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Die Erfindung betrifft eine Zentralausrückeranordnung insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kupplungssystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrückerkolben wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet.
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Zentralausrückeranordnungen, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kupplungssystems eines Kraftfahrzeugs, sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis darin, Zentralausrückeranordnungen hinsichtlich ihrer Dichtigkeit, Standzeiten, Funktionssicherheit und Fertigungskosten zu optimieren. Die Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine dementsprechend verbesserte Zentralausrückeranordnung bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zentralausrückeranordnung insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kupplungssystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrückerkolben wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralausrückerkolben ein Dichtungselement aufweist, welches in axialer Richtung versetzt zu der wenigstens einen Zentralausrückerkolbendichtung am Zentralausrückerkolben fixiert ist und sich axial beweglich gegenüber den Zentralausrückerkolbenraum abstützt, wobei das Dichtungselement im Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolbenraum eine Härte aufweist, die höher ist als die Härte der Zentralausrückerkolbendichtung in ihrem Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolbenraum .
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Die erfindungsgemäße Zentralausrückeranordnung besitzt eine besonders geringe durch die Dichtung des Zentralausrückerkolbens verursachte Reibung bei der Betätigung der Zentralausrückeranordnung. Dies wird maßgeblich dadurch bewirkt, dass ein zweiteiliges Dichtungsdesign vorgeschlagen wird, mit einem Dichtungselement, dessen Härte höher ist als dass einer Zentralausrückerkolbendichtung.
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Die erfindungsgemäße Zentralausrückeranordnung ist besonders gut für eine Anwendung innerhalb von Hybridmodulen geeignet. Zum einen können bei der Anwendung von Zentralausrückern in Hybridmodulen der Wirkkreisdurchmesser, sowie die hydraulische Fläche und damit die Druckraumhöhe verglichen mit anderen Einsatzgebieten eines Zentralausrückers innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs deutlich erhöht sein. Da sich jedoch die Reibkräfte an den Dichtungsflächen des Zentralausrückerkolbens mit dem Zentralausrückerkolbenraum proportional zum Wirkdurchmesser erhöhen, allerdings die Anforderung an einen reibungsarmen Betrieb eines Zentralausrückers auch in einem hybridisierten Antriebsstrang bestehen bleiben, kann die erfindungsgemäße Zentralausrückeranordnung insbesondere in diesem Anwendungsfeld ihre Vorteile ausspielen.
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Durch das von der Erfindung vorgeschlagene Aufteilen der Dichtung des beweglichen Zentralausrückerkolbens ergeben sich darüber hinaus weitere Freiheitsgrade und Möglichkeiten in der Gestaltung und Optimierung der einzelnen Dichtungselemente hinsichtlich der Reduzierung der Reibung des Zentralausrückers, welche zu einem großen Teil durch die Dichtungselemente des beweglichen Zentralausrückerkolbens bestimmt wird.
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Die Reibungsreduzierung, die durch die erfindungsgemäße Zentralausrückeranordnung bewirkt werden kann wird unter anderem dadurch bewirkt, dass die stark reibungsbehaftete Kontaktlänge der bevorzugt aus einem Elastomer gebildeten Zentralausrückerkolbendichtung mit dem Zentralausrückerkolbenraum deutlich reduziert werden kann und durch ein zusätzliches Dichtungselement mit einer höheren Härte, beispielsweise aus Kunststoff, ergänzt wird. Das Dichtungselement weist dadurch optimierte tribologische Eigenschaften und einen besseren Reibkoeffizient als die Elastomer-Zentralausrückerkolbendichtung auf.
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Das Dichtungselement kann ferner die durch seine größere Festigkeit die Führung des Zentralausrückerkolbens innerhalb des Zentralausrückerkolbenraums verbessern.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Ein Kupplungssystem für Kraftfahrzeuge hat die Funktion, die antreibende Motorseite in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar von der Getriebeseite zu kuppeln bzw. zu entkuppeln und so einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentenbereich betreiben zu können.
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Man unterscheidet grundsätzlich manuell betriebene Kupplungssysteme und automatische Kupplungssysteme.
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Bei einem manuell betriebenen Kupplungssystem wird der ein- bzw. Auskupplungsvorgang manuell vom Fahrer, beispielsweise durch muskelbetriebene Betätigung eines Kupplungspedals ausgelöst und gesteuert.
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In automatischen Kupplungssystemen wird diese Steuerung und Betätigung durch eine elektronische Steuerung und Aktoren übernommen, so dass ein Eingreifen des Fahrers für einen Gangwechsel während der Fahrt nicht mehr erforderlich ist. Folglich besitzen automatische Kupplungssysteme in der Regel auch kein Kupplungspedal.
