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WO2017050330A1 - Kupplungsgeber mit radial geschachtelten dichtungen, (doppel-)kupplung mit kupplungsgeber und antriebstrang - Google Patents

Kupplungsgeber mit radial geschachtelten dichtungen, (doppel-)kupplung mit kupplungsgeber und antriebstrang Download PDF

Info

Publication number
WO2017050330A1
WO2017050330A1 PCT/DE2016/200424 DE2016200424W WO2017050330A1 WO 2017050330 A1 WO2017050330 A1 WO 2017050330A1 DE 2016200424 W DE2016200424 W DE 2016200424W WO 2017050330 A1 WO2017050330 A1 WO 2017050330A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
clutch
seal
seals
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2016/200424
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julien Oster
Thomas Niesen
Jérémy Keller
Kirill PROKHOROV
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE112016004328.7T priority Critical patent/DE112016004328A5/de
Priority to CN201680053398.2A priority patent/CN108026985B/zh
Priority to EP16775460.5A priority patent/EP3353443A1/de
Publication of WO2017050330A1 publication Critical patent/WO2017050330A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0215—Control by fluid pressure for damping of pulsations within the fluid system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/08—Details or arrangements of sealings not provided for in group F16D3/84

Definitions

  • the invention relates to a clutch transmitter for a (double / single) clutch of a motor vehicle, such as a car, a truck or other commercial vehicle, with an attachable to a mechanical actuator piston, at least axially movable in a housing back and is mounted movable, wherein the piston adjoins a size-changing during movement of the high-pressure chamber, further between the piston and the housing preferably two separate voneinan- separate seals are present, one of which as a primary seal the high pressure chamber prepared for receiving hydraulic fluid seals fluid-tight.
  • clutch master cylinder or clutch master can be divided into two categories, namely in such coupling, in which seals are mounted in the housing, so standing seals are used, and on the other hand, those in which the seals are arranged relatively movable, eg. are fixed to the piston.
  • a hydraulic system with upright seals is known.
  • the system disclosed therein comprises a master cylinder with a housing and a piston arranged axially displaceably in it.
  • the piston limits a filled with a hydraulic fluid pressure chamber.
  • the piston Upon actuation of the master cylinder by means of a piston rod acting on the piston, the piston is displaced axially, whereby the hydraulic fluid is pressurized.
  • Between the housing and the piston at least one sealant is arranged.
  • the piston is made of a thermosetting plastic.
  • two seals are used, which are mounted in the housing. On the one hand a primary seal and on the other hand a secondary seal is used. The primary seal and the secondary seal are arranged in a substantially cylindrical rear housing part of the housing.
  • a characteristic of a sender with standing seals is that the seals are fixed on the housing, i. are attached. A sealing lip of the respective seal is in contact with the moving piston and is stuck when the CMC is actuated. Since the piston is made of materials that are optimized for sliding and noise, usually made of a polymer material such as duroplastic, this type of master cylinder shows extremely favorable behavior in terms of friction and noise.
  • such an optimized piston material allows the use of, for example, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) as the sealing material.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • this material offers advantages in terms of media compatibility with different fluids, such as different brake fluids.
  • encoders with moving seals are also known. Characteristic for a transmitter with moving seals here is that the seals are fixed / fastened on the piston. Their sealing lips are in contact with the housing and move along the housing wall when the CMC is actuated with the piston and seal dynamically to the environment. It is advantageous to use the two seals differently, namely as a primary and secondary seal.
  • This arrangement of a primary seal has the great advantage that reduces the pressurized surface of the housing during actuation. This allows the CMC to realize a low volume uptake. Also, such a clutch encoder / clutch master cylinder is inexpensive to produce. Furthermore, a resulting from the internal pressure occurring in the high-pressure chamber expansion of the housing during operation is minimized, since the high-pressure space reduced by the retraction of the piston into the housing and the movable primary seal is tracked, whereby a smaller and smaller area of the housing is exposed to the high internal pressure. This is basically understood by a low volume intake. In addition to the disadvantages mentioned, however, the existing two concepts also have other disadvantages.
  • the aim of the new development is, inter alia, to develop a novel sealing arrangement that limits the noise level upwards, ensures the sealing function with different brake fluids over the lifetime, especially in terms of media compatibility, and ensures low volume consumption. It could also be briefly summarized that the advantages of the two known solutions, without combining the known disadvantages is the goal, in particular a robust one Design with low noise emission at the same time, high media compatibility and low volume consumption at the same time.
  • one seal is the primary seal and the other seal is formed as a secondary seal.
  • the secondary seal is not designed to seal against high pressure, but only to seal against low pressure, such as ambient (air) pressure +/- (15% to) 20% designed / prepared / dimensioned. In this way, a particularly dense system can be achieved and leakage can be avoided.
