DE102011103377B4

DE102011103377B4 - Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011103377B4
Application number: DE102011103377.0A
Authority: DE
Inventors: Vadim Wagner; Thomas Matt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2031-06-04
Also published as: DE102011103377A1

Abstract

Nehmerzylinder (1) für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung von Fahrzeugen mit einem Nehmerzylindergehäuse (10), das einen Kolbenraum (20) aufweist und einen darin angeordneten, axial verschieblichen Nehmerzylinderkolben (30), wobei stirnseitig an dem Nehmerzylinderkolben (30) eine Dichtung (40) angeordnet ist, wobei die Dichtung (40) einen Basisträger (45) und einen mit dem Basisträger (45) verbundenen Dichtungskörper (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (45) aus einem Kunststoff besteht, der mit dem Dichtungskörper umgossen oder umspritzt ist und Mittel zur Befestigung der Dichtung (40) an dem Nehmerzylinderkolben (30) umfasst und der Dichtungskörper (46) Dichtlippen (41, 42) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung mit einem Nehmerzylindergehäuse, das einen Kolbenraum aufweist und einen darin angeordneten, axial verschieblichen Nehmerzylinderkolben, wobei stirnseitig an dem Nehmerzylinderkolben eine Dichtung angeordnet ist.
Ein gattungsgemäßer Nehmerzylinder ist beispielsweise aus der DE 10 2008 009 655 A1 bekannt. Die Schrift offenbart einen Nehmerzylinder, wobei der Nehmerzylinder ein Nehmerzylindergehäuse aufweist, das konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei eine Führungshülse in einer Längsbohrung des Druckgehäuses radial beabstandet zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums angeordnet ist und im Druckraum ein Ringkolben axial verschiebbar geführt ist, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist. Die Dichtung ist mit einem Dichtungsfuß in einer Ringnut eines Dichtungsträgers gelagert. Der Dichtungsträger wird mit einer Clipsverbindung an dem Ringkolben befestigt.
Nachteilig an bekannten Dichtungsanordnungen in Nehmerzylindern ist, dass im Laufe der Zeit Schwindungen der Dichtung auftreten können, Teile der Dichtung nehmen im Volumen dabei ab. In den Bereichen der Dichtung, die mit der Hydraulikflüssigkeit des hydraulischen Systems zur Kupplungsbetätigung in Kontakt kommen, können Quellung der Dichtung bei Kontamination mit Getriebeöl auftreten. Die Dichtung kann dadurch einen hohen Verschleiß haben. Tritt ein Unterdruck in dem hydraulischen System auf, so kann es zu einem sogenannten Ausknüpfen der Dichtung kommen, dabei wird die Dichtung aus ihrer Lagerung an dem Dichtungsträger gezogen.
Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 196 46 852 A1 bekannt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Nehmerzylinder der betreffenden Art die Abdichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung mit einem Nehmerzylindergehäuse, das einen Kolbenraum aufweist und einen darin angeordneten, axial verschieblichen Nehmerzylinderkolben, wobei stirnseitig an dem Nehmerzylinderkolben eine Dichtung angeordnet ist, wobei die Dichtung einen Basisträger und einen mit dem Basisträger verbundenen Dichtungskörper aufweist, wobei der Basiskörper aus einem Kunststoff besteht, der mit dem Dichtungskörper umgossen oder umspritzt ist und Mittel zur Befestigung der Dichtung an dem Nehmerzylinderkolben umfasst und der Dichtungskörper Dichtlippen umfasst. Der Basiskörper dient dabei der Befestigung der Dichtung an dem Nehmerzylinderkolben und dient als Träger für den Dichtungskörper, der die Dichtfunktion übernimmt. Durch die Befestigung des Dichtkörpers an dem Basiskörper wird der an sich eher weiche Dichtkörper mechanisch stabilisiert, sodass dessen Elastizität im Wesentlichen nur im Bereich der Dichtlippen zum Tragen kommt.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet eine höhere Beständigkeit der gesamten Dichtungsanordnung gegen Kontamination mit Mineralöl. Durch die erfindungsgemäße Lösung steht die Dichtung nicht mehr permanent in Kontakt mit dem Kolben. Somit werden die Betriebsschwingungen und Vibrationen nicht direkt in die Dichtung geleitet, was sich in der Lebensdauer und im Verschleiß positiv auswirkt.
