DE4109125A1 - Vakuumunterstuetztes befuellen einer hydraulischen kupplungsbetaetigung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Kraftübertragung der Kupp­ lungsbetätigungseinrichtung, bestehend aus einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder sowie einer Verbindungsleitung zwischen bei­ den, wobei zum Befüllen dieser Kraftübertragung vor dem Einleiten des hydraulischen Mediums ein Vakuum erzeugt wird, wodurch das Einströmen des hydraulischen Mediums in das System erleichtert und Restluft vermieden wird.

Es ist bei hydraulischen Kraftübertragungssystemen zur Betätigung einer Reibungskupplung bekannt, nach der Montage sämtlicher Ein­ zelteile am Vorratsbehälter über ein Umschaltventil zwei Leitun­ gen anzubringen, von denen eine mit einer Saugpumpe und eine mit einer Druckpumpe verbunden ist. Zuerst wird durch das Umschalt­ ventil die Saugpumpe mit dem Vorratsbehälter verbunden, so daß im gesamten System ein Vakuum erzeugt wird. Danach wird durch Um­ stellen des Umschaltventiles die Leitung zur Saugpumpe verschlos­ sen und die Verbindung von Druckpumpe zum Vorratsbehälter freige­ geben. Dadurch kann das von der Druckpumpe angesaugte hydrauli­ sche Medium in die mit Vakuum beaufschlagte Kupplungsbetätigungs­ einrichtung einströmen. Dadurch wird Restluft vermieden und der Vorgang kann schnell und sauber durchgeführt werden.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschrie­ bene Art zum Befüllen der Kupplungsbetätigungseinrichtung auf ein System mit einem Nehmerzylinder zu übertragen, wobei der Nehmer­ zylinder konzentrisch zur Getriebewelle angeordnet ist und einen Ringkolben mit einer Nutringdichtung aufweist.

Allgemein stellt die von den Dichtlippen der Nutringdichtung aus­ gehende Reibkraft bei solchen konzentrisch angeordneten Nehmerzy­ lindern mit Nutringdichtung ein großes Problem dar. Dies ergibt sich beispielsweise aus der Tatsache, daß diese Nutringdichtungen relativ große Durchmesser aufweisen und in den Ringzylindern je­ weils radial innen und radial außen dichtend anliegen müssen. Die Dichtlippen sind daher bei solchen Systemen mit sehr geringer Anpreßkraft eingebaut. Diese geringe Anpreßkraft bewirkt jedoch, daß beim Erzeugen eines Unterdruckes die Dichtlippen von den entsprechenden Zylinderwandungen abheben und somit Luft von außen ansaugen. Ein Vakuum kann somit in einem solchen System nicht ohne weiteres bis zu dem gewünschten Maß erzeugt werden.

Erfindungsgemäß wird daher die Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch Verwendung eines konzentrischen Nehmerzylinders in Verbindung mit einem Nutring, dessen Dichtlip­ pen zumindest während der Einwirkung des Vakuums unterdruckent­ lastet sind, ist es möglich, auch einen konzentrischen Nehmerzy­ linder durch die Einrichtung eines Vakuums leicht befüllen zu können. Durch die Unterdruckentlastung der Dichtlippen des Nut­ ringes zumindest für den Zeitraum der Unterdruckerzeugung kann das gesamte System im bereits endmontierten Zustand mit hydrau­ lischen Medium gefüllt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung entsprechend dem erwei­ terten Oberbegriff ist es vorteilhaft, daß bei vollständig einge­ schobenem Ringkolben und/oder Nutring durch die Formgebung des geschlossenen Bereiches des Druckraumes eine Anpreßkrafterhöhung der Dichtlippen für den Füllvorgang vorgenommen ist. Durch die Anpreßkrafterhöhung der Dichtlippen in vollkommen eingeschobenem Zustand des Ringkolbens und/oder des Nutringes kann auf einfache Weise eine absolut einwandfreie Abdichtung gegenüber der Außen­ atmosphäre hergestellt werden, solang das Vakuum wirksam ist. Zumindest für diesen Zeitraum reicht es ohne weiteres, wenn al­ lein der Nutring in seine Endposition gebracht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist im geschlossenen Bereich des Druckraumes ein Konusring angeordnet, der zusammen mit der Formgebung des Nutringes dafür sorgt, daß der eingescho­ bene Nutring eine Erhöhung der Anpreßkraft der Dichtlippen er­ fährt. Zu diesem Zwecke ist der Ringwulst mit zwei konzentrischen Konusflächen ausgestattet, die in die Aussparung des Nutringes eintauchen und die beiden Dichtlippen nach radial außen bzw. nach radial innen fest an die entsprechenden Zylinderwandungen anle­ gen.