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Um dem Fahrer auch bei automatischen Kupplungssystemen einen gewissen manuellen Eingriff bei der Gangwahl zu ermöglichen, sind auch in automatischen Kupplungssystemen z.B. Lenkradtasten bekannt zur manuellen Gangwahl bekannt, wobei die Kupplungs- und Schaltvorgänge aber ebenfalls automatisch vom Kupplungssystem gesteuert werden.
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Vollhydraulische Kupplungssysteme von Kraftfahrzeugen können mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, welcher häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird. Dieser kann insbesondere aus einem ringförmigen hydraulischen Zentralausrückerzylinder mit integriertem Ausrücklager bestehen, der in dem Kupplungsgehäuse bevorzugt zwischen dem Getriebe und der Kupplung mittig zur Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wodurch der Hebel in der Getriebeglocke, wie er bei Anordnungen mit einem konventionellen Nehmerzylinder verwendet wird, entfallen kann.
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In Fahrzeugen mit manuell betätigten Trockenkupplungen muss die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft von einem Mechanismus verstärkt und auf die Kupplung übertragen werden. In modernen fußbetätigten Kupplungen wird eine hydraulische Kupplungsbetätigung eingesetzt. Man unterscheidet prinzipiell zwischen zwei Systemen: Semihydraulik und Vollhydraulik.
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Beim vollhydraulischen System werden die Funktionen des getriebeseitigen Ausrückmechanismus von einen Zentralausrücker (CSC Concentric Slave Cylinder) übernommen. Dieser ist direkt in der Getriebeglocke zwischen Getriebe und Kupplung angeordnet.
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Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an den Nehmerzylinder überträgt. Der Nehmerzylinder überträgt mittels eines axial verlagerbaren Kolbens und unter Zwischenschaltung eines Kupplungsausrücklagers den hydraulischen Druck auf ein Hebelsystem, das beispielsweise durch eine Tellerfeder gebildet sein kann. Die Tellerfeder beaufschlagt eine drehfest und axial verlagerbar mit einem Kupplungsgehäuse verbundene Kupplungsdruckplatte und ist gegen eine fest mit dem Kupplungsgehäuse verbundene Anpressplatte verspannt. Zwischen Anpressplatte und Kupplungsdruckplatte ist eine Kupplungsscheibe mit einem Kupplungsbelag angeordnet, die je nach Verspannung zwischen Anpress- und Kupplungsdruckplatte einen Reibschluss bilden und die Reibungskupplung schließen oder bei Aufhebung des Reibschlusses öffnen.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
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Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
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In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem in einem Hybridmodul vorhanden sein. Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden, mit P0: über einen Riemen zur Brennkraftmaschine, P1: direkt hinter der Brennkraftmaschine, P2: hinter der Kupplungsanordnung, aber vor dem Fahrzeuggetriebe, P3: ins Fahrzeuggetriebe und P4 am Fahrzeugrad, ggf. auf einer anderen Achse, oder als Radnabenmotor. Beim rein elektrischen Fahren, wird dann beispielsweise die Brennkraftmaschine durch eine entsprechende Kupplungsanordnung ausgekuppelt.
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Das Zentralausrückergehäuse hat die Funktion Bauteile des Zentralausrückers wie insbesondere den beweglichen Zentralausrückerkolben aufzunehmen und vor äußeren mechanischen oder chemischen Einflüssen zu schützen. Ferner besitzt das Zentralausrückergehäuse die Funktion eine einfache Montage und Fixierung des Zentralausrückers innerhalb des Antriebsstrangs zu erlauben. Das Zentralausrückergehäuse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Bevorzugt kann das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff, einem metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein.
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Der in dem Zentralausrückergehäuse ausgeformte Zentralausrückerkolbenraum dient der Aufnahme sowie der Führung des linearbeweglich in dem Zentralausrückergehäuse gelagerten Zentralausrückerkolben.
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Die Hydraulikflüssigkeit hat in einem hydraulischen Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs die Funktion, Energie in Form von Druck möglichst verlustfrei beispielsweise innerhalb eines Kupplungssystems eines Fahrzeugs zu übertragen. Neben dieser Hauptaufgabe kann die Hydraulikflüssigkeit insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metall-oberflächen des hydraulischen Ausrücksystems bereitstellen. Außerdem kann sie insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft sowie Verlustwärme abführen. Eine Hydraulikflüssigkeit kann im Sinne dieser Anmeldung auch ein gasförmiges Medium sein, beispielsweise Druckluft.
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Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist. Der Zentralausrücker kann über einen ringförmigen Zentralausrückerkolben oder mehrere Zentralausrückerkolben (Mehrkolbenausrücker) verfügen.
