DE112007000291B4

DE112007000291B4 - Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung

Info

Publication number: DE112007000291B4
Application number: DE112007000291.3T
Authority: DE
Inventors: Thomas Rammhofer; Berthold Altmeppen
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: BRPI0708526A8; EP1994297A1; CN101395397B; CN101395397A; BRPI0708526A2; WO2007101419A1; DE112007000291A5

Abstract

Vorrichtung (1) zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe, wobei diese eine pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) umfasst, die gegenüber einem mit einem Ausrücklager (3) in Wirkverbindung stehenden Übertragungsmittel (2) fliegend gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) gegenüber dem Übertragungsmittel (2) verdrehbar ist und dass die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) bei einer Bewegung in Richtung auf das Übertragungsmittel (2) an dieses anstößt und einen Formschluss herstellt und bei einer Bewegung entgegengesetzt der Richtung auf das Übertragungsmittel (2) über eine entlastete Stellung hinaus den Formschluss verliert und wobei ein Kolben (9) der pneumatischen oder hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) gehäusefest gelagert ist und der Zylinder (10) bei dessen axialer Bewegung mit dem Übertragungsmittel (2) in Wirkverbindung tritt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe.
Die Führungsflächen eines Zentralausrückers (Concentric Slave Cylinder, CSC) werden einem großen Verschleißpotential ausgesetzt, da hier regelmäßig hohe Querkräfte einwirken. Oberflächenveredelungen, wie z. B. Nitrieren eines Stahlblechs, sind zumeist problematisch für die Funktion von Dichtungen, wenn die Führungsfläche gleichzeitig Dichtfläche ist. Nehmerzylinder nach Stand der Technik haben das Problem, dass die Übertragung von Querkräften und insbesondere von der Kupplung über das Ausrücklager übertragene Vibrationen zu einem erhöhten Dichtungsverschleiß führen. Die US 4,624,290 beschreibt hierfür eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zentralausrücker anzugeben, bei dem die Verschleißbelastung der Dichtungen verringert ist.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe, wobei diese eine pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung umfasst, die gegenüber einem mit einem Ausrücklager in Wirkverbindung stehenden Übertragungsmittel fliegend gelagert ist. Mit fliegend gelagert ist hier gemeint, dass das mit dem Ausrücklager in Wirkverbindung stehende Mittel einzig Druckkräfte übertragen kann und gegenüber dem Ausrücklager bzw. dem mit dem Ausrücklager in Wirkverbindungen stehenden Mittel – abgesehen von Reibungskräften – keine Drehkräfte übertragen kann und keine Zugkräfte übertragen kann. Die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung ist damit gegenüber dem Übertragungsmittel verdrehbar. Die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung stößt bei einer Bewegung in Richtung auf das Übertragungsmittel an dieses an und stellt einen Formschluss her, bei einer Bewegung entgegengesetzt der Richtung auf das Übertragungsmittel über eine entlastete Stellung hinaus verliert dieses den Formschluss. Weiterhin ist der Kolben der pneumatischen oder hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung gehäusefest gelagert und der Zylinder tritt bei dessen axialer Bewegung mit dem Übertragungsmittel in Wirkverbindung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Übertragungsmittel eine Schiebehülse ist, die mit einem Schiebelager an einer Führungshülse gelagert ist. Das Schiebelager ist bevorzugt ein Gleitlager, das beispielsweise Kunststoffringe oder dergleichen als Lagerflächen hat. An der Schiebehülse ist bevorzugt eine Druckscheibe angeordnet, gegen die die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung bei Druckbeaufschlagung drückt. Der Kolben ist vorzugsweise im Wesentlichen aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt. Der Kolben umfasst bevorzugt eine innere und eine äußere Dichtung, die einen zwischen Kolben und Zylinder eingeschlossenen Druckraum gegenüber der Umgebung abdichten. Die Dichtungen sind vorzugsweise Lippendichtungen. Die Vorrichtung ist bevorzugt mit einem Differenzflansch aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundmaterial an einer Kupplungsglocke bzw. einem Getriebe- oder Motorgehäuse befestigt. Die Schiebehülse stützt sich bevorzugt mit einer Vorspannfeder an einem gehäusefesten Federgegenlager ab, wobei die Vorspannfeder ein Drehmoment zwischen Schiebehülse und Federgegenlager überträgt und so die Funktion einer Verdrehsicherung hat. Die Kolben/Zylinderanordnung umfasst vorzugsweise Mittel zur Begrenzung des axialen Spiels gegenüber der Schiebehülse, wobei das Mittel zur Begrenzung des axialen Spiels bevorzugt eine an dem beweglichen Zylinder angeordnete Zunge ist, die die Druckscheibe umgreift. Alternativ kann das Mittel zur Begrenzung des axialen Spiels eine an dem beweglichen Zylinder angeordnete Nase sein, die in eine Ausnehmung der Schiebehülse greift. Die Ausnehmung kann vorzugsweise als ein umlaufender Absatz ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine äußere Gleitfläche der Kolben/Zylinderanordnung gegenüber einer inneren Gleitfläche der