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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, insbesondere für einen Zentralausrücker einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordneten Zylindergehäuse und einem in einem ringförmigen Druckraum des Zylindergehäuses bei Druckbeaufschlagung entlang einer Zylinderwand/Führungshülse axial verschiebbaren ringförmigen Kolben, wobei zwischen der Zylinderwand/Führungshülse und einer Innenwand des Kolbens mindestens ein Dicht-/Abstreifelement vorgesehen ist.
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Bei Zentralausrückern oder konzentrischen Nehmerzylindern (Concentric Slave Cylinder – CSC) steht ein ringförmiger Kolben in einem engen Kontakt mit einer zwischen einer inneren und einer äußeren Zylinderwand eines Zylindergehäuses definierten Bohrung. Die innere Zylinderwand wird dabei häufig von einer Führungshülse gebildet, die in einer eine Getriebeeingangswelle aufnehmenden Längsbohrung des Zylindergehäuses radial beabstandet zur Bildung eines ringförmigen Druckraums angeordnet ist. Durch Einleitung von Fluid in den Druckraum wird der Kolben gegenüber dem Zylindergehäuse verschoben, wodurch ein am Kolben oder Zylinder angeordnetes Ausrücklager beaufschlagt und somit die Kupplung ausgerückt wird. Üblicherweise ist am druckraumseitigen Ende des ringförmigen Kolbens eine Dichtung angeordnet, die den Druckraum zu seiner Umgebung hin abdichtet. Zur Vermeidung von Schmutzeintrag auf die jeweilige Lauffläche des Kolbens bzw. des Zylindergehäuses/der Führungshülse sind oft zusätzliche Dichtungen oder Abstreifelemente vorgesehen, die während der Bewegung des Kolbens ein Eindringen von Partikeln aus der Umgebung verhindern bzw. diese wieder abstreifen sollen.
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Insbesondere bei der als Führung für den Kolben und somit auch als Dichtungslaufbahn für die Dichtung dienenden Zylinderwand/Führungshülse kommt es bei dem Einsatz in Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen häufig zu einer Verschmutzung der Führungsbahn, was zu einer Beschädigung der Dichtung und damit zu Leckagen führen kann.
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Um diesem Problem zu begegnen, wurden Lösungen entwickelt, die beispielsweise einen aus einem Elastomer bestehenden Rollbalg zwischen der inneren Führungsfläche und dem Kolben vorsehen. Bei der axialen Verschiebebewegung des Kolbens wird der Rollbalg aufgezogen bzw. wieder eingerollt und schützt so die Führungsfläche vor Verschmutzung. Der Nachteil des Einsatzes eines Rollbalges besteht in seiner begrenzten Lebensdauer. Durch den Alterungsprozess des Elastomers – bedingt durch Umwelteinflüsse, z. B. Temperatur – kann die flexible Funktion des Rollbalges nicht über längere Zeit aufrechterhalten werden.
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Auch die häufig zusätzlich zu der druckraumseitigen Dichtung eingesetzten Filzabstreifer können das angeführte Problem nur kurzzeitig lösen. Filzabstreifer werden mit der Zeit zersetzt und führen so selbst zu einem Schmutzeintrag auf die Führungsfläche, wodurch diese beschädigt wird.
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Andere bekannte Lösungen sehen eine Reihenanordnung von mehreren Dichtungen oder einer Dichtung und einem separaten Abstreifer oder einer Dichtung mit integriertem Abstreifer vor, die zwischen dem Kolben und der Zylinderwand/Führungshülse angeordnet sind.
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In der
DE 101 60 973 A1 wird beispielsweise ein Zentralausrücker für eine gedrückte Reibungskupplung beschrieben, der neben einer an dem druckraumseitigen Ende des Druckkolbens befestigten und diesen gegenüber dem Gehäuse abdichtenden Dichtmanschette einen zusätzlichen Dichtring zur Abdichtung zwischen dem Druckkolben und der die Führung verwirklichenden Innenwand des Gehäuses aufweist. Dabei sind in den Druckkolben auf seiner Innenseite drei axial zueinander beabstandete Innennuten eingebracht, in welche Gleitringe mit gleitfördernden Eigenschaften eingesetzt sind. In einer weiteren, sich zwischen zwei Gleitringen befindenden, Innennut des Druckkolbens ist ein in der Art eines Radialwellendichtringes ausgeführter Dichtring angeordnet, dessen Dichtlippe an der Innenwand des Gehäuses anliegt (
1). Mit diesem Dichtring wird somit eine zusätzliche Abdichtung zu der endseitig am Druckkolben befestigten Dichtmanschette verwirklicht.
