DE4129370A1 - Hydraulisch betaetigbarer ausruecker mit stuetzring und stuetzschulter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch betätigbaren Ausrücker gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein solcher Ausrücker ist bereits aus dem deutschen Gebrauchs­ muster 84 22 431 bekannt. Der aus diesem Stand der Technik be­ kannte Stützring für den Nutring hat insbesondere die Funktion, den Raum zwischen der Innenbohrung und der Außenbohrung spalt­ frei auszufüllen, so daß der Nutring, der ja aus elastischem Material besteht, sich bei Druckbeaufschlagung nicht in den Spalt hineinzwängen kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Tech­ nik dahingehend weiter zu entwickeln, daß Reibung und Ver­ schleiß an den Dichtelementen und den Führungen auch bei hoher Druckbeaufschlagung und bei hoher thermischer Belastung in solchen Grenzen gehalten werden können, daß eine hohe Lebens­ dauer erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Verwendung von Kunststoff für das Gehäuse des Nehmerzylinders kann die gesamte Konstruk­ tion sehr leicht gehalten werden und die Herstellung, z. B. im Spritzgießverfahren bedarf keiner spanabhebenden Nachbe­ arbeitung, zumindest im Bereich der Abdichtung. Auf der ande­ ren Seite ist die Verwendung von Kunststoff insofern problema­ tisch als bei der im Betrieb auftretenden Erwärmung eine fühl­ bare Durchmesservergrößerung der beiden Bohrungen auftritt. Bei der Verwendung von Kunststoff für den Stützring würde dies keine Probleme mit sich bringen, wenn nicht zusätzlich durch die Druckbeaufschlagung im Druckraum die Außenbohrung etwa ihren Wert beibehalten würde und die Innenbohrung nicht nach außen wegwandern würde. Um unter diesen erschwerten Bedingun­ gen einen Schutz des Nutrings vor überhöhtem Verschleiß er­ zielen zu können, wird vorgeschlagen, daß der Stützring, zu­ mindest im Bereich seines Außenumfangs auf der dem Nutring zugekehrten Seite mit einer umlaufenden Stützschulter ver­ sehen ist, die in eine entsprechende Vertiefung auf der Rück­ seite des Nutringes eingreift. Durch diese Maßnahme wird der Nutring auf seiner Rückseite davor bewahrt, mit einem Teil seines Materials nach radial außen zu wandern, um in den Spalt einzudringen, der sich durch die vorstehend beschrie­ benen Verhältnisse bilden kann. Durch diese Maßnahme erfolgt weder ein frühzeitiger Verschleiß des Nutringes in diesem Be­ reich, noch tritt eine Erhöhung der Reibkraft an dieser Stelle auf (wodurch der Verschleiß minimiert wird).

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, auch im Bereich des Innenumfangs des Stützringes eine umlau­ fende Stützschulter vorzusehen. Diese Stützschulter bewirkt auch an dieser Stelle den Schutz des Nutringes vor der Gefahr in den Spalt zwischen Stützring und Außenbohrung eingequetscht zu werden. Ein Spalt an dieser Stelle kann dadurch entstehen, daß bei hoher Temperatur und hohem Druck im Druckraum der Stützring 2 im Durchmesser infolge Temperatur wächst, der Außendurchmesser des Gehäuses jedoch infolge der Druckbeauf­ schlagung nicht seiner Wärmedehnung entsprechend nach radial außen mitgehen kann.