Die erfindungsgemäße Lösung ist axial platzsparender als die bestehende Lösung nach Stand der Technik mit Dichtringträger, was eine kompakte und robuste Bauweise ermöglicht. Die Dichtung besteht bei der Montage aus einem Teil, und nicht wie in der bestehenden Lösung aus zwei Komponenten, was Kosteneinsparung und Handlingsvorteile bei der Montage bietet.
Indem die Dichtung zur Abdichtung des Kolbenraums aus zwei Komponenten besteht, wird eine beanspruchungsgerechte Funktionsteilung bei gleichfalls robuster Bauweise ermöglicht, wodurch einerseits die Abdichtung verbessert und anderseits die Lebensdauer der Dichtung verlängert wird. Ferner werden Schwindungs- und Quellungseffekte des Dichtungsmaterials reduziert, die typischerweise zu einem starken Verschleiß führen. Insbesondere wird eine verbesserte Beständigkeit bei Kontamination mit Mineralöl erreicht, die typischerweise zu einer Quellung des Dichtungsmaterials und in der Folge zu einer Erhöhung des Verschleißes führt. Ein weiterer Vorteil ist auch darin zu sehen, dass ein sogenanntes Ausknüpfen der Dichtung, z. B. bei Vakuum, erschwert wird. Die einstückige Ausbildung ermöglicht zudem eine einfache Montage.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Basisträger aus einem Material mit einer geringeren elastischen Nachgiebigkeit als der Dichtungskörper besteht. In diesem Fall gelingt die zuvor erläuterte Funktionsteilung besonders gut. Ferner wird eine kompakte Bauweise der Dichtung ermöglicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtungskörper den Basisträger formschlüssig teilweise einschließt. Dies erfolgt vorzugweise, indem der Basiskörper mit dem Dichtungskörper umgossen oder umspritzt ist. Der Basiskörper kann beispielsweise aus einem relativ harten Kunststoff geringer Nachgiebigkeit bestehen, der mit dem Dichtungskörper beispielsweise aus Silikon oder EPDM umgossen oder umspritzt ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Basisträger der Dichtung als Ringträger ausgebildet ist und mehrere Befestigungshaken aufweist, die zur Befestigung der Dichtung am Nehmerzylinderkolben den stirnseitigen Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens übergreifen. Bevorzugt sind die Befestigungshaken in Umfangrichtung verteilt angeordnet. Durch eine derartige Befestigung kann der in axialer Richtung erforderliche Bauraum gering gehalten und gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen reduziert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungshaken als federelastische Schnapphaken ausgebildet sind, die an ihren freien Enden mit nach radial innen weisenden Rastnasen, d. h. mit wenigstens einer Rastnase pro Schnapphaken, ausgebildet sind. Hierdurch werden Handlingvorteile bei der Montage erzielt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ringträger vier Befestigungshaken aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Hierdurch kann eine sehr stabile und dauerfeste Befestigung der Dichtung am Nehmerzylinderkolben erzielt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtung axial und/oder radial spielbehaftet an dem Nehmerzylinderkolbens befestigt ist. Zwischen der radialen Innenseite der Befestigungshaken und dem stirnseitigen Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens ist dazu beispielsweise ein radialer Spalt ausgebildet, sodass sich ein radiales Spiel ergibt. Ein axiales Spiel ergibt sich durch eine geeignete Anordnung der Rastnasen. Durch das Spiel kann die Montage vereinfacht und zudem eine Schwingungsentkopplung erzielt werden. Die Dichtung steht nicht mehr permanent in Kontakt mit dem Nehmerzylinderkolben.
Somit werden die Betriebsschwingungen und Vibrationen nicht direkt in die Dichtung geleitet, was sich in der Lebensdauer und im Verschleiß positiv auswirkt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Basisträger aus Kunststoffmaterial und der Elastomerkörper aus einem Silikonmaterial gebildet sind. Die Herstellung der einstückig ausgebildeten Dichtung kann z. B. dadurch erfolgen, dass der Dichtungskörper auf den Basisträger aufgespritzt wird, was kostengünstig in einem 2-Komponenten-Spritzgussverfahren möglich ist.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

