CN101765725A - 压力介质操作的离合器执行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及借助于压力介质(特别是液压流体)操作的离合器执行机构。这种离合器执行机构尤其是在用于操作离合器装置的汽车技术领域中得到应用，该离合器装置设置在驱动发动机和换挡变速器装置之间的功率传递之中。本发明的任务在于提供一种解决方案，在制造上述类型的离合器执行机构时，该解决方案以制造技术的观点以及以功能技术的观点来看相对于比迄今为止的方案都显出优势。根据本发明，本任务通过一种离合器执行机构来解决，该离合器执行机构具有环形室、环形活塞，该环形活塞以能移动的方式容纳在环形室中，其中，环形活塞包括环形体，该环形体由合成材料制成并且具有内周壁、外周壁、底面区域和远离底面区域的端面区域，以及该离合器执行机构具有用于密封环形活塞的运动间隙区域的环形密封件，其中，该离合器执行机构的特征在于，环形活塞此外还包括环形套筒结构，该环形套筒结构在底面区域和端面区域之间延伸并且由高刚性材料制成，其中，该环形套筒结构设有径向贯通环形套筒结构的多个缺口，并且环形体在缺口区域内与环形套筒结构固定。
Description
技术领域
本发明涉及借助于压力介质(特别是液压流体)操作的离合器执行机构。这种离合器执行机构尤其是在用于操作离合器装置的汽车技术领域中得到应用，该离合器装置设置在驱动发动机和换挡变速器装置之间的功率传递之中。
背景技术
由DE 197 55 494 A1公开了一种压力介质操作的离合器执行机构，这种离合器执行机构包括施加液压流体的工作室，该工作室由环形活塞、能移动地引导环形活塞的内套筒和包围环形活塞和内套筒的孔壁来界定。将端面密封件放置到环形活塞上，相对于工作室的由液压流体填充的区段，这种端面密封件密封与环形活塞相邻的内部的运动间隙以及外部的运动间隙。
由US 2007/0029156 A1同样公开了前述类型的压力介质操作的离合器执行机构。该离合器执行机构也包括环形活塞，这种环形活塞构成由端面密封件密封的端面区域，并且按照借助液压流体对工作室的填充和压力能在工作室内部轴向地移动。
由US 2007/0029156 A1公开了另一离合器执行机构，该离合器执行机构包括由合成材料制成的环形活塞。环形活塞构成端面，该端面面向工作室。被实施为弹性体密封环的密封装置位于该端面上。
前述类型的离合器执行机构由于相对很小的结构空间需求而日益增加地变得重要。
发明内容
本发明的任务在于提供一种解决方案，即，在制造上述类型的离合器执行机构时，该解决方案以制造技术的观点以及以功能技术的观点来看相对于迄今为止的方案都显出优势。
根据本发明，本任务通过一种离合器执行机构来解决，该离合器执行机构具有：
-环形室，
-环形活塞，该环形活塞以能移动的方式容纳在环形室中，
-其中，环形活塞包括环形体，该环形体由合成材料制成并且具有内周壁、外周壁、底面区域和远离所述底面区域的端面区域，以及
-用于密封环形活塞的运动间隙区域的环形密封件，
-其中，该离合器执行机构的特征在于，环形活塞此外还包括环形套筒结构，该环形套筒结构在底面区域和端面区域之间延伸并且由高刚性材料制成，其中，该环形套筒结构设有径向贯通环形套筒结构的多个缺口，并且环形体在缺口区域内与环形套筒结构固定。
由此能够以有利的方式实现具有机械上能加载高负荷的环形活塞的离合器执行机构，其中可以过程可靠地、在保持很小的构件公差的情况下低成本地制造环形活塞。通过根据本发明的方案还能够实现：使环形活塞的热膨胀性能适合于对工作室的提供起决定性作用的结构构件的热膨胀性能，从而即使在明显处于典型的功能温度区域之外的温度下也不会出现不允许的运动间隙收缩或者扩展。