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Bei der in der
DE 103 14 962 A1 offenbarten Betätigungseinrichtung einer Reibungskupplung gleitet der Kolben auf einer Führungshülse, die fest mit dem Zylindergehäuse verbunden ist. Der Kolben und das Zylindergehäuse bilden einen Arbeitsraum, dessen Volumen mit einem Druckmedium in flüssiger oder gasförmiger Form gefüllt werden kann. Zwischen dem Kolben und der Führungshülse sind Führungsbänder eingelegt, die eine Zentrierfunktion übernehmen. Außerdem ist zwischen Kolben und Führungshülse eine Dichtung mit einem integrierten Abstreifer vorgesehen. Dabei weist die ebenfalls in einer im Kolben befindlichen Nut angeordnete Dichtung einen den Arbeitsraum abdichtende Dichtlippe und einen axial dazu beabstandeten Abstreifer auf. Durch eine entsprechende Ausbildung der Dichtung sollen hierbei eine Deformierung der Dichtung in axialer Richtung und somit Leckagen vermieden werden.
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Auch die in der
DE 10 2007 032 488 A1 beschriebene Einrichtung zur pneumatischen Betätigung einer Fahrzeugkupplung weist einen relativ zu einem Zylindergehäuse verlagerbaren, an einem Führungsrohr axial geführten, Kolben auf, welcher mittels Führungsbändern an dem Führungsrohr anliegt. Der als Ringkolben ausgebildete Kolben weist sowohl an seiner Außenfläche als auch an seiner Innenfläche jeweils einen Nutdichtring und einen Abstreifer auf, die in zugehörigen Nuten des Kolbens aufgenommen sind. Hierbei befinden sich der Abstreifer in einer nahe dem ausrücklagerseitigen Ende des Kolbens und der Nutdichtring in einer nahe dem druckraumseitigen Ende des Kolbens angeordneten Nut. Die beiden Innennuten für die Führungsbänder sind axial zwischen Nutdichtring und Abstreifer angeordnet.
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Der Nachteil der Lösungen des Standes der Technik mit in Nuten des Kolbens angeordneten Dicht-/Abstreifelementen besteht darin, dass diese Elemente die axiale Bewegung des Kolbens mit durchführen. Während der Bewegung des Kolbens gleiten die Dicht-/ Abstreifelemente entlang der feststehenden Zylinderwand/Führungshülse und unterliegen dadurch einem schnellen Verschleiß.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dichtungsanordnung, insbesondere für einen Zentralausrücker einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche eine zuverlässige Dicht-/Abstreiffunktion über die kalkulierte Lebensdauer gewährleistet und zudem kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer Dichtungsanordnung, insbesondere für einen Zentralausrücker einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordneten Zylindergehäuse und einem in einem ringförmigen Druckraum des Zylindergehäuses bei Druckbeaufschlagung entlang einer Zylinderwand/Führungshülse axial verschiebbaren ringförmigen Kolben, wobei zwischen der Zylinderwand/ Führungshülse und einer Innenwand des Kolbens mindestens ein Dicht-/Abstreifelement vorgesehen ist, ist erfindungsgemäß das Dicht-/Abstreifelement auf der Zylinderwand/Führungshülse angeordnet und korrespondiert mit einer in der Innenwand des Kolbens radial umlaufenden Nut. Dabei ist eine axiale Ausdehnung der Nut mindestens so groß wie die Summe aus einem axialen Verfahrweg des Kolbens und einer axialen Abmessung des Dicht-/Abstreifelementes.
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Das Dicht/Abstreifelement weist zudem einen radialen Abstand zu einem Nutgrund der Nut des Kolbens auf. Vorzugsweise befindet sich die Nut axial zwischen zwei in radial umlaufenden Innennuten des Kolbens eingesetzten Führungsbändern/Gleitbändern.
