Hydraulisches Element

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Element nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige hydraulische Elemente sind z.B. Geber- oder Nehmerzylinder. Verfügen diese über ein Kunststoffgehäuse, das den Druckraum zusammen mit einem Kolben umschließt, so wird zur Anbindung einer Hydraulikleitung ein metallener Gewindeeinsatz in eine öffnung eingeschoben und im Stand der Technik mit einer Drahtformfeder, die in eine Ringnut des Gewindeeinsatzes sowie eine Aussparung des Gehäuses eingreift, als Sicherungsmittel axial gesichert. Die Kraft, mit der die Drahtformfeder den Gewindeeinsatz in die öffnung drückt und damit auch die Kraft, mit der Dichtelemente wie ein O-Ring in den Dichtsitz gepresst werden, was den Druck, bei dem die Dichtung versagt, beeinflusst, wird durch die Scherfestigkeit und Verformbarkeit der Drahtformfeder in axialer Richtung bestimmt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein hydraulisches Element mit einem axial wirkenden Sicherungsmittel bereitzustellen, die höhere Betriebsdrücke ermöglicht.

Dieses Problem wird gelöst durch ein hydraulisches Element eines hydraulischen Systems zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, wobei das hydraulische Element einen Druckraum umfasst, der zumindest teilweise von einem Gehäuse aus Kunststoff umschlossen ist und wobei ein Anschlussstück aus Metall zur hydraulischen Verbindung des Druckraumes mit einer Hydraulikleitung in einer öffnung des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Anschlussstück durch mindestens ein axial wirkendes Sicherungsmittel in axialer Richtung in der öffnung festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das axial wirkende Sicherungsmittel eine Sicherungsscheibe mit zwei Schenkeln, die durch einen federelastischen Federsteg miteinander verbunden sind, umfasst. Statt einer Drahtformfeder wie im Stand der Technik wird also eine flächige Sicherungsscheibe verwendet. Dadurch werden die Scherflächen bei einer axialen Kraftbeaufschlagung des Gewindeeinsatzes gegenüber dem Gehäuse vergrößert, wodurch die maximale axiale Belastbarkeit der Verbindung und damit der zulässige Betriebsdruck in dem Druckraum erhöht wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an dem übergang von mindestens einem der Schenkel zu dem Federsteg eine Aussparung angeord-

net ist, die die Umfangslänge des Federsteges vergrößert. Die größere Umfangslänge bewirkt eine größere elastische Verformbarkeit bevor plastische Verformung einsetzt.

Die Schenkel umfassen vorzugsweise Zentrieraussparungen, die einen lichten Durchmesser über einen Innenteilumfang haben. Die Länge des Innenteilumfangs bestimmt eine lichte Weite einer Aussparung zur Montage der Sicherungsscheibe. Bei der Montage wird die Sicherungsscheibe in radialer Richtung in ihre Einbaulage geschoben. Der Federsteg hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. Das Anschlussstück sowie die öffnung haben vorzugsweise jeweils zumindest teilweise einen polygonalen, vorzugsweise sechskantförmigen, zueinander korrespondierenden Querschnitt zur Verdrehsicherung gegeneinander. Vorzugsweise ist das hydraulische Element ein Geber- oder Nehmerzylinder, wobei das Anschlussstück ein Gewindeeinsatz ist.

Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein hydraulisches System zur Betätigung einer Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges umfassend einen erfindungsgemäßen Geber- und/oder Nehmerzylinder sowie die Verwendung einer Sicherungsscheibe mit zwei Schenkeln, die durch einen federelastischen Federsteg miteinander verbunden sind, zur axialen Sicherung eines Anschlussstückes aus Metall in einem Kunststoffgehäuse eines Geber- oder Nehmerzylinders.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Systems anhand eines Ausführungsbeispiels einer Kupplungsausrückvorrichtung;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Geberzylinder mit einem Gewindeeinsatz;

Fig. 3 Aufsicht auf den Gewindeeinsatz in Fig. 2;

Fig. 4 Fig. 4 zeigt einen Schnitt l-l in Fig. 3;

Fig. 5 das Ausführungsbeispiel der Sicherungsscheibe gemäß Fig. 1 bis 4 in der Aufsicht;

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Sicherungsscheibe sowie eine Drahtformfeder nach Stand der Technik in Einbaulage.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines hydraulischen Systems 1 anhand einer Kupplungsausrückvorrichtung mit einem Geberzylinder 4 und einem Nehmerzylinder 5. Ein Verbindungselement 2 verbindet ein erstes Leitungselement 11 und ein zweites Leitungselement 12, die zusammen eine Geberzylinder 4 und Nehmerzylinder 5 verbindende Hydraulikleitung 6 bilden. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsbeispielen das Verbindungselement 2 an dem Geberzylinder 4 oder dem Nehmerzylinder 5 angeordnet sein kann.