  • the primary seal and / or the secondary seal are fixedly mounted on the housing and slidably abut the surface of the piston, such as with (each) a sealing lip ,
  • the two seals are arranged concentrically to each other. It is also advantageous if the housing and the piston, and a closure sleeve are arranged concentrically in addition to the two seals, in particular to these seals are arranged concentrically.
  • the piston is designed as an annular piston with an inner surface and an outer circumferential surface, wherein one of the seals on the inner surface and one of the seals on the outer circumferential surface sealingly abuts, such as with an elastic sealing lip or a Dichtkuppe.
  • the primary seal is made of a reinforcement of the sealing material in comparison less elastic material, such as metal or plastic, held in the form and / or position.
  • the elastic mate- rial of the primary seal can be positively and / or non-positively attached to the reinforcement.
  • the piston is guided to be retractable in a secondary space formed by a double wall of the housing.
  • Such a clutch encoder then builds particularly short in the axial direction.
  • the piston is made of plastic, such as a thermoset, molded / formed / procured.
  • plastic such as a thermoset, molded / formed / procured.
  • a tough or less brittle material can be used, or a treatment of the piston to make the piston less brittle.
  • the internal pressure acting on the housing can be reduced.
  • the lifetime increases among other things.
  • the high-pressure chamber on the one hand by a wall and a bottom of the piston and on the other hand by a plug and / or the housing, and the primary seal is completed / limited. It is expedient if the wall / wall has a constant thickness in the axial direction and / or in the circumferential direction.
  • An advantageous exemplary embodiment is characterized in that the high-pressure space is arranged / positioned between a secondary pressure area or a fluid outlet and the actuating element. In order to use the space optimally, it is advantageous if, in the actuated state of the clutch transmitter, the high-pressure chamber is present or arranged predominantly or completely (almost) within the housing.
  • Bleeding and filling / topping up can be reached skilfully if a secondary suction and bleeding pipe leads away / goes off / branches off from the secondary pressure area.
  • admission pressure valve is designed as an "anti-vibration unit” (AVU) or “tingling filter”, different from a peak torque limiter (PTL), in order to dampen vibrations.
  • AAU anti-vibration unit
  • PTL peak torque limiter
  • the invention ultimately also relates to a clutch, such as a single or double clutch for a drive train of a motor vehicle, with a clutch transmitter according to the invention.
  • the CMC In the foreground of the invention therefore is a seal assembly in the master cylinder.
  • the construction of the CMC is based on two main features.
  • the two seals ie the primary seal and the secondary seal, are installed vertically and concentrically in the housing. In particular, they are concentric with each other and arranged to the piston and the housing.
  • the primary seal sits in the interior of the piston and seals the high-pressure chamber.
  • the secondary seal contacts the outer surface of the piston and seals against the environment.
  • the piston is designed as an annular piston and consists of sliding and friction-optimized material, for example. Plastic such as thermosetting plastic.
  • the inner area acts as a "moving" pressure chamber and seals against the high pressure with the aid of the primary seal, which allows for low volume absorption Leakage of the operating medium, such as a brake fluid, to the outside, especially in the environment, is avoided.
  • the design has the following features:
  • the piston is designed as an annular piston.
  • the interior of the piston serves as a high pressure space, i.
  • the piston is loaded from the inside to pressure.
  • the outside area is used as a contact surface for the secondary seal.
  • the seal is guided through a reinforcement and centered. This has the advantage that the piston moves backlash to the primary seal.
  • the primary seal sits statically in / on the housing.
  • the dynamic side / sealing lip of the seal seals against the piston.
  • the secondary seal also sits statically in / on the housing and concentric with the primary seal.
  • a piston which is designed as an annular piston.
  • This piston is made of duroplastic.
  • the primary seal sits on a housing extension located inside the ring piston.
  • the secondary seal is located concentrically outside the primary seal within the housing and seals towards the piston.
  • the interior of the piston thus serves as a movable pressure chamber.
  • a noise-optimized slave cylinder with concentric primary and secondary seal is the result.
  • Fig. 1 shows a coupling sensor according to the invention in only partially gezeem
  • FIG. 2 shows the clutch transmitter of Fig. 1, but with the piston actuated in one
  • Fig. 3 shows a variant of a clutch sender, with inserted pre-pressure valve / anti-vibration unit (AVU) / Kribbelfilter, and
  • FIG. 4 shows an enlargement of the region IV from FIG. 3.
  • the figures are in part merely schematic in nature and are only for understanding the invention.
  • the figures relate to longitudinal sections, ie those sections which run along the longitudinal axis through the coupling transmitter, in particular along a rotation axis through the piston.
  • Identical elements are provided with the same reference numerals.