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In vorteilhafter Weise befindet sich in einer der minimalen Extension entsprechenden Endstellung des Kolbens ein ausrücklagernahes Nutende der Nut nahe dem Dicht-/Abstreifelement oder liegt an diesem an. In einer der maximalen Extension entsprechenden Endstellung des Kolbens dagegen befindet sich ein ausrücklagerfernes Nutende der Nut nahe dem Dicht-/Abstreifelement oder liegt an diesem an. Dabei bildet das Dicht-/Abstreifelement eine Labyrinthdichtung, wobei die der Zylinderwand/Führungshülse zugewandte Seite des Dicht-/Abstreifelementes zahnförmige Ausstülpungen aufweist. Bei der Montage ist das in die Nut des Kolbens eingelegte Dicht-/Abstreifelement in vorteilhafter Weise mit dem Kolben auf die Führungshülse aufschiebbar.
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Vorzugsweise ist die Dichtungsanordnung bei Zentralausrückern in pneumatischen oder in hydraulischen Ausrücksystemen einsetzbar.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung (Halbschnitt) einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung eines Zentralausrückers mit einem sich in einer ersten Endstellung (minimale Extension) befindenden Kolben
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2 eine Schnittdarstellung (Halbschnitt) einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung eines Zentralausrückers mit einem sich in einer zweiten Endstellung (maximale Extension) befindenden Kolben
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3 eine schematisierte Darstellung der Erfindung bei sich in einer Zwischenstellung befindendem Kolben
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In den 1 bis 3 wird anhand eines für die Betätigung einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges eingesetzten Zentralausrückers eines pneumatischen Ausrücksystems die Erfindung näher erläutert. Möglich wäre auch die Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung in einem hydraulischen Ausrücksystem. Dabei sind hier nur die erfindungswesentlichen Bauteile dargestellt. Der Grundaufbau und die Wirkungsweise des Zentralausrückers sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Der Zentralausrücker weist eine konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle (hier als Längsachse A dargestellt) angeordnete Führungshülse 1 auf, auf der ein ringförmiger Kolben 2 in axialer Richtung geführt ist. Die mit einem Zylindergehäuse (nicht näher dargestellt) fest verbundene Führungshülse 1 könnte auch als ein Teil des Zylindergehäuses ausgeführt sein und eine innere konzentrisch zur Längsachse A angeordnete Zylinderwand bilden, auf der der Kolben 2 axial verschiebbar ist. Dabei ist der Kolben 2 in an sich bekannter Art und Weise über einen nicht näher gezeigten Druckraum mit Druck beaufschlagbar, wodurch der Kolben 2 ein Ausrücklager 3 zum Ausrücken der Kupplung betätigt.
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Der Kolben 2 liegt an seiner der Führungshülse 1 zugewandten Innenwand über zwei axial versetzt angeordnete, jeweils in eine Nut des Kolbens 2 eingelegte, Gleit- oder Führungsbänder 4, 5 an der Führungshülse 1 an. Außerdem weist der ringförmig ausgebildete Kolben 2 an seiner Innenwand axial zwischen den beiden Führungsbändern 4, 5 eine Nut 6 auf. Die Nut 6 ist radial umlaufend in den Kolben 2 eingebracht, wobei ihre axiale Ausdehnung L größer ist als ein axialer Verfahrweg s des Kolbens 2 aus seiner einer minimalen Extension entsprechenden Endstellung in eine einer maximalen Extension entsprechenden Endstellung und umgekehrt. Auf dem der Innenwand des Kolbens 2 zugewandten und die Führungsfläche für den Kolben 2 bildenden Außenumfang der Führungshülse 1 ist ein Dicht-/Abstreifelement 7 derart aufgebracht, dass es sich bei der axialen Bewegung des Kolbens 2 immer innerhalb der in axialer Richtung relativ langen Nut 6 befindet, selbst aber im Prinzip unbeweglich auf der Führungshülse 1 sitzt. Dies ist zum einen realisierbar auf Grund der axialen Länge L der Nut 6, die mindestens so groß ist, wie die Summe aus axialem Verfahrweg s des Kolbens 2 und der axialen Abmessung b des ringförmig ausgebildeten Dichtelementes 7, und zum anderen durch die Anordnung und Ausbildung des Dichtelementes 7, das auf der Führungshülse 1 nicht oder zumindest nur schwer verschiebbar ist und zum Kolben 2 bzw. zum Nutgrund 6.1 der Nut 6 radial beabstandet angeordnet ist. Dabei ist zwischen dem ringförmig die Führungshülse 1 umschließenden, vorzugsweise aus EPDM oder NBR bestehenden, Dicht-/Abstreifelement 7 und dem Nutgrund 6.1 ein radialer Abstand/Spalt a vorhanden. Auf seiner an der Führungshülse 1 anliegenden Seite weist das Dicht-/Abstreifelement 7 hingegen eine verzahnte Kontur auf, wodurch die Wirkungsweise einer Labyrinthdichtung erzielbar ist.
