DE19646852A1

DE19646852A1 - Dichtung für eine hydraulische Ausrückvorrichtung einer Fahrzeugkupplung

Info

Publication number: DE19646852A1
Application number: DE19646852A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Peschke; Juergen Dipl Ing Osterlaenger
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-05-14
Also published as: FR2755736A1; FR2755736B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ausrückvorrichtung für eine Reibungs kupplung in einem Fahrzeug, umfassend ein Ausrücksystem, das ein am Getrie begehäuse oder an einer Kupplungsglocke lagefixiertes Druckgehäuse aufweist, das Druckgehäuse ist konzentrisch zu einer Antriebswelle angeordnet, welche eine Brennkraftmaschine mit einem Schaltgetriebe verbindet, zur Bildung eines kreisringförmig gestalteten Druckraums ist in einer Längsbohrung des Druck gehäuses eine sowohl zur Bohrungswandung als auch zur Antriebswelle radial beabstandete Führungshülse eingesetzt, auf der ein Ringkolben verschiebbar geführt ist, der den Druckraum axial begrenzt, zur Abdichtung des Druckraums ist eine druckraumseitig armierte Dichtung vorgesehen, deren Dichtlippen einen als Gleitdichtfläche bezeichneten Dichtspalt zwischen der Bohrungswandung und dem Ringkolben sowie zwischen der Führungshülse und dem Ringkolben abdichten.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der DE 41 30 525 A1 ist eine Ausrückvorrichtung mit einem Nutring bekannt, der als Armierung einen stirnseitig am Ringkolben abgestützten Stützring umfaßt. Dieser Aufbau er möglicht dem Ringkolben im Rahmen seines radialen Führungsspiels, eine exzentrische Bewegung zur Längsachse der Ausrückvorrichtung auszuüben. Ein Reibschluß zwischen der Stirnseite des Ringkolbens und der Armierung kann dazu führen, daß bei einer radialen Kolbenringverlagerung sich ebenfalls die Dichtung unkontrolliert verschiebt, was zu einer erhöhten nachteiligen Be anspruchung der Dichtung, insbesondere deren Dichtlippen führt. Bei hohen Systemdrücken führt diese Dichtungsverlagerung zu einem erhöhten Dicht lippenverschleiß, was zu einer Funktionsstörung bzw. einem Ausfall der Dich tung führen kann, aufgrund eines erhöhten Verschleißes.

Eine weitere Ringkolbenabdichtung ist dem Gebrauchsmuster DE 18 40 727 zu entnehmen, dessen Armierung einem stirnseitig gestuften Ringkolben angepaßt ist. Die Dichtung ist mit einem druckraumseitigen, eine ebene Stirnfläche bildenden Mittelstück versehen, an dem sich zur Bildung jeweils einer Dicht lippe eine V-förmige Ausnehmung anschließt, die an einer Stange bzw. einer Bohrungswandung anliegt. Bedingt durch die gekröpfte Armierung ergeben sich für die Dichtung unterschiedliche Wandstärken, die sich bei auftretendem Systemdruck unterschiedlich dehnt, was zur Ablösung der an der Armierung vulkanisierten Dichtung führen kann.

