DE19681324C1 - Ringkolbendichtung für ein hydraulisch betätigbares Ausrücksystem - Google Patents
Ringkolbendichtung für ein hydraulisch betätigbares AusrücksystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigbares Ausrücksystem für eine
Reibungskupplung von Fahrzeugen mit einem manuell schaltbaren Zahnrä
derwechselgetriebe, wobei das Ausrücksystem einen Nehmerzylinder mit ei
nem Druckgehäuse aufweist, das konzentrisch zu einer eine Brennkraft
maschine mit dem Zahnräderwechselgetriebe verbindenden Getriebeein
gangswelle angeordnet ist, wobei zur Bildung eines kreisringförmig gestalteten
Druckraums in einer Längsbohrung des Druckgehäuses eine Führungshülse
radial beabstandet angeordnet ist, und im Druckraum ein Ringkolben axial
verschiebbar geführt ist, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist,
deren Dichtlippen radial gespreizt angeordnet sind.
Ausrücksysteme dieser zuvor genannten Bauart sind allgemein bekannt und
finden Anwendung in Kraftfahrzeugen. Aus der DE-C 31 48 183 ist ein gat
tungsbildendes Ausrücksystem bekannt, in dem ein Ringkolben einen Druckraum
axial begrenzt. Zur Abdichtung ist dem Ringkolben druckraumseitig ein
Dichtring zugeordnet, dessen Dichtlippen radial gespreizt an den Bauteilen
dichtend anliegen, zwischen denen der Ringkolben geführt ist. Die in diesem
bekannten Ausrücksystem vorgesehene starre Dichtungsanordnung am Ring
kolben hat den Nachteil, daß beispielsweise Axialschwingungen, die von der
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgelöst werden, über die Reibungs
kupplung und das Kupplungsausrücklager auf den Ringkolben und von dort
ungedämpft in das Hydrauliksystem übertragen werden. Diese Druckschwin
gungen können dabei ein nachteiliges, komforteinschränkendes "Kribbeln" am
Kupplungspedal auslösen.
Aus dem US-A 4,821,627 ist eine weitere Ringkolbenabdichtung bekannt, bei
der ein endseitiger radialer Ansatz des Ringkolbens von dem Dichtungswerk
stoff nahezu allseitig umspritzt ist. Auch diese Lösung ermöglicht keine
Schwingungskompensation, so daß die Schwingungen wie zuvor erläutert
ebenfalls ungedämpft auf das Kupplungspedal übertragen werden.
Weiterhin sind Kupplungsausrücksysteme bekannt, bei denen die Dichtung
keine Anbindung am Ringkolben aufweist. Die Dichtung ist dabei in einem
separaten dem Ringkolben axial vorgelagerten Dichtungsträger gehalten. Die
se Lösung ist sehr störanfällig und erfordert z. B. für eine Vakuumbefüllung des
Ausrücksystems ein nachsaugeempfindliches Ventil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu schaffen, die:
- - eine starre Anbindung am Ringkolben vermeidet,
- - eine axiale Reduzierung der Baulänge ermöglicht bei gleichzeitig optimier ter Führungslänge des Ringkolbens,
- - die Dichtungsreibung verringert,
- - kostengünstig herstellbar ist und eine einfache Montage ermöglicht.
Diese Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß für ein hydraulisch betätigbares
Ausrücksystem durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung weist die Dichtung u. a. eine Armierung auf, die formschlüssig
am Ringkolben gehalten ist, wobei die Befestigung eine begrenzte axiale und
radiale Beweglichkeit zuläßt. Diese erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht
einen gewünschten Freiheitsgrad der Dichtung gegenüber dem Ringkolben, so
daß die Dichtung bei einer ungünstigen Beanspruchung eine vom Ringkolben
unabhängige Einstellbewegung ausüben kann. Bei bisher bekannten Dich
tungsanordnung kann während des Ein- und Auskuppelvorgangs des Aus
rücklagers eine für die Dichtung ungünstige Beanspruchung auftreten, da diese
aufgrund einer radialen Verlagerung eine gewisse Taumelbewegung aus
zugleichen hat. Aufgrund der erfindungsgemäßen beweglichen Anlenkung der
Dichtung am Ringkolben ist eine gleichmäßige Dichtlippenauslenkung möglich,
wodurch ein Dichtlippenverschleiß verringert wird und damit eine Leckagege
fahr der Dichtung reduzierbar ist. Durch die begrenzte axiale Beweglichkeit der
Dichtung gegenüber dem Ringkolben stellt sich außerdem bei einer Vakuum
befüllung des Hydrauliksystem kein Nachsaugproblem ein.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanbindung kompensiert bzw. dämpft außer
dem wirkungsvoll eine Übertragung der von der Kurbelwelle der Brennkraftma
schine ausgelösten Axialschwingungen auf das Hydrauliksystem. Die be
grenzte axiale und radiale Beweglichkeit der Dichtung ermöglicht, daß hochfre
quent auftretende Axialschwingungen geringer Amplitude lediglich eine Anre
gung des Kupplungsausrücklagers und des damit in Verbindung stehenden
Ringkolbens auslösen, jedoch unterbleibt aufgrund der axialen Nachgiebigkeit
der Dichtung eine nachteilige Übertragung von Druckstößen auf die Dichtung
und auf das mit ihr verbundene Hydrauliksystem.