Das Kupplungsausrücksystem betätigt die Kupplung 7 hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders 4 mittels eines Betätigungsgliedes 14, das ein Fußpedal, ein Aktor, beispielsweise ein elektrischer Aktor, oder dergleichen sein kann. Hierdurch wird mittels einer mechanischen übertragung 13 Druck im Geberzylinder 4 aufgebaut, der über die Druckmediumsleitung 6 bzw. das zweite Leitungselement 12, das Verbindungselement 2 und das erste Leitungselement 11 einen Druck im Nehmerzylinder 5 aufbaut. Der Nehmerzylinder 5 kann - wie in dem gezeigten Beispiel - konzentrisch um die Getriebeeingangswelle 10 angeordnet sein und sich axial an einem - nicht dargestellten Getriebegehäuse abstützen und die nötige Ausrückkraft über ein Ausrücklager auf die Kupplung 7 aufbringen. Weitere Ausführungsbeispiele können einen Nehmerzylinder 5, der über eine Ausrückmechanik einen Ausrücker betätigt und außerhalb der Kupplungsglocke angeordnet ist, vorsehen, wobei dieser mittels eines in hydraulischer Verbindung mit dem Geberzylinder stehenden im Nehmerzylindergehäuse untergebrachten Kolbens die Ausrückmechanik axial beaufschlagt. Zum Aufbringen der Ausrückkraft ist der Nehmerzylinder jeweils gehäusefest am Getriebegehäuse, das hier nicht dargestellt ist, oder an einem anderen gehäusefesten Bauteil angebracht. Die Getriebeeingangswelle 10 ü- berträgt bei geschlossener Kupplung 7 das Drehmoment der Brennkraftmaschine 8 auf ein nicht dargestelltes Getriebe und anschließend auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges.

Durch die Verbrennungsprozesse in der Brennkraftmaschine 8 erfährt die Kurbelwelle 9 in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine 8, beispielsweise in Abhängigkeit von der Zylinderzahl, ungleichförmige Belastungen, die sich in Axial- und/oder Taumelschwingungen dieser äußern und die über die Ausrückmechanik auf den Nehmerzylinder 5, die Druckmediumsleitung 6 auf den Geberzylinder 4 und von dort über die mechanische übertragung 13 auf das Betätigungsglied 14 übertragen werden. Im Falle eines Kupplungspedals

- A - als Betätigungsglied werden diese Schwingungen als unangenehm empfunden. Im Falle eines Aktors als Betätigungsglied 14 kann beispielsweise eine verminderte Regelgenauigkeit oder eine verkürzte Lebensdauer die Folge der Schwingungen sein. Ein Kribbelfilter ist daher zur Dämpfung in die Druckmediumsleitung 6 eingeschaltet und zur Dämpfung der von der Kurbelwelle 9 eingetragenen Vibrationen abgestimmt. Der Frequenzbereich derartiger Schwingungen liegt typischer Weise bei 50 bis 200 Hz.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Geberzylinder 4, der die Anbindung der Hydraulikleitung 6 bzw. des zweiten Leitungselementes 12 der Hydraulikleitung 6 an den Geberzylinder 4 verdeutlicht. Unter axialer Richtung wird hier die Richtung entlang der Achse x verstanden, unter radialer Richtung die Richtung entlang der Achse y. bzw. z. Die Hydraulikleitung 6 wird mit Hilfe eines Gewindenippels 15, der ein Außengewinde 16 aufweist, mit einem Gewindeeinsatz 17 als Anschlussstück, der ein zum Außengewinde 16 korrespondierendes Innengewinde 18 aufweist, verschraubt. Statt eines Gewindeeinsatzes 17 kann hier auch eine Kupplung oder ein Stecker einer Schnellkupplung als Anschlussstück vorgesehen sein. Zusätzlich können Dichtungsscheiben oder dergleichen an der Verschraubung vorgesehen sein. Der Gewindeeinsatz selbst ist aus Metall, insbesondere aus Stahl, gefertigt. In besonderen Anwendungsfällen kann das Anschlussstück auch aus Kunststoff gebildet sein, wobei vorteilhafterweise Kunststoffe mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften wie hohe Festigkeit verwendet werden können.

