DE4129370C2 - Hydraulisch betätigbarer Ausrücker mit Stützring und Stützschulter - Google Patents
Hydraulisch betätigbarer Ausrücker mit Stützring und StützschulterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch betätigbaren Ausrücker gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
Aus der DE 39 90 401 T1 ist ein solcher Ausrücker bereits bekannt. Die Stützschulter
des Stützrings bzw. die entsprechende Vertiefung des Nutrings befindet sich hier jedoch
radial innen oder mittig. Dadurch ist der Nutring mit dem Stützring zwar fest verbun
den, jedoch kann nicht verhindert werden, daß der Nutring, der aus elastischem Mate
rial besteht, sich bei Druckbeaufschlagung in den Spalt hineinzwängt.
Ein anderer Ausrücker ist bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster 84 22 431 be
kannt. Der aus diesem Stand der Technik bekannte Stützring für den Nutring hat insbe
sondere die Funktion, den Raum zwischen der Innenbohrung und der Außenbohrung
spaltfrei auszufüllen, so daß der Nutring, der hier ebenfalls aus elastischem Material be
steht, sich bei Druckbeaufschlagung nicht in den Spalt hineinzwängen kann.
Aus der DE 88 15 881 U1 kann ein Ausrücker mit aus Kunststoff gefertigtem Gehäuse
entnommen werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Technik dahingehend weiter
zu entwickeln, daß Reibung und Verschleiß an den Dichtelementen und den Führungen
auch bei hoher Druckbeaufschlagung und bei hoher thermischer Belastung in solchen
Grenzen gehalten werden können, daß eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches
gelöst. Durch die Verwendung von Kunststoff für das Gehäuse des Nehmerzylinders
kann die gesamte Konstruktion sehr leicht gehalten werden und die Herstellung, z. B. im
Spritzgießverfahren bedarf keiner spanabhebenden Nachbearbeitung, zumindest im
Bereich der Abdichtung. Auf der anderen Seite ist die Verwendung von Kunststoff inso
fern problematisch als bei der im Betrieb auftretenden Erwärmung eine fühlbare
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 wurde und die Innenbohrung nicht nach außen wegwandern würde.
Um unter diesen erschwerten Bedingungen einen Schutz des Nutrings vor überhöhtem
Verschleiß erzielen zu können, wird vorgeschlagen, daß der Stützring, zumindest im
Bereich seines Außenumfangs auf der dem Nutring zugekehrten Seite mit einer umlau
fenden Stützschulter versehen ist, die in eine entsprechende Vertiefung auf der Rück
seite des Nutringes eingreift. Durch diese Maßnahme wird der Nutring auf seiner Rück
seite davor bewahrt, mit einem Teil seines Materials nach radial außen zu wandern, um
in den Spalt einzudringen, der sich durch die vorstehend beschriebenen Verhältnisse
bilden kann. Durch diese Maßnahme erfolgt weder ein frühzeitiger Verschleiß des Nu
tringes in diesem Bereich, 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 In
nenumfangs des Stützringes eine umlaufende Stützschulter vorzusehen. Diese Stütz
schulter 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 Außen
durchmesser des Gehäuses jedoch infolge der Druckbeaufschlagung nicht seiner Wär
medehnung entsprechend nach radial außen mitgehen kann.