Aufgrund der formschlüssigen, vorzugsweise im Bereich einer radialen Rand
zone des Ringkolbens gehaltenen Dichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise
eine Reduzierung der axialen Baulänge der Dichtung bei gleichzeitig vergrö
ßerter Führungslänge des Ringkolbens, so daß sich zur Verbesserung der
Funktionsfähigkeit und der Lebensdauer des Ausrücksystems insgesamt eine
optimale Führung des Ringkolbens ergibt. Die dabei vorgesehene formschlüs
sige Befestigung der Dichtung am Ringkolben ermöglicht weiterhin eine für
große Stückzahlen des Ausrücksystems erforderliche automatengerechte
Montage.
Weiterhin sieht die Erfindung eine Dichtung vor, die mit einem aus dem Dich
tungswerkstoff hergestellten Fortsatz einteilig verbunden ist. Der Fortsatz ist
spielbehaftet, d. h. mit axialem und radialem Spiel formschlüssig am Ringkol
ben gehalten. Diese bauteiloptimierte Dichtungsgestaltung stellt aufgrund der
einteiligen Bauweise einen weiteren Kostenvorteil dar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der in Anspruch 1 genannten Erfindung ist
die Dichtung mit einem Querschnittsprofil versehen, das asymmetrisch zuein
ander angeordnete Dichtlippen aufweist. Mit dieser Maßnahme sind überein
stimmende symmetrische Reibkräfte an den Dichtlippen erzielbar, die ein ver
bessertes Verschleißverhalten der Dichtung sicherstellen. Die erfindungsge
mäße Dichtlippengestaltung ermöglicht entsprechend der Durchmesserdiffe
renz zwischen der radial inneren und der radial äußeren Dichtlippe eine Über
einstimmung der Dichtlippen-Beanspruchung. Alternativ kann durch unter
schiedliche Wanddicken der Dichtlippen, eine voneinander abweichende Stei
figkeit erreicht werden, vorzugsweise ist die radial äußere Dichtlippe verstärkt,
wodurch diese bei einer Druckbeaufschlagung im Vergleich zur radial inneren
Dichtlippe steifer ist. In vorteilhafter Weise ermöglicht ein Wandstärkenunterschied
der Dichtlippen und/oder unterschiedliche Dichtlippenlängen ange
strebte gleiche Axialspannungen und/oder Dehnungen in den radial beabstan
det angeordneten Dichtlippen der Ringkolbendichtung. Die erfindungsgemäß
gestaltete Dichtung verhindert wirkungsvoll ein nachteiliges Verdrillen der
Dichtung bzw. eine Extrusion, was sich vorteilhaft auf die Dauerfestigkeit bzw.
Lebensdauer der Dichtung auswirkt. Dieser Dichtungsaufbau ermöglicht au
ßerdem eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades, ohne dabei die
Herstellkosten der Dichtung und die Montage nachteilig zu beeinflussen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht für eine Armierung einen
Fortsatz vor bzw. für die einteilig mit einem Fortsatz versehene Dichtung, daß
der Fortsatz druckraumseitig den Ringkolben begrenzt radial übergreift. Am
freien Ende des Fortsatzes ist dabei eine radial in Richtung Ringkolben ausge
richtete Arretierung vorgesehen, die in einer Einbaulage der Dichtung in eine
entsprechende Ausnehmung, insbesondere Kolbennut, des Ringkolbens ver
rastet. Zur Darstellung einer axialen und radialen Beweglichkeit der Dichtung
besitzt die Ausnehmung eine die axiale Breite der Arretierung übertreffende
Längserstreckung. Außerdem stellt sich ein radiales Spiel zwischen der zum
Ringkolben weisenden Kontur des Fortsatzes und der Ausnehmung am Ring
kolben ein.
Eine weitere Ausgestaltung der Armierung sieht vor, daß diese den Ringkolben
druckraumseitig im Endbereich endseitig teilweise umgreift, wobei an dem
radial äußeren Fortsatz die Arretierung vorgesehen ist. Eine weitere bevor
zugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein formschlüssiges Umgreifen des
Dichtringrückens durch die Armierung vor. Diese Dichtungsbefestigung an der
Armierung stellt eine Alternative zu der bisher üblichen Vulkanisierung bzw.
Klebung dar, die zur Schaffung einer unlösbaren Verbindung zwischen der
Armierung und der Dichtung vorgesehen ist. Diese zuvor erläuterten Armierun
gen bilden eine radial ausgerichtete Planfläche, die sich stirnseitig am Ringkol
ben abstützt und die in beiden Endzonen in einen axial verlaufenden Fortsatz
übergehen, wodurch sich die Führungsfläche am Kolben vergrößert. Die sich
an die Planfläche anschließenden, axial vorstehenden Fortsätze dienen au
ßerdem zur Reduzierung der Extrusion des Dichtungswerkstoffs.