  • the features of the individual embodiments can also be combined with each other. So they are interchangeable.
  • FIG. 1 an inventive coupling sensor 1 is shown.
  • the clutch encoder 1 is used in a single or double clutch. It is for use in a motor vehicle, such as a car, a truck or other commercial vehicle intended.
  • the clutch encoder 1 is connected to a mechanical actuator 2, such as a rod 3.
  • the rod 3 is surrounded by a bellows 4.
  • the rod 3 is connected to a piston 5.
  • the piston 5 is mounted axially movable in a housing 6. Inside the piston 5, a high-pressure chamber 7 is present.
  • the piston 5 is designed as an annular piston and has a bottom 8 and a cylindrical wall 9. Between the piston 5 and the housing 6, two seals 10 are present.
  • the one seal 10 is a primary seal 1 1.
  • the other seal 10 is a secondary seal 12.
  • the primary seal 1 1 is made of elastic material, as well as the secondary seal 12. For the two seals 10, the same material can be used. At least the primary seal 1 1 is flanked by a reinforcement 13 and supported.
  • the high pressure space 7 is filled with hydraulic fluid, such as a liquid, such as oil, in particular mineral oil or a brake fluid.
  • hydraulic fluid such as a liquid, such as oil, in particular mineral oil or a brake fluid.
  • the clutch transmitter 1 can also be referred to as a brake transmitter. Of course, the use as a clutch or brake is possible.
  • the piston is surrounded by a closure sleeve 14.
  • the closure sleeve 14 engages in an undercut region 15 of the housing 6.
  • a collar 16 of the closure sleeve 14 engages behind the undercut region 15 or engages in this.
  • the housing 6 has a double wall region 17.
  • the double wall region 17 is formed as a nozzle 18, in which the piston 5 end facing a through hole 19 is introduced, in which a plug 20 is inserted.
  • the plug 20 in turn has a passage opening 21. Through this passage opening 21, high-pressure fluid can pass through and cause an adjusting movement of another component.
  • the housing 6 with the nozzle 18 defines an annular gap region 22 which is in fluid communication with a suction and vent pipe 23.
  • the two seals 10 each have sealing lips 24.
  • the annular gap region 22 also defines a secondary pressure region 25.
  • the piston 5 is made of duroplastic
  • the housing is made of polyamide, in particular of PA66 with or without a glass fiber reinforcement. When using a glass fiber reinforcement, the weight percentage is 35% or 43%. From the same or similar material, the closure sleeve 14 is made. There are also retaining clips used.
  • a prefilter / Kribbelfilters / anti-vibration unit (AVU) 26 between see the outlet end of the housing 6 and the piston 5 is shown in Figs. 3 and 4 shown. Although there is no more plug 20 available, but additionally usable. This component acts as a damper element that dampens vibrations 6.
  • the thickness of the wall 9 of the piston 5 is marked with the reference numeral 27.
  • the thickness is constant in the axial and radial directions.
  • the fluid outlet is also marked with the reference numeral 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsgeber (1) für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem mechanischen Stellelement (2) anbringbaren Kolben (5), der zumindest axialbeweglich in einem Gehäuse (6) hin- und herbewegbar gelagert ist, wobei der Kolben (5) an einen diesen bei Bewegung größenverändernden Hochdruckraum (7) grenzt, wobei zwischen dem Kolben (5) und dem Gehäuse (6) zwei Dichtungen (10) vorhanden sind, von denen eine als Primärdichtung (11) den zur Aufnahme von Hydraulikfluid vorbereiteten Hochdruckraum (7) fluiddicht abdichtet, wobei die eine Dichtung (10) radial innerhalb der anderen Dichtung (10) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Kupplung mit einem solchen Kupplungsgeber (1).

Description

Kupplungsgeber mit radial geschachtelten Dichtungen, (Doppel-)Kupplung mit Kupplungsgeber und Antriebstrang
Die Erfindung betrifft einen Kupplungsgeber für eine (Doppel- / Einfach-)Kupplung ei- nes Kraftfahrzeugs, wie eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit einem an einem mechanischen Stellelement anbringbaren Kolben, der zumindest axial beweglich in einem Gehäuse hin- und herbewegbar gelagert ist, wobei der Kolben an einem diesen bei Bewegung größenverändernden Hochdruckraum grenzt, wobei ferner zwischen dem Kolben und dem Gehäuse zwei vorzugsweise voneinan- der separate Dichtungen vorhanden sind, von denen eine als Primärdichtung den zur Aufnahme von Hydraulikfluid vorbereiteten Hochdruckraum fluiddicht abdichtet.