1 einen zur Hälfte dargestellten Nehmerzylinder gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Schnittansicht;
2 eine Dichtung des erfindungsgemäßen Nehmerzylinders in einer perspektivischen Schnittansicht;
3 den Basisträger der Dichtung aus 2 in einer schematischen 3/4-Ansicht; und
4 eine an der Stirnseite eines Nehmerzylinderkolbens befestigte Dichtung gemäß 2 in einer schematischen Schnittansicht.

1 zeigt einen insgesamt mit 1 bezeichneten Nehmerzylinder nach Stand der Technik für einen Zentralausrücker zur Betätigung einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einer Getriebeeingangswelle. Der Nehmerzylinder 1 weist einen ringzylindrischen Kolbenraum 20 auf, der in einem Nehmerzylindergehäuse 10 ausgebildet ist. Das Nehmerzylindergehäuse 10 umfasst ein Kunststoffgehäuse 11 und eine darin angeordnete metallische Führungshülse 12. In dem Kolbenraum 20 ist ein ringförmiger Nehmerzylinderkolben 30 gleitend gelagert. Indem der Kolbenraum 20 unter hydraulischen Druck gesetzt wird, kann durch axiale Verschiebung des Nehmerzylinderkolbens 20, was durch den Doppelpfeil S angedeutet ist, in bekannter Weise ein Ausrücklager zur Betätigung einer Tellerfeder der Reibungskupplung betätigt werden. Die Druckerzeugung erfolgt über einen nicht dargestellten Geberzylinder, der mittels einer Druckleitung hydraulisch mit dem Nehmerzylinder 1 verbunden ist.
Zur Abdichtung des Kolbenraums 20 ist an der dem Kolbenraum 20 zugewandten Stirnseite des Nehmerzylinderkolbens 30 eine Dichtung 40 angeordnet. Die Dichtung 40 weist an ihrer Vorderseite eine erste Dichtlippe 41 und eine zweite Dichtlippe 42 auf, die an der Außenumfangsfläche und an der Innenumfangsfläche der Kolbenraumwandung dichtend anliegen. Die Befestigung der Dichtung 40 am Nehmerzylinderkolben 30 erfolgt über einen im Querschnitt trapezförmigen Dichtungsfuß 43, der in eine im Querschnitt trapezförmige Ringnut nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung eingreift und so eine formschlüssige Verbindung eingeht.
2 zeigt eine Dichtung 40 für einen erfindungsgemäßen Nehmerzylinder 100. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen wie in der 1 versehen. Die Dichtung 40 weist einen aus einem starren Material gebildeten Basisträger 45 auf, der von einem aus einem weichelastischen Material gebildeten Dichtungskörper 46 umgeben ist. Der Basisträger 45 besteht aus einem Material mit einer geringeren elastischen Nachgiebigkeit als der Dichtungskörper 46. Der Basiskörper 45 besteht beispielsweise aus einem harten Kunststoffspritzguss, der mit dem thermoplastisch elastomeren Material des Dichtungskörpers 46 umspritzt wird. Wird als Material für den Dichtkörper ein vulkanisierter Gummi verwendet, so tritt an die Stelle des Umspritzens das Vulkanisieren. Durch das Umspritzen des Basiskörpers 45 mit dem Dichtungskörper 46 sind beide Teile formschlüssig miteinander verbunden, wobei Formschluss in alle Richtungen besteht. Die so ausgebildete Dichtung 40 besteht somit aus zwei Komponenten, die eine unterschiedliche Funktion wahrnehmen. Der Dichtungskörper 46 nimmt die Dichtfunktion wahr, der Basiskörper 45 dient allein der Befestigung der Dichtung an dem Nehmerzylinderkolben 30. Insgesamt ist die Dichtung 40, insbesondere wegen des verhältnismäßig starren Basisträgers 45, sehr robust. Indem der starre Basisträger 45 den Dichtungskörper 46 stützt, wird eine sehr gute Abdichtung des Kolbenraums 20 bei einem gleichfalls gegebenen geringen Dichtungsverschleiß erzielt. Durch die Verwendung verschiedener Materialien für die Dichtfunktion und die Befestigung können beide Materialien für ihren Verwendungszweck optimiert werden.
Auf der dem Nehmerzylinderkolben 30 zuzuwendenden Rückseite weist die Dichtung 40 insgesamt vier in axialer Richtung abstehende Befestigungshaken 48 auf, die als Schnapphaken ausgebildet sind. Die Befestigungshaken 48 sind integral bzw. stoffschlüssig (einstückig) mit dem Basisträger 45 ausgebildet und durchbrechen den Dichtungskörper 46 an der Rückseite der Dichtung 40. Die in radialer Richtung federelastisch ausgebildeten Befestigungshaken bzw. Schnapphaken 48 sind an ihren freien Enden mit nach radial innen weisenden Rastnasen 49 ausgebildet, die zum Zwecke der Befestigung der Dichtung 40 am Nehmerzylinderkolben 30 einen entsprechenden Vorsprung 31 am Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens 30 lösbar hintergreifen können, wie in 4 gezeigt. Hierdurch werden die Montage und Demontage der Dichtung 40 gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich vereinfacht.
3 zeigt den einteilig als Ringscheibe ausgebildeten Basisträger 45 ohne den Dichtungskörper 46. In dieser Darstellung sind die vier Befestigungshaken 48 zu erkennen, die in gleichmäßiger Beabstandung integral bzw. stoffschlüssig am Basisträger 45 angeordnet sind. Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass die Befestigungshaken 48 eine Umfangskrümmung aufweisen.
Bei der Herstellung der Dichtung 40 wird zunächst der Basisträger 45 aus einem Kunststoffmaterial gebildet. In einem nachfolgenden Arbeitsgang wird der Basisträger 45 zur Ausbildung des Dichtungskörpers 46 mit einem weichelastischen Material, wobei es sich insbesondere um ein Silikonmaterial oder ein hierzu vergleichbares Material handelt, umspritzt. Bevorzugt erfolgt die Herstellung der Dichtung 40 in einem 2-Komponenten-Spritzugsverfahren. Im Bereich der Befestigungshaken 48 ist der Basisträger 45 mit Schlitzen 47 versehen, die die Federelastizität der Befestigungshaken 48 unterstützen und die eine optimale Umspritzung des Basisträgers mit dem weichelastischen Material gewährleisten.
4 zeigt eine an einem Nehmerzylinderkolben 30 befestigte Dichtung 40 gemäß den vorausgehenden Erläuterungen. In dieser Darstellung ist zu erkennen, wie die Rastnasen 49 an den Befestigungshaken 48 der Dichtung 40 einen radialen Vorsprung 31 am Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens 30 hintergreifen, wodurch die Dichtung 40 montagefreundlich am Nehmerzylinderkolben 30 befestigt ist. Die Montagefreundlichkeit wird durch das Kunststoffmaterial des Basisträgers 45 unterstützt. Die Dichtung 40 kann in axialer Richtung einfach auf den Nehmerzylinderkolben 30 aufgeclipst werden, was manuell oder maschinell erfolgen kann.
Ferner ist in 4 zu erkennen, dass zwischen der radialen Innenseite der Befestigungshaken 48 und dem stirnseitigen Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens 30 ein radialer Spalt 50 ausgebildet ist, wodurch die Dichtung 40 ein radiales Spiel gegenüber dem Nehmerzylinderkolben hat.. Die Dichtung 40 ist mit einem Axialspiel 52 an dem Nehmerzylinderkolben 30 befestigt. wodurch eine Schwingungsentkopplung zwischen dem Nehmerzylinderkolben 30 und der Dichtung 40 erzielt wird. Somit werden die Betriebsschwingungen und Vibrationen vom Nehmerzylinderkolben 30 nicht direkt in die Dichtung 40 geleitet, was sich in der Lebensdauer und im Verschleiß positiv auswirkt.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylinder
10: Nehmerzylindergehäuse
11: Kunststoffgehäuse
12: Führungshülse
20: Kolbenraum
30: Nehmerzylinderkolben
31: radialer Vorsprung
40: Dichtung
41: Dichtlippe
42: Dichtlippe
43: Dichtungsfuß
44: Ringnut
45: Basisträger
46: Dichtungskörper
47: Schlitz
48: Befestigungshaken
49: Rastnase
50: radialer Spalt
51: Axialspiel