Als wirksamer Schutz bei einer eventuell auftretenden großen radialen Aus
lenkung des Dichtrings bis zur Anlage an eine der Führungsflächen des Ring
kolbens, d. h. der Führungshülse bzw. der Längsbohrung im Druckgehäuse ist
erfindungsgemäß zumindest ein axial verlaufender Schenkel der Armierung
zumindest bereichsweise außenseitig vom Dichtungswerkstoff umspritzt. Der
dabei dünnwandig aufgetragene Elastomerüberzug verhindert bei einer radia
len Verlagerung der Dichtung im Bereich der Armierung eine Beschädigung
der Ringkolben- und Dichtungslaufbahn, die zu einer Funktionsbeeinträchti
gung, insbesondere einer Leckage führen kann.
Zur Vereinfachung des Fertigungsverfahrens sieht die Erfindung vor, die Arre
tiernasen erst nach erfolgtem außenseitigen Umspritzen der Fortsätze spanlos
anzuformen. Mit dieser Maßnahme kann die Armierung beim Spritzvorgang der
Dichtung besser abgestützt werden.
Zur Schaffung eines Druckausgleichs beim Spritzen der Dichtung, ist die Ar
mierung im Bereich eines radialen Abschnitts, d. h. der Planfläche mit einer
Ausnehmung versehen. Mit dieser Maßnahme wird eine Verformung der Ar
mierung beim Spritzvorgang verhindert, wodurch sich eine Vereinfachung des
Fertigungsverfahrens ergibt. Vorzugsweise bietet es sich an, eine Randzone
der Ausnehmung mit einer axial in Richtung des Dichtungsrückens versetzt
angeordneten gestuften Abschnitt oder einer Abwinklung versehen, der bzw.
die vom Dichtwerkstoff umspritzt eine formschlüssige Verbindung sicherstellt.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zur Schaffung einer wirkungs
vollen Arretierung der Dichtung am Ringkolben der Fortsatz mit einer radial
zum Ringkolben gerichteten umlaufenden Ringwulst versehen. Alternativ bietet
es sich ebenfalls an, den Ringkolben mit angeformten Nocken zu versehen,
die in entsprechende Aussparungen bzw. Öffnungen des Schenkels in der
Einbaulage verrasten.
Zur Verbesserung der Dichtwirkung der Dichtlippen sieht die Erfindung vor, im
Bereich der druckraumseitig angeordneten V-förmigen Ausnehmung eine
Spreizfeder einzusetzen. Diese Fremdanfederung der Dichtlippen ermöglicht
die Verwendung von unterschiedlichen Berührmedien im Ausrücksystem.
Als Werkstoff für die einteilig gestaltete erfindungsgemäße Dichtung ist PTFE
vorgesehen, der eine ausreichende Festigkeit besitzt sowie sich durch günstige
Verschleißwerte auszeichnet.
Für die Armierung ist als Werkstoff ein dünnwandiges Stahlblech vorgesehen,
mit dem die Armierung spanlos durch ein Tiefziehverfahren kostengünstig
herstellbar ist. Zur Erreichung einer maximalen Führungslänge des Ringkol
bens weist die Armierung im Bereich der Planfläche eine Wanddicke von min
destens 0,3 mm auf.
Der Erfindungsgedanke sieht zur Verbesserung der Armierungssteifigkeit vor,
den Radialabschnitt der Armierung, die Planfläche, bis zu einer maximalen
Wanddicke von 90% der Breite des Dichtungsrückens zu verstärken. Dabei ist
unter Einhaltung der vorgegebenen Dichtungsbreite die Armierung entspre
chend verstärkt und das Maß des Dichtungsrückens reduziert. Eine entspre
chend versteifte Armierung kann alternativ zu einer spanlosen Fertigung als
Automatendrehteil hergestellt werden.
Zur maßlichen Ausbildung der spielbehafteten formschlüssigen Anbindung der
Dichtung am Ringkolben hat sich ein Axialspiel "X" von < 2 mm als sinnvoll
erwiesen. Als Radialspiel "Y" ist dagegen eine Maß von < 1,5 mm vorgesehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dichtung, die mit zueinander asym
metrisch angeordneten Dichtlippen versehen ist und die voneinander ab
weichende Dichtlippenlängen aufweisen, ist eine V-förmige Ausnehmung zwi
schen den radial gespreizten Dichtlippen so angeordnet, daß deren Mitte einen
Radialversatz ausgehend von der Druckraummitte in Richtung der Führungs
hülse bildet. Mit dieser Maßnahme ist eine Wanddicke der jeweiligen Dichtlippe
erzielbar, die vom freien Ende der Dichtlippen bis zur Vereinigung dieser am
Dichtungsrücken nahezu konstant ist. Durch Versuche konnte ein optimales
Wandstärkenverhältnis bestimmt werden, bei dem die Wanddicke der radial
äußeren Dichtlippe einen um mehr als 10% größeren Wert aufweist.
Als Maß für den axialen Überstand, d. h. einer Längendifferenz "X", zwischen
der radial inneren Dichtlippe im Vergleich zu der radial äußeren Dichtlippe hat
sich ein Maß von 4 mm als sinnvoll erwiesen.