环形套筒结构优选由钢材料(尤其是钢板下料)制成。环形套筒结构的特殊的构件几何形状尤其可以通过对钢板进行深拉伸成型来实现。相对于钢板的深拉伸成型可供选择的是，环形套筒结构能够由钢板片制造为卷曲的构件。在此环形套筒结构优选通过如下方式来构造，即，卷曲成或者拉成环形套筒的板片在相互接合的区段的区域中通过轴向接合处封闭地被实施。在该轴向接合处的区域中尤其可以构造焊缝，通过该焊缝实现对卷曲的下料的两个端部区段进行材料配合地固定。该焊缝尤其可以被实施为电阻焊缝。相对于轴向接合处的这种构造方式可供选择的是，相邻的凸缘能够通过嵌合结构(例如通过在外周方向上底切的嵌合结构)实现封闭。环形套筒结构也能够在轴向接合处区域中以其他方式实现封闭，尤其是铆接、嵌接或者咬合。
根据本发明的特别优选的实施方式，环形套筒结构通过如下方式构造，即，该环形套筒结构具有沉入到底面区域中的轴向端部区段，其中，环形套筒结构在该轴向端部区段中设有径向向外突出的环形边缘。通过环形套筒结构的这种构造方式，环形套筒结构实现了很高的抗变形刚性。此外，能够实现的是，由环形套筒结构传递的轴向力在表面压力相对较小的条件下导向有助于构成环形体底面区域的合成材料。
环形套筒结构优选还具有沉入到环形体的端面区域中的端面端部区段，其中，环形套筒结构在该区域中同样设有向外突出的环形边缘。
环形套筒结构能够通过如下方式构造，即，通过该环形套筒结构提供固定区段，该固定区段用于固定离合器分离轴承或者用于固定承载离合器分离轴承的夹。为此，所述环形套筒结构可以设有从环形体的底面区域伸出的凸出区域，或者具有至少一个在环形体的底面区域中至少部分地暴露的区域，其中，在该凸出区域中或者在暴露的部位上可以构造固定区段，这些固定区段最终能够实现离合器分离轴承的固定。
此外，在环形套筒结构上还可以构造从环形体的端面区域伸出的或者至少部分地构造在该区域中暴露的定位区域，环形密封件贴附在该定位区域上。
还能够实现：环形密封件直接以材料的方式连接到环形套筒结构上，尤其是硫化(anvulkanisieren)到环形套筒结构上。此外，也能够实现：环形密封件固定在环形夹结构上，并且该环形夹结构与环形套筒结构卡合。
相对于用来制造环形套筒结构的上述解决方案可供选择的是，环形套筒结构也能够由金属板下料制成，环形套筒结构例如通过压铸方法由其他金属材料(尤其是铝压铸件或者锌压铸件)制成。还能够实现：环形套筒结构由纤维增强的合成材料制成，例如具有至少45％以玻璃球、玻璃纤维或者适当矿物填充物形式的填充物成份的热塑塑料或者热固性塑料，并且用于构造真正的环形体而设置的合成材料被喷射成型到具有缺口的充当加固结构的环形套筒结构上。
环形套筒结构尤其可以在用于环形体的接触部的区域中设有增附剂涂层。
根据本发明的另一方面，开头所述的基于本发明的任务也通过具有权利要求12所述特征的环形活塞装置来解决。
附图说明
由下述说明并结合附图得到本发明的其他细节和特征。其中：
图1a示出用于说明根据本发明的离合器执行机构结构的轴向剖视图，该离合器执行机构处于接合状态(上半剖视图)以及分离状态(下半剖视图)；
图1b示出用于形象说明根据本发明的第二实施方式的离合器执行机构结构的另一轴向剖面图示，该离合器执行机构带有通过环形夹接到环形活塞上的环形密封件；
图1c示出根据本发明的第三实施方式的离合器执行机构的轴向剖面图示；
图2a示出用于形象说明根据本发明的第四实施方式的离合器执行机构的轴向剖视图；
图2b示出用于形象说明环形体在环形套筒结构上的固定的细节剖面图示；
图2c示出用于形象说明另一变型方式的另一细节剖面图示，该变型方式将提供引导面的环形体固定在环形套筒结构上。
具体实施方式