Kolben/Zylinderanordnung in axialer Richtung versetzt angeordnet ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die äußere Gleitfläche gegenüber der inneren Gleitfläche in Richtung einer durch die Kolben/Zylinderanordnung betätigten Kupplung, die insbesondere eine Trockenkupplung ist, versetzt angeordnet ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die äußere Dichtung in Richtung der durch die Kolben/Zylinderanordnung betätigten Kupplung gegenüber der inneren Dichtung versetzt angeordnet ist. Die Vorspannfeder ist vorzugsweise zwischen dem Ringtopf und dem Zentralausrückerkolben angeordnet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Ringtopf und/oder der Zentralausrückerkolben eine umlaufende Ausbuchtung zur Aufnahme der Vorspannfeder umfassen. Die Schiebehülse umfasst vorzugsweise eine Nase, die zwischen dem Ausrücklager und dem Ringtopf angeordnet ist. Die Nase dient dabei sowohl der Kraftübertragung zwischen Ausrücklager und Ringtopf als auch der Führung bzw. Verdrehsicherung der Schiebehülse. Durch die versetzte Anordnung der äußeren gegenüber der inneren Gleitfläche wird eine Verringerung des axialen Bauraums des Zentralausrückers erzielt. Insbesondere der innere Bereich des Zentralausrückers, das ist der Bereich, der im Wesentlichen durch die innere Gleitfläche und die umliegenden Bauteile gebildet wird, kann so relativ weit in Richtung des Getriebes versetzt angeordnet werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn dieser Bereich von keinen weiteren Baugruppen des Getriebes genutzt wird.
Durch die fliegende Lagerung sind die Funktionen der Führungsflächen und der Dichtflächen voneinander getrennt. Der Zentralausrücker hat so eine Modulbauweise, die ein mechanisches Modul und ein pneumatisches bzw. hydraulisches Modul verwendet, die voneinander getrennt sind. Das mechanische Modul entspricht im Wesentlichen bekannten mechanischen Kupplungsbetätigungen mit Ausrückhebel. Es besteht aus einer Schiebehülse, die das Ausrücklager trägt, und einer Führungshülse. Hinzu kommt eine Vorlastfeder, welche die Anpressung des Ausrücklagers an die Tellerfeder gewährleistet und zusätzlich eine Verdrehsicherung beinhaltet, die notwendig ist, damit die radiale Zentriereinheit am Ausrücklager arbeiten kann. Zur Maximierung der Führungslänge ist die Funktion eines Stoprings durch eine Umbördelung in die Führungshülse integriert.
Das Pneumatikmodul beinhaltet den Nehmerzylinder. Vorteilhaft ist hier der immer zentrisch wirkende Kraftangriff des Nehmerzylinders auf den Kolben. Der Nehmerzylinder besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse, das die beiden Lippendichtungen trägt, und einem Kolben. Der Kolben hat keine feste Verbindung zur Schiebehülse. Diese schwimmende Anordnung hat den Vorteil, dass alle Schwing-Bewegungen am Ausrücklager, z. B. wegen Zungenschlag, Axialspiel und Durchbiegung der Kurbelwelle und dergleichen, von der Dichtung abgekoppelt sind, solange das System drucklos ist. Der drucklose Zustand ist immer dann gegeben, wenn keine Kupplungsbetätigung erfolgt, was im überwiegenden Teil des Fahrbetriebes eines Kraftfahrzeugs der Fall ist. Um für die Schiebehülse eine möglichst große Führungslänge zu erzielen, wurde der vordere Kolbenanschlag, der nur Transportsicherung ist, in die Führungshülse integriert. Der außen liegende und den Kolben umschließende Zentralausrückerzylinder reduziert den Bauraumbedarf. Der Zentralausrückerzylinder ist vorzugsweise aus Blech hergestellt, hier sind einteilige aber auch mehrteilige Lösungen denkbar. Für das hydraulische Modul kommen neben einem Gehäuse aus Aluminium auch kostengünstige Lösungen aus Kunststoff bzw. Kunststoffverbundmaterialien wie Glasfaser oder durch Kohlefaser verstärkte Kunststoffe in Frage.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest Teile der Flächen des Zylinders, die in Kontakt mit einer der Dichtungen sind, mit einem Schmiermittel versehen sind. Dieses ist vorzugsweise als viskoser Film aufgetragen. Das Schmiermittel enthält bevorzugt ein Siloxan, wobei das Schmiermittel bevorzugt einen Gewichtsanteil von 55 bis 90% an Polydimethylsiloxan enthält. Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass das Schmiermittel Polytetrafluorethylen (PTFE) enthält, wobei das Schmiermittel bevorzugt einen Gewichtsanteil von 5 bis 45% an Polytetrafluorethylen enthält. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Schmiermittel Partikel von Polytetrafluorethylen mit einer Partikelgröße von 1 bis 20 μm enthält. Das Schmiermittel hat vorzugsweise eine Viskosität größer 1000 mm2/s, insbesondere eine Viskosität zwischen 10000 und 100000 mm2/s, und besonders bevorzugt eine Viskosität von 30000 mm2/s. Das Schmiermittel hat vorzugsweise eine Dichte größer 1 g/cm³.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eine der Dichtungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder hydriertem Nitrilkautschuk (HNBR) mit einer Härte von 70 bis 82 Shore gefertigt ist. Die Flächen des Zylinders (10), auf die das Schmiermittel aufgebracht ist, weisen vorzugsweise eine Rauhtiefe Rz von 1 bis 4 μm auf, wobei die Flächen des Zylinders, auf die der Schmierstoff aufgebracht ist, vorzugsweise einen Traganteil zwischen 20 und 90% aufweisen.