Bei der Auslegung der erfindungsgemäßen Dichtung wurden zur Optimierung
der Abdichtgüte folgende geometrische Verhältnisse bestimmt. Die gesamte
Dichtungsbreite ins Verhältnis gesetzt zum Einbauraum, d. h. dem radialen
Abstandsmaß der Kontaktflächen beider Dichtlippen im eingebauten Zustand,
wurde ein Wert von 0,5 bis 1 festgelegt. Als optimales Verhältnis der axialen
Dichtrückenbreite zur gesamten Dichtungsbreite konnte der Wert von 0,4 bis
0,8 bestimmt werden.
Zur gezielten Beeinflussung des Druckgradienten "dp/dl", d. h. der Kontakt
pressung "p" über der relativen Länge "l" der Dichtung zwischen der Fluidseite
der Dichtlippen und der davon abgewandten in Richtung Dichtungsrichtung
weisenden Seite sind die erfindungsgemäßen Dichtlippen mit folgender Au
ßenkontur versehen. In einer Übergangszone zwischen einem zylindrischen
Abschnitt am freien Ende der Dichtlippen und einem schrägen in Richtung des
Dichtungsrückens weisenden Abschnitt ausgehend von der Dichtkante ist ein
Radius von 30 vorgesehen, der in einem Tangentenpunkt übergeht in den
geradlinig verlaufenden Abschnitt. Dieser Tangentenpunkt kann beabstandet
bzw. übereinstimmend zu einem weiteren Tangentenpunkt angeordnet sein,
der von einem weiteren Radius bestimmt ist, der in einer Übergangszone zwi
schen dem Dichtungsrücken und dem Abschnitt vorgesehen ist. Durch Be
rechnungsverfahren zur Optimierung der Dichtungskontur konnte ein radiales
Maßverhältnis der Radialmaße vom Dichtungsrücken bis zum Tangentialpunkt
ins Verhältnis gesetzt zu dem Radialmaß vom Dichtungsrücken bis zur Dicht
kante ein Maß von 0,5 bestimmt werden. Für den geradlinig verlaufenden
schräg angeordneten Abschnitt zwischen den beiden Tangentenpunkten
konnte ein Wert von 0 bestimmt werden. Diese Dichtringgestaltung ermöglicht
eine Kontaktpressung "p" der Dichtlippen über die relative Länge "l" die von der
Fluidseite betrachtet einen zunächst gewünschten steilen Druckgradienten
bildet, d. h. ein stetig steigendes Druckprofil, bis zur Erreichung der Dichtkante.
Von der Dichtkante in Richtung des Dichtungsgrundes schließt sich ein flach
verlaufendes Druckgradient an, d. h. ein kontinuierlich fallendes Druckprofil.
Der voneinander abweichender Druckgradientenverlauf beeinflußt positiv das
Verschleißverhalten der Dichtlippen, da diese keiner nachteilig hohen Kanten
pressung ausgesetzt sind. Die erfindungsgemäße Dichtlippenkontur begünstigt
weiterhin die Dichtwirkung der Dichtlippen und den Gesamtwirkungsgrad der
Abdichtung. Das kontinuierlich fallende Druckprofil auf der von der Fluidseite
abgewandten Seite der Dichtlippen begünstigt einen gewünschten konstanten
Schmierspalt, der eine gleichbleibende Schmierfilmdicke ermöglicht und damit
eine den Dichtlippenverschleiß erhöhende Mischreibung verhindert.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von zehn Figuren
näher erläutert, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes hydraulisches Ausrücksystem in ei
nem Halbschnitt;
Fig. 2 die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 in einem vergrößerten Maß
stab;
Fig. 3 die Dichtung für den Ringkolben gemäß Fig. 1 als Einzelteil
in einem vergrößerten Maßstab;
Fig. 4 eine Alternative zu der in Fig. 3 abgebildeten Armierung
einer erfindungsgemäßen Dichtung;
Fig. 5 eine der Fig. 2 vergleichbare Abbildung, bei der unterschied
lich die Dichtung einteilig mit einem Fortsatz versehen ist, der
formschlüssig am Ringkolben verrastet ist;
Fig. 6 ein Querschnittsprofil der erfindungsgemäßen Dichtung ge
mäß Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab;
Fig. 7 den Verlauf des Druckgradienten "dp/dl" der in Fig. 6 abge
bildeten Dichtung;
Fig. 8 in einem vergrößerten Maßstab das Dichtungsprofil in einem
Halbschnitt, zur Verdeutlichung des Außenkonturverlaufs;
Fig. 9 die Dichtung gemäß Fig. 3, die ergänzt ist mit Angaben
einzelner Abschnitte der Dichtung, zur Verdeutlichung der
geometrischen Verhältnisse;
Fig. 10 ebenfalls eine der Fig. 3 vergleichbare Zeichnung, in der die
Armierung im Bereich einer Planfläche mit einer Ausnehmung
versehen ist, deren Endzone eine in Richtung des Dichtungs
rückens bildende axiale Stufe bildet.