Aus dem Stand der Technik sind bereits unterschiedliche hydraulische Kupplungsgeberzylinder (CMC; Clutch Master Cylinder) für konventionelle Ausrücksysteme be- kannt. In diesem Bereich ist die Erfindung anzusiedeln. Insbesondere im Teilbereich der Dichtungsanordnung befindet sich die Erfindung.
Nach aktuellem Stand der Technik lassen sich Kupplungsgeberzylinder bzw. Kupplungsgeber in zwei Kategorien einteilen, nämlich in solche Kupplungsgeber, bei denen Dichtungen im Gehäuse befestigt sind, also stehende Dichtungen eingesetzt sind, und andererseits solche, bei denen die Dichtungen relativ beweglich angeordnet sind, bspw. am Kolben festgelegt sind.
Aus der DE 103 27 437 A1 ist bspw. ein hydraulisches System mit stehenden Dich- tungen bekannt. Das dort offenbarte System umfasst einen Geberzylinder mit einem Gehäuse und einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Kolben. Der Kolben begrenzt einen mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum. Bei Betätigung des Geberzylinders mittels einer auf den Kolben wirkenden Kolbenstange, wird der Kolben axial verschoben, wodurch die Hydraulikflüssigkeit mit Druck beaufschlagt wird. Zwi- sehen dem Gehäuse und dem Kolben ist zumindest ein Dichtmittel angeordnet. Es ist ein Nehmerzylinder vorhanden und eine die Einzelbereiche verbindende Druckmediumsleitung. Als besonders ist in dieser älteren Patentanmeldung offenbart, dass der Kolben aus einem Duroplast gefertigt ist. Ferner sind zwei Dichtungen eingesetzt, die im Gehäuse befestigt sind. Einerseits wird eine Primärdichtung und andererseits eine Sekundärdichtung eingesetzt. Die Primärdichtung und die Sekundärdichtung sind in einem im Wesentlichen zylindrischen hinteren Gehäuseteil des Gehäuses angeordnet.
Charakteristisch für einen Geber mit stehenden Dichtungen ist, dass die Dichtungen auf dem Gehäuse fixiert sind, d.h. befestigt sind. Eine Dichtungslippe der jeweiligen Dichtung ist in Kontakt zum beweglichen Kolben und steht bei der Betätigung des CMCs fest. Da der Kolben aus gleit- und geräuschoptimierten Werkstoffen herstellbar ist, in der Regel aus einem Polymerwerkstoff, wie Duroplast, zeigt diese Geberzylinderbauart ein extrem günstiges Verhalten in puncto Reibung und Geräusch.
Insbesondere erlaubt eine solch optimierter Kolbenwerkstoff den Einsatz von bspw. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) als Dichtungswerkstoff. Dieser Werkstoff ist zwar mäßig in puncto Geräusch und Reibung, aber bietet Vorteile in puncto Medienkompatibilität mit unterschiedlichen Flüssigkeiten, wie unterschiedlichen Bremsflüssigkeiten.
Neben Gebern mit fest montierten Dichtungen im Gehäuse sind auch Geber mit be- wegten Dichtungen bekannt. Charakteristisch für einen Geber mit bewegten Dichtungen ist hierbei, dass die Dichtungen auf dem Kolben fixiert / befestigt sind. Deren Dichtungslippen sind in Kontakt mit dem Gehäuse und bewegen sich bei der Betätigung des CMCs mit dem Kolben entlang der Gehäusewand und dichten dynamisch zur Umgebung hin ab. Dabei ist es von Vorteil die beiden Dichtungen unterschiedlich zu nutzen, nämlich als Primär- und Sekundärdichtung.
Diese Anordnung einer Primärdichtung hat den großen Vorteil, dass sich die druckbeaufschlagte Fläche des Gehäuses während der Betätigung reduziert. Dies erlaubt dem CMC eine geringe Volumenaufnahme zu realisieren. Auch ist ein solcher Kupplungsgeber / Kupplungsgeberzylinder kostengünstig herstellbar. Ferner wird eine durch den auftretenden Innendruck im Hochdruckraum resultierende Aufdehnung des Gehäuses während des Betriebes minimiert, da sich der Hochdruckraum durch das Einfahren des Kolbens in das Gehäuse verkleinert und die bewegliche Primärdichtung nachgeführt wird, wodurch ein immer kleinerer Bereich des Gehäuses dem hohen Innendruck ausgesetzt ist. Dies wird unter einer geringen Volumenaufnahme grundsätzlich verstanden. Neben den genannten Nachteilen weisen die bestehenden zwei Konzepte aber auch weitere Nachteile auf. So weist die Bauart mit stehenden Dichtungen, also mit Dichtungen, die im Gehäuse festgelegt sind, gerade den Nachteil einer hohen Volumenaufnahme auf. Während der Betätigung des Kolbens verkleinert sich jener Bereich, der von innen hochdruckbeaufschlagt wird eben gerade nicht, wie es bei dem zweiten Konzept, also dem Konzept mit beweglichen Dichtungen realisiert ist. Durch die Dichtungsanordnung bleibt der komplette Druckraum des Gehäuses über den gesamten Hub unter Druck, was zu einer höheren Volumenaufnahme des Geberzylinders führt.