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In 1 befindet sich der Kolben 2 in seiner einer minimalen Extension entsprechenden Endstellung. Hier befindet sich das ausrücklagernahe Nutende 6.2 der Nut 6 nahe dem Dicht-/Abstreifelement 7 bzw. liegt an diesem an.
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Bei der in 2 gezeigten, einer maximalen Extension entsprechenden, Endstellung des Kolbens 2 befindet sich das ausrücklagerferne Nutende 6.3 der Nut 6 nahe an dem Dicht-/Abstreifelement 7 bzw. liegt an diesem an.
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Bei der in 3 gezeigten stark schematisierten Darstellung befindet sich der Kolben 2 in einer Zwischenstellung während einer axialen Verschiebebewegung. Die Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung des Kolbens 2 beim Aus- und Einrücken. Das die Führungshülse 1 überdeckende und nicht bzw. nur schwer verschiebbare Dicht-/Abstreifelement 7 befindet sich hier etwa in der Mitte der Nut 6 des beweglichen Kolbens 2.
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Zur Montage wird das ringförmige Dicht-/Abstreifelement 7 in die Nut 6 des Kolbens 2 eingelegt und mit diesem auf die Führungshülse 1 aufgeschoben. Nach der Montage des Ausrückmoduls, beispielsweise in ein LKW-Getriebe, findet das Dicht-/Abstreifelement 7 seine endgültige Arbeitsposition auf der Führungshülse 1. Da das Dicht-/Abstreifelement 7 so ausgelegt ist, dass es eine Überdeckung zur Führungshülse 1 hat, ist es auf dieser nur schwer verschiebbar. In axialer Richtung sind dabei die Abmessungen des Dicht-/Abstreifelementes 7 und der Nut 6 sowie des Verfahrweges s des Kolbens 2 so aufeinander abgestimmt, dass das Dicht-/Abstreifelement 7 beim Ein- und Ausrücken nicht (oder nur geringfügig) verschoben wird. Durch die in axialer Richtung lange Nut 6 ist ein selbstständiges Einstellen auf den Arbeitsbereich (Verschiebeweg) des Kolbens 2 möglich, wobei das Verhältnis von axialem Verschiebeweg s zur axialen Ausdehnung L der Nut 6 so ausgelegt ist, dass es eine optimale Abdichtung gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung mit dem Dicht-/Abstreifelement 7, zusammen mit den Gleit-/Führungsbändern 4, 5, wird der Schmutztransport auf der Dicht-/Führungsfläche wirkungsvoll verhindert. Das Prinzip dieser Wirkungsweise ist mit dem einer Labyrinthdichtung vergleichbar. Der bis zum Dicht-/Abstreifelement 7 gelangende Schmutz ist durch Fett und andere Substanzen (Gleitbandabrieb) auf der Führungshülse 1 nicht mehr als flugfähiger Staub vorhanden, sondern im Schmiermedium gebunden. Damit kann das Labyrinth wirkungsvoll als Schmutzschutz dienen. Durch die Anbringung des Dicht-/Abstreifelementes 7 an dem feststehenden Bauteil (Zylinderwand/Führungshülse 1) und nicht an dem beweglichen Bauteil (Kolben 2) kann die Lebensdauer der Dichtungsanordnung bedeutend verlängert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Führungshülse
- 2
- Kolben
- 3
- Ausrücklager
- 4
- Führungsband/Gleitband
- 5
- Führungsband/Gleitband
- 6
- Nut
- 6.1
- Nutgrund
- 6.2
- Nutende
- 6.3
- Nutende
- 7
- Dicht-/Abstreifelement
- A
- Längsachse
- L
- Länge/axiale Ausdehnung der Nut
- a
- Abstand/Spalt
- b
- axiale Abmessung des Dicht-/Abstreifelementes
- s
- Verfahrweg des Kolbens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10160973 A1 [0007]
- DE 10314962 A1 [0008]
- DE 102007032488 A1 [0009]