Die hohe Viskosität des Schmiermittels verbessert die Adhäsion und damit die Haftung an der Oberfläche. Das Schmiermittel ist aufgrund der hohen Viskosität gleichzeitig ein Dichtmedium. Das Schmiermittel löst sich nicht in dem in der Druckluft enthaltenen Wasser oder Öl. Das Schmiermittel ist zudem temperaturstabil im Betriebsbereich von –40°C bis über 200°C, insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen kommt es nicht zum Verharzen des Schmiermittels. Das Schmiermittel dient gleichzeitig als Montagehilfe (Montagemedium). Im Gegensatz zu einer Lackierung führt eine nicht vollständige Benetzung der Oberfläche mit dem Schmiermittel zu keinen Dichtproblemen bzw. erhöhtem Verschleiß, da die Dichtung im Betrieb durch axiale und rotatorische Bewegungen das Schmiermittel auf der Lauffläche verteilt und einarbeitet. Durch die hell-weiße Farbe des Schmiermittels steht dieses im Kontrast zu den Applikationsflächen, sodass eine automatische Kameraprüfung bei der Montage leicht möglich ist. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zentralausrückers;
2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zentralausrückers.
1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zentralausrückers 1 als Vorrichtung zur Betätigung einer Kupplung. Im oberen Teil der Darstellung der 1 sowie der 2 ist die Endstellung bei vollständig zusammengedrücktem Zentralausrücker 1 dargestellt, im unteren Bereich der 1 und 2 ist die Endstellung bei vollständig betätigtem Zentralausrücker 1 dargestellt. Der Zentralausrücker 1 umfasst eine Schiebehülse 2 als Übertragungsmittel, die mit einem Ausrücklager 3, das auf eine Tellerfeder 4 einwirkt, zusammenwirkt. Die Schiebehülse 2 ist entlang einer Führungshülse 5 axial entlang einer Rotationsachse R verschiebbar angeordnet. Die Führungshülse 5 geht über in einen im Wesentlichen radial verlaufenden Flansch 7, an dem sich auch eine zwischen Führungshülse 5 und Flansch 7 angeordnete Vorlastfeder 6 abstützt. An dem Flansch 7 ist ein Zentralausrückerkolben 9 befestigt, der zusammen mit einem Ringtopf 10 als Zylinder eine Kolben/Zylinderanordnung 21 bildet, die über einen Druckluftanschluss 12 mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Der Ringtopf 10 ist gegenüber der Schiebehülse 2 fliegend gelagert, ist mit dieser also nicht über form- oder reibschlüssige Verbindungen verbunden. An der Schiebehülse 2 ist ein Flansch 19 angeordnet, der eine Druckscheibe 11 trägt. Die Druckscheibe 11 überragt die Schiebehülse 2 in axialer Richtung nach außen. Bei einer Betätigung der Kolben/Zylinderanordnung 21 drückt der Ringtopf 10 mit einem Innentopf 20 gegen die Druckscheibe 11. Diese ist mit einem Außenring 22 des Ausrücklagers 3 fest verbunden und kann daher axiale Kräfte (Druckkräfte) auf das Ausrücklager 3 und über dieses weiter auf die Tellerfeder 4 übertragen. Der Ringtopf 10 kann über den Innentopf 20 nur Druckkräfte auf die Druckscheibe 11 übertragen, dies entspricht einer Übertragung von Kräften in Richtung des Pfeils D in 1. In die Gegenrichtung können keine Zugkräfte übertragen werden. Wird der Ringtopf 10 also entgegen der Richtung des Pfeils D in 1 bewegt, so hebt dieser in einer Stellung, die in etwa der im oberen Teil dargestellten vollständig entlasteten Stellung betrifft, von der Druckscheibe 11 ab. Die Verbindung zwischen Ringtopf 10 bzw. dem Innentopf 20 mit der Druckscheibe 11 geht dabei verloren, so dass ein Ringspalt zwischen beiden entsteht. Zwischen dem Innenring des Ausrücklagers 3 und der Schiebehülse 2 verbleibt ein Spiel, sodass beide gegeneinander verdrehbar sind.