Aber auch die Geber mit bewegten Dichtungen weisen Nachteile auf, insbesondere in puncto Medienverträglichkeit über den Lebenszyklus des Produktes. Auch ist eine Unverträglichkeit mit verschiedenen Bremsflüssigkeiten und deren Bestandteilen zu beobachten, was dazu führt, dass es über die Zeit zu Undichtigkeiten des Systems kommt. Dazu kommt noch, dass diese Geberzylinderbauart je nach Bremsflüssigkeit zu einer hohen Geräuschemission neigt und insbesondere Quietschgeräusche auf- grund von Stick-Slip-Effekten auftreten.
Es ist aber die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile beider Systeme zu vermeiden und deren Vorteile zu kombinieren. Insbesondere soll eine gute Medienverträglichkeit bei gleichzeitig geringer Geräuschentwicklung erreicht werden. Auch soll ein Kupplungsgeber kostengünstig herstellbar sein und auch über eine lange Lebensdauer dicht bleiben.
Ziel der Neuentwicklung ist es u.a., eine neuartige Dichtungsanordnung zu entwickeln, die das Geräuschniveau nach oben begrenzt, die Dichtfunktion mit verschiedenen Bremsflüssigkeiten über die Lebensdauer gewährleistet, insbesondere in puncto Medienkompatibilität, und eine geringe Volumenaufnahme gewährleistet. Man könnte auch kurz zusammenfassen, dass die Vorteile der beiden bekannten Lösungen, ohne die bekannten Nachteile zu vereinigen das Ziel ist, insbesondere also ein robustes Design bei gleichzeitig geringer Geräuschemission, eine hohe Medienkompatibilität, um gleichzeitig eine geringe Volumenaufnahme im Vordergrund steht.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß da- durch gelöst, dass die eine Dichtung radial innerhalb der anderen Dichtung angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die eine Dichtung die Primärdichtung ist und die andere Dichtung als Sekundärdichtung ausgebildet ist. Die Sekundärdichtung ist nicht zum Abdichten gegen Hochdruck, sondern nur zum Abdichten gegen Niederdruck, wie Umgebungs(luft)druck +/- (15 % bis) 20 % ausgelegt / vorbereitet / dimensioniert. Auf diese Weise kann ein besonders dichtes System erreicht werden und eine Leckage vermieden werden.
Um ein gut funktionierendes System zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die Primärdichtung und/oder die Sekundärdichtung einerseits in Kontakt mit dem Gehäuse und andererseits in Kontakt mit dem Kolben steht/stehen. Ein kompaktes System kann dadurch erreicht werden.
Damit die Vorteile von stehenden Dichtungen integriert werden können, ist es von Vorteil, wenn die Primärdichtung und/oder die Sekundärdichtung fest am Gehäuse angebracht / gelagert ist/sind und auf der Oberfläche des Kolbens gleitbar anliegt / anliegen, etwa mit (jeweils) einer Dichtlippe.
Für den Gesamtaufbau ist es zuträglich, wenn die beiden Dichtungen zueinander konzentrisch angeordnet sind. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn das Gehäuse und der Kolben, sowie eine Verschlusshülse zusätzlich zu den beiden Dichtungen konzentrisch angeordnet sind, insbesondere zu diesen Dichtungen konzentrisch angeordnet sind. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als Ringkolben mit einer Innenfläche und einer Außenmantelfläche ausgebildet ist, wobei eine der Dichtungen an der Innenfläche und eine der Dichtungen an der Außenmantelfläche dichtend anliegt, etwa mit einer elastischen Dichtlippe oder einer Dichtkuppe.
Für die Dauerfestigkeit ist es zuträglich, wenn die Primärdichtung von einer Armierung aus zum Dichtmaterial im Vergleich weniger elastischem Material, etwa aus Metall oder Kunststoff gefertigt, in Form und/oder Position gehalten ist. Das elastische Mate- rial der Primärdichtung kann dabei form- und/oder kraftschlüssig an der Armierung angebracht sein.
Es ist zweckmäßig, wenn der Kolben in einem durch eine Doppelwandung des Gehäuses gebildeten Sekundärraum einfahrbar geführt ist. Ein solcher Kupplungsgeber baut dann in Axialrichtung besonders kurz.
Um die Kosten bei der Herstellung gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn der Kolben aus Kunststoff, wie einem Duroplast, ausgeformt / gebildet / beschaffen ist. Insbesondere ist auch ein zähes oder wenig sprödes Material einsetzbar, oder eine Be- handlung des Kolbens, um den Kolben weniger spröde auszugestalten.
