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Anwendungsgebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
für eine
Reibungskupplung von Fahrzeugen. Diese auch als Zentralausrücker zu
bezeichnete Vorrichtung umfaßt
einen Nehmerzylinder, der eine Antriebswelle konzentrisch umschließt. Der
Nehmerzylinder ist über
eine Leitung mit einem Geberzylinder verbunden. Eine Aktivierung
der Vorrichtung erfolgt durch eine manuelle Betätigung eines Pedals, das mit
dem Geberzylinder verbunden ist. In dem als Kolben-Zylindereinheit
gestalteten Nehmerzylinder ist ein Ringkolben axial verschiebbar
geführt,
der einen Druckraum begrenzt. Dabei ist der Ringkolben zwischen
einer Bohrungswandung und einer Führungshülse geführt. Zur Abdichtung des Druckraums
ist am Ringkolben eine Nutringdichtung vorgesehen, deren Dichtlippen
an Führungsflächen der
Bohrungswandung und der Führungshülse anliegen.
Als Maßnahme,
mit der die Verschleiß-
und Gleiteigenschaften der Dichtlippen verbessert werden können, sind
die Führungsflächen oberflächenbehandelt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Aus
der
EP 0 168 932 A1 beispielsweise
ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung
bekannt. Das Gehäuse
dieses Nehmerzylinders ist im eingebauten Zustand am Getriebegehäuse verschraubt. Die
Führungshülse besitzt
getriebesei tig einen radial nach außen gerichteten, umlaufenden
Flansch, der in einer Einbaulage zwischen dem Nehmerzylindergehäuse und
dem Getriebegehäuse
gehalten ist. Zur Erzielung einer verbesserten Oberflächenbehandlung,
die das Verschleißverhalten
der Dichtlippen von der Ringkolbendichtung begünstigt, sind die Führungsflächen an
der Bohrungswandung des Nehmerzylindergehäuses und auf der Führungshülse speziell
behandelt. Dazu ist beispielsweise in der WO 9701716 A1 vorgesehen,
die Führungsflächen durch Schleifen
und/oder Polieren oder durch Honen zu optimieren. Diese Techniken
verursachen hohe Kosten, sind zeitintensiv und reichen vielfach
nicht aus, einen frühzeitigen
Verschleiß der
Dichtlippen zu verhindern.
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Aufgabe der
Erfindung
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Von
den technischen Mängeln
der bekannten Lösung
ausgehend, ist es daher Aufgabe der Erfindung, für die Führungsflächen eine kostenoptimierte
Finish-Bearbeitung
einzusetzen, mit dem eine verbesserte Oberflächentopologie zur Reduzierung des
Dichtlippenverschleißes
erzielbar ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs dadurch
gelöst,
daß die
Führungsflächen mit
Formkörpern,
insbesondere Mikrokugeln aus Glas oder Keramik bestrahlt werden.
Bei den Formkörpern
aus Keramik werden vorzugsweise Kugeln aus geschmolzener Keramik,
monokline Zirkonkristalle in einer Siliziummatrix eingesetzt. Die
Dichte dieser Keramikkugeln liegt dabei zwischen den Werkstoffen
Stahl und Glas. Die erfindungsgemäßen Strahlmittel optimieren die
Oberflächenstruktur,
zur Erzielung einer verbesserten Lebensdauer der Dichtlippen. In
vorteilhafter Weise bewirkt die erfindungsgemäße Strahlbehandlung keinen
nennenswerten Materialabtrag. Die physikalischen und chemischen
Eigenschaften der erfindungsgemäßen Strahlmittel
zeichnen sich aus durch eine hohe Härte, Vermeidung einer Staubbildung
sowie durch eine exakt gleichmäßige Form.
Da Glas chemisch inert ist, d. h. nicht mit anderen Materialien reagiert,
bewirken die Mikrokugeln keinerlei Korrosion und Fremdablagerungen
auf den behandelten Oberflächen.
Der Einsatz von Mikrokugeln aus Glas verursacht außerdem keinerlei
gesundheitlicher Risiken für
den Anwender, da eine Silikosegefahr auch bei einem Trockenstrahlen
nicht besteht.
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Aufgrund
ihrer Härte
sind die kugelförmigen Strahlmittel
in der Lage, Verunreinigungen und Metalloxide der zu behandelnden
Oberfläche
zu entfernen, ohne dabei die Führungsflächen selber
zu beschädigen.