Der Gewindeeinsatz 17 ist in einer öffnung 19 eines Nehmerzylindergehäuses 20 angeordnet, wobei die öffnung 19 mit dem hier nicht näher dargestellten Druckraum 38 des Geberzylinders 4 verbunden ist. Eine Durchgangsbohrung 23 des Gewindeeinsatzes verbindet den Druckraum 38 mit der Hydraulikleitung 6. Die öffnung 19 umfasst einen im Querschnitt sechs- kantförmigen Bereich 21 , an dem sich in Richtung des Druckraumes ein zylindrischer Bereich 22 anschließt. Der Gewindeeinsatz 17 weist einen in der Außenkontur sechskantförmi- gen Bereich 24 auf, der zu dem sechskantförmigen Bereich 21 der öffnung 19 korrespondiert, sowie einen zylindrischen Bereich 25, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs 22 der öffnung 19 korrespondiert Die axialen Längen des zylindrischen Bereiches 22 der öffnung 19 und des zylindrischen Bereiches 25 des Gewindeeinsatzes 17 sind unterschiedlich. In dem dadurch verbleibenden ist ein O-Ring 27 als Dichtung angeordnet. Zur axialen Sicherung des Gewindeeinsatzes 17 ist eine Sicherungsscheibe 28, die nachfolgend näher dargestellt wird, vorgesehen, die in einen Schlitz 30 des Nehmerzylindergehäuses 20 sowie eine Ringnut 29 des Gewindeeinsatzes 17 eingreift. Der Schlitz 30 und die

Ringnut 29 sind dabei so angeordnet, dass bei eingeschobener Sicherungsscheibe 28 eine axiale Druckkraft auf die O-Ringdichtung 27 ausgeübt wird.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht aus Richtung der Hydraulikleitung 6 auf den Gewindeeinsatz 17 in Fig. 2, Fig. 4 zeigt einen Schnitt l-l in Fig. 3. Fig. 3 und 4 zeigen einen Ausschnitt aus dem Geberzylinder 4 mit dem Gewindeeinsatz 17, einem Teil der Hydraulikleitung 6, Teilen des Nehmerzylindergehäuses 20 sowie der Sicherungsscheibe 28. Der Gewindeeinsatz 17 weist eine Ringnut 29 auf, in die die Sicherungsscheibe 28 eingreift. Zur Aufnahme der Sicherungsscheibe 28 weist das Nehmerzylindergehäuse 20 einen entsprechenden Schlitz 29 senkrecht zur Längsachse der öffnung 19 auf, so dass die Sicherungsscheibe 28 durch den Schlitz 30 in die Ringnut 29 eingeschoben werden kann. Die Sicherungsscheibe 28 stellt eine formschlüssige Verbindung in axialer Richtung zwischen dem Geberzylindergehäuse 20 und dem Gewindeeinsatz 17 her.