Wenn innerhalb des Kolbens der Hochdruckraum ausgebildet / angeordnet / definiert ist, so kann der auf das Gehäuse wirkende Innendruck reduziert werden. Die Lebensdauer erhöht dabei sich unter anderem.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der Hochdruckraum einerseits durch eine Wandung und einen Boden des Kolbens und andererseits durch einen Stopfen und/oder das Gehäuse, sowie die Primärdichtung abgeschlossen / begrenzt ist. Es ist zweckmäßig, wenn die Wandung / Wand eine in Axialrichtung und/oder in Um- fangsrichtung gleichbleibende Dicke aufweist. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hoch- druckraum zwischen einem Sekundärdruckbereich oder einem Fluidausgang und dem Stellelement angeordnet / positioniert ist. Um den Bauraum optimal zu nutzen, ist es von Vorteil, wenn im betätigten Zustand des Kupplungsgebers der Hochdruckraum überwiegend oder vollständig (nahezu) innerhalb des Gehäuses vorhanden / angeordnet ist.
Die Entlüftung und Befüllung / Nachbefüllung ist geschickt erreichbar, wenn vom Se- kundärdruckbereich ein Nachsaug- und Entlüftungsstutzen weg führt / abgeht / abzweigt.
Ein effizientes Zusammenspiel der Einzelkomponenten ist erzielbar, wenn der Hochdruckraum mit dem Fluidausgang in Fluidverbindung steht.
Wenn im Fluidausgang ein Vordruckventil angeordnet ist, so lassen sich effizient Schwingungen dämpfen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Vordruckventil als„Anti-Vibration Unit" (AVU) oder „Kribbelfilter", unterschiedlich zu einem Peak-Torque-Limiter (PTL), ausgebildet ist, um Schwingungen zu dämpfen.
Die Erfindung betrifft letztlich auch eine Kupplung, wie eine Einfach- oder Doppelkupplung für einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kupplungsgeber nach der erfindungsgemäßen Art.
Im Vordergrund der Erfindung steht also eine Dichtungsanordnung im Geberzylinder. Die Konstruktion des CMCs basiert auf zwei Hauptmerkmalen. Zum einen sind die beiden Dichtungen, also die Primärdichtung und die Sekundärdichtung, stehend und konzentrisch im Gehäuse eingebaut. Insbesondere sind sie konzentrisch zueinander und zum Kolben sowie zum Gehäuse angeordnet. Die Primärdichtung sitzt im Innenbereich des Kolbens, und dichtet den Hochdruckraum ab. Die Sekundärdichtung kontaktiert die Außenfläche des Kolbens und dichtet gegen die Umgebung ab. Ferner ist der Kolben als Ringkolben ausgeführt und besteht aus gleit- und reibungs- optimiertem Werkstoff, bspw. Kunststoff wie etwa Duroplast. Der Innenbereich dient als„beweglicher" Druckraum und dichtet mit Hilfe der Primärdichtung gegen den Hochdruck ab. Dies erlaubt eine geringe Volumenaufnahme. Wie beim CMC mit beweglichen Dichtungen reduziert sich die druckbeaufschlagte Fläche mit dem zunehmenden Hub. Zum Außenbereich des Kolbens ist eine Sekundärdichtung dichtend eingesetzt. Leckagen des Betriebsmediums, wie einer Bremsflüssigkeit, nach außen, insbesondere in die Umgebung, wird vermieden.
Das Design besitzt folgende Merkmale:
Der Kolben ist als Ringkolben ausgeführt. Der Innenbereich des Kolbens dient als Hochdruckraum, d.h. der Kolben ist von innen auf Druck belastet. Der Außenbereich ist als Kontaktfläche für die Sekundärdichtung genutzt. Die Dichtung wird durch eine Armierung geführt und zentriert. Dies bringt den Vorteil, dass sich der Kolben spielfrei zur Primärdichtung bewegt.
Die Primärdichtung sitzt statisch in / auf dem Gehäuse. Die dynamische Seite / die Dichtlippe der Dichtung dichtet gegen den Kolben ab. Die Sekundärdichtung sitzt ebenfalls statisch in / auf dem Gehäuse und konzentrisch zu der Primärdichtung.
Mit Hilfe dieses Dichtungsdesigns und dem verwendeten Material wird ein robuster, gegen Bremsflüssigkeit resistenter und nur geringe Geräuschemissionen hervorrufen- der Geberzylinder geschaffen, dessen Volumenaufnahme auf einem geringen Niveau bleibt.