图1a示出离合器执行机构，该离合器执行机构用于轴向移动这里被实施为滚动轴承的离合器分离轴承1。该离合器执行机构包括环形活塞2，这种环形活塞2容纳在环形室3中，并且依据经由压力介质通道4导入的液压流体可以在环形室3中以平行于变速器轴线X的方式轴向移动。
环形活塞包括由合成材料制成的环形体5。环形体构成在这里充当引导面的内周壁5a和外周壁5b，该外周壁5b在保留较大中间空间的情况下面向环形室3的内壁3a。此外，环形体5构成在这里直接轴向支持离合器分离轴承1的底面区域5c以及远离底面区域5c的端面区域5d。
环形密封件7固定在该端面区域5d上，这种环形密封件7相对于离合器执行机构的环形体2密封环形室3的选择性施加压力介质的区域。环形密封件7以本身公知的方式由弹性体材料制成，并且通过如下方式构造，即，该环形密封件7在经由压力介质通道4导入的压力介质(尤其是液压流体)的作用下密封地紧贴到环形室3的相邻的壁上。
在这里所示的实施例中，环形室3的内壁3a由执行机构凸缘壳体8构成，该执行机构凸缘壳体8被拧紧在变速器壳体9上。在保留用于构成环形室3所需的径向间距的条件下，将引导套筒10置入到该执行机构凸缘壳体8中，这种引导套筒10构成环形室3的内壁3a。
这里所示的离合器执行机构由如下方式而著称，即，在底面区域5c和端面区域5d之间延伸的、由高刚性材料制成的环形套筒结构11置入到环形活塞2中，其中，该环形套筒结构11设有径向贯穿环形套筒结构11的多个缺口12，其中，环形体5在这些缺口12区域内与环形套筒结构11固定。
在这里所示的实施例中，缺口12由径向孔构成，这些径向孔在外周方向上依次贯穿环形套筒结构11。在这里所示的实施例中，在环形套筒结构11总共构造三串较小的缺口12。在环形套筒结构11中这些缺口12的大小及其位置通过如下方式来选择，即，一方面将有助于形成环形体的合成材料尽可能有效地固定在环形套筒结构11上，然而另一方面不产生环形套筒结构11的不允许的明显减弱。优选的是，这些缺口12的棱边被稍微倒圆或者至少稍微倒角地构造，以便在合成材料结构和嵌入到该合成材料结构中的环形套筒结构11之间实现尽可能无应力峰值的力传递。
在这里所示的实施例中，用于构造环形体2而设置的合成材料在嵌件成型过程(Insert-Moldingprozess)的范围内被喷塑成型到环形套筒结构11上。
通过环形体5可以以有利方式实现几何上相对复杂的引导面几何形状，例如相对纤细的纵向卷边以及用于连接离合器分离轴承装置1及环形密封件7所需的细节几何形状。
在所示的实施例中，环形套筒结构11由钢材料制成。在此环形套筒结构11可以被制造为深拉伸构件或者优选为被制造为卷曲的，并且在这里构成轴向接合处的区域内可以被制造为封闭的环形结构。这些在这里不能进一步看出的轴向接合处可以通过焊缝、通过相互形状配合地嵌合的嵌接结构以及通过铆接和/或咬合连接来封闭。在根据图1a的实施例中，环形套筒结构不仅在其进到底面区域5c中的轴向端部区段中而且也在其进到端面区域5d中的轴向端部区段中分别设有向外突出的环形边缘5e或者5f。通过这些环形边缘5e、5f改善在用于构造环形体2而找来的合成材料与接入到环形体2中的环形套筒结构11之间的轴向力传递。如该视图所示，通过环形套筒结构11的进到到环形体的底面区域5c中以及也许还进到环形体的端面区域5d中的轴向端部区段能够构成固定区段，通过该固定区段，离合器分离轴承装置1(如图所示)或者还有环形密封件7可以特别有效地接到环形活塞2上。
在根据图1a的实施例中，径向向外突出的环形边缘5e构成支承壁区段，承载分离轴承1的环形夹15的卡舌14卡合在该支承壁部分上。环形夹15通过如下方式构造，即，该环形夹15构成面向环形活塞2的支承面，该支承面位于由环形体2构成的合成材料端面上，并且此外在轴向上由径向突出的环形边缘5e支承。通过这里所示的布置实现离合器分离轴承装置1在环形活塞2上的特别可靠且机械上能加载高负荷的连接。
