(19)
(11)EP 3 071 853 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
27.09.2017  Patentblatt  2017/39

(21)Anmeldenummer: 14802309.6

(22)Anmeldetag:  29.10.2014
(51)Int. Kl.: 
F16D 25/12  (2006.01)
F16J 15/32  (2016.01)
F16D 25/08  (2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/DE2014/200609
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2015/074655 (28.05.2015 Gazette  2015/21)

(54)

KOLBEN-ZYLINDER-ANORDNUNG FÜR EINE AUSRÜCKEINHEIT, INSBESONDERE FÜR EINEN GEBERZYLINDER EINER HYDRAULISCHEN KUPPLUNGSBETÄTIGUNGSEINRICHTUNG

PISTON-CYLINDER ARRANGEMENT FOR A DISENGAGEMENT UNIT, IN PARTICULAR FOR A MASTER CYLINDER OF A HYDRAULIC CLUTCH ACTUATION DEVICE

ENSEMBLE PISTON-CYLINDRE POUR UNITÉ DE DÉBRAYAGE, EN PARTICULIER POUR MAÎTRE-CYLINDRE D'UN MOYEN D'ACTIONNEMENT D'EMBRAYAGE HYDRAULIQUE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 19.11.2013 DE 102013223511

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
28.09.2016  Patentblatt  2016/39

(73)Patentinhaber: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
91074 Herzogenaurach (DE)

(72)Erfinder:
  • STEHR, Reinhard
    77815 Bühl (DE)
  • GORBUNOV, Alexander
    77815 Bühl (DE)
  • GLEBOV, Alexander
    77815 Bühl (DE)
  • FRANZ, Viktor
    76137 Karlsruhe (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 0 778 425
EP-A2- 1 526 066
EP-A1- 1 767 837
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für eine Ausrückeinheit, insbesondere für einen Geberzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend einen als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, welcher einen ringförmigen Druckraum aufspannt, in dem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, wobei der Kolben gegenüber dem Druckraum über mindestens eine Dichtung abgedichtet ist.

    [0002] Hydraulische Geberzylinder, wie sie in Kupplungsbetätigungseinrichtungen Anwendung finden, bestehen aus einem Zylinder, welcher als Gehäuse ausgebildet ist. Dieses Gehäuse bildet einen ringförmigen Druckraum aus, in dem ein Kolben axial beweglich gelagert ist. Um den Kolben gegenüber dem in dem Druckraum befindlichen Hydraulikmedium abzudichten, ist der Kolben mit mindestens einer Dichtung versehen. Bei der Abdichtung von Ringkolben, welche üblicherweise in hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtungen eingesetzt werden, kommt es aufgrund von zwei Dichtstellen zusätzlich zu einem Achsversatz der beiden Dichtstellen zueinander. Es wird ein starrer Ring bzw. eine starre Buchse zur Führung des axial beweglichen Kolbens eingesetzt, um die auftretenden Querkräfte, z.B. aus der mechanischen Anbindung des Kolbens oder eines asymmetrischen Strömungsverhältnisses im Zylinder aufzunehmen, so dass dem Kolben im Wesentlichen eine Axialbewegung erlaubt wird. Um die Toleranzen von Kolben und Gehäuse auszugleichen, muss eine solche starre Führungsbuchse mit entsprechendem Radialspiel ausgelegt sein, wodurch aber die axiale Führung eingeschränkt wird. Insbesondere bei tiefen Temperaturen und wechselnden Querkräften kommt es zu einer radialen Bewegung des Kolbens, was die Funktion der Kolbenabdichtung erheblich gefährdet.

    [0003] Die Schrift EP0778425 A1 offenbart einen Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, bei welcher trotz auftretender Toleranzen der Kolben bei jeglicher Temperatur möglichst spielfrei axial geführt werden kann.

    [0004] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass parallel zu der Dichtung in Bewegungsrichtung des Kolbens ein elastisches Führungselement angeordnet ist, welches aus einem Material besteht, das bei einer Abkühlung früher aushärtet als das Material der Dichtung. Insbesondere bei tiefen Temperaturen, wenn das Material der Dichtung etwaigen Querbewegungen kaum noch folgen kann, werden durch das elastische Führungselement die auftretenden Formfehler in dem Führungselement "eingefroren", so dass eine ungehinderte spielfreie axiale Bewegung des Kolbens möglich ist. Aufgrund seiner Elastizität kann das Führungselement Formfehler der beteiligten Partner Kolben und Gehäuse störungsfrei ausgleichen. Dadurch, dass das Führungselement früher verhärtet als das Material der Dichtung wird die Dichtung in ihrem verhärteten Zustand vor schädlichen Querbewegungen geschützt.