Claims

Nehmerzylinder (1) für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung von Fahrzeugen mit einem Nehmerzylindergehäuse (10), das einen Kolbenraum (20) aufweist und einen darin angeordneten, axial verschieblichen Nehmerzylinderkolben (30), wobei stirnseitig an dem Nehmerzylinderkolben (30) eine Dichtung (40) angeordnet ist, wobei die Dichtung (40) einen Basisträger (45) und einen mit dem Basisträger (45) verbundenen Dichtungskörper (46) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (45) aus einem Kunststoff besteht, der mit dem Dichtungskörper umgossen oder umspritzt ist und Mittel zur Befestigung der Dichtung (40) an dem Nehmerzylinderkolben (30) umfasst und der Dichtungskörper (46) Dichtlippen (41, 42) umfasst.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (45) aus einem Material mit einer geringeren elastischen Nachgiebigkeit als der Dichtungskörper besteht.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (46) den Basisträger (45) formschlüssig teilweise einschließt.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (45) als Ringträger ausgebildet ist und mehrere Befestigungshaken (48) aufweist, die zur Befestigung der Dichtung (40) am Nehmerzylinderkolben (30) den stirnseitigen Außenumfang des Nehmerzylinderkolbens (30) übergreifen.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshaken (48) als federelastische Schnapphaken ausgebildet sind, die an ihren freien Enden mit radial nach innen weisenden Rastnasen (49) ausgebildet sind.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (45) vier Befestigungshaken (48) aufweist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (40) axial und/oder radial spielbehaftet an dem Nehmerzylinderkolben (30) befestigt ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (45) aus Kunststoffmaterial und der Dichtungskörper (46) aus einem Silikonmaterial gebildet sind.
Kupplungsbetätigungseinrichtung zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Nehmerzylinder (1) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche aufweist.
Dichtung (40) mit den Merkmalen wenigstens eines der vorausgehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Nehmerzylinder (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder in einer Kupplungsbetätigungseinrichtung gemäß Anspruch 9.