Eine weitere Möglichkeit, um Verschleiß an den Führungsteilen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß der Stützring im Bereich seines Außenumfanges auf der dem Ring­ kolben zugewandten Seite mit einer umlaufenden Führungschulter versehen ist, die in eine konzentrische Aussparung des Ring­ kolbens eingreift zu dessen radialer Führung. Dadurch ist eine einwandfreie radiale Führung des Ringkolbens gewährleistet, so daß dieser nicht an der Innenbohrung bzw. an der Außenboh­ rung des Gehäuses reiben kann. Dies ist insbesondere deshalb von großer Bedeutung, da der Ringkolben aus Festigkeitsgrün­ den mitunter aus verstärktem Kunststoff hergestellt werden muß, wobei die Verstärkungsanteile nicht besonders gleitgün­ stig sind. Dahingehend kann der Stützring aus gleitgünstigem Material hergestellt werden, so daß er eine einwandfreie Füh­ rung gegenüber den beiden Bohrungen darstellt, während der Ringkolben durch den Stützring geführt ist und gegenüber bei­ den Bohrungen ein Spiel aufweisen kann.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften zwischen den Nutring und den Bohrungen des Gehäuses wird vorgeschlagen, daß in den Ringkanal zwischen den Dichtlippen und den Dichtwulsten ein Schmiermittel eingefüllt wird. Um bei Druckbeaufschlagung im Druckraum und damit bei Kompression des Nutrings dieses Schmiermittel nicht nach außen zu quetschen, wird deshalb vor­ geschlagen, mehrere am Umfang verteilte und axial verlaufende Stützstege vorzusehen, die zwischen Dichtlippe und Dichtwulst verlaufen, wobei diese im wesentlichen dem Nenndurchmesser der Innen- bzw. der Außenbohrung entsprechen. Auf diese Weise kann die Reibung zwischen dem Nutring und dem Gehäuse herabgesetzt werden, was wiederum zu einer geringen Hysterese bei der Kupp­ lungsbetätigung führt.

Insbesondere bei solchen Konstruktionen, bei denen der Nutring keinen Dichtwulst aufweist, wird zur Verbesserung des Gleit­ verhaltens vorgeschlagen, zumindest im Bereich der Dichtlippen eine oder mehrere umlaufende Schmiernuten mit geringer radia­ ler Tiefe vorzusehen, in die vor der Montage ein Schmiermittel eingebracht werden kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, in dem von den Dichtlippen in Richtung Stützscheibe weisenden Be­ reich des Nutringes ebenfalls umlaufende Schmiernuten mit einer Schmiermittelfüllung anzuordnen.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen hy­ draulischen Ausrücker gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 und 3 vergrößerte Schnittdarstellungen durch unter­ schiedliche Nutringe;

Fig. 4 und 5 vergrößerte Schnittdarstellungen durch einen Stützring und einen zugehörigen Nutring;

Fig. 6 und 7 Längs- und Querschnitt durch einen Nutring;

Fig. 8 Schnitt durch einen Nutring mit Schmiernuten.

Fig. 1 zeigt die Gesamtsituation eines hydraulisch betätigten Nehmerzylinders, der konzentrisch zu einer nicht dargestellten Getriebewelle angeordnet ist, wobei sowohl die Getriebewelle als auch der Ausrücker 1 konzentrisch zur Drehachse 20 angeord­ net sind. Das Gehäuse 2 des Ausrückers 1 wird in zunehmendem Maße aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt, wodurch spanabhebende Bearbeitung praktisch nicht mehr notwen­ dig ist. Das Gehäuse 2 weist einen Anschluß 3 einer Hydrau­ likleitung auf, die zum Geberzylinder führt, der vom Kupplungs­ pedal beaufschlagt werden kann. Das Gehäuse 2 weist eine Außen­ bohrung 5 und eine Innenbohrung 6 auf, die konzentrisch zur Drehachse 20 und im Abstand zueinander verlaufen. Diese beiden Bohrungen bilden die Führung für den Ringkolben 4 und der von dem Ringkolben 4 und den beiden Bohrungen umschlossene Druck­ raum 8 steht mit dem Geberzylinder in Verbindung. Der Ringkol­ ben 4 weist in seinem aus dem Gehäuse 2 herausragenden Endbe­ reich das Ausrücklager 7 auf, welches auf die Ausrückelemente der nicht dargestellten Reibungskupplung einwirkt. Konzen­ trisch zur Drehachse 20 auf einem größeren Durchmesser ist die Vorlastfeder 19 angeordnet, die auch bei fehlender hydrauli­ scher Beaufschlagung des Ringkolbens 4 eine dauernde Anlage des Ausrücklagers 7 an den Ausrückteilen der Reibungskupplung aufrecht erhält. Der Druckraum 8 wird zum Ringkolben hin durch einen Stützring 9 sowie einen Nutring 13 abgeschlossen. Dabei sind beide Teile entsprechend dem Stand der Technik darge­ gestellt.