    [0005] Vorteilhafterweise besteht das elastische Führungselement aus einem Elastomer, dessen Glasübergangstemperatur über der Glasübergangstemperatur des Materials der Dichtung liegt. Unter der Glasübergangstemperatur soll dabei eine Umgebungstemperatur verstanden werden, unter welcher das Elastomer allmählich spröde wird und seine Federwirkung einstellt. Die Einstellung der Federwirkung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass ein Zurückfedern in einen ursprünglichen Ausgangszustand sehr langsam erfolgt. Durch den Einsatz des elastischen Führungselementes aus einem wenig kalt-elastischen Elastomer können also die Formfehler bei Wärme federnd ausgeglichen werden, während bei tiefen Temperaturen eine nahezu spielfreie Lagerung der Translationsbewegung des Kolbens die Dichtung vor schädlichen Querbewegungen schützt.

    [0006] In einer Ausgestaltung ist das elastische Führungselement an dem als Gehäuse ausgebildeten Zylinder, dem Kolben zugewandt, angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung können durch das elastische Führungselement die radialen Querkräfte, die von Kolben bzw. Gehäuse ausgeübt werden, aufgenommen werden, wodurch der Kolben seine axiale Bewegungsfähigkeit aufrechterhält und die Dichtungen ihre maximale Dichtwirkung einsetzen können.

    [0007] In einer Alternative ist das elastische Führungselement an einem, am Gehäuse befestigten Zwischenträger, dem Kolben zugewandt, angeordnet. Auch hierbei wird sichergestellt, dass sowohl die Dichtung ihre Dichtaufgabe ermöglicht, als auch die Axialbewegung des Kolbens auch bei tiefen Temperaturen ausreichend gesichert wird.

    [0008] In einer Variante ist das elastische Führungselement gegen das Gehäuse und/oder den Kolben radial vorgespannt. Aufgrund dieser radialen Vorspannung lassen sich die Formfehler, die durch Kolben bzw. Gehäuse verursacht werden, "gutmütig" ausgleichen. Für einen solchen Ausgleich reicht schon eine leichte radiale Vorspannung aus.

    [0009] In einer Weiterbildung ist das elastische Führungselement ringförmig ausgebildet und liegt auf dem ringförmigen Zwischenträger auf, wobei mindestens eine Ausnehmung des Zwischenträgers eine Anlagefläche des Führungselementes an dem Zwischenträger unterbricht. Diese Unterbrechung unterstützt insbesondere den freien Druckausgleich zwischen Kolben und Gehäuse.

    [0010] In einer Ausführungsform besteht der als Gehäuse ausgebildete Zylinder aus einem Kunststoff. Insbesondere bei Kunststoffgehäusen sind die auftretenden Querkräfte besonders hoch, da Kunststoff leicht, insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen, zu verformen ist. Deshalb sind bei einem Kunststoffgehäuse die Sitzflächen der Dichtung besonders hinsichtlich ihrer Rundheit und Koaxialität gefährdet. Durch den Einsatz des bei tiefen Temperaturen eher als das Dichtungsmaterial aushärtenden Führungselementes wird die radiale Bewegung des Kolbens, welche auf wechselnde Querkräfte zurückzuführen ist, unterbunden, wodurch die Funktion der Kolbenabdichtung gewährleistet bleibt.

    [0011] Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

    [0012] Es zeigen:
    Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung,
    Figur 2
    einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß Figur 1,
    Figur 3
    Darstellung des Führungsringes auf dem Zwischenträger.


    [0013] Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

    [0014] In Figur 1 ist ein Geberzylinder 1 einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung dargestellt, bei welchem der Zylinder als Gehäuse 2 ausgebildet ist, wobei das Gehäuse 2 einen ringförmigen Druckraum 3 aufspannt, in dem ein Hydraulikmedium enthalten ist. Dabei wird ein Kolben 4 axial bewegt, welcher in dem Druckraum 3 gelagert ist. Der Kolben 4 wird von einem nicht weiter dargestellten Spindelaktor betätigt und verschiebt das Hydraulikmedium aus dem Druckraum in eine Hydraulikleitung. Der Kolben 4 ist gegenüber dem Druckraum 3 mit mindestens einer ringförmigen Dichtung 5 abgedichtet. Es besteht auch die Möglichkeit, wie in Figur 1 dargestellt, dass ein Doppeldichtring verwendet wird.