Der Konusring kann dabei zur einfacheren Herstellung ein separa­ tes, in das Gehäuse des Nehmerzylinders eingesetztes Bauteil sein.

Eine weitere Möglichkeit der Unterdruckentlastung der Dichtlippen des Nutringes kann durch die Anordnung zusätzlicher Dichtwulste am Nutring erzielt werden. Diese Dichtwulste haben einen etwa kreisabschnittsförmigen Querschnitt, der unter radialer Vorspan­ nung an der entsprechenden Zylinderwand aufliegt. Dabei ist die Überdeckung dieser Dichtwulste geringer als die Überdeckung der Dichtlippen. Durch diese geringe Überdeckung wird einerseits eine praktisch vernachlässigbare zusätzliche Reibkraft erzeugt und an­ dererseits dichtet der Nutring auch noch zuverlässig beim Anlegen eines Vakuums ab. Dabei ist eine solche Ausführung unabhängig von der relativen Stellung im Nehmerzylinder funktionsfähig.

Die Erfindung wird anschließend an Hand verschiedener Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Prinzipschaubild einer kompletten hydraulisch betä­ tigten Reibungskupplung;

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung eines konzentrischen Nehmerzy­ linders;

Fig. 3 und 4 vergrößerte Ausschnittsdarstellungen verschiedener Konusringe;

Fig. 5 die vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch die eine Hälfte eines Nutringes mit zwei Dichtwulsten.

Fig. 1 zeigt in Prinzipdarstellung den Stand der Technik. Die Reibungskupplung 1 ist dabei nur schematisch dargestellt. Sie weist einen Ausrückhebel 7 auf, der in seinem einen Endbereich drehbar an einem gehäusefesten Bauteil gelagert ist und in seinem anderen Endbereich von einem Nehmerzylinder 3 beaufschlagt wird. In seinem mittleren Bereich wirkt der Ausrückhebel auf ein Aus­ rücksystem der Reibungskupplung 1 ein. Der Nehmerzylinder 3 ist über eine Verbindungsleitung mit einem Geberzylinder 2 verbunden, der über ein Kupplungspedal 6 beaufschlagt werden kann. Der Ge­ berzylinder 2 weist einen Vorratsbehälter 5 auf, der mit je einer separaten Leitung einmal mit einer Saugpumpe 35 und zum anderen mit einer Druckpumpe 36 verbunden ist. Zwischen beiden Verbin­ dungsleitungen ist ein Umschaltventil 34 angeordnet. Die Saug­ pumpe 35 steht mit der Atmosphäre in Verbindung und die Druck­ pumpe 36 mit einem Behälter, in welchem hydraulische Flüssigkeit eingefüllt ist. Das Umschaltventil 34 ist so ausgebildet, daß es in einer Stellung die Saugpumpe 35 mit dem Vorratsbehälter ver­ bindet, während die Druckpumpe 36 abgesperrt ist. In der anderen Stellung ist die Druckpumpe 36 mit dem Vorratsbehälter 5 verbun­ den und die Saugpumpe 35 ist abgesperrt. Zum restluftfreien Be­ füllen sämtlicher Teile der Kupplungsbetätigungseinrichtung, be­ stehend aus dem Vorratsbehälter 5, dem Geberzylinder 2, der Ver­ bindungsleitung 4 und dem Nehmerzylinder 3 wird das Umschaltven­ til 34 in die dargestellte Stellung gebracht und die Saugpumpe 35 in Tätigkeit gesetzt. Dadurch wird der gesamte Innenraum der Kupplungsbetätigungseinrichtung mit einem Vakuum beaufschlagt. Durch Umstellen des Umschaltventiles 34 und gleichzeitiges Betä­ tigen der Druckpumpe 36 kann in das Vakuum hydraulisches Medium eingebracht werden, wobei der Füllvorgang schnell und sicher vor sich geht. Bei einer hydraulischen Kupplungsbetätigung entspre­ chend der Darstellung von Fig. 1 und entsprechend dem Stand der Technik ist dieses Verfahren üblich. Es funktioniert durch die entsprechende Gestaltung der Dichtungen im Nehmerzylinder 3 ein­ wandfrei. Die hier verwendeten Dichtungen können infolge ihrer Bauform und ihrer Vorspannkraft einerseits gegenüber dem Vakuum während des Füllvorganges abdichten und sie erzeugen andererseits infolge ihrer relativ geringen Außendurchmesser eine akzeptable Reibkraft.

