DE102012221171A1

DE102012221171A1 - Ausrückvorrichtung, insbesondere für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102012221171A1
Application number: DE102012221171A
Authority: DE
Inventors: Thomas Rammhofer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft Ausrückvorrichtung, insbesondere für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Ausrücklager und ein zylindrisch ausgebildetes Kolbenelement, welches auf einer Führungshülse gelagert und beweglich gegenüber der Führungshülse ausgebildet ist, wobei das Kolbenelement aus einem Material besteht, welches einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, als das Material, aus welchem das Ausrücklager und/oder die Führungshülse bestehen. Bei einer Ausrückvorrichtung, welche trotz verkleinerten Radialspiels des Kolbenelementes einen ausreichenden Klemmschutz aufweist, weist das Kolbenelement mindestens eine axiale Ausnehmung auf, welche vorzugsweise schlitzähnlich ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrückvorrichtung, insbesondere für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Ausrücklager und ein zylindrisch ausgebildetes Kolbenelement, welches auf einer Führungshülse gelagert und beweglich gegenüber der Führungshülse ausgebildet ist, wobei das Kolbenelement aus einem Material besteht, welches einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, als das Material, aus welchem das Ausrücklager und/oder die Führungshülse bestehen.
In Kraftfahrzeugen werden Kupplungssysteme eingesetzt, um den Kraftschluss zwischen einem Motor und einem Getriebe zu trennen bzw. zu verbinden. Dabei wird eine Tellerfeder über eine Ausrückvorrichtung in Richtung einer Kupplungsscheibe bewegt, wobei die Tellerfeder auf die Kupplungsscheibe drückt und diese gegen eine Schwungscheibe schiebt, wodurch die Kupplung geschlossen wird.
In 1 ist eine Ausrückvorrichtung 1 dargestellt, wie sie heute in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Dabei zeigt 1a die Ausrückvorrichtung im verbauten Zustand, während diese in 1b in einer Explosionsdarstellung dargestellt ist. Die Tellerfeder 2 ist mit einem Ausrücklager 3 verbunden, welches über eine Vorlastfeder 4 gegen ein Gehäuse 7 vorgespannt ist. Das Ausrücklager 3 ist an einer Führungshülse 6 gelagert, auf welcher ein Kolbenelement 5 positioniert ist. Ein Gehäuse 7 umschließt das Kolbenelement 5 teilweise und ist mit einem Dichtelement 10 abgedichtet. Ein Flansch 6a der Führungshülse 6 umfasst das Gehäuse 7 und schließt dieses ab. Das Gehäuse 7 weist einen Anschluss 8 auf, an welchem eine Leitung 9 angeschlossen ist, wodurch die Ausrückvorrichtung 1 mit einer hydraulische Flüssigkeit versorgt wird, welche von einem Geberzylinder in die Leitung 9 gepresst wird. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn ein Fahrzeugführer ein Kupplungspedal betätigt.
Da das Kolbenelement 5 aus einem Material besteht, welches einen wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, als das Material, aus welchem das Ausrücklager 3 bzw. die Führungshülse 6 bestehen, kommt es bei Temperaturänderungen dazu, dass sich die Form des Kolbenelementes 5 verändert, da das Material des Kolbenelementes, z.B. Kunststoff, zu fließen beginnt. Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich das Kolbenelement aus, wobei es ausrücklagerseitig durch das aus Stahl bestehende Ausrücklager 3 behindert wird, da dieses einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Wird die Temperatur wieder abgekühlt, schrumpft das Kolbenelement, was dazu führt, dass es auf der Führungshülse aufsetzt und dort verklemmt. Dadurch kommt es zu einer Blockade des Kolbenelementes, welches gegenüber der Führungshülse nicht mehr bewegt werden kann. Zur Vermeidung eines solchen Verklemmens des Kolbenelementes bei einem Temperaturwechsel weist das Kolbenelement ein sehr großes Radialspiel auf.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ausrückvorrichtung anzugeben, welche trotz minimalen Radialspiels des Kolbenelementes einen ausreichenden Klemmschutz aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kolbenelement mindestens eine axiale Ausnehmung aufweist, welche vorzugsweise schlitzähnlich ausgebildet ist. Die axiale Ausnehmung stellt eine Ausgleichmöglichkeit für eine Umfangsänderung des Kolbenelementes bei Temperaturwechsel dar. Dadurch wird verhindert, dass das Kolbenelement sich umfänglich ausdehnen bzw. zusammenziehen kann, wodurch die auftretenden Umfangskräfte reduziert werden. Da die Wärmeausdehnung nicht mehr direkt in die Durchmesseränderung des Kolbenelementes eingeht, wird ein Kolbenklemmer zuverlässig verhindert. Deshalb kann der Durchmesser des zylindrisch ausgebildeten Kolbenelementes mit nur einem geringen Radialspiel gegenüber der Führungshülse gewählt werden. Auf Grund dieser Ausgestaltung wird gewährleistet, dass das Kolbenelement eine Bewegung zum Ausrücklager überträgt und gleichzeitig Querkräfte aufnimmt und ausgleicht.