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Die Zentralausrückerkolbendichtung dichtet den linearbeweglich geführten Zentralausrückerkolben gegenüber dem den Zentralausrückerkolben aufnehmenden Zentralausrückergehäuse ab. Die Zentralausrückkolbendichtung kann insbesondere als Dichtring ausgebildet sein. Die Zentralausrückerkolbendichtung kann insbesondere formschlüssig mit dem Zentralausrückerkolben verbunden sein. Besonders bevorzugt ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Zentralausrückerkolben und der Zentralausrückerkolbendichtung als Schnappverbindung ausgestaltet.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Zentralausrückerkolbendichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Zentralausrückerkolbendichtung und das Dichtungselement an dem radial inneren Umfang des Zentralausrückerkolbens angeordnet sind, da die Reibungsflächen zwischen den Dichtungen und dem inneren Umfang des Zentralausrückerkolbenraums kleiner ausgeführt werden können als am äußeren Umfang.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Zentralausrückerkolbendichtung und das Dichtungselement eine gemeinsame radiale Kontaktfläche aufweisen, wodurch sich insbesondere die Zentralausrückerkolbendichtung an dem Dichtungselement in axialer Ausrückrichtung des Zentralausrückerkolbens abstützen kann. Hierdurch wird eine besonders kompakte axiale Bauform der Dichtungsanordnung ermöglicht.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das Dichtungselement einen im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigen Grundkörper aufweist, von dem aus sich in radialer Richtung ein Abstützabschnitt erstreckt, der die innere Mantelfläche des Zentralausrückerkolbenraums kontaktiert. Hierdurch kann zum einen die Reibung an der Kontaktfläche zum Zentralausrückerkolbenraum weiter reduziert werden und zum anderen eine in Radialrichtung wirkende Federelastizität des Dichtungselement ausgebildet werden, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Zentralausrückerkolbendichtung eine Dichtlippe aufweist, welche sich ausgehend von einem Dichtungsgrundkörper in radialer Richtung zum Zentralausrückerkolbenraum hin erstreckt und am Zentralausrückerkolbenraum dichtend anliegt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Dichtlippe insbesondere bei Druckbeaufschlagung des Zentralausrückerkolbens durch die Hydraulikflüssigkeit zumindest abschnittsweise an dem Abstützabschnitt des Dichtungselements anliegt. Hierdurch erfährt die Zentralausrückerkolbendichtung eine Führung durch das Dichtungselement während der axialen Verschiebung des Zentralausrückerkolbens. Das Dichtungselement übernimmt dann die Funktion einer Armierung für die Zentralausrückerkolbendichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Abstützabschnitt des Dichtungselements eine axiale Kontaktlänge mit dem Zentralausrückerkolbenraum aufweist, welche zwischen 2-10 mal so lang ist, wie die axiale Kontaktlänge der Dichtlippe der Zentralausrückerkolbendichtung mit dem Zentralausrückerkolbenraum. Hierdurch lässt sich eine besonders geringe Reibung der Dichtungsanordnung bei gleichzeitig hoher und zuverlässiger Dichtwirkung realisieren. Dadurch, dass der Abstützabschnitt eine gegenüber der Dichtlippe höhere Härte aufweist, besitzt dieser eine geringere Reibung an der axialen Kontaktlänge mit dem Zentralausrückerkolbenraum als die Dichtlippe. So kann die besonders reibungsbehaftete axiale Kontaktlänge der Dichtlippe möglichst gering gehalten und größere Anteile an der Dichtwirkung auf den Abstützabschnitt übertragen werden.
