DE112014002549T5

DE112014002549T5 - Kolbendichtungsbaugruppe

Info

Publication number: DE112014002549T5
Application number: DE112014002549.6T
Authority: DE
Inventors: Joshua Harris; Brian Zaugg
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN105247256A; WO2014189813A1; US20140346737A1; CN105247256B; US9447878B2; DE112014002549B4

Abstract

Es wird eine Kolbendichtungsbaugruppe bereitgestellt, die einen Kolben, eine Scheibe und eine Dichtung enthält. Der Kolben ist gleitend auf der Welle oder in einem Gehäuse gelagert und enthält eine Aussparung an einem radial inneren oder äußeren Abschnitt. Die Scheibe ist an dem Kolben befestigt und erstreckt sich zumindest teilweise bis nahe der Aussparung. Die Dichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Aussparung des Kolbens angeordnet. Die Dichtung enthält eine radiale Dichtfläche, die an der Welle oder am Gehäuse anliegt, und ist durch den Druck einer Hydraulikflüssigkeit axial zwischen dem Kolben und der Scheibe verschiebbar.

Description

EINBEZIEHUNG DURCH BEZUGNAHME
Die folgenden Dokumente sind durch Bezugnahme hierin aufgenommen, als wären sie vollständig dargelegt: Provisorische US-Patentanmeldung 61/827 234, eingereicht am 24. Mai 2013.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung betrifft allgemein eine Kupplungsbaugruppe und insbesondere eine Kolbendichtung für eine Kupplungsbaugruppe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kupplungsbaugruppen und Kolbendichtungsbaugruppen zur Verwendung in Fahrzeuggetrieben sind bestens bekannt. Bekannte Kolbendichtungsbaugruppen sind in der US-Patentanmeldung 2012/0 161 400 beschrieben, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, als wäre sie vollständig dargelegt. Die bekannten Baugruppen enthalten im Allgemeinen einen scheibenförmigen Kolben, eine Haltescheibe und eine Dichtung. Der Kolben wird durch den Druck einer Hydraulikflüssigkeit in der axialen Richtung entlang eines Gehäuses oder einer Welle verschoben, und die Dichtung dient dazu, während des Verschiebens in einer Richtung ein Austreten der Hydraulikflüssigkeit zu verhindern, und kann während des Verschiebens in der entgegengesetzten Richtung wandern, damit die Hydraulikflüssigkeit hinter die Dichtung gelangen kann. Bei diesen Anordnungen nach dem Stand der Technik haben die Anmelder jedoch festgestellt, dass die Dichtung infolge Eindringens in einen Spalt zwischen dem Kolben und der Scheibe versagen und eine Fehlfunktion der Kolbendichtungsbaugruppe bewirken kann.
KURZDARSTELLUNG
Wünschenswert wäre, eine zuverlässigere Kolbendichtungsbaugruppe bereitzustellen, um die Lebensdauer der Baugruppe zu verlängern und Fehlfunktionen vorzubeugen.
Es wird eine Kolbendichtungsbaugruppe bereitgestellt, die einen Kolben, eine Scheibe und eine Dichtung enthält. Der Kolben ist gleitend auf einer Welle oder in einem Gehäuse gelagert und enthält an einem radial inneren oder äußeren Abschnitt eine Aussparung. Die Scheibe ist an dem Kolben befestigt und erstreckt sich zumindest teilweise bis nahe der Aussparung. Die Dichtung ist zumindest teilweise innerhalb der Aussparung des Kolbens angeordnet. Die Dichtung enthält eine radiale Dichtfläche, die an der Welle oder dem Gehäuse anliegt, und ist durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit axial zwischen dem Kolben und der Scheibe verschiebbar.
Im Folgenden sowie in den Ansprüchen werden bevorzugte Ausführungsformen mit einem oder mehreren Merkmalen der Erfindung beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obige Kurzdarstellung sowie die folgende detaillierte Beschreibung werden in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine Teilquerschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Kolbendichtungsbaugruppe gemäß der Erfindung, in der eine Dichtung an einer Zentralwelle anliegt.
2 eine Teilquerschnittsansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Kolbendichtungsbaugruppe gemäß der Erfindung, in der die Dichtung an einem Gehäuse anliegt.