Aufgabe der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Abdichtung eines Ausrücksystems ausgehend vom Stand der Technik zu verbessern durch eine exakte Zuordnung der Dichtung am Ringkolben in Verbindung mit einer Armierung, wodurch eine wirkungsvolle Verringerung der Dichtungsbeanspruchung und damit Erhöhung der Lebensdauer erzielt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist eine dachförmig gestaltete Armie rung vorgesehen, an die sich jeweils axial beabstandete koaxial zur Längs bohrung verlaufende Borde anschließen. Die dachförmig gestaltete Armierung bewirkt vorteilhaft eine Verringerung der Dehnungsgradienten in der Dichtung und damit der Dichtungsbeanspruchung an der Haftfläche der Armierung, wodurch sich die Standzeit, d. h. die Lebensdauer der Dichtung verlängert. Der erfindungsgemäße Aufbau sieht weiterhin vor, daß sich die Armierung aus schließlich über einen der axial beabstandeten Borde am Ringkolben abstützt ist, wodurch eine wirksame Befestigung der Dichtung am Ringkolben erzielbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Armierung ist eine aufgabenge mäße wirksame Führung der Dichtung am Ringkolben erreichbar, wodurch gleichzeitig eine exzentrische Bewegung des Ringkolbens unterbunden wird, die sich aufgrund eines erhöhten Dichtungsverschleißes nachteilig auf die Dichtung auswirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet die dachförmig gestaltete Armierung einen Scheitelpunkt, der in einer Dichtungsmitte plaziert ist. Damit ist eine geradlinige Krafteinleitung bzw. Kraftübertragung von der Dichtung auf den Ringkolben erzielbar. Weiterhin sind die eine Dachform bildenden Abschnitte der Armierung symmetrisch zueinander verlaufend an geordnet. Diese Formgebung unterstützt weiterhin die Forderung nach einer wirksamen Zentrierung der Dichtung. Durch die dachförmig gestaltete Armie rung ist weiterhin ein stirnseitiges Umgreifen des Ringkolbens durch die Armie rung möglich zur Erreichung einer optimalen Abstützung der Dichtung am Ringkolben. Durch Berechnungen konnte ein Winkel "α" von 10° bis 45° zu einer Quermittelebene der Dichtung als optimaler Wert bestimmt werden, unter dem die eine Dachform bildenden Abschnitte der Armierung angeordnet sind.

Als eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Dichtungsbeanspruchung ist vorgesehen, alle Übergänge der Armierung zwischen den Abschnitten bzw. den Borden gerundet auszuführen und damit die Dehnungsgradienten der Dichtung an der Haftfläche der Armierung zu verringern, was sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer der Dichtung auswirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zur Armierung weisende Stirnsei te des Ringkolbens ballig gestaltet. Diese Ausbildung begünstigt eine optimale Zentrierung der Dichtungsarmierung sowie eine gewünschte flächige Anlage der Armierung am Ringkolben und gleicht außerdem fertigungsbedingte Toleranzen zwischen den zusammenwirkenden Bauteilen, Armierung und Ringkolben aus. Die ballige Formgestaltung der Ringkolbenstirnseite stellt einen sinnvollen Kompromiß dar gegenüber dem Versuch, die Stirnseite deckungsgleich mit der Dachform der Armierung auszubilden, was nur mit einem sehr hohen Ferti gungs- und Meßaufwand möglich wäre. Alternativ zu einer balligen Stirnseite des Ringkolbens kann diese konisch gestaltet sein und dabei annähernd eine der Dachform der Armierung angepaßte Formgebung aufweisen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht für den radial außenliegen den Bord der Armierung eine axiale Verlängerung in Richtung des Ringkolbens vor. Am freien Ende ist der Bord mit einer federnden Haltenase versehen, die in einer Einbaulage der Dichtung in einer Ausnehmung des Ringkolbens ver rastet. Die endseitig am Bord angeordnete Haltenase stellt somit eine radiale Hinterschneidung dar, die eine wirksame formschlüssige Befestigung der Armie rung am Ringkolben sicherstellt. Durch eine entsprechende Formgebung und/oder Dimensionierung der Ausnehmung im Ringkolben sowie der Haltenase stellt sich dabei ein axiales Spiel der Armierung ein und damit eine begrenzte axiale Beweglichkeit der Dichtung gegenüber dem Ringkolben. Zur Sicher stellung des Axialspiels, welches in einigen Betriebszuständen der Ausrückvor richtung erforderlich ist, übertrifft die Breite einer Umlaufnut im Ringkolben die Längserstreckung der Haltenase. Außerdem ist der mit einer Haltenase ver sehene Bord begrenzt radial beabstandet zum Ringkolben angeordnet, wodurch eine Verlagerung der Dichtung einschließlich der Armierung gegenüber dem Ringkolben möglich ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Armierung, d. h. die dachförmig gestalteten Borde druckraumseitig vom Dichtungswerkstoff um schlossen. Diese Maßnahme vergrößert die Haftfläche des Dichtungswerkstoffs an der Armierung und verhindert weiterhin einen nachteiligen Kontakt der Armierung mit der Führungshülse bzw. mit der Führungsbohrung im Druckge häuse.