Der Stützring 9 besteht aus einem Kunststoff mit gleitgünstigen Eigenschaften und der Nutring 13 ist aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und weist in Richtung Druckraum 8 zwei umlaufende Dichtlippen auf, die einmal nach radial außen an der Innenbohrung 6 anliegen und einmal nach radial innen an der Außenbohrung 5 anliegen, und zwar im unbelasteten Zustand durch Eigenspannung und bei Druckbeaufschlagung über den Druckraum 8 durch das hydraulische Betätigungsmedium.

Während des Betriebs des mit dem Ausrückers 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs erfährt der Bereich mit der Reibungskupplung starke Temperaturerhöhungen. Diese Temperaturerhöhungen in Verbindung mit dem wechselnden Druck im Druckraum 8 bringen Toleranzprobleme mit sich, die insbesondere zwischen dem Stützring 9 und den beiden Bohrungen 5 und 6 zu unangenehmen Nebenerscheinungen führen können. Auf der einen Seite soll der Stützring 9 möglichst spielfrei in den beiden Bohrungen 5 und 6 geführt sein, um bei Druckbeaufschlagung im Druck­ raum 8 den Nutring 13 nicht durch elastische Verformung in die Spalte gegenüber den Bohrungen 5 und 6 eindringen zu lassen. Tritt dieser Fall ein, so erhöht sich sehr stark die Reibung und der Nutring wird zumindest in den Spaltbe­ reichen sehr stark verformt und reißt mit der Zeit an diesen Stellen ein. Bei der Verwendung von Kunststoff mit etwa dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten für den Stützring 9 und das Gehäuse 2 könnten rein von der Wärmeausdehnung her keine Probleme bezüglich der Toleranzen auftreten. Kommt jedoch noch die hydraulische Belastung im Druckraum 8 hinzu, so sind die Verhältnisse bezüglich der Außenbohrung 5 und der Innenbohrung 6 unterschiedlich. Die Außenbohrung 5 beispiels­ weise kompensiert durch Druckbeaufschlagung im Druckraum 8 die Wärmedehnung nach radial außen in gewissem Umfang oder ganz. Bei der Innenbohrung 6 sieht es so aus, daß zusätzlich zur Wärmedehnung auch noch die Druckbeaufschlagung in der gleichen Richtung wirksam ist, so daß zwischen der Innenbohrung 6 und dem Außendurchmesser des Stützringes 9 relativ starke Spielschwankungen auftreten können.

In den beiden Fig. 2 und 3 sind zwei Nutringe 14 und 15 im Schnitt und in vergrößerter Darstellung gezeigt, bei welchen Vorkehrungen getroffen sind, daß insbesondere am Außenumfang der entsprechenden Stützringe 10 bzw. 11 nicht die Gefahr be­ steht, daß die Nutringe durch hohen Druck im Druckraum in die entstehenden Spalte eindringen können. In Fig. 2 ist der Nut­ ring 14 in an sich bekannter Weise mit zwei umlaufenden Dicht­ lippen 28 versehen, die hier in der entspannten, nicht einge­ bauten Stellung dargestellt sind. Zur besseren Elastizität dieser Dichtlippen ist ein Aussparung 27 vorgesehen, die als umlaufende Nut ausgebildet ist. In dem den Dichtlippen 28 bzw. dem Druckraum 8 abgewandten Endbereich des Nutrings 14 weist dieser an seiner radial äußeren Kante eine umlaufende Vertiefung 24 auf, in die der Stützring 10 mit einer entspre­ chenden umlaufenden Stützschulter 21 eingreift. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß der vom Material her elasti­ sche Nutring 14 bei Druckbeaufschlagung im Druckraum 8 im Be­ reich der Vertiefung 24 nicht nach außen in den dort mögli­ cherweise entstehenden Spalt zwischen dem Außendurchmesser des Stützrings 10 aus der Innenbohrung 6 des Gehäuses 2 ein­ dringen kann. Somit ist an dieser Stelle der Nutring 6 vor Zerstörung geschützt und eine erhöhte Reibung während der Kupplungsbetätigung kann nicht auftreten. Damit ist auch sichergestellt, daß erhöhter Verschleiß an der Innenbohrung 6 in diesem Bereich nicht auftreten kann.