Ein erfindungsgemäßes Ausrücksystem 1 ist in der Fig. 1 in einem Halb
schnitt abgebildet. Das Ausrücksystem 1 umfaßt ein Druckgehäuse 2, das
konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle 3 angeordnet und lösbar stirnsei
tig an einem Getriebegehäuse 4 befestigt ist. Eine sowohl gegenüber der Ge
triebeeingangswelle 3 als auch zum Druckgehäuse 2 radial beabstandet ange
ordnete Führungshülse 5 erstreckt sich gegenüber dem Druckgehäuse 2 über
eine größere axiale Breite koaxial zur Getriebeeingangswelle 4. Auf einer
Mantelfläche 6 der Führungshülse 5 ist ein Ringkolben 7 axial verschiebbar
geführt, der mittels einer Dichtung 8a einen Druckraum 9 axial begrenzt. Auf
der vom Druckraum 9 abgewandten Seite ist am Ringkolben 7 ein Ausrückla
ger 10 befestigt, das im eingebauten Zustand kraftschlüssig an Ausrückmitteln
einer Reibungskupplung anliegt, die in Fig. 1 nicht abgebildet sind. Der
Druckraum 9, der über einen Zulaufkanal 12, eingebracht im Druckstutzen 11
des Druckgehäuses 2 beaufschlagt werden kann, ist getriebeseitig axial be
grenzt durch einen Ringflansch 13, der einteilig mit der Führungshülse 5 verbunden
ist. Da sich das Ausrücksystem 1 von bekannten Systemen nicht un
terscheidet, wird auf eine weitergehende Beschreibung von Einzelteilen bzw.
der Funktionsweise des Ausrücksystems verzichtet.
In Fig. 2 ist das Detail "Z" gemäß Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab
abgebildet zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Dichtung 8a. Die Ge
staltung der Dichtung 8a sieht asymmetrisch angeordnete Dichtlippen 14, 15
vor, bei der die radial innere, an der Führungshülse 5 anliegende Dichtlippe 14
eine geringere Wanddicke aufweist als die radial äußere Dichtlippe 15. Druck
raumseitig bilden die gespreizt angeordneten Dichtlippen 14, 15 eine V-förmig
gestaltete Ausnehmung 16, die mit einem Radialversatz "Y" zur Mitte des
Druckraums 9 in Richtung der Führungshülse 5 angeordnet ist. Außerdem
besteht eine Längendifferenz "X" zwischen den Dichtlippen 14, 15, d. h. die mit
einer geringeren Wandstärke versehene Dichtlippe 14 ist um das Maß "X"
länger als die stärker dimensionierte radial äußere Dichtlippe 15. Die Dichtung
8a ist unlösbar, z. B. durch Vulkanisieren mit einer an einem Dichtungsrücken
17a anliegenden Armierung 18a verbunden. Die näherungsweise ein U-förmi
ges Profil aufweisende Armierung 18a ist mit zwei Fortsätzen 19, 20 unter
schiedlicher Länge versehen, die endseitig den Ringkolben 7 umgreifen. Zwi
schen den Fortsätzen 19, 20 bildet die Armierung 18a eine Planfläche 21, über
die sich die Dichtung 8a stirnseitig am Ringkolben 7 abstützt. Zur Erreichung
einer freien radialen und axialen Beweglichkeit der Dichtung 8a gegenüber
dem Ringkolben 7 weist der Ringkolben Absätze 22, 23 auf, so daß sich eine
Wandstärke des Ringkolbens 7 einstellt, die geringer ist als das radiale Ab
standsmaß zwischen den Fortsätzen 19, 20. Dadurch ergibt sich ein Radial
spiel "r" sowie ein Freiheitsgrad der Dichtung 8a in axialer Richtung. Das Axial
spiel "a" wird durch eine Kolbennut 24 erzielt, deren axiale Breite und Lage so
angeordnet ist, daß eine im Endbereich des Schenkels 20 angeordnete, radial
nach innen weisende Arretiernase 25 mit einem Axialspiel im eingebauten
Zustand der Dichtung 8a verrastet. Zur Vermeidung einer nachteiligen Berüh
rung der Fortsätze 19, 20 der Armierung 8a am Druckgehäuse 2 bzw. an der
Führungshülse 5 sind die Fortsätze 19, 20 außenseitig über die gesamte Län
ge vom Dichtungswerkstoff umspritzt.
In der Fig. 3 ist die Dichtung 8a als Einzelteil vergrößert abgebildet zur Ver
deutlichung einiger Details. Diese Abbildung zeigt deutlich einen Wanddic
kenunterschied der Dichtlippen 14, 15, d. h. die Wanddicke "d" der Dichtlippe
14 ist deutlich geringer als die Wanddicke "D" der Dichtlippe 15. Weiterhin
zeigt diese Fig. 3, daß die Wanddicken "d" und "D" der Dichtlippen 14, 15
(Fig. 2) mit Ausnahme der am freien Ende außenseitigen Abrundung zur
Bildung einer endseitig zylindrischen Außenkontur über die gesamte Länge
konstant ist. Die Darstellung der Dichtung 8a im nichteingebauten Zustand
verdeutlicht außerdem die Außenkontur der Dichtung 8a im Bereich der Dicht
lippen 14, 15, die druckraumseitig zunächst einen zylindrischen Abschnitt auf
weist bis zum Erreichen einer Dichtkante 26, 27.