Der Ringtopf 10 wird durch eine ringförmige Lagerfläche 23 durch die Schiebehülse 2 an ihrer der Druckscheibe 11 zugewandten Seite radial festgelegt. Insofern kann an der Kontaktstelle des Innentopfes 20 mit der Druckscheibe 11 keine radiale Ausgleichsbewegung zwischen beiden stattfinden. Der Zentralausrückerkolben 9 und der Ringtopf 10 umschließen einen Druckraum 24, der mittels des Druckluftanschlusses 12 mit Druckluft oder hydraulischem Druck beaufschlagt werden kann. Es handelt sich also um eine pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung.
Die Kolben/Zylinderanordnung 21 umfasst den Zentralausrückerkolben 9, der fest mit dem Flansch 7 verbunden ist. Der Zentralausrückerkolben 9 ist also gehäusefest angeordnet. Diesem gegenüber beweglich ist der Ringtopf 10 angeordnet, der insgesamt fliegend gelagert ist, also weder in axialer noch in Umfangsrichtung gehäusefest oder an einem anderen Teil festgelegt ist. Der Abdichtung zwischen Zentralausrückerkolben 9 sowie dem Ringtopf 10 gegenüber der Umgebung dient eine äußere Dichtung 13 sowie eine innere Dichtung 14, die beispielsweise jeweils Doppellippendichtungen sein können und ringförmig über den gesamten Umfang von Zentralausrückerkolben 9 und Ringtopf 10 angeordnet sind. Der Weg der Schiebehülse 2 wird in axialer Richtung auf das Ausrücklager 3 begrenzt durch eine Umbördelung 18. Die Umbördelung hat einen Außenradius, der größer als der Innenradius der Schiebehülse 2 ist. Die Schiebehülse 2 weist in Ringnuten angeordnet einen Gleitring 16.1 sowie einen Gleitring 16.2 auf, die eine Gleitlagerung gegenüber der Führungshülse 5 bewirken. Der Flansch 7 ist mittels eines Differenzflansches 8 an einer nicht näher dargestellten Kupplungsglocke bzw. Getriebegehäuse befestigt. Zur Verbindung des Zentralausrückerkolbens 9 mit dem Flansch 7 sind Schrauben 15.1 vorgesehen, zur Verbindung des Flansches 7 mit dem Differenzflansch 8 sind Verschraubungen 15.2 vorgesehen und zur Verbindung des Differenzflansches 8 mit der Kupplungsglocke bzw. dem Getriebegehäuse sind Verschraubungen 15.3 vorgesehen.
Die Führungshülse 5 samt einstückig angeformtem Flansch 7 ist vorzugsweise aus Blech gefertigt, ebenso ist der Ringtopf 10 vorzugsweise aus Blech gefertigt. Der Zentralausrückerkolben 9 kann aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbundmaterial gefertigt sein, das gleiche gilt für den Differenzflansch 8, der ebenfalls aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffverbundmaterial gefertigt sein kann. Ebenso können der Differenzflansch 8 sowie der Zentralausrückerkolben aber auch aus einem Metall gefertigt sein. Die Schiebehülse 2 wird vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, kann aber ebenfalls aus einem Kunststoff oder einem Kunststoffverbundmaterial gefertigt sein. Die Druckscheibe 11 ist vorzugsweise eine Metallscheibe.