Eine andere Situation liegt vor, wenn zur Betätigung der Reibungs­ kupplung ein konzentrischer Nehmerzylinder entspr. Fig. 2 verwen­ det werden soll. Der hier dargestellte Nehmerzylinder 8 ist kon­ zentrisch um eine Drehachse 9 angeordnet und umfaßt in seiner Einbaulage die nicht dargestellte Getriebewelle. Der Nehmerzylin­ der 8 kann direkt durch das mit ihm verbundene Ausrücklager 31 auf die Ausrückelemente der Reibungskupplung 1 einwirken. Er be­ steht aus einem Gehäuse 15 mit einem separat eingesetzten Innen­ teil 37. Das Gehäuse 15 weist eine äußere Zylinderwand 17 auf und das Innenteil 37 eine innere Zylinderwand 16. Beide definieren einen Druckraum 20, der von der einen Seite her verschlossen ist und von der anderen Seite her durch einen axial beweglichen Ring­ kolben 10 variabel ist. Der Ringkolben 10 trägt auf seinem der Reibungskupplung 1 zugewandten Ende das Ausrücklager 31 und an seinem anderen Ende ist er mit einer Dichtung in Form eines Nut­ ringes 11 versehen, wobei zwischen Ringkolben 10 und Nutring 11 ein Stützring 14 angeordnet sein kann. Der Nutring 11 weist auf seiner dem Druckraum 20 zugewandten Seite eine radial außen um­ laufende und eine radial innen umlaufende Dichtlippe 13 auf. Diese liegen jeweils unter geringer Vorspannung an der äußeren Zylinderwand 17 bzw. an der inneren Zylinderwand 16 an. Der Druck­ raum 20 ist auf der dem Ringkolben 10 abgewandten Seite über einen radial verlaufenden Kanal 28 mit einer Bohrung 29 und somit mit einem Anschluß 30 verbunden, an den die Verbindungsleitung 4 angeschlossen werden kann. Der Nehmerzylinder 8 weist weiterhin eine zwischen dem Gehäuse 15 und dem Ausrücklager 31 wirksame Vorlastfeder 32 auf sowie eine Abdeckung 33, die das Eindringen von Schmutz verhindert.

Nehmerzylinder dieser Bauart finden zunehmend mehr Verwendung, da sie durch ihre zentrale Anordnung gleichzeitig die Unterbrin­ gung des Ausrücklagers ermöglichen und mechanische Umlenkelemente entsprechend dem Stand der Technik entfallen können. Sie sind jedoch infolge der Abmessungen des Nutringes 11 mit höheren Reib­ kräften versehen, wodurch man bestrebt ist, die Vorspannung der Dichtlippen 13 so gering wie möglich zu halten. Dies bringt je­ doch den Nachteil mit sich, daß das an sich bekannte Verfahren zum Befüllen des Druckraumes 20 über einen vorausgehenden Evaku­ ierungsvorgang nicht möglich ist, da die Dichtlippen 13 von den Zylinderwandungen abheben und Luft in den Druckraum 20 eindringen kann.