Die Fig. 4 zeigt die Dichtung 8b, deren Armierung 18b Bereiche des Dich
tungsrückens 17b teilweise formschlüssig umgreift. Die Anordnung und Aus
bildung der Dichtlippen 14, 15 stimmt dabei überein mit denen der Dichtung
8a, gemäß Fig. 3. Die Armierung 18b ermöglicht eine lösbare, formschlüssige
Ankopplung des Dichtkörpers an die Armierung 18b und stellt damit eine Alter
native zu der Ankopplung des Dichtkörpers an die Armierung 18a dar, gemäß
Fig. 3, bei der diese Bauteile durch ein Vulkanisieren zusammengefügt sind.
Die in Fig. 5 abgebildete Dichtung 8c stellt eine Bauteiloptimierung dar durch
einen einteilig mit dem Dichtkörper verbundenen Fortsatz 28, an dessen freiem
Ende eine Arretiernase 29 vorgesehen ist, die in der Einbaulage in die Kolben
nut 24 verrastet. Die Dichtung 8c stützt sich unmittelbar mit dem Dichtungsrüc
ken 17c stirnseitig am Ringkolben 7 ab. Vergleichbar der Fig. 2 sind der Fort
satz 28 und die Arretiernase 29 in Verbindung mit der endseitigen Ringkolben
gestaltung so ausgeführt, daß sich zwischen diesen Bauteilen ein Axialspiel "a"
und ein Radialspiel "r" einstellt. Die Dichtlippen 14, 15 der vorzugsweise aus
PTFE hergestellten Dichtung 8c weisen ebenfalls unterschiedliche Wanddic
ken "D" und "d" auf und zeigen voneinander abweichende Dichtlippenlängen,
gekennzeichnet durch die Längendifferenz "X". Die Dichtlippe 14, 15 der
Dichtung 8c sind im Unterschied zu den Dichtlippen 14, 15 der Dichtungen 8a,
8b mit einer Fremdanfederung versehen. Dazu ist in die Ausnehmung 30 eine
Spreitzfeder 31 formschlüssig eingesetzt zur Verstärkung der Anlagekraft der
Dichtlippe 14 an der Führungshülse 5 bzw. der Dichtlippe 15 am Druckge
häuse 2.
Zur Verdeutlichung des Druckgradientenverlaufs "dp/dl" der Dichtung 8a die
nen die Fig. 6 und 7. Der Druckgradientenverlauf beschreibt die Kraft
pressung "p", aufgetragen auf der Ordinate über die relative Länge "l" der
Abszisse, siehe Fig. 7. Der Kurvenverlauf zeigt einen steilen Anstieg des
Druckgradienten von der Druckraumseite bis zum Erreichen der Dichtkante 26,
27. Von dieser Druckprofilspitze stellt sich ein kontinuierlich fallender Druckgra
dient ein, dessen niedrigster Wert sich in etwa im Bereich der halben Breite
des Dichtungsrückens 17a einstellt.
Zur Erreichung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Druckgradien
tenverlaufs zeigt die Fig. 8 in einem vergrößerten Maßstab die Dichtung 2 in
einem Halbschnitt. Der nachfolgend beschrieben Außenkonturverlauf ist erfin
dungsgemäß für beide Dichtlippen 14, 15 vorgesehen. Zum Druckraum 9 zei
gend weist die Dichtlippe 14 zunächst eine zylindrische Außenkontur auf, die
bis zu einer Dichtkante 26 reicht, von der aus sich ein Radius "R1" anschließt,
der in einem Tangentenpunkt "T1" übergeht in einen Abschnitt "t". An den
Abschnitt "t" schließt sich im Tangentenpunkt "T2" der Radius "R2" an, der in
den Dichtungsrücken 17a übergeht. Wie der Fig. 8 entnehmen ist der Radius
"R2" deutlich größer als der Radius "R1". Der Abschnitt "t" steht dabei unter
einem Winkel " " von 30 zur zylindrischen Außenkontur der Dichtlippe 14. Zur
Festlegung der zuvor beschriebenen Außenkontur der Dichtlippe 14 wurde ein
Radialmaßverhältnis bestimmt, das einen Wert von 0,5 vorsieht für das Ra
dialmaß "p" dividiert durch das Radialmaß "o".
Zur weiteren Festlegung bzw. Eingrenzung des erfindungsgemäßen Dich
tungsprofils bzw. zu dessen Auslegung dient die Fig. 9, in der verschiedene
Abschnitte der Dichtung 8a gekennzeichnet und nachfolgend benannt sind. Mit
dem Buchstaben "E" ist das radiale Abstandsmaß gekennzeichnet, das sich im
eingebauten Zustand der Dichtung 8a einstellt zwischen den Kontaktflächen
der Dichtlippen 14, 15. Die gesamte Dichtringbreite, einschließlich der Armie
rung 18a ist durch den Buchstaben "F" gekennzeichnet. Mit "G" ist die Breite
des Dichtringrückens 17a gekennzeichnet. Die axiale Länge der radial inneren
Dichtlippe 14 ist mit dem Buchstaben "H" bezeichnet.