Der Ringtopf 10 ist gegenüber der Druckscheibe 11 fliegend gelagert, ist also weder formschlüssig noch reibschlüssig mit ihr verbunden. Einzig und allein in der Druckrichtung des Pfeiles D kann eine Druckkraft zwischen dem Ringtopf 10 und der Druckscheibe 11 durch die dann vorliegende formschlüssige Verbindung in eine Richtung übertragen werden. Eine Zugkraft kann durch diese Verbindung nicht übertragen werden. Eine Kraft in Umfangsrichtung wird nur übertragen, solange der Ringtopf 10 an der Druckscheibe 11 anliegt, in der vollständig entlasteten Stellung, mithin bei vollständig eingerückter Kupplung, besteht zwischen der Druckscheibe 11 und dem Ringtopf 10 ein Spalt, so dass weder Umfangskräfte (Reibkräfte) in Umfangsrichtung übertragen werden können noch Kräfte in axialer Richtung übertragen werden können. Die ringförmige Lagerfläche 23 legt den Ringtopf 10 gegenüber der Schiebehülse 2 nur in radialer Richtung fest, verhindert also eine Taumelbewegung des Ringtopfes 10. Der Ringtopf 10 ist also insgesamt fliegend gelagert, kann also in der entlasteten Stellung des Zentralausrückers 1, das ist die Stellung, in der der Druckraum 24 drucklos ist, gegenüber der Druckscheibe 11 und dem Ausrücklager 3 gedreht werden, wobei der Kontakt zwischen Drehscheibe 11 und Ringtopf 10 bei drucklosem Druckraum 24 verloren gehen kann, so dass ein Ringspalt entsteht. Die pneumatische oder hydraulische Kolben/Kolben/Zylinderanordnung 21 stößt bei einer Bewegung in Richtung auf das Übertragungsmittel 2 an dieses an und stellt einen auf Druck belastbaren Formschluss. Bei einer Bewegung entgegengesetzt der Richtung auf das Übertragungsmittel 2 über eine entlastete Stellung hinaus verliert die Kolben/Zylinderanordnung 21 den Formschluss mit der Schiebehülse als Übertragungsmittel bzw. mit der Druckscheibe 11. Die entlastete Stellung ist bei druckloser Kolben/Zylinderanordnung 21 erreicht, dabei entsteht ein Spalt zwischen Ringtopf 10 und Druckscheibe 11.
Der Ringtopf 10 kann gegenüber dem Zentralausrückerkolben 9 axial verschoben werden, ebenso kann dieser sowohl gegenüber dem Zentralausrückerkolben 9 als auch der Druckscheibe 11 in Umfangsrichtung verdreht werden. Dabei sind nur die Reibungskräfte zwischen den beteiligten Komponenten zu überwinden, in der vollständig entlasteten Stellung des Zentralausrückers 1, mithin bei in etwa drucklosem Druckraum 24, geht die Verbindung zwischen der Druckscheibe 11 und dem Ringtopf 10 verloren, so dass hier auch bei einer Verdrehung der Umfangsrichtung keine Reibungskräfte auftreten und insbesondere Vibrationen der Kupplung nicht über die Tellerfeder 4, das Ausrücklager 3 sowie die Druckscheibe 11 auf den Ringtopf 10 übertragen werden können. Insofern ist in der entlasteten Stellung des Zentralausrückers 1 der Ringtopf 10 und damit auch die innere und äußere Dichtung 13, 14 schwingungstechnisch von dem Ausrücklager 3 entkoppelt.
Die Funktion der Kolben/Zylinderanordnung 21 ist bei dem Zentralausrücker vollständig getrennt von der eigentlichen Kraftübertragung auf das Ausrücklager 3. Die Schiebehülse 2 übernimmt dabei die Funktion der Kraftübertragung auf das Ausrücklager 3 sowie die Zentrierung des gesamten Zentralausrückers 1 gegenüber dem Ausrücklager 3. Die Kolben/Zylinderanordnung 21 dient einzig und allein dem Aufbringen der axialen Kraft, übernimmt also selber keine radialen Führungsfunktionen innerhalb der Vorrichtung. Diese Funktion wird von der Schiebehülse 2 übernommen.
Der Ringtopf 10 umfasst eine Zunge 25, die sich in radialer Richtung in Richtung der Rotationsachse R erstreckt und die Druckscheibe 11 umgreift. Die Zunge 25 begrenzt so das axiale Spiel, da bei einer Bewegung des Ringtopfes 10 von der Druckscheibe 11 weg die Zunge 25 nach Überwindung eines axialen Spieles X an die Druckscheibe 11 anschlägt.
Alternativ sind auch andere Ausgestaltungen einer Spielbegrenzung denkbar, beispielsweise durch eine Nase 26, die an der Innenseite des Ringtopfes 10 so angeordnet ist, dass diese in einem umlaufenden Absatz 27 eingreift und auf diese Weise nach Überwindung eines axialen Spieles an die Schiebehülse 2 anstößt. Statt eines Umlaufenden Absatzes 27 kann hier auch eine Ausnehmung z. B. in Form einer sich axial erstreckenden Nut oder dergleichen angeordnet sein.
2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zentralausrückers 1. Die gegenüber der 1 identischen Bauteile sind in 2 identisch bezeichnet. Die Tellerfeder 4 ist mit Tellerfederbolzen 28 an einem Kupplungsdeckel 29 befestigt. Die übrigen Bauteile einer an sich hier bekannten Trockenkupplung 30 sind in 2 nicht näher dargestellt.
Bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Zentralausrückers ist die Vorlastfeder 6 zwischen der Schiebehülse 2 und dem Flansch 7 der Führungshülse 5 angeordnet. Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Zentralausrückers ist die Vorlastfeder 6 zwischen dem Zentralausrückerkolben 9 und dem Ringtopf 10 angeordnet. Sowohl der Zentralausrückerkolben 9 als auch der Ringtopf 10 im Ausführungsbeispiel der 2 sind so gestaltet, dass sich diese in einem radial äußeren Bereich A möglichst weit zur Trockenkupplung 30 hin erstrecken und in einem radial inneren Bereich B möglichst weit in Richtung des nicht näher dargestellten Getriebes erstrecken. Der radial innere Bereich B ist also möglichst nah am Getriebe angeordnet. Dazu umfasst der Zentralausrückerkolben 9 einen äußeren zylindrischen Kolbenteil 31, der über einen scheibenförmigen Flansch 32 mit einem inneren zylindrischen Kolbenteil 33 des Zentralausrückerkolbens 9 verbunden ist. An dem inneren Kolbenteil 33 ist eine topfartige axiale Ausbuchtung 34 zur Aufnahme der Vorlastfeder 6 angeordnet. Eine Vorderkante 35 des inneren Kolbenteils 33 ist dadurch gegenüber einer Vorderkante 36 des radial äußeren Kolbenteils 31 um ein Längenmaß Z in Richtung des Getriebes verschoben angeordnet. Der Ringtopf 10 folgt in seiner Kontur im Schnitt der Darstellung der 2 im Wesentlichen der der Trockenkupplung 30 zugewandte Kontur des Zentralausrückerkolbens 9. Der Ringtopf 10 umfasst einen äußeren hülsenförmigen Bereich 37, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, sowie einen inneren hülsenförmigen Bereich 38, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist. Der äußere hülsenförmige Bereich 37 geht an seiner Vorderkante über in einen sich im Wesentlich radial erstreckenden Bereich 39, der wiederum in einen im Wesentlichen axial verlaufenden hülsenförmigen bzw. kegelhülsenförmigen Bereich 40 übergeht. Dieser geht in einen wiederum im Wesentlichen radial sich erstreckenden Bereich 41 über, der über eine ringnutförmige Ausbuchtung 42, die sich in Richtung auf die Trockenkupplung 30 erstreckt, in den inneren hülsenförmigen Bereich 38 übergeht. Wie aus 2 zu erkennen ist, dient die Ausbuchtung 42 im Wesentlichen dazu, eine Führung und Aufnahme für die Vorlastfeder 6 zu bilden. Die äußere Dichtung 13 sowie die innere Dichtung 14 sind axial zueinander versetzt, wobei die äußere Dichtung 13 näher zur Trockenkupplung 30 hin angeordnet ist als die innere Dichtung 14. Die beiden Dichtungen 13, 14 können beispielsweise ebenfalls um ein Längenmaß in der Größenordnung des Längenmasses Z relativ zueinander verschoben angeordnet sein. Die Schiebehülse 2 umfasst eine umlaufende Nase 43, die zwischen dem Ausrücklager 3 bzw. dem Außenring 22 des Ausrücklagers 3 und dem Ringtopf 10 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 44 des Ausrücklagers 3 und der Schiebehülse 2 verbleibt ein Spiel, sodass beide gegeneinander verdrehbar sind.
Der äußere hülsenförmige Bereich 37 ist also in der Ausführungsform der 2 gegenüber dem inneren hülsenförmigen Bereich 38 axial versetzt, entsprechend ist der äußere Kolbenteil 31 des Zentralausrückerkolbens 9 gegenüber dem inneren Kolbenteil 33 des Zentralausrückerkolbens 9 in axialer Richtung versetzt angeordnet. Dabei ist der äußere Kolbenteil 31 sowie der äußere hülsenförmige Bereich 37 gegenüber dem inneren Kolbenteil 33 und dem inneren hülsenförmigen Bereich 38 in axialer Richtung auf die Trockenkupplung 30 zu versetzt angeordnet. Der radial äußere Bereich 31 des Zentralausrückerkolbens 9 bildet mit dem äußeren hülsenförmigen Bereich 37 eine im Wesentlichen zylindrische äußere Gleitfläche 45. Der radial innere Bereich 33 des Zentralausrückerkolbens 9 bildet mit dem inneren hülsenförmigen Bereich 38 des Ringtopfes 10 eine im Wesentlichen zylindrische innere Gleitfläche 46. Die äußere Gleitfläche 45 ist gegenüber der inneren Gleitfläche 46 in Richtung der Trockenkupplung 30 axial versetzt angeordnet. Durch die versetzte Anordnung ist es möglich, den radial inneren Teil des Zentralausrückers in Richtung des Getriebes hin verschoben anzuordnen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn dieser Bauraum nicht durch weitere Baugruppen des Getriebes genutzt werden soll. Durch diese Maßnahme kann die axiale Baulänge der Kombination Verbrennungsmotor-Trockenkupplung-Getriebe reduziert werden.