Fig. 3 zeigt eine Variante von Fig. 2, wobei hier der Nutring 15 zusätzlich zu den umlaufenden Dichtlippen 28 noch je einen Dichtwulst 30 aufweist, und zwar in den von den Dichtlippen 28 axial abgelegenen Bereichen. Durch den radial außen liegenden Dichtwulst 30 ergibt sich deshalb wegen der beengten Platzver­ hältnisse am Stützring 11 eine Stützschulter 22, die in Achs­ richtung weniger tief ausgebildet ist als gemäß Fig. 2. Trotz dieser axial flacher ausgebildeten Stützschulter, die natür­ lich auch eine entsprechend axial flachere Vertiefung 25 im Nutring 15 zur Folge hat, ist es dem Nutring 15 nicht möglich, bei Druckbeaufschlagung in einen möglicherweise entstehenden geringen Spalt zwischen Stützring 11 und Innenbohrung 6 des Gehäuses 2 einzudringen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils den gleichen Schnitt durch einen Stützring 12 und einen dazu gehörenden Nutring 16, wobei im vorliegenden Fall der Stützring 12 mit zwei umlaufenden Stützschultern 21 und 23 versehen ist, von denen die eine im Bereich der Innenbohrung 6 und die andere im Bereich der Außenbohrung 5 verläuft. Dementsprechend ist der Nutring 16 ebenfalls mit zwei Vertiefungen 24 bzw. 26 ausgebildet, die in ihren Konturen den Stützschultern 21 bzw. 23 entsprechen. Bei dieser Anordnung ist dafür Sorge getragen, daß der Nutring 16 weder im Bereich der Innenbohrung 6 noch im Bereich der Außenbohrung 5 in einen möglichen Spalt gegenüber dem Stützring 12 eindringen kann. Weiterhin ist der Stützring 12 an seinem Außenumfang in dem auf den Ringkolben 4 zuweisenden Bereich mit einer umlaufenden Führungsschulter 31 versehen, in die der Ringkolben 4 mit einer entsprechenden Aussparung 35 einge­ setzt ist. Auf diese Weise übernimmt der Stützring 12 zusätz­ lich zu seiner Stützfunktion gegenüber dem Nutring 16 noch die radiale Führung des Ringkolbens 4, so daß dieser gegenüber der Außenbohrung 5 und gegenüber der Innenbohrung 6 mit Spiel ein­ gesetzt werden kann und damit Berührungsfreiheit zwischen dem Ringkolben 4 und dem Gehäuse 2 in allen Betriebslagen besteht. Diese Maßnahme dient ebenfalls der Verschleißsicherung für die Bohrungen im Gehäuse.

Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Schnitt durch einen Nutring 17 in Längs- und in Querrichtung. Beim Nutring 17 wird der Ring­ raum 36 im axialen Bereich zwischen den Dichtlippen 28 und den Dichtwulsten 30 zur Aufnahme von Schmiermittel genutzt, wodurch die Reibung zwischen dem Nutring 17 und den Bohrungen 5 und 6 deutlich herabgesetzt wird. Damit dieser Ringraum nicht durch den Druck im Druckraum 8 durch elastische Verformung des Nut­ rings 17 verkleinert oder gar aufgehoben wird und damit auch das Schmiermittel nach außen gelangt, sind axial verlaufende Stützstege 32 am Umfang verteilt vorgesehen, deren mittlerer Außendurchmesser im wesentlichen den Bohrungen 5 und 6 ent­ spricht. Durch diese Stützstege 32 ist sichergestellt, daß das eingefüllte Schmiermittel auch während des Betriebs an der vorgesehenen Stelle gehalten werden kann.