Als weitere Maßnahme sieht die Erfindung eine Dichtungsgestaltung vor, deren Dichtlippen asymmetrisch gestaltet sind sowie voneinander unterschiedliche Längen aufweisen. Diese Ausbildung ermöglicht eine gleiche Beanspruchung, d. h. übereinstimmende Reibkräfte für die radial voneinander beabstandet angeordneten Dichtlippen im eingebauten Zustand. Weiterhin weisen beide Dichtlippen eine gerundete, ballige Dichtkante auf. Als Folge dieser Ausgestal tung hebt sich der jeweils äußere stirnseitige Bereich jeder Dichtlippe im eingebauten Zustand von der Anlagefläche der Dichtlippe ab. Diese Eigenschaft verhindert ein Verdrillen der Dichtung und begünstigt damit das Abdichtverhal ten der Dichtung.

Der erfindungsgemäße Dichtungsaufbau umfaßt außerdem eine V-förmige Aus nehmung zwischen den Dichtlippen vor, von der aus die Stirnseiten der Dicht lippen radial nach außen gerichtet, vorspringend bis in den Bereich der Randzo nen verlaufen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von vier Figuren dargestellt, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine hydraulische Ausrückvorrichtung, in das die erfindungs gemäße Dichtung integriert ist;

Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab die Einzelheit "Z" aus Fig. 1;

Fig. 3 in einer Einzelteilzeichnung die erfindungsgemäße Dichtung, die am Ringkolben verrastet ist;

Fig. 4 einen Dichtungsquerschnitt, der eine Spannungsverteilung im eingebauten Zustand darstellt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine hydraulische Ausrückvorrichtung bekannter Bauweise im eingebauten Zustand abgebildet. Das an einem Getriebegehäuse 2 angeflanschte Ausrücksystem 1 umfaßt im wesentlichen ein Druckgehäuse 3, das konzentrisch um eine Antriebswelle 4 angeordnet ist, welche ein Zahnräderwechselgetriebe, eingesetzt im Getriebegehäuse 2, und eine in Fig. 1 nicht abgebildete Brenn kraftmaschine verbindet. Radial beabstandet zur Antriebswelle 4 und zu einer Längsbohrung 5 des Druckgehäuses 3 ist eine Führungshülse 6 angeordnet, welche über einen Ringflansch 7 zwischen dem Getriebegehäuse 2 und dem Druckgehäuse 3 lagefixiert ist. Zwischen der Längsbohrung 5 und der Führungs hülse 6 ist ein kreisringförmiger Druckraum 8 gebildet, der axial von dem Ring flansch 7 sowie einem Ringkolben 9 begrenzt ist. Zur Axialverschiebung des Ringkolbens 7 in Pfeilrichtung, mit der eine in Fig. 1 nicht abgebildete Rei bungskupplung betätigt werden kann, erfolgt über ein Druckfluid, das über eine Zuführleitung 10 in den Druckraum 8 eingeleitet werden kann. An dem vom Druckraum 8 abgewandten Ende ist der Ringkolben 9 mit einem Kupplungsaus rücklager 11 versehen, welches mit Ausrückeinrichtungen der Reibungskupp lung in Verbindung steht. Zur Abdichtung des Druckraums 8 ist der Ringkolben 9 mit einer als Nutring ausgebildeten Dichtung 12 versehen, die unlösbar, vorzugsweise durch Vulkanisation, an einer Armierung 13 befestigt ist.