Eine weitere Möglichkeit, um Verschleiß an den Führungsteilen zu vermeiden, wird er
findungsgemäß darin gesehen, daß der Stützring im Bereich seines Außenumfanges auf
der dem Ringkolben zugewandten Seite mit einer umlaufenden Führungschulter verse
hen ist, die in eine konzentrische Aussparung des Ringkolbens eingreift zu dessen radialer
Führung. Dadurch ist eine einwandfreie radiale Führung des Ringkolbens gewährlei
stet, so daß dieser nicht an der Innenbohrung bzw. an der Außenbohrung des Gehäu
ses reiben kann. Dies ist insbesondere deshalb von großer Bedeutung, da der Ringkol
ben aus Festigkeitsgründen mitunter aus verstärktem Kunststoff hergestellt werden
muß, wobei die Verstärkungsanteile nicht besonders gleitgünstig sind. Dahingehend
kann der Stützring aus gleitgünstigem Material hergestellt werden, so daß er eine ein
wandfreie Führung gegenüber den beiden Bohrungen darstellt, während der Ringkol
ben durch den Stützring geführt ist und gegenüber beiden Bohrungen ein Spiel aufwei
sen 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 Druck
raum und damit bei Kompression des Nutrings dieses Schmiermittel nicht nach außen zu
quetschen, wird deshalb vorgeschlagen, mehrere am Umfang verteilte und axial verlau
fende Stutzstege vorzusehen, die zwischen Dichtlippe und Dichtwulst verlaufen, wobei
diese im wesentlichen dem Nenndurchmesser der Innen- bzw. der Außenbohrung ent
sprechen. Auf diese Weise kann die Reibung zwischen dem Nutring und dem Gehäuse
herabgesetzt werden, was wiederum zu einer geringen Hysterese bei der Kupp-
Jungsbetätigung führt.
Insbesondere bei solchen Konstruktionen, bei denen der Nutring keinen Dichtwulst
aufweist, wird zur Verbesserung des Gleitverhaltens vorgeschlagen, zumindest im Be
reich der Dichtlippen eine oder mehrere umlaufende Schmiernuten mit geringer radialer
Tiefe vorzusehen, in die vor der Montage ein Schmiermittel eingebracht werden kann.
Es ist auch ohne weiteres möglich, indem von den Dichtlippen in Richtung Stützscheibe
weisenden Bereich des Nutringes ebenfalls umlaufende Schmiernuten mit einer
Schmiermittelfüllung anzuordnen.
Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungsbeispielen 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. Indem 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 Kraftfahrzeugreibungskupplung, umfas
send einen konzentrisch zu einer Getriebewelle angeordneten Nehmerzylinder, der
über eine hydraulische Leitung mit einem Geberzylinder in Verbindung steht, einem
im Gehäuse des Nehmerzylinders verschiebbar angeordneten Ringkolben der gegen
über einer Innenbohrung und einer Außenbohrung geführt ist, einem Ausrücklager
an dem aus dem Gehäuse herausragenden Ende des Ringkolbens, wobei das in das
Gehäuse hineinreichende 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, wobei der Stützring auf der dem Nutring
zugewandten Seite mit zumindest einer umlaufenden Stützschulter versehen ist, die
in eine entsprechende Vertiefung auf der dem Stützring zugewandten Seite des Nu
trings eingreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2) aus Kunststoff gefertigt ist und daß der Stützring (10, 11, 12)
zumindest im Bereich seines Außenumfangs mit der umlaufenden Stützschulter (21,
22) versehen ist, die in eine entsprechende Vertiefung (24, 25) auf der Rückseite des
Nutrings (14 bis 18) eingreift.
2. Ausrücker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des Innenumfangs des Stützrings (16) ebenfalls eine umlaufende
Stützschulter (23) vorgesehen 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 Druck
raum (8) zugewandten Bereich je eine Dichtlippe (28) und in dem der Stützschei
be (11) zugewandten Bereich je einen Dichtwulst (30) aufweist und im axial dazwi
schenliegenden Bereich im verbauten Zustand jeweils ein umlaufender Schmierspalt
gegenüber der Innenbohrung (6) bzw. Außenbohrung (5) des Gehäuses (2) vorgese
hen ist und in axialer Richtung zwischen Dichtwulst (30) und Dichtlippe (28) mehrere
am Umfang verteilte Stützstege (32) vorgesehen sind.
5. Ausrücker nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützstege (32) im wesentlichen 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 umlaufende Dichtlippe (29) aufweist und
jede Dichtlippe mit wenigstens einer umlaufenden Schmiernut (33) geringer radialer
Tiefe versehen ist.
7. Ausrücker nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem von den Dichtlippen (29) in Richtung Stützscheibe (10) weisenden Bereich
des Nutrings (18) ebenfalls umlaufende Schmiernuten (34) angeordnet sind.
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