3 eine vergrößerte Ansicht einer Kolbendichtungsbaugruppe gemäß der Erfindung, in der die Dichtung am Gehäuse anliegt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bestimmte Begriffe werden in der folgenden Beschreibung nur der Zweckmäßigkeit halber verwendet und sollen keine Einschränkung darstellen. Die Begriffe „innen”, „außen”, „nach innen” und „nach außen” betreffen Richtungen zu oder von den in den Zeichnungen angegebenen Bauteilen weg. Bei einer Bezugnahme auf eine Folge von Objekten in der Form „a, b und/oder c” (wobei a, b und c die aufgeführten Objekte darstellen) sind jedes einzelne der Objekte a, b, c oder deren Kombinationen gemeint. Zu den verwendeten Begriffen gehören die oben ausdrücklich genannten Begriffe, deren Ableitungen und Begriffe gleichartiger Bedeutung.
Die 1 und 2 zeigen Querschnittsansichten einer Kolbendichtungsbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Kolbendichtungsbaugruppe 1 enthält einen vorzugsweise scheibenförmigen Kolben 2, der gleitend auf einer Welle 3 oder in einem Gehäuse 4 gelagert ist. Der Kolben 2 enthält eine Aussparung 5 an einem radial inneren oder äußeren Abschnitt, je nachdem ob die Dichtungsbaugruppe der Abdichtung zur Welle 3 oder zum Gehäuse 4 dienen soll. An dem Kolben 2 ist eine Scheibe 6 befestigt, die sich zumindest teilweise bis nahe der Aussparung 5 erstreckt. Die Scheibe 6 ist vorzugsweise durch Befestigungselemente an dem Kolben 2 befestigt, beispielsweise einen Niet oder eine Schraube mit Mutter oder beliebige andere geeignete Befestigungselemente. Die Aussparung 5 am radial inneren oder äußeren Abschnitt des Kolbens 2 definiert teilweise einen Spalt zwischen axialen Endflächen des Kolbens 2 und der Scheibe 6.
Eine Dichtung 7 ist zumindest teilweise innerhalb der Aussparung 5 des Kolbens 2 und in dem Spalt zwischen den axialen Endflächen des Kolbens 2 und der Scheibe 6 angeordnet. Die Dichtung 7 enthält eine radiale Fläche, die je nach Ausrichtung der Kolbendichtungsbaugruppe 1 an der Welle 3 (1) oder dem Gehäuse (2) anliegt, und die Dichtung 7 ist durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit axial zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 verschiebbar. Die Dichtung 7 liegt durch eine Presspassung an der Welle 3 oder dem Gehäuse 4 an. Ein radial innerer oder äußerer Abschnitt des Kolbens 2 ist vorzugsweise axial gegen einen Rumpfabschnitt des Kolbens 2 versetzt, um einen axial eingeschränkten Bewegungspfad der Dichtung in dem axialen Zwischenraum zwischen der Scheibe 6 und dem Rumpfabschnitt des Kolbens 2 zu erzeugen. Wenn auf den Kolben 2 ein hoher Druck einwirkt, wird der Kolben 2 gegen die Dichtung 7 gedrückt, und der Spalt befindet sich zwischen der Scheibe 6 und der Dichtung 7. Wenn ein hoher Druck auf die Scheibe 6 einwirkt, wird die Scheibe 6 gegen die Dichtung 7 gedrückt, und der Spalt befindet sich zwischen dem Kolben 2 und der Dichtung 7.
Die Dichtung 7 besteht vorzugsweise aus Kautschuk oder einem Polymerwerkstoff. Die Dichtung 7 besteht stärker bevorzugt aus einem mit 35% Glasfaser verstärkten Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Dichtung 7 kann entlang der radial inneren oder äußeren Fläche angeschrägte Kanten enthalten. Wenn sich die Aussparung 5 in 1 am radial inneren Abschnitt des Kolbens 2 befindet, liegt ein radial innerer Abschnitt der Dichtung 7 an der Welle 3 an. Wenn sich die Aussparung 5 in 2 am radial äußeren Abschnitt des Kolbens 2 befindet, liegt ein radial äußerer Abschnitt der Dichtung 7 am Gehäuse 4 an. Die Dichtung 7 ist vorzugsweise breiter als die Aussparung 5. Alternativ kann die Dichtung 7 schmaler als die Aussparung 5 sein und keine angeschrägten Kanten enthalten.
Eine Ummantelung 8 ist entlang einer radialen Fläche der Dichtung 7 angeordnet, die der radialen Dichtfläche der Dichtung 7 gegenüberliegt, d. h., die radiale Fläche liegt an der Welle 3 oder am Gehäuse 4 an. Die Ummantelung 8 kann mit einer Presspassung auf die Dichtung 7 aufgesetzt werden. Die Ummantelung 8 schränkt die radiale Verformung der Dichtung 7 ein, um ein Eindringen der Dichtung 7 in den Spalt zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 der Kolbendichtungsbaugruppe 1 zu verhindern. Die Ummantelung 8 schränkt auch die axiale Verformung der Dichtung 7 ein, die eintreten kann, wenn die Dichtung 7 axial gegen den Kolben 2 oder die Scheibe 6 gedrückt wird. Die Ummantelung 8 besteht vorzugsweise aus Stahl SAE 1008–1012. Die Ummantelung 8 ist vorzugsweise 0,5 mm dick. Dem Fachmann ist jedoch einsichtig, dass auch andere Werkstoffe oder Dicken verwendet werden können. Vorzugsweise ist die Dichtung 7 an die Ummantelung 8 angeheftet, angeklebt oder anderweitig mit dieser verbunden, sodass beide ein einziges Bauteil bilden.