Zur Verdeutlichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Dichtung 12 ist in Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab das Detail "Z" aus Fig. 1 dargestellt. Diese Abbildung zeigt einen dachförmigen Aufbau der Armierung 13, der gebildet wird durch die Abschnitte 14, 15, an die sich jeweils ein koaxial zur Längsbohrung 5 verlaufender Bord 16, 17 anschließt. Die dachförmige Armie rung 13 ragt dabei mit einem Scheitelpunkt 33 in die Dichtung 12. Das zum Druckgehäuse 3 ausgerichtete und gegenüber dem Bord 17 eine größere axiale Länge aufweisende Bord 16 ist mit einer Haltenase 18 versehen. Die durch eine spanlose Stanzung oder Durchsetzung in den Bord 16 eingebrachte Haltenase 18 verrastet in einer Ausnehmung 19 des Ringkolbens 9 und sichert aufgrund einer Hinterschneidung bzw. einer radialen Überdeckung 30, 31 gekennzeich net durch "y" sowie einem axialen Spiel "x" zu einer Schulter 20 der Ausneh mung 19 eine formschlüssige Sicherung der Dichtung am Ringkolben 9. Eine Stirnseite 21 des Ringkolbens 9 ist so verjüngt, daß diese in die Dachform der Armierung 13 mit radialem Spiel eingepaßt ist. Die Stirnseite 21 ist dabei ballig gestaltet, so daß die Armierung 13 über relativ große Kontaktflächen 22, 23 am Ringkolben abgestützt ist. Die Dichtung 12 ist versehen mit Dichtlippen 24, 25, welche asymmetrisch ausgestaltet sind und zwischen denen eine V-förmige Ausnehmung 33 vorgesehen ist. Die radial äußere zum Druckgehäuse 3 zeigen de Dichtlippe 24 ist dabei gegenüber der Dichtlippe 25 stärker dimensioniert zur Erreichung gleicher Reibungsverhältnisse. Die Dichtlippenunterschiede kompensieren dabei die unterschiedlichen Dichtlippendurchmesser und die sich damit ergebenen abweichenden Druckbeaufschlagungen. Beide Dichtlippen 24, 25 sind versehen mit einer ballig gestalteten Dichtkante 26, 27, wodurch eine optimale Anpassung bzw. Anlage der Dichtlippen 24, 25 an der Wandung der Längsbohrung 5 bzw. der Mantelfläche der Führungshülse 6 ermöglicht wird. Die Dichtkantengestaltung bewirkt, daß im eingebauten Zustand eine Randzone 28, 29, d. h. ein freies Ende der Dichtkante 26, 27 von der Wandung der Längsbohrung 5 bzw. der Mantelfläche der Führungshülse 6 beabstandet ist. Eine Überdeckung 30, 31 verdeutlicht das Maß, welches sich zwischen der Dichtkante 26, 27 im eingebauten und nicht eingebauten Zustand ergibt.

Die Fig. 3 zeigt die Dichtung 12 im nicht eingebauten Zustand und verdeut licht weitere Details, insbesondere der Armierung 13. Diese besitzt stark gerun dete Übergänge im Bereich der Dachform, d. h. am Scheitelpunkt 32, wo sich die Abschnitte 14, 15 treffen sowie zwischen den Borden 16, 17 und den Abschnitten 14, 15. Diese Formgebung der Armierung 13 bewirkt eine deutli che Verringerung der Dehnungsgradienten und damit der Dichtungsbeanspru chung, was sich vorteilhaft auf die Dauerfestigkeit und damit die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Dichtung auswirkt. Der Dichtungsaufbau zeigt weiter hin, daß die dachförmig gestalteten, jeweils unter einem Winkel "α" von 10° bis 45° zur Längsachse der Dichtung 12 ausgerichteten Abschnitte 14, 15 über den Scheitelpunkt 32 mittig in die Dichtung 12 eingreift, wodurch sich eine geradlinige Kraftbeaufschlagung des Ringkolbens einstellt. Zur Vergrößerung der Haftflächen umschließt der Dichtungswerkstoff die Armierung 13 druckraumsei tig vom Bord 17 beginnend über die Abschnitte 14, 15 bis zu einem Teilbereich des Bords 16.

Die Fig. 4 verdeutlicht die sich im Betriebszustand der Dichtung einstellenden Spannungsverhältnisse bei maximalem Betriebsdruck. Danach ergibt sich eine relativ niedrige, gleichmäßige Spannungsverteilung an den Abschnitten 14, 15, die eine Dachform bilden, dargestellt durch eine weitestgehend gleichbleibende Grautönung. Diese Spannungsverteilung nimmt einen positiven Einfluß auf die Haftfähigkeit der Dichtung 12 an der Armierung 13. Weiterhin sind aus der Fig. 4 angestrebte nahezu übereinstimmende Spannungszustände in den Dichtlippen 24, 25 zu entnehmen, die für eine optimale Abdichtung sorgen sowie gleiche Reibungsverhältnisse an den Dichtkanten 26, 27 sicherstellen.