在这里所示实施例中，环形活塞通过如下方式构造，即，环形套筒结构11如此深地嵌入环形体，即，不仅在环形套筒结构11的面向引导套筒10的内侧上而且在环形体的面向内壁3a的区域中，由合成材料制成的外壳区域将其厚度优选保持得相对很低(尤其是大约为0.8mm，或者大约相当于环形套筒结构11的板材厚度或者外壳厚度)。在根据图1a的实施例中，环形活塞2被实施为滑动套管，这样的滑动套管由被包覆成型(umspritzt)的钢套管构成。该钢套管在外部直径上以壁厚度至少为0.8mm的合成材料包覆成型。通过在钢套管的圆柱形区段的外周上构造的孔，使在注塑成型过程中合成材料物质易于流动和环流，并且能够通过合成材料实现对钢凸缘的牢固的抱合。
前述实施方式基本上符合根据图1b的实施例。与根据图1a的实施例不同，在根据图1b的变型方式中，环形密封件7通过环形密封件保持夹7a接到环形活塞2的环形体上。环形密封件保持夹7a通过如下方式构造，即，通过该环形密封件保持夹7a，环形密封件7在轴向上固定在环形活塞2上。为此环形密封件保持夹7a具有在其端面端部5d区域内搭接环形活塞2的环形区段，在该环形区段上构造定位边7b，这样的定位边7b从后方嵌合在端面区域5d中构造的、径向向外突出的环形接片或者凸肩边缘。
用于根据图1a和图1b的实施例的前述实施方式符合根据图1c的实施例。在上述实施例的另一变型方式中，在根据图1c的该实施方式中，在环形边缘5e、5f的区域内还设有通孔16、17，通过该通孔16、17，进一步支持有助于构成环形活塞2的合成材料与环形套筒结构11的附着。还是在该实施例中，环形套筒结构11在通过其构成的外周壁区域中也设有径向的贯穿开口或者通孔12。
由内部从后方嵌合环形活塞2的保持套管20被置入到在这里所示的环形活塞2中。保持套管20包括承载离合器分离轴承1的保持凸缘区段21以及承载环形密封件7的保持边缘22。环形密封件7硫化到该保持边缘22上。为此保持边缘22在其面向环形密封件7的外表面区域中被粗糙化地实施，并且优选涂覆促进硫化过程的化学增附剂。在该实施例中，保持边缘22实施为环形槽结构，该环形槽结构构成面向环形活塞2的内部槽。该内部槽位于由端面区域5d构成的环形面上，并且在此自动相对环形活塞2定心。保持套筒2设有嵌合爪23、24，这些嵌合爪23、24在这里与由边5e、5f构成的径向壁或者环形凸肩嵌合，并且由此保持套管20在轴向上附加地固定在环形活塞2上。环形套筒结构2可以由多个环形套筒段构成或者还可以构造为轴向开槽的结构，从而该环形套筒结构11可以通过如下方式变形，即，该环形套筒结构11能够从内部置入到保持套管20中。
在图2a中示出根据本发明的离合器分离轴承装置的第四实施方式，该离合器分离轴承装置在这里包括离合器执行机构，该离合器执行机构包括容纳在环形室3中的环形活塞。该环形活塞包括由合成材料制成的引导结构30、环形密封件7和环形活塞裙11，该环形活塞裙11包括密封件连接区段5f和离合器分离轴承连接区段5e。环形活塞裙11由钢材料制成，并且设有径向贯穿环形活塞裙的多个通孔12。引导结构30通过这些通孔12固定在环形套筒结构11e上。
在该实施例中，引导结构30由多个合成材料段构成，其中，这些合成材料段从内部出来放置在环形活塞裙11上。
合成材料段优选通过如下方式构造，即，通过这些合成材料段构成具有纵向花纹的内壁，该内壁能够平稳地在由内部套筒提供的圆柱形的引导面上移动。
由根据图2b的示例可以看出，合成材料段30能够径向地从内部出来放置在环形活塞裙11f上并且通过固定结构31来固定，这种固定结构31径向贯穿通孔12f并且从后方嵌合裙11f的外壁。