Mit anderen Worten werden bei der vorliegenden Erfindung die Vorteile der stehenden Dichtungen, die also fest im Gehäuse sitzen, und die der bewegten Dichtungen, also solchen, die sich auf dem Kolben mit bewegen, vereint, um die bei der Betätigung des Gebers entstehenden Geräusche zu reduzieren. Auch werden Nachteile in puncto Lebensdauer der Dichtungen reduziert. Zusamnnenfassen wird also ein Kolben vorgesehen, der als Ringkolben ausgebildet ist. Dieser Kolben ist aus Duroplast hergestellt. Die Primärdichtung sitzt auf einem Gehäusefortsatz, der sich innerhalb des Ringkolbens befindet. Die Sekundärdichtung sitzt konzentrisch außerhalb der Primärdichtung innerhalb des Gehäuses fest und dichtet zum Kolben hin ab. Der Innenbereich des Kolbens dient somit als beweglicher Druckraum. Ein geräuschoptimierter Nehmerzylinder mit konzentrischer Primär- und Sekundärdichtung ist die Folge.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kupplungsgeber in nur teilweise dargestelltem
Längsschnitt, wobei der Kolben in einem unbetätigten Zustand ist, Fig. 2 den Kupplungsgeber aus Fig. 1 , wobei jedoch der Kolben in einer betätigten
Stellung ist, also der CMC in betätigtem Zustand ist,
Fig. 3 eine Variante eines Kupplungsgebers, mit eingesetztem Vordruckventil / Anti-Vibration Unit (AVU) / Kribbelfilter, und
Fig. 4 eine Vergrößerung des Bereiches IV aus Fig. 3.
Die Figuren sind teilweise lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die Figuren beziehen sich auf Längsschnitte, also solche Schnitte, die entlang der Längsachse durch den Kupplungsgeber, insbesondere entlang einer Rotationsachse durch den Kolben verlaufen. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Kupplungsgeber 1 dargestellt. Der Kupplungsgeber 1 wird in einer Einfach- oder Doppelkupplung eingesetzt. Er ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, wie einem Pkw, einem Lkw oder einem anderen Nutzfahrzeug vorgesehen. Der Kupplungsgeber 1 ist mit einem mechanischen Stellelement 2, wie einer Stange 3 verbunden. Die Stange 3 ist von einem Faltenbalg 4 umgeben. Die Stange 3 ist mit einem Kolben 5 verbunden. Der Kolben 5 ist in einem Gehäuse 6 axialbeweglich gelagert. Im Inneren des Kolbens 5 ist ein Hochdruckraum 7 vorhanden.
Der Kolben 5 ist als Ringkolben ausgebildet und besitzt einen Boden 8 und eine zylindrische Wandung 9. Zwischen dem Kolben 5 und dem Gehäuse 6 sind zwei Dichtungen 10 vorhanden. Die eine Dichtung 10 ist eine Primärdichtung 1 1 . Die andere Dichtung 10 ist eine Sekundärdichtung 12. Die Primärdichtung 1 1 ist aus elastischem Material, genauso wie die Sekundärdichtung 12. Für die beiden Dichtungen 10 kann dasselbe Material eingesetzt sein. Zumindest die Primärdichtung 1 1 ist von einer Armierung 13 flankiert und gestützt.
Der Hochdruckraum 7 ist mit Hydraulikfluid, wie einer Flüssigkeit, etwa Öl, insbeson- dere Mineralöl oder einer Bremsflüssigkeit gefüllt. Der Kupplungsgeber 1 kann auch als Bremsgeber bezeichnet werden. Natürlich ist der Einsatz auch als Kupplungsoder Bremsnehmer möglich.
Der Kolben ist von einer Verschlusshülse 14 umgeben. Die Verschlusshülse 14 greift in einen Hinterschnittbereich 15 des Gehäuses 6. Ein Kragen 16 der Verschlusshülse 14 hintergreift den Hinterschnittbereich 15 oder greift in diesen ein. Das Gehäuse 6 weist einen Doppelwandungsbereich 17 auf. Der Doppelwandungsbereich 17 ist als Stutzen 18 ausgebildet, in dessen dem Kolben 5 zugewandten Ende ein Durchgangsloch 19 eingebracht ist, in welches ein Stopfen 20 eingesetzt ist. Der Stopfen 20 wie- derum weist eine Durchgangsöffnung 21 auf. Durch diese Durchgangsöffnung 21 kann unter Hochdruck gebrachtes Fluid hindurch treten und eine Stellbewegung eines weiteren Bauteils bewirken.
