fahrer durch eine veränderte Fuß- und Beinhaltung bemerkbar macht, die aufgrund der wirkenden Beinhebelverhältnisse zum Teil einer größeren Kraftanstrengung und zumindest einer Umgewöhnung bedürfen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht davon ausgehend darin, eine Vorrichtung zur wirksamen Dämpfung von Druckpulsationen in einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichung zu schaffen, welche ohne Anpassung der mit dieser zusammenwirkenden, im Fahrzeug fest installierten mechanischen Kupplungsorgane, erfolgen kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Druckmittelzylinder, in dessen Kolben ein Dämpfungslement gemäß dem Patentanspruch 1 angeordnet ist.
Durch die Integration des Dämpfungselementes in einen Druckmittelzylinder erübrigen sich zusätzliche Massnahmen in Form eines separaten, innerhalb der hydraulischen Betätigungseinrichtung, anzuordnenden Dämpfungsgliedes. Das Dämpfungselement kann über die Auswahl von dessen Form und Härte gezielt an eine gewünschte Betätigungscharakteristik angepasst werden, die dadurch sowohl eher weich als auch eher hart eingestellt werden kann. Die Anordnung außerhalb des Druckraumes gestattet dabei eine große Vielfalt bei dessen Materialauswahl. Auf eine Resistenz des Dämpfungsgliedes gegenüber dem Hydraulikfluid braucht nunmehr keine Rücksicht genommen werden.
Gemäß Anspruch 2 ist das Dämpfungselement vorteilhafterweise als Elastomerteil ausgeführt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 umfasst das Dämpfungselement eine reibschlüssig zu dem Wandungsbereich und/oder der Aufnahmeanordnung angeordnete Feder.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Betätigungseinrichtung für eine Kraftfahrzeugkupplung,
2 eine schematische Darstellung eines Druckmittelzylinders mit einem in einem ummantelten Kolben angeordneten Elastomerteil als Dämpfungselement,
3 einen Kolben mit einer reibschlüssig an diesem angeordneten Tellerfeder als Dämpfungselement,
4 eine Anordnung eines Dämpfungselementes in einem mantellos ausgeführten Kolben.
Gemäß 1 wird schematisch eine hydraulische Betätigungseinrichtung 10 zum Betätigen einer Kraftfahrzeugkupplung 12 gezeigt, welche an einem Chassis 14 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und wobei ein Geberzylinder 16 mit einem Kolben 18 und ein Nehmerzylinder 20 mit einem Kolben 22 angeordnet sind, die miteinander über Steckkupplungen 24 mit einer mit einem Fluid 25 befüllten Hydraulikleitung 26 verbunden sind und einen gemeinsamen Druckraum 28 ausbilden. Der Kolben 18 des Geberzylinders 16 kann durch ein Pedal 30 betätigt werden, woraufhin sich der Kol ben 22 des Nehmerzylinders 20 verschiebt und eine Kupplungsgabel 32 zum Ausrücken der Kupplung 12 an einem als Verbrennungsmotor 34 ausgebildeten Antriebsaggregat steuert. Die Kupplung 12 ist eingangsseitig mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 34 und ausgangsseitig mit einem Schaltgetriebe 36 verbunden.
2 zeigt einen als Nehmerzylinder ausgebildeten Druckmittelzylinder 20a, welcher im Wesentlichen aus einem zweiteiligen Kunstoffgehäuse mit einem äußeren 38 und einem mittels einer Rastverbindung darin angeordneten inneren Gehäuseteil 40 besteht, welche beide einen gemeinsamen Innenzylinder 42 zur Aufnahme eines axial gleitbaren Kolbens 22a bereitstellen. Der Kolben 22a weist eine als Tiefziehteil ausgebildete, einseitig mit einem Boden 44 ausgeführte metallische Kolbenschafthülse 46 auf, die einen Wandungsbereich 48 des Kolbens 22a bildet. Dieser Wandungsbereich 48 und der Innenzylinder 42 definieren einen variablen mit dem Hydraulikfluid 25 befüllten Druckraum 28, der gegenüber dem beweglichen Kolben 22a mit einer Ringlippendichtung 50 gegen die Umgebung abgedichtet ist. Im Inneren der Kolbenschafthülse 46 ist ein am Kolbenboden 44 anliegendes Dämpfungselement 52a aus einem Elastomer angeordnet, welches wiederum an dessen Gegenseite an einem Kunststoff-Einsatzteil 54 zur Anlage kommt. Das Einsatzteil 54 wird von der Kolbenschafthülse 46 axial gleitbeweglich aufgenommen und kann sich innerhalb eines gewissen Spielraumes entgegen der Wirkung des Dämpfungselementes 52 axial verschieben und somit den Abstand zum Kolbenboden 44 verkürzen.
Mit dem Kolben 22a ist über eine als Kugelpfanne an dem Einsatzteil ausgeführte Aufnahmeanordnung 56 schwenkbeweglich eine Kolbenstange 58 mit einer Kugelkalot te 60 verbunden, wobei die Kolbenstange 58 an deren anderen Ende gemäß 1 mit der Kupplungsgabel 32 und weiteren Ausrückmitteln der Kupplung 12 in Wirkverbindung steht. Der Nehmerzylinder 20a steht über einen seitlich von diesem abstehenden Fluidanschluß 62 mit dem in 1 dargestellten Geberzylinder 16 in Strömungsverbindung und weist weiterhin einen ebenfalls seitlich an dessen Gehäuseteil 38 angeordneten Flansch 64 zur Aufnahme eines zeichnerisch nicht dargestellten Entlüftungsventils auf.
Bei der Einwirkung einer über den Druckraum 28 eingeleiteten Druckpulsation oder einer über die Kolbenstange 58 eingeleiteten Schwingung wird die mit dem Fluid 25 in Kontakt stehende Kolbenschafthülse 46 gegenüber der mit der Kolbenstange 58 verbundenen an dem Einsatzteil 54 ausgebildeten Aufnahmeanordnung 56 axial verlagert, wobei die Schwingungen von dem Elastomerteil 52 aufgenommen werden und infolge dessen innerer Reibung gedämpft werden. Das heißt, dass die über das Fluid 25 bzw. über die Kolbenstange 58 eingeleiteten Pulsationen beim Übergang auf das jeweils andere der beiden Elemente wirksam unterdrückt werden.
Das in 2 beispielhaft an einem Nehmerzylinder 20a ausgeführte Dämpfungselement 52 kann selbstverständlich auch alternativ oder zusätzlich an einem Geberzylinder 16 realisiert werden.
Der in 3 dargestellte Druckmittelzylinder 20b ist zu dem soeben erläuterten Beispiel identisch, jedoch weist dieser anstelle des Elastomerteils eine zwischen dem Einsatzteil 54 und dem Kolbenboden 44 reibschlüssig angeordnete als Dämpfungsele ment 52b wirkende Tellerfeder 66 auf, die bei einer Druckpulsation gestaucht wird und am Kolbenboden 44 und/oder am Einsatzteil 54 Reibarbeitet zu deren Dämpfung leisten kann.
Der in 4 nur teilweise dargestellte Druckmittelzylinder 20c umfasst einen Kolben 22c, der im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ohne Kolbenschafthülse ausgeführt ist und dessen Grundkörper 68 aus einem zylindrischen Kunststoffrohr mit einer Trennwand 70 besteht. An dem Kolben 22c ist an der zu dem Druckraum 28 gerichteten Seite eine offene kegelförmige Ausnehmung 72 eingearbeitet, in die eine Druckfeder 74 eingesetzt ist, welche den Kolben 22c in Richtung einer Endstellung vorbelastet. Das Dämpfungselement 52c ist hierbei als scheibenförmiges Elastomerteil geformt und zwischen einem Innenteil 76 mit einer Aufnahmeanordnung 56c für die Kolbenstange 58c und der Trennwand 70 eingelagert. Zur Funktion des Zylinders 20c wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.