图2c示出用来将引导结构30固定在裙11g上的变型方式，其中，在该实施例中，通过耳轴区段33的热成型(尤其是超声波熔融)来实现引导结构的固定，该耳轴区段33通过如下方式构造，即，该该耳轴区段33同样径向贯穿通孔12并在此构成轮缘区段，通过这些轮缘区段，裙11g的与通孔12相邻的、给通孔镶边的壁被从后方接合。
引导结构30的段可以通过如下方式构造，即，在邻近的段31之间保留小的间隙34，从而为引导段30的由温度引起的体积变化保留足够的运动空间。
在温度波动时由于很薄的材料壁相应地有很少的合成材料物料参与直径变化。对此，通过内部的合成材料壁和外部的合成材料覆盖部通过钢套管圆柱形区段中孔的连接反作用于直径变化的附加的保持力。在所提出的实施方式中，包覆成型钢凸缘能够工艺可靠地保持相对小的公差，尤其是引导结构的孔公差。
由于根据本发明的方案，通过减小基于根据本发明可实现的极小的引导间隙的滑动套管倾斜间隙会改善滑动套管在引导套管上的引导特性。由于根据本发明的方案，此外通过钢套管，轴向的刚性得到增强。此外，卡接(例如卷边环通过钢棱边8与滑动套管的卡接)的保持硬度得到增强。此外，当钢套管被构造为卷曲的部分时，实现支承环的低成本制造。
在另一实施方式中，根据图2a、2b和2c提出：将在滑动套管的孔中的合成材料工作面构造为合成材料段片。这些合成材料段片在钢套管中通过孔借助于卡接或者热冲压来固定。在图2b中，这些片实施为单个段，在图2b中，例如相对于根据图2c所示的变型方式，将更大的单个段固定在钢套管中。此外，作为先前的实施变型方式提出：合成材料片以形状配合、力配合和材料配合的方式固定地接入到金属型材套管中。该型材可以被制造为拉成的套管、由带钢卷曲而成、作为多花键型材拉成(Vielkeilprofil)或者被制造为烧结件。
这些合成材料片可以作为单个段片放入槽中、作为敞开的笼式连接物卡入到槽中或者通过对槽进行喷塑来成型。在新型件另一构造方式中提出：密封环通过硫化过程直接成型到金属滑动套管上。
优点：由于能够保持得很小的间隙，通过滑动套管的很小的摆动运动对密封环的要求较低并因此可以直接被硫化接上。
Claims (20)
1.离合器执行机构，所述离合器执行机构具有：
-环形室(3)，
-环形活塞(2)，所述环形活塞(2)以能移动的方式容纳在所述环形室(3)中，
-其中，所述环形活塞(2)包括环形体(5)，所述环形体(5)由合成材料制成并且具有内周壁(5a)、外周壁(5b)、底面区域(5e)和远离所述底面区域的端面区域(5d)，以及
-用于密封所述环形活塞(2)的运动间隙区域的环形密封件(7)，
-其特征在于，所述环形活塞(2)此外还包括环形套筒结构(11)，所述环形套筒结构(11)在所述底面区域(5e)和所述端面区域(5d)之间延伸并且由高刚性材料制成，其中，所述环形套筒结构(11)设有径向贯穿所述环形套筒结构(11)的多个缺口(12)，并且所述环形体(5)在所述缺口(12)区域内与所述环形套筒结构(11)固定。
2.根据权利要求1所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)由钢材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)被制造为深拉伸构件。
4.根据权利要求1或2所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)被制造为卷曲的构件。
5.根据权利要求4所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)在轴向接合处区域内被封闭地制造。
6.根据权利要求4所述的离合器执行机构，其特征在于，所述轴向接合处通过焊缝来封闭。
7.根据权利要求4所述的离合器执行机构，其特征在于，所述轴向接合处通过嵌接机构来封闭。
8.根据权利要求1至7中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)具有沉入到所述底面区域(5c)中的轴向端部区段，以及所述环形套筒结构(11)在所述区域中设有径向向外突出的环形边缘(5e)。
9.根据权利要求1至8中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)具有沉入到所述端面区域(5d)中的端面端部区段(5f)，以及所述环形套筒结构(11)在所述区域中设有径向向外突出的环形边缘。
10.根据权利要求1至9中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，在所述环形套筒结构(11)上构造从所述环形体(2)的底部区域伸出的凸出区域，以及在所述凸出区域中构造固定区段，以便固定离合器分离轴承。
11.根据权利要求1至10中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，在所述环形套筒结构(11)上构造从所述端面区域(5f)伸出的或者在所述区域中暴露的定位区段，以及在所述定位区段上构造固定区段，以便固定所述环形密封件(7)。
12.根据权利要求1至11中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形密封件(7)被硫化到所述环形套筒结构(11)上。
13.根据权利要求1至12中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形密封件(7)被接到环形夹结构上，以及所述环形夹结构与所述环形套筒结构(11)嵌合。
14.根据权利要求1至13中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)由纤维增强的合成材料制成，例如具有至少40％以玻璃球、玻璃纤维或者适当矿物填充物形式的填充物成份的热塑性塑料或者热固性塑料。
15.根据权利要求1至14中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，用于构造所述环形体(2)而设置的所述合成材料被喷塑成型到所述环形套筒结构(11)上。
16.根据权利要求1至15中的至少一个所述的离合器执行机构，其特征在于，所述环形套筒结构(11)至少在用于所述环形体(2)的接触部的区域中设有增附剂涂层。
17.用于离合器执行机构的环形活塞装置，所述环形活塞装置具有引导结构、用于密封所述环形活塞装置的密封装置(7)以及环形活塞裙，所述环形活塞裙包括用于连接所述密封装置的密封件连接区段、用于连接离合器分离轴承的分离轴承连接区段以及在所述密封件连接区段和离合器分离轴承连接区段之间延伸的环形活塞裙，其中，所述环形活塞裙由钢材料制成，并且设有径向贯通所述环形活塞裙的多个通孔(12)，其中，所述引导结构通过所述通孔(12)固定在所述裙区段上。
18.根据权利要求17所述的环形活塞装置，其特征在于，所述引导结构由多个合成材料段构成，以及所述合成材料段从内部放置到所述环形活塞裙上。
19.根据权利要求17或18所述的环形活塞装置，其特征在于，所述引导结构由多个合成材料段构成，以及所述合成材料段从外部放置到在所述环形活塞裙上。
20.根据权利要求19所述的环形活塞装置，其特征在于，通过所述合成材料段构成具有纵向花纹的内壁。
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