Im praktischen Einsatz wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf einer Seite der Kolbendichtungsbaugruppe 1 aufgebaut, und die Dichtung 7 wird axial entlang der Welle 3 oder des Gehäuses 4 verschoben und sorgt für eine Abdichtung gegen den Kolben 2 oder die Scheibe 6. Wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit in einer entgegengesetzten Richtung einwirkt, kann durch eine Öffnung zwischen dem Kolben 2 und der Welle 3 beziehungsweise dem Gehäuse 4 Hydraulikflüssigkeit am Kolben 2 vorbei durchsickern. In dieser Richtung drückt die Hydraulikflüssigkeit die Dichtung 7 gegen die Scheibe 6, und die Hydraulikflüssigkeit fließt durch eine Öffnung zwischen der Dichtung 7 und dem Kolben 2. Die Dichtung 7 kann drehfest mit dem Kolben 2 oder der Scheibe 6 verbunden sein, wenn die Dichtung 7 durch den hydraulischen Druck gegen den Kolben 2 oder die Scheibe 6 gedrückt wird.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Kolbendichtungsbaugruppe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt, dass zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 ein Abstand (D) definiert ist. Der Abstand (D) liegt vorzugsweise im Bereich von 3,5 bis 4,4 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 3,7 bis 4,1 mm. Die Dichtung 7 weist eine Breite (W) vorzugsweise im Bereich von 3 bis 4 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 3,4 bis 3,8 mm auf. Die Differenz zwischen dem Abstand (D) zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 und der Breite (W) der Dichtung 7 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,7 mm und beträgt besonders bevorzugt 0,55 mm. Wenn die Differenz zwischen dem Abstand (D) zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 und der Breite (W) der Dichtung 7 größer wird, kann es unter Betriebsbedingungen aufgrund einer axialen Verschiebung der Dichtung 7 zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 zu einem plötzlichen Druckanstieg in der Kolbendichtungsbaugruppe kommen. Desgleichen wird der Bereich einer möglichen axialen Verschiebung der Dichtung 7 vergrößert, wenn der Abstand (D) zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 größer wird und die Breite (W) der Dichtung 7 konstant bleibt, wodurch es zu einem plötzlichen Druckanstieg kommen kann, wenn die Dichtung 7 während einer axialen Verschiebung zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 verrutscht. Durch die Ummantelung 8 kann der Abstand (D) zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 verringert und gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Dichtung 7 nicht zwischen dem Kolben 2 und der Scheibe 6 axial zusammengedrückt wird.
Somit ist es dem Fachmann angesichts der detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Kolbendichtungsbaugruppe einsichtig und klar, dass an der Kolbendichtungsbaugruppe gemäß der Erfindung viele Änderungen, von denen in der obigen detaillierten Beschreibung nur einige wenige veranschaulicht worden sind, vorgenommen werden können, ohne die darin umgesetzten erfindungsgemäßen Konzepte und Grundgedanken zu verändern. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in jeder Beziehung nur als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung zu verstehen, wobei der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die obige Beschreibung, sondern durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist und deshalb alle Änderungen im Sinne und Bedeutungsumfang der Ansprüche durch diese erfasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Kolbendichtungsbaugruppe
2: Kolben
3: Welle
4: Gehäuse
5: Aussparung
6: Scheibe
7: Dichtung
8: Ummantelung