Fig. 8 zeigt einen Nutring 18, der in bekannter Weise mit um­ laufenden Dichtlippen 29 versehen ist sowie mit einer umlaufen­ den Vertiefung im axialen Abstand von der radial äußeren Dicht­ lippe 29 im Hinblick auf den Zusammenbau mit einem Stützring 10 gemäß Fig. 2. Dabei weisen die Dichtlippen 29 in ihrem vom Druckraum 8 wegweisenden Bereich umlaufende Schmiernuten 33 auf, die bei der Montage mit einem Schmiermittel gefüllt werden können. Durch die Ausbildung dieser Schmiernuten 33 mit gerin­ ger Eindringtiefe ist es möglich, das Schmiermittel auch bei Belastung sicher zu halten. Zusätzlich können auch in dem zy­ lindrischen Bereich des Nutrings 18 zwischen den Dichtlippen 29 und der dem Stützring zugewandten Stirnfläche weitere Schmier­ nuten 34 eingebracht werden, die ebenfalls bei der Montage mit Schmiermittel geführt werden können.

Claims (7)

1. Hydraulisch betätigbarer Ausrücker für eine Kraftfahrzeug­ reibungskupplung, umfassend einen konzentrisch zu einer Getriebewelle angeordneten Nehmerzylinder, der über eine hydraulische Leitung mit einem fahrerbetätigten Geberzylin­ der in Verbindung steht, einem im Gehäuse des Nehmerzylin­ ders verschiebbar angeordneten Ringkolben, der gegenüber einer Innenbohrung und einer Außenbohrung geführt ist, einem Ausrücklager an dem aus dem Gehäuse herausragenden Ende des Ringkolbens, wobei das in das Gehäuse hineinrei­ chende Ende des Ringkolbens mit dem Gehäuse und den beiden Bohrungen einen Druckraum bildet und am druckraumseitigen Ende des Kolbens ein Stützring und ein Nutring angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Gehäuse (2) aus Kunststoff gefertigt ist;
• b) der Stützring (10, 11, 12) zumindest im Bereich seines Außenumfangs auf der dem Nutring (14 bis 18) zugekehrten Seite mit einer umlaufenden Stützschulter (21, 22) versehen ist, die in eine entsprechende Ver­ tiefung (24, 25) auf der Rückseite des Nutrings (14 bis 18) eingreift.

2. Ausrücker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Innenumfangs des Stützrings (16) ebenfalls eine umlaufende Stützschulter (23) vorge­ sehen ist.

3. Ausrücker nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (12) im Bereich seines Außenumfangs auf der dem Ringkolben (4) zugewandten Seite mit einer umlaufenden Führungsschulter (31) versehen ist, die in eine konzentrische Aussparung (35) des Ringkolbens (4) eingreift zu dessen radialer Führung.

4. Ausrücker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutring (17) an seinem Außen- und Innendurchmesser in dem dem Druckraum (8) zugewandten Bereich je eine Dichtlippe (28) und in dem der Stützscheibe (11) zugewandten Bereich je einen Dichtwulst (30) aufweist und im axial dazwischen liegenden Bereich im verbauten Zustand jeweils ein umlau­ fender Schmierspalt gegenüber der Innenbohrung (6) bzw. Außenbohrung (5) des Gehäuses (2) vorgesehen ist und in axialer Richtung zwischen Dichtwulst (30) und Dichtlippe (28) mehrere am Umfang verteilte Stützstege (32) vorge­ sehen sind.

5. Ausrücker nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützstege (32) im wesent­ lichen dem Nenndurchmesser der Innenbohrung (6) bzw. der Außenbohrung (5) entsprechen.

6. Ausrücker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutring 18 in seinem dem Druckraum (8) zugewandten Bereich an seinem Innen- und Außendurchmesser jeweils eine umlau­ fende Dichtlippe (29) aufweist und jede Dichtlippe mit wenigstens einer umlaufenden Schmiernut (33) geringer radialer Tiefe versehen ist.

7. Ausrücker nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem von den Dichtlippen (29) in Richtung Stützscheibe (10) weisenden Bereich des Nut­ rings (18) ebenfalls umlaufende Schmiernuten (34) angeord­ net sind.