Um auch bei konzentrischen Nehmerzylindern der Bauart entspr. Fig. 2 den oben angesprochenen Befüllungsvorgang durchführen zu können, ist im vorliegenden Fall durch entsprechende Ausbildung der Zylinderwandungen dafür gesorgt, daß zumindest während des Füllvorganges die Anpreßkraft der Dichtlippen 13 erhöht ist. Zu diesem Zwecke sind innere und äußere Zylinderwand 16 bzw. 17 im geschlossenen Endbereich des Druckraumes 20 jeweils konisch aus­ geführt, und zwar derart, daß die äußere Zylinderwand 17 einen enger werdenden Konus 21 und die innere Zylinderwand 16 einen größer werdenden Konus 22 aufweist. Durch axiales Einschieben des Nutringes 11 über den Ringkolben 10 vor dem Füllvorgang kann der Nutring 11 somit in den Bereich der beiden Konusse 21 und 22 ge­ bracht werden, so daß die Dichtlippen 13 unter erhöhter Vorspan­ nung stehen. In dieser Stellung ist der oben beschriebene Füll­ vorgang ohne weiteres anwendbar, da die Dichtlippen 13 nicht von ihren zugehörigen Wandungen abheben können. Es ist dabei noch nicht einmal erforderlich, daß während des gesamten Füllvorganges der Kolben 10 in der eingefahrenen Stellung gegen die Kraft der Vorlastfeder 32 gehalten wird, sondern es reicht, wenn der Kolben eingeschoben wird und wieder in seine Ausgangsstellung zurück­ läuft, da der Nutring 11 infolge der Reibung seiner Dichtlippen 13 in der Endstellung stehen bleibt, in welcher die erhöhte Anpreß­ kraft durch die Konusse 21 und 22 wirksam ist. Beim anschließenden Evakuieren der Verbindungsleitung 4, des Geberzylinders 2 und des Vorratsbehälters 5 wird der Nutring 11 in dieser Endstellung gehalten. Beim anschließenden Druckbefüllen mit hydraulischem Medium kann sich der Nutring 11 im Druckraum 20 in Richtung auf den bereits ausgefahrenen Ringkolben 10 bewegen, bis er - unter Zwischenschaltung des Stützringes 14 - an ihm anliegt.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus ei­ nem Nehmerzylinder 8, bei welchem eine andere Maßnahme zur Erhö­ hung der Anpreßkraft der Dichtlippen des Nutringes angewandt wird. Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse 15 des Nehmerzylinders einteilig ausgeführt und die Zylinderwandungen 16 und 17 sind zylindrisch bis in den Endbereich des Druckraumes 20 ausgeführt. Im geschlossenen Endbereich des Druckraumes 20 ist das Gehäuse 15 einteilig mit einem Konusring 24 versehen, der zwei Konusflächen 25 und 26 aufweist, die konzentrisch zum Druckraum 20 verlaufen und wobei die radial äußere Konusfläche 25 in Richtung auf den Ringkolben 10 zu nach radial innen verläuft und die innere Konus­ fläche 26 nach radial außen. Durch diese Ausgestaltung des Konus­ ringes 24 können die Dichtlippen 13 des Nutringes 11, der radial zwischen den beiden Dichtlippen eine Aussparung 19 aufweist, durch axiales Einschieben des Nutringes 11 in Richtung auf den Konusring 24 zu in ihrer Anpreßkraft gegenüber den Zylinderwandun­ gen 16 und 17 erhöht werden, indem die Konusflächen 25 und 26 in die Aussparung 19 eingreifen und die Dichtlippen 13 voneinander wegweisend kraftbeaufschlagen. Somit ist auch hier in der End­ stellung des Nutringes 11 ein Befüllen mit vorherigem Evakuieren möglich. Aus der Figur geht weiterhin die Anordnung des Kanales 28 hervor, über welchen sowohl das Vakuum in den Druckraum 20 eingebracht wird als anschließend auch die Befüllung durch hy­ draulisches Medium vorgenommen wird. Weiter ist der zwischen dem Ringkolben 10 und dem Nutring 11 angeordnete Stützring 14 zu er­ kennen.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung von Fig. 3, und zwar ist hier der Konusring 23 als separat hergestelltes Bauteil in das Gehäuse 15 eingesetzt. Auf diese Weise können die Konusflächen 25 und 26 leichter hergestellt werden. Die Funktion entspricht der Konstruk­ tion gem. Fig. 3.