Vorteilhafterweise ist die axiale Ausnehmung ausrücklagerseitig am Kolbenelement ausgebildet. Somit wird sichergestellt, dass eine Ausdehnung des Kolbenelementes nahe dem Ausrücklager zuverlässig unterbunden wird, wodurch ein Verklemmen des Kolbenelementes an dieser Position unterbunden wird.
In einer Ausgestaltung endet die axiale Ausnehmung des Kolbenelementes mit einem vorgegebenen Abstand zu einem Dichtelement, welches ein Gehäuse abdichtet. Da die Ausnehmungen weit genug von dem Dichtelement entfernt ist, wird verhindert, dass an dem Dichtelement Riefen aufgrund der Ausnehmungen entstehen können. Da das Radialspiel des Kolbenelementes drastisch reduziert ist, muss das Dichtelement nur kleinere Radialbewegungen des Kolbenelementes ausgleichen, wodurch sich die Beweglichkeit der Ausrückvorrichtung, insbesondere bei sinkenden Temperaturen, verbessert.
In einer Variante ist die axiale Ausnehmung des Kolbenelementes zur Führungshülse hin verrundet. Dies hat zur Folge, dass Verschleißerscheinungen an der Oberfläche der Führungshülse unterbunden werden.
In einer Ausgestaltung weist die axiale Ausnehmung des Kolbenelementes mindestens eine Breite eines Lagerträgers auf, welcher das Kolbenelement ausrücklagerseitig aufnimmt. Durch diese Breite der axialen Ausnehmung wird gewährleistet, dass die Umfangskräfte, die bei Temperaturänderungen auf das Kolbenelement wirken, ausreichend reduziert werden, so dass kein Verklemmen des Kolbenelementes auftreten kann.
In einer Weiterbildung sind mehrere axiale Ausnehmungen über dem Umfang des Kolbenelementes angeordnet. Über die Anzahl der verwendeten axialen Ausnehmungen in dem Kolbenelement kann das Radialspiel optimiert werden, so dass jederzeit sichergestellt ist, dass das Kolbenelement trotz verringertem Radialspiel seine Beweglichkeit beibehält.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Kolbenelement aus einem Kunststoff, während das Ausrücklager und/oder die Führungshülse aus Metall, vorzugsweise Stahl, ausgebildet sind. Die Benutzung eines Kunststoffes als Material für das Kolbenelement senkt nicht nur die Herstellungskosten der Ausrückvorrichtung, sondern verhindert auch den Verschleiß an der Oberfläche der aus Stahl bestehenden Führungshülse. Dadurch wird die Lebensdauer der Ausrückvorrichtung erhöht.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine Ausrückvorrichtung nach dem Stand der Technik
2: ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausrückvorrichtung.
In 2a ist ein Kolbenelement 5 dargestellt, welches über seinem Umfang vier axiale Schlitze 11 aufweist. Diese Schlitze 11 erstrecken sich vom ausrücklagerseitigen Rand des Kolbenelementes 5 bis annähernd in die Mitte des Kolbenelementes 5.
2b zeigt einen Schnitt durch die Ausrückvorrichtung 1, in welche das Kolbenelement 5 mit den Schlitzen 11 eingebaut ist. Dabei sitzt das Kolbenelement 5 beweglich auf einer Führungshülse 6, welche sich bis zu einem Lagerträger 12 in Richtung einer Tellerfeder 2 erstreckt, wobei die Tellerfeder 2 wenigstens teilweise vom Ausrücklager 3 umfasst ist. Das Ausrücklager 3 ist gegenüber einem, das Kolbenelement 5 und die Führungshülse 6 umfassenden Gehäuse 7 mittels einer Vorlastfeder 4 abgestützt. Zwischen dem Kolbenelement 5 und dem Gehäuse 7 dient ein ringförmiges Dichtelement 10 zur Abdichtung gegen eine Hydraulikflüssigkeit. Darüber hinaus sind die Schlitze 11 gegenüber der Führungshülse 6 nach innen verrundet, um zu verhindern, dass Abrieberscheinungen am Kolbenelement 5 auftreten.