    [0015] Die Dichtung 5 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet, wodurch sich zwei Dichtstellen ergeben. An dem Gehäuse 2 ist ein ringförmiger Zwischenträger 6 angeordnet, auf welchem ein Führungselement 7, vorzugsweise ein O-Ring, gelagert ist, der aus einem relativ weichen Material, vorzugsweise einem Elastomer, besteht. Dieses Führungselement 7 ist dabei parallel zu der ringförmigen Dichtung 5 angeordnet und dem Kolben 4 zugewandt. Der Zwischenträger 6 ist als Mutter ausgebildet, welche gegen die Dichtung 5 verschraubt ist. Der Zwischenträger 6 weist eine Ausnehmung 8 auf, in welcher die Anlagefläche des elastischen Führungselementes 7 gegenüber dem Zwischenträger 6 unterbrochen ist. Auf Grund der Ausbildung des Zwischenträgers 6 als Mutter kann die Ausnehmung 8 gleichzeitig zur Aufnahme eines Werkzeuges, vorzugsweise eines Steckschlüssels zum Anziehen der Mutter verwendet werden.

    [0016] Figur 2 zeigt noch einmal einen Ausschnitt aus dem Geberzylinder 1, wie er in Figur 1 dargestellt ist. Figur 3 zeigt die Anordnung des Führungselementes 7 an dem Zwischenträger 6, wobei die Ausnehmung 8 des Zwischenträgers 6 verdeutlicht ist, an welcher die Anlagefläche des Führungselementes 7 am Zwischenträger 6 unterbrochen ist. Das heißt, an dieser Stelle ist das Führungselement 7 nicht dicht, so dass hier kein Druck auf die Dichtung 5 ausgeübt wird.

    [0017] Infolge des Antriebs des Kolbens 4 durch den Spindelaktor treten starke Querkräfte, welche in Figur 1 durch den Pfeil F verdeutlicht sind, auf und wirken auf die Sitzfläche der Dichtung 5, so dass diese nicht ausreichend rund und koaxial ist. Um bei tiefen Temperaturen die Wirkung der Querkräfte F auf die Dichtung 5 zu unterbinden, ist das Führungselement 7 aus einem solchen Elastomer ausgebildet, das eine Glasübergangstemperatur aufweist, die über der Glasübergangstemperatur des Materials der Dichtung 5 liegt. Dies führt dazu, dass das Führungselement 7 bei tiefen Temperaturen wesentlich eher aushärtet als die Dichtung 5. Um die Querkräfte ausreichend aufnehmen zu können, weist das Führungselement 7 eine leichte Vorspannung sowohl gegenüber dem Gehäuse 2 als auch gegenüber dem Kolben 4 auf, so dass dieser in allen Toleranzlagen und bei allen Betriebstemperaturen seine Wirkung entfalten kann.

    [0018] Durch das frühzeitige Aushärten friert das Führungselement 7 die augenblicklichen Verformungsverhältnisse zwischen Kolben 4 und Gehäuse 2 ein, so dass die Dichtung 5 in ihrem verhärteten Zustand, in welchem diese ihre Elastizität verliert und Querkräfte nicht mehr ausgleichen kann, vor schädlichen Querbewegungen geschützt wird. Somit wird auch bei tiefen Temperaturen eine ausreichende Abdichtung des Kolbens 4 gegenüber dem Druckraum 3 sichergestellt, wobei gleichzeitig die axiale Bewegung des Kolbens 4 jederzeit gewährleistet wird.

    Bezugszeichenliste



    [0019] 
    1
    Geberzylinder
    2
    Gehäuse
    3
    Druckraum
    4
    Kolben
    5
    Dichtung
    6
    Zwischenträger
    7
    Führungselement
    8
    Ausnehmung



    Ansprüche

    1. Kolben-Zylinder-Anordnung für eine Ausrückeinheit, insbesondere für einen Geberzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung, umfassend einen als Gehäuse (2) ausgebildeten Zylinder, welcher einen ringförmigen Druckraum (3) aufspannt, in dem ein Kolben (4) axial beweglich gelagert ist, wobei der Kolben (4) gegenüber dem Druckraum (3) über mindestens eine Dichtung (5) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der Dichtung (5) in Bewegungsrichtung des Kolbens (4) ein elastisches Führungselement (7) angeordnet ist, welches aus einem Material besteht, das bei einer Abkühlung früher aushärtet als ein Material der Dichtung (5).
     