Claims

Kolbendichtungsbaugruppe, die umfasst: einen Kolben, der gleitend auf einer Welle gelagert ist, wobei der Kolben an einem radial inneren Abschnitt eine Aussparung enthält; eine an dem Kolben befestigte Scheibe, die sich zumindest teilweise bis nahe der Aussparung erstreckt; und eine Dichtung, die zumindest teilweise innerhalb der Aussparung des Kolbens angeordnet ist, wobei die Dichtung eine radiale Dichtfläche enthält, die an der Welle anliegt, und durch den Druck einer Hydraulikflüssigkeit axial zwischen dem Kolben und der Scheibe verschiebbar ist.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner eine Ummantelung umfasst, die entlang einer radialen Fläche der Dichtung angeordnet ist, die der an der Welle anliegenden radialen Dichtfläche entgegengesetzt ist, wobei die Ummantelung eine Verformung der Dichtung einschränkt.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei ein radial innerer Abschnitt des Kolbens axial gegen einen Rumpfabschnitt des Kolbens versetzt ist, um einen axial eingeschränkten Bewegungspfad der Dichtung in einem axialen Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Scheibe zu erzeugen, und wobei die Ummantelung ein Eindringen der Dichtung in den axialen Zwischenraum verhindert.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Ummantelung aus Stahl SAE 1008–1012 besteht.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei sich die Aussparung an dem radial inneren Abschnitt des Kolbens befindet und ein radial innerer Abschnitt der Dichtung an der Welle anliegt.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Dichtung entlang der radial inneren Fläche angeschrägte Kanten enthält.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Dichtung Kautschuk oder einen Polymerwerkstoff umfasst.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Kolben mittels Befestigungselementen an der Scheibe befestigt ist.
Kolbendichtungsbaugruppe, die umfasst: einen Kolben, der gleitend in einem Gehäuse gelagert ist, wobei der Kolben an einem radial äußeren Abschnitt eine Aussparung enthält; eine an dem Kolben befestigte Scheibe, die sich zumindest teilweise bis nahe der Aussparung erstreckt; und eine Dichtung, die zumindest teilweise innerhalb der Aussparung des Kolbens angeordnet ist, wobei die Dichtung eine radiale Dichtfläche enthält, die an dem Gehäuse anliegt, und durch den Druck einer Hydraulikflüssigkeit axial zwischen dem Kolben und der Scheibe verschiebbar ist.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 9, die ferner eine Ummantelung umfasst, die entlang einer radialen Fläche der Dichtung angeordnet ist, die der am Gehäuse anliegenden radialen Dichtfläche entgegengesetzt ist, wobei die Ummantelung eine Verformung der Dichtung einschränkt.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 10, wobei ein radial äußerer Abschnitt des Kolbens axial gegen einen Rumpfabschnitt des Kolbens versetzt ist, um einen axial eingeschränkten Bewegungspfad der Dichtung in einem axialen Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Scheibe zu erzeugen, und wobei die Ummantelung ein Eindringen der Dichtung in den axialen Zwischenraum verhindert.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei sich die Aussparung an dem radial äußeren Abschnitt des Kolbens befindet und ein radial äußerer Abschnitt der Dichtung am Gehäuse anliegt.
Kolbendichtungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die Dichtung entlang der radial äußeren Fläche angeschrägte Kanten enthält.