Pneumatische Nehmerzylinder werden mit Druckluft betrieben, eine Schleppleckage von Hydraulikfluid, welche als Schmierstoff verwendet werden könnte, fehlt deshalb systembedingt. Weil die Dichtung unter Druck im Trockenlauf extreme Reibungen aufweist, würde der daraus folgende Verschleiß schnell zum Ausfall des Dichtsystems führen. Besonders bei einer Anwendung im Lastkraftwagen werden aber extreme Laufleistungen verlangt. Die Dichtflächen erhalten deshalb üblicherweise eine Teflonlackierung, welche aufwändig und in der Verarbeitung teuer ist. Zur Verringerung des durch Reibung resultierenden Verschleißes ist nun vorgesehen, die Kontaktflächen zwischen dem Zentralausrückerkolben 9 und dem Ringtopf 10 bzw. die innere Gleitfläche 45 und die äußere Gleitfläche 46 mit einem Schmiermittel zu versehen. Das Schmiermittel ist also in dem Bereich, der von der äußeren Dichtung 13 und der inneren Dichtung 14 überstrichen wird, als Film auf die Oberflächen aufgebracht. Als Schmierstoff wird in einem Ausführungsbeispiel ein Siloxan mit einem sehr hohen Feststoffanteil, der größenmäßig zur Oberfläche der inneren und äußeren Gleitfläche 45, 46 passt, verwendet. Das Schmiermittel enthält im wesentlichen 55–90 Gewichtsprozent Polydimethylsiloxan, 5–45 Gewichtsprozent Polytetrafluorethylen (PTFE) Pulver, wobei die Partikelgröße des PTFE zwischen 1 und 20 μm liegt. Das Schmiermittel hat eine Dichte größer 1 g/cm³. Das Siloxan (auch als Silikonöl bezeichnet), hat bei Raumtemperatur eine sehr hohe Viskosität größer 1000 mm²/s, vorzugsweise zwischen 10.000 und 100.000 mm²/s und besonders bevorzugt 30.000 m²/s.
Die Partikelgröße des Schmierstoffes und dessen Viskosität harmonieren besonders mit einer Oberfläche aus Aluminium, die durch ein spanendes Fertigungsverfahren und anschließendes Hartanodisieren bzw. Eloxieren hergestellt wurde, oder ein Oberfläche eines z. B. tiefgezogenen Stahlbauteiles, das ggf. spanend nachbearbeitet wurde, und anschließend ggf. nitriert wurde, wobei beide zuvor dargestellten Oberflächen Rauhtiefen Rz im Bereich von 1–4 μm und einen Traganteil zwischen 20 und 90% aufweisen.
Die äußere Dichtung 13 und die innere Dichtung 14 sind Lippendichtungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder hydriertem Nitrilkautschuk (HNBR) jeweils mit einer Härte zwischen 70 und 82 Shore. Das Aufbringen des Schmiermittels erfolgt vorzugsweise durch Aufsprühen, da das Schmiermittel eine recht hohe Viskosität bei der Verarbeitung aufweist. Für eine optimale Haftung muss die Oberfläche trocken und sauber sein.