Fig. 5 zeigt das Ausführungsbeispiel der Sicherungsscheibe 28 allein. Die Ansicht der Fig. 5 ist gleich der Ansicht der Fig. 3. Die Sicherungsscheibe 28 ist im Wesentlichen eine flache Scheibe, die z. B. aus einem Bandstahl oder dergleichen ausgestanzt ist. Die Sicherungsscheibe 28 umfasst zwei Schenkel 29, die durch einen Federsteg 30 miteinander verbunden sind. Die Außenkontur der beiden Schenkel 36 und des Federsteges 37 ist kreisförmig, wobei auf der dem Federsteg 37 gegenüber liegenden Seite eine Aussparung 31 verbleibt. Die Aussparung 31 dient zum Aufschieben der Sicherungsscheibe 28 in die Ringnut 29 des Gewindeeinsatzes 17. Die Schenkel 36 umfassen jeweils zwei Zentrieraussparungen 32, die eine Kontur mit einem lichten Durchmesser di über einen Innenteilumfang L haben, einschließen, der dem Außendurchmesser da der Ringnut 29 entspricht. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, liegen die Schenkel 29 mit den Zentrieraussparungen 32 also an dem Außendurchmesser da des Nutbodens der Ringnut 29 an. Die Aussparung 31 weist beiderseits Schrägen 33 als Zentrierhilfe bei der Montage auf. Der übergang der Schenkel 36 auf den Federsteg 37 weist Aussparungen 34 auf, die die Umfangslänge U des Federsteges 3 vergrößern. Die Aussparungen 34 sind dabei so in die Schenkel 36 eingebracht, dass zwei Zungen 35 entstehen, die die Fläche der Schenkel 36 in Umfangsrichtung erhöhen, gleichzeitig aber die Umfangslänge des Federsteges 37 erhöhen. Der Federsteg 37 weist dadurch auf seiner gesamten Umfangslänge eine konstante Breite B und eine Konstante in Fig. 4 dargestellte Dicke D auf. Der Querschnitt A (siehe Fig. 5) des Federsteges 37 ist somit rechteckförmig oder quadratisch. Die Aussparung 31 besitzt eine kleinere öffnungsweite w als der Außendurchmesser da der Ringnut 29, so dass sich die Sicherungsscheibe 28 nicht ungewollt aus ihrer Einbaulage bewegen kann.

Fig. 6 zeigt eine Aufsicht auf eine in der öffnung 19 des Nehmerzylindergehäuses 20 angeordneten Gewindeeinsatzes 17. Das Innengewinde 18 des Gewindeeinsatzes 17 ist mit einer Schmutzkappe 39 als Transport- und Montagesicherung versehen. Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Sicherungsscheibe 28 ist eine Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik dargestellt. Die Darstellung der Fig. 6 dient allein dem Vergleich der erfindungsgemäßen Sicherungsscheibe 28 mit der Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik, eine gemeinsame Verwendung beider ist nicht vorgesehen. Im oberen Teil der Fig. 6 sind mit schraffierten Flächen Scherlinien S1 (in der Seitenansicht z.B. der Fig. 4 sind dies Scherflächen) der Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik und im unteren Bereich eine Scherlinie S2 der Sicherungsscheibe 28 bei einer axialen Kraft zwischen Gewindeeinsatz 17 und Geberzylindergehäuse 20 dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist die Scherlinie S2 der Sicherungsscheibe 28 deutlich länger als die beiden Scherlinien S1 zusammen bei der Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik. Hinzu kommt, dass die zu den Scherlinien S1 gehörenden Scherflächen der Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik einen runden Querschnitt haben, die mit der Dicke D der Sicherungsscheibe 28 gebildete Scherfläche zur Scherlinie S2 hat einen rechteckigen Querschnitt. Insgesamt ist die Scherfläche der Sicherungsscheibe 28 also deutlich größer als die Scherfläche der Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik. Zudem ist das Flächenträgheitsmoment des Querschnitts A des Federsteges 37 größer als das des runden Querschnitts der Drahtformfeder in diesem Bereich. Dies verringert die Durchbiegung der Sicherungsscheibe 28 gegenüber einer vergleichbaren Drahtformfeder 40 nach Stand der Technik.

Bezugszeichenliste

Hydraulisches System

Verbindungselement

Kupplungsausrückvorrichtung

Geberzylinder

Nehmerzylinder

Hydraulikleitung

Kupplung

Brennkraftmaschine

Kurbelwelle

Getriebeeingangswelle erstes Leitungselement zweites Leitungselement mechanische übertragung

Betätigungsglied

Gewindenippel

Außengewinde

Gewindeeinsatz

Innengewinde

öffnung

Nehmerzylindergehäuse

Sechskantförmiger Bereich der öffnung

Zylindrischer Bereich der öffnung

Durchgangsbohrung

Sechskantförmiger bereich

Zylindrischer Bereich

O-Ring Dichtung

Sicherungsscheibe

Ringnut

Schlitz

Aussparung

Zentrieraussparung

Schräge

Aussparung

Zungen

Schenkel

Federsteg

Druckraum

Schmutzkappe

Drahtformfeder nach Stand der Technik