Fig. 5 zeigt die obere Hälfte eines Schnittes durch einen Nutring 12, an welchem eine weitere Maßnahme zur Durchführung des Füll­ vorganges vorgenommen wurde, ohne daß die Zylinderwandungen 16 bzw. 17 konisch ausgeführt werden müssen bzw. ohne daß ein Konus­ ring im Gehäuse eingesetzt werden muß. Der Nutring 12 weist auf seiner dem Druckring zugewandten Seite zwei Dichtlippen 13 auf, die in radialer Richtung vorgespannt sind, um entspr. Fig. 2 an den Zylinderwandungen unter Vorspannung auf zuliegen. Um eine ge­ zielte Elastizität verwirklichen zu können, ist dabei die Aus­ sparung 19 angebracht, die etwa eine axiale Erstreckung hat ent­ sprechend der Erstreckung der Dichtlippen 13 und die vom Nutring­ körper 18 wegweisend offen ist. Angedeutet ist jeweils der Verlauf der Zylinderwandungen 16 bzw. 17, wodurch sich für die Dichtlip­ pen 13 eine Überdeckung X ergibt. Diese ist zusammen mit dem Ma­ terial des Nutringes 12 und der Ausbildung der Aussparung 19 so abgestimmt, daß eine möglichst geringe Vorspannung der Dichtlip­ pen 13 gegeben ist, um die Reibung gegenüber den Zylinderwandungen auf ein Minimum zu beschränken. Um die Dichtlippen 13 jedoch wäh­ rend des Füllvorganges unterdruckzuentlasten, sind an dem den Dichtlippen 13 entgegengesetzten Ende des Nutringes 12 Dichtwul­ ste 27 angebracht, die im Querschnitt etwa kreisabschnittsförmig ausgebildet sind. Sie stehen nach radial außen bzw. nach radial innen über den Nutringkörper 18 über und weisen eine geringere Über­ deckung Y gegenüber den Zylinderwandungen auf. In axialer Rich­ tung zwischen den Dichtwulsten 27 und den Dichtlippen 13 ist der Nutringkörper 18 mit seinem Außendurchmesser und seinem Innen­ durchmesser so gehalten, daß er einen Abstand zu den Zylinderwan­ dungen 16 bzw. 17 aufweist.

Durch diese Formgebung des Nutringes 12 ist es einerseits möglich, den mit diesem Nutring ausgestatteten Nehmerzylinder auf die oben beschriebene Weise zu befüllen, da der vor dem Befüllen aufgebrachte Unterdruck die Dichtlippen 13 nicht zum Abheben bringen kann. Die Anlage der Dichtwulste 27 verhindert eine Druck­ entlastung der Dichtlippen 13. Andererseits hat sich gezeigt, daß die Dichtwulste 27 infolge ihrer Form und ihrer geringen Überdeckung gegenüber den Zylinderwandungen nur eine ge­ ringe Erhöhung der Reibkraft mit sich bringen. Zudem kann der Spalt zwischen dem Nutringkörper 18 und den Zylinderwandungen im axialen Baum zwischen den Dichtwulsten 27 und den Dichtlippen 13 mit einem Schmiermittel gefüllt werden. Dies senkt einerseits die Reibkraft bei der Axialverschiebung und hilft andererseits die Abdichtung nach außen zu verbessern. Mit dieser Maßnahme können die Überdeckungen X und Y sehr gering gehalten werden.