Bezugszeichenliste

1

Ausrücksystem

2

Getriebegehäuse

3

Druckgehäuse

4

Antriebswelle

5

Längsbohrung

6

Führungshülse

7

Ringflansch

8

Druckraum

9

Ringkolben

10

Zuführleitung

11

Kupplungsausrücklager

12

Dichtung

13

Armierung

14

Abschnitt

15

Abschnitt

16

Bord

17

Bord

18

Haltenase

19

Ausnehmung

20

Schulter

21

Stirnseite

22

Kontaktfläche

23

Kontaktfläche

24

Dichtlippe

25

Dichtlippe

26

Dichtkante

27

Dichtkante

28

Randzone

29

Randzone

30

Überdeckung

31

Überdeckung

32

Scheitelpunkt

33

Ausnehmung
α Anstellungswinkel der Abschnitte
x axiales Spiel
y radiale Überdeckung

Claims

1. Hydraulische Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung in einem Fahrzeug, umfassend ein Ausrücksystem (1), das ein am Getriebegehäuse (2) lagefixiertes Druckgehäuse (3) aufweist, das Druckgehäuse (3) ist konzentrisch zu einer Antriebswelle (4) angeordnet, welche eine Brennkraftmaschine mit einem Zahnräderwechselgetriebe verbindet, zur Bildung eines kreisringförmig gestalteten Druckraums (8) ist in einer Längsbohrung (5) des Druckgehäuses (3) eine sowohl zur Bohrungswandung als auch zur Antriebswelle (4) radial be abstandete Führungshülse (6) eingesetzt, auf der ein Ringkolben (9) axial ver schiebbar geführt ist, der den Druckraum (8) axial begrenzt, zur Abdichtung des Druckraums (8) ist eine druckraumseitig armierte Dichtung (12) vorgesehen, deren Dichtlippen (24, 25) einen als Gleitdichtfläche bezeichneten Dichtspalt zwischen der Wandung der Längsbohrung (5) und dem Ringkolben (9) sowie zwischen der Führungshülse (6) und dem Ringkolben (9) abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (12) an ihrer dem Ringkolben (9) zugewand ten Stirnseite eine dachförmig gestaltete Armierung (13) aufweist, die zwei axial beabstandete, in Richtung des Ringkolbens (9) verlaufende Borde (16, 17) umfaßt.

2. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scheitelpunkt (12) der Armierung (13) in einer Dichtungsmitte plaziert ist.

3. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (13) über die eine Dachform bildenden Abschnitte (14, 15) an einer Stirnseite (21) des Ringkolbens (9) abgestützt ist.

4. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (14, 15) zu einer Querebene der Dichtung (12) unter einem Winkel "α" von 10° bis 45° angeordnet sind.

5. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Übergänge zwischen den Abschnitten (14, 15) sowie zwischen den Borden (16, 17) und den Abschnitten (14, 15) gerundet ausgeführt sind.

6. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Armierung (13) weisende Stirnseite (21) des Ringkolbens (9) zur Erreichung einer Zentrierung ballig gestaltet ist.

7. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine konische Stirnseite (21) des Ringkolbens (9).

8. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial außen liegende, zum Druckgehäuse (3) weisende Bord (16) der Armierung (13) ringkolbenseitig axial verlängert ist und eine federnde Haltenase (18) aufweist, die in einer Einbaulage der Armierung (13) in eine Ausnehmung (19) des Ringkolbens (9) verrastet.

9. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (13) mit axialem Spiel am Ringkolben (9) gehalten ist.

10. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Armierung (13) druckraumseitig vom Dichtungswerkstoff umschlos sen ist.

11. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch asymmetrisch zueinander angeordnete Dichtlippen (24, 25), wobei die radial äußere Dichtlippe (24) gegenüber der radial inneren Dichtlippe (25) stärker dimensioniert ist.

12. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die Dichtlippen (24, 25) im nicht eingebauten Zustand eine gerundete, ballige Dichtkante (26, 27) aufweisen.

13. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die Dichtkanten (26, 27) im eingebauten Zustand eine Randzone (28, 29) bilden, die von der jeweiligen Anlagefläche der Dichtlippe (24, 25) radial beabstandet ausgerichtet sind.

14. Hydraulische Ausrückvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine V-förmige Ausnehmung (32) zwischen den Dichtlippen (24, 25), von der aus jeweils Stirnseiten der Dichtlippen (24, 25) zu den radial außen liegenden Randzonen (28, 29) vorspringend verlaufen.