Auf diese Weise bleiben die vorgebenen Maße und Toleranz der zu bestrahlenden
Bauteil erhalten. Die gleichmäßige Struktur
der Mikrokugeln ist bei gleichbleibenden Behandlungsparametern außerdem Garantie
für eine
durchgängig
gleiche Oberflächenqualität der behandelten
Führungsflächen. Diese
Strahlbehandlung, die der Technik des Kalthämmerns vergleichbar ist, führt zum
Abbau von Eigenspannungen aufgrund der durch das kugelförmige Strahlmittel
verursachten plastischen Verformung der Oberflächenschicht. Aufgrund der als
Kugeln oder Perlen gestalteten Formkörper stellt sich eine gewünschte verrundete
Oberflächentopologie
der behandelten Führungsfläche ein,
die in einem vergrößerten Maßstab der
Außenkontur
eines Golfballs gleicht. Das kugelförmige Strahlmittel ist dabei
vorteilhaft zur Behandlung der Führungsflächen in
den Nehmerzylinder einsetzbar und stellt damit eine optimale Finish-Behandlung
für diese
Oberflächen
dar. Durch die erfindungsgemäße Strahlbehandlung
kann weiterhin ein kalibriertes Aufspannen der Bauteile entfallen,
wodurch sich eine weitere Kostenreduzierung gegenüber bislang
angewandten Bearbeitungstechniken einstellt.
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Weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
2 bis 9, die im folgenden näher
erläutert
werden.
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Die
erfindungsgemäße Behandlung
der Führungsflächen in
einem Nehmerzylinder ist vorteilhaft anwendbar, sowohl für aus einer
Aluminiumlegierung herstellte Bauteile, beispielsweise dem Gehäuse des Nehmerzylinders
als auch für
eine aus Stahlblech geformte Führungshülse des
Nehmerzylinders. Die vorzugs weise durch ein Tiefziehverfahren spanlos
hergestellte Führungshülse ist
zur Vereinfachung des Herstellverfahrens und zur Reduzierung des
Gewichts dünnwandig
gestaltet. Für
eine derartige Führungshülse bewirkt
die erfindungsgemäße Strahlbehandlung
einen verbesserten Schutz gegen Spannungsrißbildung und außerdem ermöglicht diese
Behandlung eine verbesserte Schwingfestigkeit, was die Dauerfestigkeit
dieses Bauteils begünstigt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist vorzugsweise einsetzbar für
gehärtete
Oberflächen
von ca. 680 + 140 HV 0,5. Bei dieser Oberflächenhärte verbleiben nach der Strahlbehandlung
keinerlei Rückstände des
Strahlmittels auf der Oberfläche,
da diese härter
ist als die Formkörper
aus Glas oder Keramik.
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Um
die Wirkung der erfindungsgemäßen Strahlbehandlung
zu optimieren, sind nachfolgende Strahlmittelparameter vorgesehen.
Für die
Formkörper
eignet sich insbesondere ein Durchmesserbereich von 45 bis 850μm. Als optimaler
Härtebereich für die Formkörper aus
Glas oder Keramik hat sich eine Härte von 40 bis 50 Rockwell
C als optimal erwiesen. Als Hilfsmedium, mit dem die Strahlmittel
auf die Führungsfläche gelenkt
werden, ist vorzugsweise ein Luftstrahl vorgesehen. Die Vorrichtung,
mit der durch ein Luftstrahl die Führungsfläche von einem Strahlmittel
bestrahlt wird, sieht vor, daß Strahlmittel rechtwinkelig
zu einer Längsachse
in den behandelten Bauteile oder einer davon zulässigen Abweichung von max.
30° auf
die Oberfläche
zu lenken. Vorzugsweise erfolgt die Bestrahlung der Führungsflächen über mehrere
Düsen,
deren Arbeitsparameter unabhängig
voneinander steuerbar sind, wodurch eine perfekte Wiederholbarkeit
und damit Reproduzierbarkeit der erfindungsgemäßen Strahlbehandlung gewährleistet
ist.
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Zur
Beeinflussung der Rauhtiefe der behandelten Führungsfläche ist erfindungsgemäß vorgesehen,
bei einem vorgegebenen Kugeldurchmesser des Strahlmittels den Druck
des Luftstrahls zu verändern.
Alternativ ist bei unveränderter
Strahlintensität der
Kugeldurchmesser des Strahlmittels zu verändern. Für eine ausschließlich nach
einem Oberflächenfinish
vorgesehenen Behandlung ist es vorteilhaft, als Strahlmittel kleine
Mikrokugeln zu verwenden, die mit einem hohen Luftdruck auf die
Führungsfläche gelenkt
werden. Eine reduzierte Strahlintensität bei einem gleichen Kugeldurchmesser
bewirkt eine polierte Oberflächenstruktur.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend
näher beschrieben
sind. Es zeigen:
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1 in
einem Halbschnitt einen Nehmerzylinder, an dem die strahlbehandelten
Flächen
gekennzeichnet sind;
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2 als
Einzelteilzeichnung die in 1 im eingebauten
Zustand abgebildete Führungshülse;
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3 ein
Schliffbild der bisher gehonten Führungsfläche in einer Vergrößerung von
500:1;
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4 eine
Führungsfläche gemäß 3, die
in einer Vergrößerung von
1800:1 abgebildet ist;
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5 eine
neuerungsgemäß durch
Glaskugeln gestrahlte Führungsfläche in einer
Vergrößerung von
500:1;
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6 die
Führungsfläche gemäß 5 in einer
Vergrößerung von
1800:1.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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Den
Aufbau eines Nehmerzylinders 1 für eine hydraulisch zu betätigende
Reibungskupplung von Fahrzeugen zeigt die 1. Der Nehmerzylinder 1 umfaßt ein Gehäuse 2,
welches konzentrisch um eine Antriebswelle 3 angeordnet
ist, die eine Brennkraftmaschine mit einem Schaltgetriebe verbindet. Das
Gehäuse 2 ist
im eingebauten Zustand lösbar
an einem Getriebegehäuse 4 befestigt.