Das Gehäuse 6 mit dem Stutzen 18 definiert einen Ringspaltbereich 22, der mit einem Nachsaug- und Entlüftungsstutzen 23 in Fluidverbindung steht. Die beiden Dichtungen 10 weisen jeweils Dichtlippen 24 auf. Der Ringspaltbereich 22 definiert auch einen Sekundärdruckbereich 25. Während der Kolben 5 aus Duroplast gefertigt ist, ist das Gehäuse aus Polyamid, insbesondere aus PA66 mit oder ohne einer Glasfaserverstärkung hergestellt. Bei Verwendung einer Glasfaserverstärkung, bietet sich ein Gewichtsanteil von 35 % oder 43 % an. Aus dem gleichen oder ähnlichen Material ist die Verschlusshülse 14 gefertigt. Es sind auch Halteklammern einsetzbar.
Während in der Fig. 1 der Kolben 5 noch von einem auslaufseitgen Ende des Gehäuses 6 maximal entfernt ist, ist er in der Fig. 2 deutlich näher herangefahren, und in der maximal eingefahrenen Stellung dargestellt. Der Hochdruckraum 7 im betätigten Zu- stand ist somit wesentlich kleiner, als der Hochdruckraum 7 im unbetätigten Zustand. Bei dem Ausbilden des Hochdruckraumes 7 innerhalb des Ringkolbens, wird die Innendruckbelastung des Gehäuses 6 stark reduziert und (nahezu) auf null gesenkt.
Der Einsatz eines Vorfilters / Kribbelfilters / einer Anti-Vibration-Unit (AVU) 26 zwi- sehen dem auslassseitigen Ende des Gehäuses 6 und dem Kolben 5 ist in den Fign. 3 und 4 dargestellt. Dort ist zwar kein Stopfen 20 mehr vorhanden, jedoch zusätzlich einsetzbar. Dieses Bauteil wirkt als Dämpferelement, das Schwingungen 6 dämpft.
Die Dicke der Wandung 9 des Kolbens 5 ist mit dem Bezugszeichen 27 markiert. Die Dicke ist in Axialrichtung und Radialrichtung gleichbleibend. In den Fign. 3 und 4 ist der Fluidausgang auch mit dem Bezugszeichen 28 markiert.
Bezugszeichenliste Kupplungsgeber
Stellelement
Stange
Faltenbalg
Kolben
Gehäuse
Hochdruckraum
Boden
Wandung
Dichtung
Primärdichtung
Sekundärdichtung
Armierung
Verschlusshülse
Hinterschnittbereich
Kragen
Doppelwandungsbereich
Stutzen
Durchgangsloch
Stopfen
Durchgangsöffnung
Ringspaltbereich
Nachsaug- und Entlüftungsstutzen
Dichtlippe
Sekundärdruckbereich / Sekundärdruckraum Vordruckventil / AVU / Kribbelfilter
Dicke
Fluidausgang

Claims

Patentansprüche
1 . Kupplungsgeber (1 ) für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem mechanischen Stellelement (2) anbringbaren Kolben (5), der zumindest axialbeweglich in einem Gehäuse (6) hin- und herbewegbar gelagert ist, wobei der Kolben (5) an einen diesen bei Bewegung größenverändernden Hochdruckraum (7) grenzt, wobei zwischen dem Kolben (5) und dem Gehäuse (6) zwei Dichtungen (10) vorhanden sind, von denen eine als Primärdichtung (1 1 ) den zur Aufnahme von Hydraulikfluid vorbereiteten Hochdruckraum (7) fluiddicht abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Dichtung (10) radial innerhalb der anderen Dichtung (10) angeordnet ist.
2. Kupplungsgeber (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die eine Dichtung (10) die Primärdichtung (1 1 ) ist und die andere Dichtung (10) als Sekundärdichtung (12) ausgebildet ist.
3. Kupplungsgeber (1 ) nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (1 1 ) und/oder die Sekundärdichtung (12) einerseits in Kontakt mit dem Gehäuse (6) und andererseits in Kontakt mit dem Kolben (5) steht / stehen.
4. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (1 1 ) und/oder die Sekundärdichtung (12) fest am Gehäuse (6) angebracht ist/sind und auf der Oberfläche des Kolbens (5) gleitbar anliegt / anliegen.
5. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtungen (10) zueinander konzentrisch angeordnet sind.
6. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) als Ringkolben mit einer Innenfläche und einer Außenmantelfläche ausgebildet ist, wobei eine der Dichtungen (10) an der Innenfläche und eine der Dichtungen (10) an der Außenmantelfläche dichtend anliegt.
7. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (1 1 ) von einer Armierung (13) aus zu ihr im Vergleich weniger elastischem Material in Form und/oder Position gehalten ist.
8. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) in einen durch eine Doppelwandung des Gehäuses (6) gebildeten Sekundärdruckbereich (25) einfahrbar geführt ist.
9. Kupplungsgeber (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) aus Kunststoff ausgeformt ist.
10. Kupplung für einen Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kupplungsgeber (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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