    2. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Führungselement (7) aus einem Elastomer besteht, dessen Glasübergangstemperatur über einer Glasübergangstemperatur des Materials der Dichtung (5) liegt.
     
    3. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Führungselement (7) an dem, als Gehäuse (2) ausgebildeten Zylinder, dem Kolben (4) zugewandt, angeordnet ist.
     
    4. Kolben-Zylinder-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Führungselement (7) an einem, am Gehäuse (2) befestigten Zwischenträger (6), dem Kolben (4) zugewandt, angeordnet ist.
     
    5. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Führungselement gegen das Gehäuse und/oder den Kolben radial vorgespannt ist.
     
    6. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Führungselement (7) ringförmig ausgebildet ist und auf dem ringförmigen Zwischenelement (6) aufliegt, wobei mindestens eine Ausnehmung (8) des Zwischenträgers (6) eine Anlagefläche des Führungselementes (7) an dem Zwischenträger (6) unterbricht.
     
    7. Kolben-Zylinder-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Gehäuse (2) ausgebildete Zylinder aus einem Kunststoff besteht.
     


    Claims

    1. Piston/cylinder arrangement for a release device, in particular for a master cylinder of a hydraulic clutch actuating device, comprising a cylinder which is configured as a housing (2) and defines an annular pressure space (3), in which a piston (4) is mounted axially movably, the piston (4) being sealed with respect to the pressure space (3) via at least one seal (5), characterized in that an elastic guide element (7) is arranged parallel to the seal (5) in the movement direction of the piston (4), which elastic guide element (7) consists of a material which hardens in the case of cooling sooner than a material of the seal (5).
     
    2. Piston/cylinder arrangement according to Claim 1, characterized in that the elastic guide element (7) consists of an elastomer, the glass transition temperature of which lies above a glass transition temperature of the material of the seal (5).
     
    3. Piston/cylinder arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the elastic guide element (7) is arranged on the cylinder which is configured as a housing (2), so as to face the piston (4).
     
    4. Piston/cylinder arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the elastic guide element (7) is arranged on an intermediate carrier (6) which is fastened to the housing (2), so as to face the piston (4).
     
    5. Piston/cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic guide element is prestressed radially against the housing and/or the piston.
     
    6. Piston/cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the elastic guide element (7) is of annular configuration and lies on the annular intermediate element (6), at least one recess (8) of the intermediate carrier (6) interrupting a bearing face of the guide element (7) on the intermediate carrier (6).
     
    7. Piston/cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder which is configured as a housing (2) consists of a plastic.
     


    Revendications

    1. Ensemble piston-cylindre pour une unité de débrayage, en particulier pour un maître-cylindre d'un moyen d'actionnement d'embrayage hydraulique, comprenant un cylindre formant un boîtier (2), qui occupe une chambre de pression annulaire (3) dans laquelle est monté un piston mobile axialement (4), dans lequel le piston (4) est rendu étanche par rapport à la chambre de pression (3) au moyen d'au moins un joint (5), caractérisé en ce qu'un élément de guidage élastique (7) est disposé parallèlement au joint (5) dans la direction de déplacement du piston (4) et est composé d'un matériau qui, lors d'un refroidissement, durcit plus tôt qu'un matériau du joint (5).
     
    2. Ensemble piston-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de guidage élastique (7) se compose d'un élastomère, dont la température de transition vitreuse se situe au-dessus d'une température de transition vitreuse du matériau du joint (5).
     
    3. Ensemble piston-cylindre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de guidage élastique (7) est disposé sur le cylindre formant un boîtier (2), en étant tourné vers le piston (4).
     
    4. Ensemble piston-cylindre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de guidage élastique (7) est disposé sur un support intermédiaire (6) fixé au boîtier (2), en étant tourné vers le piston (4).
     
    5. Ensemble piston-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de guidage élastique est précontraint radialement contre le boîtier et/ou contre le piston.
     
    6. Ensemble piston-cylindre selon l'une, quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de guidage élastique (7) est réalisé sous forme annulaire et repose sur l'élément intermédiaire annulaire (6), dans lequel un évidement (8) du support intermédiaire (6) interrompt une face d'appui de l'élément de guidage (7) sur le support intermédiaire (6).
     
    7. Ensemble piston-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre formant un boîtier (2) est constitué d'une matière plastique.
     




    Zeichnung









    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



    Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente