DE102007023275A1

DE102007023275A1 - Zentralausrücker

Info

Publication number: DE102007023275A1
Application number: DE102007023275A
Authority: DE
Inventors: Stephane Rocquet
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Zur Erhöhung der Lebensdauer eines Zentralausrückers für hydraulische Kupplungsbetätigungen, insbesondere seines Ausrücklagers, wird die Mantelfläche des im Gehäuse des Zentralausrückers geführten Ringkolbens mit mindestens einer Ausnehmung versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentralausrücker für mindestens eine hydraulische Kupplung, insbesondere für eine Fahrzeugkupplung, mit einem einteilig ausgebildeten Gehäuse, das aus einem Gehäuseboden besteht, in dem ein Druckanschluss vorgesehen ist und vom Gehäuseboden senkrecht zu diesem zwei koaxiale, ringförmige Wandungen abgehen, die einen ringförmigen Raum bilden, in dem ein als Hohlzylinder ausgebildeter Ringkolben mit einer als Druckfläche ausgebildeten ringförmigen, mit einer Dichtung versehenen Stirnfläche und dem Gehäuseboden einen Druckraum bilden, wobei der Ringkolben mit seinem als Gleitfläche ausgebildeten Innenumfang auf der Umfangsfläche der ersten Wandung axial dicht geführt wird, und die Gleitfläche des Ringkolbens teilweise von der Umfangsfläche der ersten Wandung beabstandet sein kann.
Es ist bekannt, dass eine herkömmliche hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge aus einem Geberzylinder besteht, der mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter verbunden ist, wobei der Geberzylinder über ein Kupplungspedal betätigt werden kann. Der Geberzylinder ist über eine Druckleitung mit einem Nehmerzylinder hydraulisch verbunden, so dass ein vom Kupplungspedal erzeugter Druck auf die Flüssigkeitssäule im Geberzylinder und weiter über die Druckleitung auf den Nehmerzylinder übertragen wird. Im Ergebnis dieser Druckübertragung wird ein beispielsweise mit dem Nehmerzylinder verbundenes Ausrücklager zur Druckbeaufschlagung der Kupplung vom Nehmerzylinder mit einer Betätigungskraft beaufschlagt. Über einen mit dem Nehmerzylinder verbundenen oder in diesem integrierten Ausrückmechanismus wird der Ausrückmechanismus der Kupplung, beispielsweise eine Tellerfeder, die Kupplungsdruckplatte von der Kupplungsmitnehmerscheibe getrennt und damit auch der Motor vom Getriebe des Kraftfahrzeuges. Handelt es sich um einen um die Getriebeeingangswelle konzentrisch angeordneten Nehmerzylinder, der mit einem Ausrücklager fest verbunden ist, wird diese Anordnung auch als Zentralausrücker bezeichnet.
In der EP 0 168 932 wird ein Zentralausrücker mit folgendem Aufbau beschrieben. Das Gehäuse besteht aus einem steifen Material und bildet mit seinem Durchmesser, in dem die Getriebeeingangswelle aufgenommen wird, einen ringförmigen Raum, der jedoch von der Getriebeeingangswelle beabstandet ist. Zwischen diesem Innendurchmesser des Gehäuses und der Getriebeeingangswelle ist eine koaxial zum Gehäuse verlaufende Stahlhülse angeordnet, die mit der Stirnwand des Gehäuses verbunden werden kann. In dem Raum zwischen dieser Stahlhülse und der Innenwandung des Gehäuses wird ein Ringkolben geführt, der nur auf einem Teilbereich seiner Gleitfläche mit der Stahlhülse in Kontakt steht. In einem weiteren Bereich, der in Richtung Ausrücklager weist, ist die Innenfläche des Ringkolbens von der Dicht- bzw. Lauffläche der Stahlhülse beabstandet. Diese konstruktive Ausführung des Kolbens dient im Zusammenhang mit einem ringförmig am Ende der Hülse angebrachten Clip als Anschlag. Die sich zwischen der Stahlhülse und der Gleitfläche des Kolbens befindende Hydraulikflüssigkeit wird bei der axialen Bewegung des Kolbens mitbewegt, so dass diese auch an das Ausrücklager vordringen bzw. in dessen Inneres eindringen kann. Zwischen den beiden Lagerschalen des Ausrücklagers ist ein Schmiermittel vorgesehen, das zur Kühlung der im Ausrücklager rotierenden Bauteile dient.
Aus dem Stand der Technik ist außerdem ein gattungsgemäßer Zentralausrücker bekannt, dessen Gehäuse aus einem Gehäuseboden besteht, in dem ein Druckanschluss vorgesehen ist und vom Gehäuseboden senkrecht zu diesem zwei koaxiale, ringförmige Wandungen abgehen. Dabei ist die erste Wandung auf ihrem Außenumfang zum Ausrücklager hin abgestuft ausgeführt. Diese beiden Wandungen bilden einen ringförmigen Raum, in dem ein als Hohlzylinder ausgebildeter Ringkolben mit einer als Druckfläche ausgebildeten ringförmigen, mit einer Dichtung versehenen Stirnfläche und dem Gehäuseboden einen Druckraum bildet. Der Ringkolben mit seinem als Gleitfläche ausgebildeten Innenumfang wird auf der Umfangsfläche der ersten Wandung axial dicht geführt. Die Gleitfläche des Ringkolbens ist auf ihrer Länge teilweise von der Umfangsfläche der ersten Wandung beabstandet. Der zwischen den beiden Wandungen erzeugte Druckraum wird von einer am Ringkolben befestigten Ringdichtung abgedichtet. Weiterhin sind einerseits am Gehäuse, speziell an der zweiten Wandung und andererseits am Ausrücklager jeweils stirnseitige Aufnahmen vorgesehen, in die eine in axialer Richtung verlängerbare ring- oder schlauchförmige Abdeckung einsetzbar ist, um möglichen Schmutz vom axial bewegbaren Kolben fern zu halten.
Endseitig ist der Kolben mit dem Ausrücklager verbunden, in dem ebenfalls, wie bereits erwähnt, zwischen den Wälzkörpern und den diesen umgebenden Lagerringen Schmiermittel eingebracht ist. Durch die Bewegung des Ringkolbens steigt die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit im Druckraum des Zentralausrückers, wodurch deren Viskosität abnimmt. Sehr heiße, dünnflüssige Hydraulikflüssigkeit, welche die Dichtlippe einer Lippendichtung zur Abdichtung der gegeneinander axial verschiebbaren Bauteile des Zentralausrückers passiert, bildet einen Hydraulikflüssigkeitsfilm auf einer Gleitfläche des Ringkolbens.
Über die Einsatzdauer des Zentralausrückers lässt die Dichtwirkung der Lippendichtung am Kolben infolge Alterung des Materials nach, wodurch die sich im Druckraum bzw. sich auf der Gleitfläche befindende Hydraulikflüssigkeit die Möglichkeit hat, infolge der Kolbenbewegung bis an das Ausrücklager bzw. zwischen die beiden Lagerschalen zu gelangen.
Da die Hydraulikflüssigkeit eine andere Zusammensetzung enthält als das sich zwischen den Lagerschalen befindende Schmiermittel, kommt es zu einer Zersetzung des Schmiermittels. Damit ist eine Kühlung des Lagers nicht mehr gewährleistet, wodurch dessen Lebensdauer erheblich herabgesetzt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen gattungsgemäßen hydraulischen Zentralausrücker zum Ausrücken einer Kupplung nach dem Stand der Technik im Wesentlichen derart weiter zu entwickeln, dass bei möglichst gleich bleibendem Herstellungsaufwand und -kosten dessen Lebensdauer erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Zentralausrücker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Somit wird ein Zentralausrücker nach dem Stand der Technik für mindestens eine hydraulische Kupplung, insbesondere für eine Fahrzeugkupplung, vorgeschlagen, der ein einteilig ausgebildetes Gehäuse aufweist, das aus einem Gehäuseboden besteht, in dem ein Druckanschluss vorgesehen ist. Außerdem gehen vom Gehäuseboden senkrecht zu diesem zwei koaxiale, ringförmige Wandungen ab, die einen ringförmigen Raum bilden, in dem ein als Hohlzylinder ausgebildeter Ringkolben geführt wird, dessen Stirnfläche eine Druckfläche bildet, die ringförmig und mit einer Dichtung versehen ist. Diese Druckfläche bildet mit dem Gehäuseboden einen ringförmigen Druckraum. Der axial bewegbare Ringkolben wird mit seinem als Gleitfläche ausgebildeten Innenumfang auf der Umfangsfläche der ersten Wandung axial dicht geführt. Dabei kann die Gleitfläche des Ringkolbens teilweise von der Umfangsfläche der ersten Wandung beabstandet sein, wobei die Mantelfläche des Ringkolbens mindestens von einer Ausnehmung durchdrungen wird.
Durch diese konstruktive Ausgestaltung des Ringkolbens ist es möglich, dass die sich zwischen der Gleitfläche des Kolbens und der Umfangsfläche der ersten Wandung angesammelte Hydraulikflüssigkeit über die Ausnehmungen entweichen kann und somit nicht mehr an das Ausrücklager gelangt. Damit ist gewährleistet, dass sich das Schmiermittel im Lager nicht mit Hydraulikflüssigkeit vermischt und somit auch die rotierenden Bauteile dauerhaft gekühlt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Mantelfläche des Ringkolbens mit mehreren Ausnehmungen versehen. Diese sind in vorteilhafter Weise als Durchgangsbohrungen ausgeführt. Allerdings können die Ausnehmungen auch unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, wie beispielsweise oval, ellipsenförmig oder schlitzartig.
Weiterhin ist es vorteilhaft, sowohl das Gehäuse als auch den Ringkolben aus einem Kunststoffmaterial herzustellen. Dabei ist das Material so zu wählen, dass es den auftretenden Ausrückkräften standhält. Allerdings können ebenso gut entweder das Gehäuse oder der Kolben oder beide Bauteile aus metallischem oder nichtmetallischem Werkstoff hergestellt sein. Ein aus Kunststoff hergestellter Zentralausrücker bietet jedoch gegenüber einem aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff hergestellten Ausrücker Kostenvorteile bei seiner Herstellung.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteilen.
Es zeigen:
1 die untere Hälfte eines Zentralausrückers nach dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung;
2 den Zentralausrücker gemäß 1 mit der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung.
3 den erfindungsgemäßen Kolben als Einzelteil in perspektivischer Darstellung.
1 zeigt einen Zentralausrücker 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Zentralausrücker 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 mit einem Gehäuseboden 2c, in dem ein nicht dargestellter Druckanschluss eingebracht ist. Von diesem Gehäuseboden 2c gehen senkrecht zwei zueinander beabstandete und koaxial verlaufende Hohlzylinder ab, wobei der innere Hohlzylinder eine erste Wandung 2a und der zweite äußere Hohlzylinder eine zweite Wandung 2b definiert. Der Gehäuseboden 2c zwischen den beiden Wandungen 2a und 2b definiert deren Abstand zueinander. Zwischen diesen Wandungen 2a und 2b wird ein Ringkolben 3 geführt. An dem zum Gehäuseboden 2c weisenden Ende des Ringkolbens 3 ist an diesem eine als Lippendichtring ausgebildete schwimmende Dichtung 4 angeordnet. Das andere En de des Ringkolbens 3 ist so ausgebildet, dass es den Lagerinnenring 6b des Ausrücklagers 6 aufnehmen kann. Dieses Ausrücklager 6 weist außerdem einen Lageraußenring 6a auf. Die Form der beiden Lagerringe 6a und 6b ist dabei so gewählt, dass zwischen ihnen Wälzkörper in einem Schmiermittelbett 7 an je einem Lagerring 6a und 6b einen Anschlag finden. Am Ringkolben 3 ist in diesem Beispiel eine schwimmende Dichtung 4 vorgesehen. Ebenso gut könnte diese Dichtung 4 über einen Adapter mit dem Ringkolben 3 verbunden und somit angebunden sein. Der Ringkolben 3, beziehungsweise die daran vorgesehene Dichtung 4, definiert in Verbindung mit den beiden Wandungen 2a und 2b und dem Gehäuseboden 2c einen Druckraum 5, dessen Größe sich infolge der axialen Verschiebung des Ringkolbens 3 verändert. Weiterhin sind sowohl am Gehäuse 2 als auch am Lagerinnenring 6b Aufnahmen zur axialen Abstützung einer Druckfeder 9 vorgesehen. Diese Aufnahmen sind außerdem zur Befestigung einer Schmutzabdeckung 10 ausgebildet. Das Material und die Länge der Schmutzabdeckung 10 sind so gewählt, dass diese bei einer axialen Bewegung des Ringkolbens 3 bis zu dessen Anschlag die Bewegung synchron ausführen kann, um zu gewährleisten, dass kein Schmutz zwischen die Führungsflächen der Innenwand des Ringkolbens 3 und der Umfangsfläche der ersten Wandung 2a eindringen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Breite der ersten Wandung 2a im Bereich des Endes der zweiten Wandung 2b verjüngend gestuft ausgebildet. Der Ringkolben 3 weist dazu in diesem abgestuften Bereich der ersten Wandung 2a eine diese Differenz im Durchmesser ausgleichende Verdickung auf, so dass eine koaxiale Führung des Ringkolbens 3 über die gesamte Länge der Umfangsfläche der ersten Wandung 2a sichergestellt ist. Die Verdickung am Ringkolben 3 bildet mit der Stufe an der ersten Wandung 2a einen Anschlag. Je nachdem welcher Zentralausrücker eingesetzt wird, könnte auch die Breite der Wandung 2a im gesamten Bereich der Gleitfläche des Kolbens 3 gleich sein. Ebenso gut könnte auch die Gleitfläche des Kolbens 3 abgestuft ausgebildet sein.
Wird ein nicht dargestelltes Kupplungspedal betätigt, um eine nicht dargestellte Kupplung zu betätigen, wird der Zentralausrücker 1 mit Druck beaufschlagt. Das heißt, dass die sich im Druckraum 5 befindende Hydraulikflüssigkeit bewirkt, dass der Ringkolben 3 axial bis zu einem Anschlag 14 und damit auch das Ausrücklager 6 so weit verschoben wird, dass der Lageraußenring 6a mit einer nicht dargestellten Tellerfeder einer Kupplung in Eingriff gebracht werden kann, um damit einen Schaltvorgang in einem nicht dargestellten Getriebe auszulösen. Nach Beendigung der Kupplungsbetätigung baut sich der Druck in der Übertragungsstrecke wieder ab und der Ringkolben 3 bewegt sich in Richtung Gehäuseboden 2c, wodurch sich die Größe des Druckraumes 5 verkleinert. Während dieser Bewegung des Ringkolbens 3 dichtet die Dichtung 4 den Druckraum 5 mit ihren beiden Dichtlippen in jeweils radialer Richtung zu den Wandungen 2a und 2b hin ab, um eine größtmögliche Druckübertragung auf den Ringkolben 3 zu gewährleisten. Infolge der zwischen der Lippe der Dichtung 4 und der Gleitfläche der Wandung 2a auftretenden Reibung kommt es durch Abrieb an der vorzugsweise aus Gummi hergestellten Dichtung 4 zu Abrieb bzw. zu Mikrorissen, die dazu führen, dass in diesem Bereich Leckagen auftreten. Diese Leckage sammelt sich bei der Bewegung des Ringkolbens 3 in dem Ringspalt 13. Über die Anbindung des Ringkolbens 3 an den Lagerinnenring 6b gelangt diese geringe Menge an Hydraulikflüssigkeit letztendlich in den Zwischenraum zwischen beide Lagerringe 6a und 6b, und vermischen sich mit dem darin befindlichen Schmiermittel 7. Da es eine andere Zusammensetzung als die Hydraulikflüssigkeit besitzt, löst sich das Schmiermittel 7 auf. Das hat zur Folge, dass die Wälzkörper im Ausrücklager 6 nicht mehr geschmiert und damit auch nicht mehr gekühlt werden, was zu einer Erhöhung der Temperatur des Ausrücklagers 6 führt. Das führt weiterhin dazu, dass die Lebensdauer des Ausrücklagers 6 herabgesetzt wird. Sind die an das Ausrücklager angrenzenden Bauteile des Zentralausrückers 1 aus Kunststoffmaterial gefertigt, werden diese durch die entstehende Temperaturerhöhung ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen. Der Pfeil 12 zeigt in dieser Figur den Weg der Leckage an, ausgehend vom Druckraum 5 bis zum Eindringen in das Ausrücklager 6.
2 zeigt den Zentralausrücker 1 von 1, wobei der Ringkolben 3 konstruktiv so verändert wurde, dass der Weg von auftretender Leckage zum Ausrücklager 6 unterbrochen wird und somit Hydraulikflüssigkeit nicht mehr in das Ausrücklager 6 eindringen kann. Zu diesem Zweck ist die Mantelfläche des Ringkolbens 3 am Umfang mit mehreren Durchgangsbohrungen 8 versehen. Die Anzahl der Durchgangsbohrungen 8 sollte dabei so gewählt werden, dass die erforderliche Steifigkeit des Ringkolbens 3 gewährleistet ist.
Die 3 stellt den Ringkolben 3 mit den in dessen Mantelfläche eingebrachten Durchgangsbohrungen 8 als Einzelteil dar.

1: Zentralausrücker
2: Gehäuse
2a: erste Wandung
2b: zweite Wandung
2c: Gehäuseboden
3: Ringkolben
4: Dichtung/Lippendichtring
5: Druckraum (mit Hydraulikfluid gefüllt)
6: Ausrücklager
6a: Lageraußenring
6b: Lagerinnenring
7: Schmiermittel
8: Ausnehmungen
9: Druckfeder
10: Schmutzabdeckung
12: Pfeil
13: Ringspalt
14: Anschlag

Claims

Zentralausrücker (1) für mindestens eine hydraulische Kupplung, insbesondere für eine Fahrzeugkupplung, mit einem einteilig ausgebildeten Gehäuse (2), das aus einem Gehäuseboden (2c) besteht, in dem ein Druckanschluss vorgesehen ist und vom Gehäuseboden (2c) senkrecht zu diesem zwei koaxiale ringförmige Wandungen (2a, 2b) abgehen, die einen ringförmigen Raum bilden, in dem ein als Hohlzylinder ausgebildeter Ringkolben (3) mit einer als Druckfläche ausgebildeten ringförmigen mit einer Dichtung (4) versehenen Stirnfläche und dem Gehäuseboden (2c) einen ringförmigen Druckraum (5) bilden, wobei der Ringkolben (3) mit seinem als Gleitfläche ausgebildeten Innenumfang auf der Umfangsfläche der ersten Wandung (2a) axial dicht geführt wird, wobei die Gleitfläche des Ringkolbens (3) teilweise von der Umfangsfläche der ersten Wandung (2a) beabstandet sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Ringkolbens (3) mindestens eine Ausnehmung (8) aufweist.
Zentralausrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Ringkolbens (3) mehrere willkürlich angeordnete Ausnehmungen (8) aufweist.
Zentralausrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (8) als Durchgangsbohrungen ausgeführt sind.
Zentralausrücker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (8) unterschiedliche Formen aufweisen können.
Zentralausrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ringkolben (3) als auch das Gehäuse (2) aus einem Kunststoffmaterial bestehen.