Claims (7)

1. Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Kraftübertragung der Kupplungsbetätigungseinrichtung, beste­ hend aus einem Geberzylinder, einem Nehmerzylinder sowie einer Verbindungsleitung zwischen beiden, wobei zum Befüllen dieser Kraftübertragung vor dem Einleiten des hydraulischen Mediums ein Vakuum erzeugt wird, wodurch das Einströmen des hydrauli­ schen Mediums in das System erleichtert und Restluft vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein konzentrisch zur Drehachse (9) der Reibungskupplung an­ geordnet er Nehmerzylinder (8) mit Ringkolben (10) und Nut­ ringdichtung vorgesehen ist;
• b) der Nutring (11, 12) im Bereich seiner Dichtlippen (13) zu­ mindest während der Einwirkung des Vakuums unterdruckent­ lastet ist.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, bei welcher das Gehäuse des Nehmerzylinders eine innere und eine äußere Zylinderwand auf­ weist, beide einen axial in eine Richtung offenen und in die andere Richtung geschlossenen Raum bilden - mit einem Anschluß an die Verbindungsleitung -, von der offenen Seite her ein Ringkolben eingeführt ist, mit einem Nutring, der aus einem dem Ringkolben zugewandten Nutringkörper und zwei vom Ringkol­ ben wegweisenden Dichtlippen besteht, wodurch ein Druckraum gebildet ist, von denen eine an der inneren und eine an der äußeren Zylinderwand federnd anliegt und radial zwischen beiden Dichtlippen eine Aussparung angeordnet ist, die vom Nutringkör­ per wegweisend offen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei vollständig eingeschobenem Ring­ kolben (10) und/oder Nutring (11) durch die Formgebung (21, 22; 25, 26) des geschlossenen Bereiches des Druckraumes (20) eine Anpreßkrafterhöhung der Dichtlippen (13) für den Füllvorgang vorgenommen ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Bereich des Druckraumes (20) die äußere Zy­ linderwand (17) konisch nach innen (21) und die innere Zylin­ derwand (16) konisch nach außen (22) gezogen sind.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Bereich des Druckraumes (20) ein Konusring (23, 24) angeordnet ist.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusring (23) als separat hergestelltes Teil in das Ge­ häuse (15) des Nehmerzylinders (8) eingesetzt ist.

6. Reibungskupplung nach Anspruch 1, bei welcher das Gehäuse des Nehmerzylinders eine innere und eine äußere Zylinderwand auf­ weist, beide einen axial in eine Richtung offenen und in die andere Richtung geschlossenen Raum bilden - mit einem Anschluß an die Verbindungsleitung -, von der offenen Seite her ein Ringkolben eingeführt ist, mit einem Nutring, der aus einem dem Ringkolben zugewandten Nutringkörper und zwei vom Ringkol­ ben wegweisenden Dichtlippen besteht, wodurch ein Druckraum gebildet ist, von denen eine an der inneren und eine an der äußeren Zylinderwand federnd anliegt und radial zwischen bei­ den Dichtlippen eine Aussparung angeordnet ist, die vom Nut­ ringkörper wegweisend offen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (18) des Nutringes (12) gegenüber den Zylinderwandungen (16, 17) einen Spalt aufweist und in dem dem Ringkolben (10) zugewandten Endbereich gegenüber beiden Zylinderwandungen (16, 17) je ein Dichtwulst (27) vorgesehen ist, der im Querschnitt etwa kreisabschnittsförmig ausgebildet ist.

7. Reibungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im unverbauten Zustand des Nutringes (12) der Dichtwulst (27) eine geringere Überdeckung (Y) gegenüber den Zylinderwandungen (16, 17) aufweist als die Dichtbereiche der Dichtlippen (13).