10: hydraul. Betätigungseinrichtung
12: Kraftfahrtzeugkupplung
14: Chassis
16: Geberzylinder
18: Kolben
20: Nehmerzylinder
22: Kolben
24: Steckkupplung
25: Hydraulikfluid
26: Hydraulikleitung
28: Druckraum
30: Pedal
32: Kupplungsgabel
34: Verbrennungsmotor
36: Schaltgetriebe
38: äußeres Gehäuseteil
40: inneres Gehäuseteil
42: Innenzylinder
44: Boden
46: Kolbenschafthülse
48: Wandungsbereich
50: Ringlippendichtung
52: Dämpfungselement
54: Einsatzteil
56: Aufnahmeanordnung
58: Kolbenstange
60: Kugelkalotte
62: Fluidanschluß
64: Flansch
66: Tellerfeder
68: Grundkörper
70: Trennwand
72: Ausnehmung
74: Druckfeder
76: Innenteil

Claims

Druckmittelzylinder für eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, umfassend, – ein Gehäuse (38, 40) mit einem Innenzylinder (42), – einen in dem Innenzylinder (42) axial verschiebbaren Kolben (22a–c) mit einem Wandungsbereich (48), der einen variablen Hydraulikdruckraum (28) begrenzt und – wobei der Kolben (22a–c) eine Aufnahmeanordnung (56) zur schwenkbeweglichen Aufnahme einer Kolbenstange (58) aufweist, welche eine über den Kolben (22a–c) eingeleitete Kraft aufnehmen oder eine Kraft an den Kolben (22a–c) weiterleiten kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftübertragungsweg zwischen dem Wandungsbereich (48) und der Aufnahmeanordnung (56) ein Dämpfungselement (52a–c) angeordnet ist, wel ches eine Relativbewegung des Wandungsbereichs (48) zu der Aufnahmeanordnung (56) ermöglicht und in der hydraulischen Betätigungseinrichtung auftretende Druckpulsationen dämpft.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungslement (52a, c) als Elastomerteil ausgeführt ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (52b) eine reibschlüssig zu dem Wandungsbereich (48) und/oder der Aufnahmeanordnung (56) angeordnete Feder (66) umfasst.