Das Ausrücklager 3 erfüllt die Funktion, die rotative Bewegung der nicht weiter dargestellten Kupplung von der axialen Bewegung des Kolbenelementes 5 zu entkoppeln. Die axiale Bewegung des Kolbenelementes 5 wird dabei durch die Hydraulikflüssigkeit hervorgerufen, welche durch den Anschluss 8 des Gehäuses 7 in die Ausrückvorrichtung 1 eingeführt wird. Die Hydraulikflüssigkeit wird dabei durch einen nicht weiter dargestellten Geberzylinder in Abhängigkeit eines Signals, welches beispielsweise durch die Betätigung eines Kupplungspedals ausgelöst werden kann, in die Ausrückvorrichtung 1 transportiert. Dadurch wird das Kolbenelement 5 zu einer axialen Bewegung veranlasst und gegen das Ausrücklager 3 gedrückt.
Wie aus 2b ersichtlich, sind die Schlitze 11 so angeordnet, dass sie unter der Befestigung des Ausrücklagers 3 in Richtung des Lagerträgers 12 weisen, welcher am Ausrücklager 3 angeordnet ist und dort das Kolbenelement 5 aufnimmt. Die Schlitze 11 weisen mindestens die Breite des Lagerträgers 12 auf. Diese Breite erlaubt eine optimale Ausgleichsmöglichkeit für die, bei einem Temperaturwechsel auftretenden Umfangskräfte.
Das Kolbenelement 5 überträgt die, von der Hydraulikflüssigkeit ausgelöste Bewegung zum Ausrücklager 3 und nimmt dabei auftretende Querkräfte auf. Zu diesem Zweck weist das Kolbenelement 5 ein Radialspiel gegenüber der Führungshülse 6 auf. Aufgrund der Schlitze 11 des Kolbenelementes 5 kann dieses Radialspiel relativ klein ausgeführt werden, da die Schlitze 11 eine Ausgleichsmöglichkeit für den Kunststoff, aus welchem das Kolbenelement 5 ausgebildet ist, bei Temperaturänderungen zulässt. Die Schlitze 11 reduzieren bei Temperaturänderungen auftretende Umfangskräfte. Dabei ist es egal, ob die Temperatur ansteigt oder absinkt. In beiden Fällen behält das Kolbenelement 5 im Bereich der Schlitze 11 seine vorgegebene Form bei, wodurch ein ausreichender Klemmschutz gegeben ist.
Insbesondere die Ausbildung des Kolbenelementes 5 aus einem Kunststoff erfordert ein Radialspiel, da der Kunststoff einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher zehnmal größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient von Stahl, aus welchem die Führungshülse 6 und das Ausrücklager 3 hergestellt sind. Die Ausbildung der Schlitze 11 ist insbesondere bei einer Abkühlung der Temperatur von Vorteil, da ein Aufschrumpfen des aus Kunststoff bestehenden Kolbenelementes 5 auf die aus Stahl bestehende Führungshülse 6 verhindert wird, so dass ein Verklemmen des Kolbenelementes 5 sicher unterbunden wird.
Aufgrund der erläuterten Ausrückvorrichtung wird deren Lebensdauer infolge des mit axialen Schlitzen 11 versehenen Kolbenelementes 5 entscheidend verlängert.
Bezugszeichenliste

a: Ausrückvorrichtung
b: Tellerfeder
c: Ausrücklager
d: Vorlastfeder
e: Kolbenelement
f: Führungshülse
6a: Flansch der Führungshülse
g: Gehäuse
h: Anschluss
i: Leitung
j: Dichtelement
k: Schlitz
l: Lagerträger

Claims

Ausrückvorrichtung, insbesondere für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Ausrücklager (3) und ein zylindrisch ausgebildetes Kolbenelement (5), welches auf einer Führungshülse (6) gelagert und beweglich gegenüber der Führungshülse (6) ausgebildet ist, wobei das Kolbenelement (5) aus einem Material besteht, welches einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, als das Material, aus welchem das Ausrücklager (3) und/oder die Führungshülse (5) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (5) mindestens eine axiale Ausnehmung (11) aufweist, welche vorzugsweise schlitzähnlich ausgebildet ist.
Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausnehmung (11) ausrücklagerseitig am Kolbenelement (5) ausgebildet ist.
Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausnehmung (11) des Kolbenelementes (5) mit einem vorgegebenen Abstand zu einem Dichtelement (10) endet, welches ein Gehäuse (7) abdichtet.
Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausnehmung (11) des Kolbenelementes (5) zur Führungshülse (6) hin verrundet ausgebildet ist.
Ausrückvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Ausnehmung (11) des Kolbenelementes (5) mindestens eine Breite eines Lagerträgers (12) aufweist, welcher das Kolbenelement (5) ausrücklagerseitig aufnimmt.
Ausrückvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere axiale Ausnehmungen (11) über dem Umfang des Kolbenelementes (5) angeordnet sind.
Ausrückvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (5) aus einem Kunststoff besteht, während das Ausrücklager (3) und/oder die Führungshülse (6) aus Metall, vorzugsweise Stahl, gebildet sind.