In einem Anlagebereich des Gehäuses 2 am
Getriebegehäuse 4 ist ein
Ringflansch 5 einer Führungshülse 6 lagefixiert, der
rechtwinkelig zu dem übrigen
zylindrischen Bereich der Führungshülse 6 angeordnet
ist. Die Führungshülse 6 ist
sowohl gegenüber
einer Bohrungswandung 7 als auch gegenüber einer Mantelfläche 8 der
Antriebswelle radial beabstandet angeordnet. Ein zwischen der Führungshülse 6 und
der Bohrungswandung 7 sich einstellender Ringraum, der
einen Druckraum 10 bildet, wird an der vom Ringflansch 5 gegenüberliegenden
Seite begrenzt von einem Ringkolben 9, der auf der Führungshülse 6 axial
verschiebbar geführt
ist. An dem vom Druckraum 10 abgewandten Ende ist der Ringkolben 9 mit
einem Kupplungsausrücklager 11 versehen,
das im eingebauten Zustand durch die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Kupplungsausrücklager 11 eingesetzte Druckfeder 12 kraftschlüssig an
einer Reibungskupplung abgestützt
ist. Druckraumseitig ist der Ringkolben 9 mit einer Dichtung 13 versehen,
deren Dichtlippen 14, 15 unter Vorspannung an
der Bohrungswandung 7 bzw. einer Mantelfläche 16 der
Führungshülse 6 dichtend
anliegen. Als Maßnahme
zur Verbesserung der Gleitschaften der Dichtlippen 14, 15,
die sich gleichzeitig verschleißmindernd
auswirken, ist die Bohrungswandung 7 sowie die Mantelfläche 16,
die Führungsflächen 17, 18 bilden,
zumindest im Bereich der Dichtlippenanlage durch ein Strahlverfahren
behandelt. Die strichpunktiert gekennzeichneten Führungsflächen 17, 18 verbessern
die Lebensdauer der Dichtlippen 14, 15, was sich
vorteilhaft auf die Gebrauchsdauer des Nehmerzylinders 1 auswirkt.
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Die 2 zeigt
im Halbschnitt die Führungshülse 16,
aus der die Lage der strahlbehandelten Führungsfläche 18 verdeutlicht
ist. Zur Kostenoptimierung ist ein längenbegrenzender Abschnitt
der Mantelfläche 16 strahlbehandelt.
Die Länge
ist dabei angepaßt
an mögliche
Extrempositionen der Dichtlippen 15, die bei einer Betätigung des
Nehmerzylinders 1 auftreten.
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Zur
Verdeutlichung der Wirkung der neuerungsgemäßen Strahlbehandlung dienen
die 3 bis 6.
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In
den 3 und 4 ist die durch ein Honverfahren
hergestellte Oberflächenstruktur
einer aus Stahl hergestellten Führungshülse 6 in
unterschiedlichen Vergrößerungen
abgebildet. Die 3 zeigt einen Ausschnitt der
Führungsfläche 18 in
einer Vergrößerung von
500:1 und die 4 eine entsprechende Vergrößerung von
1800:1. Aus beiden Vergrößerungen
geht hervor, daß die
bisherige Oberflächentopologie
einen relativ geringen Traganteil aufwies, aufgrund von linienartigen
Aufwürfen
zwischen vertieft angeordneten Zonen. Eine solche Oberflächenstruktur
der Führungsfläche bewirkt
einen erhöhten
Verschleiß der
Dichtlippen 14, 15, was zu einem vorzeitigen Ausfall
des Nehmerzylinders 1 führt.
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Aus
den 5 und 6 ist ein Ausschnitt einer neuerungsgemäßen strahlbehandelten
Führungsfläche 18 einer
aus Stahl hergestellten Führungshülse 6 zu
entnehmen. Sowohl in einer Vergrößerung von
500:1 (5) als auch in einer Vergrößerung von 1800:1 (6)
ist eine Führungsfläche 18 mit
einem deutlich erhöhten
Traganteil zu erkennen. Die Strahlbehandlung bewirkt eine verrundete
Oberflächentopologie
und vermeidet dabei scharfkantige Aufwürfe, die zu einem vorzeitigen
Verschleiß der Dichtlippen 14, 15 führen.