Aus der Fig. 10 ist eine alternativ gestaltete Armierung 18a dargestellt, die im
Bereich der Planfläche 21 eine Ausnehmung 32 aufweist. Der Aufbau der
Armierung 18a sowie der Dichtung 8a entspricht ansonsten der Fig. 3. Die
Ausnehmung 32 bewirkt bei den Herstellverfahren der Dichtung 8a einen
Druckausgleich verhindert dadurch eine nachteilige bleibende Verformung der
Armierung 18a. Die in der Fig. 10 dargestellte eine axiale, in Richtung des
Dichtungsrückens 17a reichende Stufe der Armierung 18a im Bereich der
Ausnehmung 32 stellt ein formschlüssige Anbindung des Dichtungswerkstoff
an die Armierung 18a sicher.
1
Ausrücksystem
2
Druckgehäuse
3
Getriebeeingangswelle
4
Getriebegehäuse
5
Führungshülse
6
Mantelfläche
7
Ringkolben
8
a Dichtung
8
b Dichtung
8
c Dichtung
9
Druckraum
10
Ausrücklager
11
Druckstutzen
12
Zuführkanal
13
Ringflansch
14
Dichtlippe
15
Dichtlippe
16
Ausnehmung
17
a Dichtungsrücken
17
b Dichtungsrücken
17
c Dichtungsrücken
18
a Armierung
18
b Armierung
19
Fortsatz
20
Fortsatz
21
Planfläche
22
Absatz
23
Absatz
24
Kolbennut
25
Arretiernase
26
Dichtkante
27
Dichtkante
28
Fortsatz
29
Arretiernase
30
Ausnehmung
31
Spreitzfeder
32
Ausnehmung
α Winkel
a Axialspiel
r Radialspiel
d Wanddicke
D Wanddicke
x Längedifferenz
y Radialversatz
Z Detail
E Einbauraum
F Dichtungsbreite
G Breite Dichtungsrücken
H Dichtlippenlänge
o Radialmaß: Dichtungsrücken - Dichtkante
p Radialmaß: Dichtungsrücken - T2
α Winkel
a Axialspiel
r Radialspiel
d Wanddicke
D Wanddicke
x Längedifferenz
y Radialversatz
Z Detail
E Einbauraum
F Dichtungsbreite
G Breite Dichtungsrücken
H Dichtlippenlänge
o Radialmaß: Dichtungsrücken - Dichtkante
p Radialmaß: Dichtungsrücken - T2
R1
Radius
R2
R2
Radius
S Blechdicke
t Abschnitt
T1
S Blechdicke
t Abschnitt
T1
Tangentenpunkt
T2
T2
Tangentenpunkt
Claims (28)
1. Hydraulisches Ausrücksystem für eine Reibungskupplung von Fahrzeugen,
wobei das Ausrücksystem einen Nehmerzylinder mit einem Druckgehäuse (2)
aufweist, das konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle (3) angeordnet ist,
wobei zur Bildung eines kreisringförmig gestalteten Druckraums (9) in einer
Längsbohrung des Druckgehäuses (2) eine Führungshülse (5) radial beab
standet angeordnet ist, und im Druckraum (9) ein Ringkolben (7) axial ver
schiebbar geführt ist, der druckraumseitig mit einer Dichtung (8a, 8b) versehen
ist, deren Dichtlippen (14, 15) V-förmig radial gespreizt angeordnet sind, da
durch gekennzeichnet, dass die Dichtung (8a, 8b) axial und radial spielbehaf
tet mittels eines an der Dichtung (8a, 8b) vorgesehenen Fortsatzes (20, 28) am
Ringkolben (7) aufgenommen ist.
2. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fortsatz (20) aus einer Armierung (18a, 18b) für die Dichtung (8a, 8b) ge
bildet ist.
3. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass, die radial äußere Dichtlippe (15) im Vergleich zu der radial in
neren Dichtlippe (14) eine größere Wanddicke besitzt.
4. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass eine axiale Länge der Dichtlippe (14), ausgehend von ei
nem Dichtungsrücken (17a, 17b) bzw. einer Planfläche (21), der Dichtung
(8a, 8b) eine axiale Länge der äußeren Dichtlippe (15) übertrifft.
5. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass für die Armierung (18a, 18b), mit der die Dichtung (8a,
8b) am Ringkolben (7) formschlüssig gehalten ist, ein Axialspiel "a" von < 2 mm
und ein Radialspiel "r" von < 1,5 mm vorgesehen ist.
6. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung einen einstückigen Aufbau auf
weist und mit einem axial vorstehenden Fortsatz (28) aus dem Dichtungs
werkstoff formschlüssig befestigt ist.
7. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die innere Dichtlippe (14) der Dichtung eine
von einem Dichtungsrücken (17c) der Dichtung (8c) ausgehende axiale Län
ge aufweist, die eine axiale Länge der äußeren Dichtlippe (15) übertrifft.
8. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (8a, 8b, 8c) ein Querschnittspro
fil mit zueinander asymmetrisch angeordneten Dichtlippen (14, 15) aufweist.
9. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (18a, 18b) mit einem Fortsatz
(20) den Ringkolben (7) radial übergreift, wobei am freien Ende des Fortsat
zes (20) eine radial zum Ringkolben (7) zeigende Arretiernase (25) vorgese
hen ist, die in einer Einbaulage in eine Kolbennut (24) verrastet.
10. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Fortsatz (28) den Ringkolben (7) radial übergreift, wobei am freien
Ende des Fortsatzes (28) eine radial zum Ringkolben (7) zeigende Arretier
nase (29) vorgesehen ist, die in einer Einbaulage in eine Kolbennut (24) ver
rastet.
11. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (18a, 18b) den Ringkolben (7)
mit zwei Fortsätzen (19, 20) endseitig umgreift, wobei an dem radial äußeren
Fortsatz (20) eine Arretiernase (25) vorgesehen ist.
12. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (18b) einen Dichtungsrücken
(17b) der Dichtung (8b) formschlüssig umgreift.
13. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fortsatz (19) der Armierung
(18a) außenseitig zumindest bereichsweise vom Dichtungswerkstoff um
spritzt ist.
14. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Arretiernase (25) als umlaufende, radial
nach innen gerichtete Ringwulst gestaltet ist.
15. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, dass eine Arretiernase (25) nach dem Umspritzen des Fortsat
zes (19) spanlos angeformt ist.
16. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (18a) im Bereich der Planflä
che (21) zumindest eine Ausnehmung (32) aufweist.
17. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung einer Anlagekraft der Dicht
lippen (14, 15) druckraumseitig in eine Ausnehmung (30) der Dichtung (8c)
eine Spreizfeder (31) eingesetzt ist.
18. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine aus PTFE hergestellte Dichtung (8c)
verwendet wird.
19. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Stahlblech geformte Armierung (18a,
18b) Anwendung findet, deren Wanddicke insbesondere im Bereich einer
Planfläche (21) ein Maß von mindestens 0,3 mm aufweist.
20. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Blechdicke der Armierung (18a) eine maximale Wanddicke von 90%
einer Breite "G" des Dichtungsrückens (17a) aufweist.
21. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine V-förmige Ausnehmung (16, 30) zwischen den
Dichtlippen (14, 15), deren Mitte zu einer Druckraummitte einen Radialver
satz "Y" bildet.
22. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippen (14, 15) jeweils eine vom frei
en Ende ausgehende, bis zum Erreichen des Dichtungsrückens (17a, 17b,
17c) eine im wesentlichen gleichbleibende Wanddicke aufweisen.
23. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Wanddickenunterschied zwischen den
Dichtlippen (14, 15) mehr als 10% beträgt.
24. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Längendifferenz "X" ein axialer
Überstand der einen Dichtlippe (14) zur anderen Dichtlippe (15) geschaffen
wird, für den ein Maß von ≦ 4 mm vorgesehen ist.
25. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Dichtungsprofil der Dichtung (8a,
8b, 8c), deren radial innere Dichtlippe (14) mit anderen Abschnitten der
Dichtung (8a, 8b, 8c) folgende Maßverhältnisse bildet:
Dichtungsbreite "F" = 0,5 bis 1/Bauraum "E"
Breite des Dichtungsrückens "G" = 0,4 bis 0,8/Dichtungsbreite "F".
Dichtungsbreite "F" = 0,5 bis 1/Bauraum "E"
Breite des Dichtungsrückens "G" = 0,4 bis 0,8/Dichtungsbreite "F".
26. Hydraulisches Ausrücksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (8a, 8b, 8c) im Bereich der
Dichtlippen (14, 15) eine Außenkontur aufweist, bei der in einer Übergangs
zone zwischen einem zylindrischen Abschnitt am freien Ende der Dichtlippen
(14, 15) und einem schrägen in Richtung des Dichtungsrückens (17a, 17b,
17c) weisenden Abschnitts "t" im Bereich einer Dichtkante (26, 27) ein Radius
"R1" von ≧ 30° vorgesehen ist, der in einem Tangentenpunkt "T1" in den Ab
schnitt "t" übergeht, wobei der Tangentenpunkt "T1" übereinstimmt mit einem
Tangentenpunkt "T2" eines Radius "R2" oder gegenüber diesem beabstandet
ist, der in einer Übergangszone zwischen dem Dichtungsrücken (17a, 17b,
17c) und dem Abschnitt "t" vorgesehen ist.
27. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verlauf der Außenkontur der Dichtlippen (14, 15) ein radiales Maß
verhältnis "p" dividiert durch "o" von ≧ 0,5 vorsieht, wobei mit "o" ein Radial
maß zwischen dem Dichtungsrücken (17a, 17b, 17c) und dem Tangenten
punkt "T2" angegeben ist.
28. Hydraulisches Ausrücksystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
dass für den Abschnitt "t" ein Maß von ≧ 0 vorgesehen ist.
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