Bezugszeichenliste

A: Radial äußerer Bereich
B: Radial innerer Bereich
R: Rotationsachse
D: Pfeil Druckrichtung
x: Axiales Spiel
Z: Längenmaß
1: Zentralausrücker
2: Schiebehülse
3: Ausrücklager
4: Tellerfeder
5: Führungshülse
6: Vorlastfeder
7: Flansch
8: Differenzflansch
9: Zentralausrückerkolben
10: Ringtopf
11: Druckscheibe
12: Druckluftanschluss
13: Äußere Dichtung
14: Innere Dichtung
15.1: Verschraubung
15.2: Verschraubung
15.3: Verschraubung
16.1: Gleitring
16.2: Gleitring
17: Getriebeeingangswelle
18: Umbördelung
19: Flansch
20: Innentopf
21: Kolben/Zylinderanordnung
22: Außenring
23: Ringförmige Lagerfläche
24: Druckraum
25: Zunge
26: Nase
27: Umlaufender Absatz
28: Tellerfederbolzen
29: Kupplungsdeckel
30: Trockenkupplung
31: äußerer Kolbenteil des Zentralausrückerkolbens 9
32: Flansch
33: innerer Kolbenteil des Zentralausrückerkolbens 9
34: Topfartige axiale Ausbuchtung
35: Vorderkante
36: Vorderkante
37: Äußerer hülsenförmiger Bereich
38: Innerer hülsenförmiger Bereich
39: Radial sich erstreckender Bereich
40: Axial verlaufender hülsenförmiger Bereich
41: Radialer Bereich
42: Ausbuchtung
43: Umlaufende Nase
44: Innenring
45: Äußere Gleitfläche
46: Innere Gleitfläche

Claims

Vorrichtung (1) zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe, wobei diese eine pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) umfasst, die gegenüber einem mit einem Ausrücklager (3) in Wirkverbindung stehenden Übertragungsmittel (2) fliegend gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) gegenüber dem Übertragungsmittel (2) verdrehbar ist und dass die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) bei einer Bewegung in Richtung auf das Übertragungsmittel (2) an dieses anstößt und einen Formschluss herstellt und bei einer Bewegung entgegengesetzt der Richtung auf das Übertragungsmittel (2) über eine entlastete Stellung hinaus den Formschluss verliert und wobei ein Kolben (9) der pneumatischen oder hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) gehäusefest gelagert ist und der Zylinder (10) bei dessen axialer Bewegung mit dem Übertragungsmittel (2) in Wirkverbindung tritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (2) eine Schiebehülse (2) ist, die mit einem Schiebelager (16.1, 16.2) an einer Führungshülse (5) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schiebehülse (2) eine Druckscheibe (11) angeordnet ist, gegen die bei Druckbeaufschlagung die pneumatische oder hydraulische Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) drückt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) im Wesentlichen aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundmaterial gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) eine innere und eine äußere Dichtung (13, 14) umfasst, die einen zwischen Kolben (9) und Zylinder (10) eingeschlossenen Druckraum (24) gegenüber der Umgebung abdichten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem Differenzflansch (8) aus einem Kunststoff oder einem Kunststoff-Verbundmaterial an einer Kupplungsglocke bzw. einem Getriebe- oder Motorgehäuse befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (2) sich mit einer Vorspannfeder (6) an einem gehäusefesten Federgegenlager abstützt, wobei eine Vorspannfeder (6) ein Drehmoment zwischen Schiebehülse (2) und Federgegenlager überträgt und so die Funktion einer Verdrehsicherung hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) Mittel zur Begrenzung eines axialen Spiels gegenüber der Schiebehülse (2) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Begrenzung des axialen Spiels eine an dem beweglichen Zylinder (10) angeordnete Zunge ist, die die Druckscheibe (11) umgreift.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Begrenzung des axialen Spiels eine an dem beweglichen Zylinder (10) angeordnete Nase (26) ist, die in eine Ausnehmung (27) der Schiebehülse (2) greift.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung ein umlaufender Absatz (27) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Gleitfläche (45) der Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) gegenüber einer inneren Gleitfläche (46) der Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) in axialer Richtung versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Gleitfläche (45) gegenüber der inneren Gleitfläche (46) in Richtung einer durch die Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) betätigten Kupplung (30) versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Dichtung (13) in Richtung der durch die Kolben/Zylinderanordnung (21, 9, 10) betätigten Kupplung (30) gegenüber der inneren Dichtung (14) versetzt angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (6) zwischen dem als Ringtopf ausgebildeten Zylinder (10) und dem Zentralausrückerkolben (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringtopf (10) eine umlaufende Ausbuchtung (42) zur Aufnahme der Vorspannfeder (6) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralausrückerkolben (9) eine umlaufende Ausbuchtung (34) zur Aufnahme der Vorspannfeder (6) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (2) eine Nase (43) umfasst, die zwischen dem Ausrücklager (3) und dem Ringtopf (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Flächen des Zylinders (10), die in Kontakt mit einer der Dichtungen (13, 14) sind, mit einem Schmiermittel versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel als viskoser Film aufgetragen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel ein Siloxan enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel einen Gewichtsanteil von 55 bis 90% an Polydimethylsiloxan enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel Polytetrafluorethylen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel einen Gewichtsanteil von 5 bis 45% an Polytetrafluorethylen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel Partikel von Polytetrafluorethylen mit einer Partikelgröße von 1 bis 20 μm enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel eine Viskosität größer 1000 mm²/s hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel eine Viskosität zwischen 10000 und 100000 mm²/s hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel eine Viskosität von 30000 mm²/s hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel eine Dichte größer 1 g/cm³ hat.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Dichtungen (13, 14) aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder hydriertem Nitrilkautschuk (HNBR) mit einer Härte von 70 bis 82 Shore gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Zylinders (10), auf die das Schmiermittel aufgebracht ist, eine Rauhtiefe Rz von 1 bis 4 μm aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Zylinders (10), auf die der Schmierstoff aufgebracht ist, einen Traganteil zwischen 20 und 90% aufweisen.