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Die Zentralausrückerkolbendichtung ist bevorzugt monolithisch aus einem elastomeren Material gebildet. Ebenso bevorzugt ist es, dass das Dichtungselement monolithisch aus einem Kunststoff, insbesondere Polyamid, besonders bevorzugt PA12, gebildet ist. Des weiteren ist es ganz besonders bevorzugt, dass das Zentralausrückergehäuse monolithisch aus einem Kunststoff gebildet ist. Hierdurch ergeben sich fertigungstechnisch vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten sowie besonders reibungsarme Reibpartnerkombinationen zwischen dem Zentralausrückerkolben und dem Zentralausrückerkolbenraum.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Abstützabschnitt des Dichtungselements im Bereich seiner Kontaktfläche mit dem Zentralausrückerkolbenraum wenigstens eine Schmierstofftasche aufweist, in die insbesondere Hydraulikflüssigkeit aufnehmbar ist, wodurch sich die Reibung des Abstützabschnitts gegenüber dem Zentralausrückerkolbenraum noch weiter reduzieren lässt.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das Dichtungselement eine in radialer Richtung wirkende Federelastizität aufweist, die im verbauten Zustand des Dichtungselements eine radiale Vorspannung des Dichtungselements gegenüber dem Zentralausrückerkolbenraum und dem Zentralausrückerkolben bewirkt. Hierdurch kann zum einen die Dichtwirkung des Abstützabschnitts sowie auch die Führung des Zentralausrückerkolbens verbessert werden. Insbesondere die Gefahr eines Verkippens des Zentralausrückerkolbens im Betrieb des Zentralausrückers kann hierdurch deutlich minimiert werden.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das Dichtungselement und die Zentralausrückerkolbendichtung einstückig ausgebildet sind, insbesondere mittels Bi-Injektionsspritzgußverfahren. Dies hat den Vorteil, dass lediglich ein Dichtungsbauteil montiert werden muss.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Zentralausrückeranordnung, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kupplungssystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrückerkolbenraum wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolbenraum gegen den Zentralausrückerkolben abdichtet, wobei der Zentralausrückerkolbenraum ein Dichtungselement aufweist, welches in axialer Richtung versetzt zu der wenigstens einen Zentralausrückerkolbendichtung am Zentralausrückerkolbenraum fixiert ist und sich axial beweglich gegenüber den Zentralausrückerkolben abstützt, wobei das Dichtungselement im Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolben eine Härte aufweist, die höher ist als die Härte der Zentralausrückerkolbendichtung in ihrem Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolben.
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Durch diese Ausführung einer erfindungsgemäßen Zentralausrückeranordnung nach Anspruch 10 kann eine geometrische Umkehr der Dichtwirkung zwischen den Dichtungen und den sich bewegenden Flächen realisiert werden. In dieser nebengeordneten Lösung der Aufgabe gleiten die Zentralausrückerkolbendichtung und das Dichtungselement an dem Zentralausrückerkolben entlang und sind im Wesentlichen ortsfest an und/oder in den Zentralausrückerkolbenraum angeordnet.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante des Anspruchs 1 sind die Zentralausrückerkolbendichtung und das Dichtungselement an dem Zentralausrückerkolben fixiert und bewegen sich mit dem Zentralausrückerkolben.
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Es versteht sich, dass die bevorzugten Ausführungsformen zur Zentralausrückeranordnung gemäß Anspruch 1 auf den Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs 10 übertragbar sind, wobei lediglich die geometrische Anordnung der Dichtungselemente entsprechend zu spiegeln ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform der Zentralausrückeranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 2 eine Detailansicht des Zentralausrückerkolbenraums in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
- 3 eine Ausführungsform der Zentralausrückeranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 4 eine Detailansicht des Abstützabschnitts in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
- 5 eine zweite Ausführungsform eines Abstützabschnitts in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
- 6 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Zentralausrückereinrichtung in einer schematischen Blockschaltdarstellung und
- 7 eine zweite Ausführungsform der Zentralausrückeranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer Zentralausrückeranordnung 1 für ein hydraulisches Ausrücksystem 2 eines Kupplungssystems 3 eines Kraftfahrzeugs 4, so wie es beispielhaft in der 6 gezeigt ist.
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Die Zentralausrückeranordnung 1 besitzt ein Zentralausrückergehäuse 5 mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum 6 in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum 6 zuführbaren Hydraulikflüssigkeit 7 ein ringförmiger Zentralausrückerkolben 8 axial bewegbar aufgenommen ist. Das Zentralausrückergehäuse 5 ist aus einem Kunststoff, insbesondere mittels Spritzgussverfahren, geformt. Der Zentralausrückerkolben 8 weist eine radial äußere und eine radial innere ringförmige Zentralausrückerkolbendichtung 9 auf, die den Zentralausrückerkolben 8 jeweils gegen den Zentralausrückerkolbenraum 6 abdichten. Der Zentralausrückerkolben 8 besitzt ferner ein ringförmiges Dichtungselement 10, welches in axialer Richtung versetzt zu der radial inneren Zentralausrückerkolbendichtung 9 am Zentralausrückerkolben 8 fixiert ist. In Ausrückrichtung des Zentralausrückerkolbens 8 (in der 3 ist die Ausrückrichtung durch den die Druckrichtung nach links symbolisierenden Pfeil der Hydraulikflüssigkeit 7 gekennzeichnet) ist das Dichtungselement 10 axial der Zentralausrückerkolbendichtung 9 vorgelagert. Die Hydraulikflüssigkeit 7 kann auch ein gasförmiges Medium sein, beispielsweise Druckluft. Das Dichtungselement 10 stützt sich axial beweglich gegenüber den Zentralausrückerkolbenraum 6 ab, wobei das Dichtungselement 10 im Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6 eine Härte aufweist, die höher ist als die Härte der Zentralausrückerkolbendichtung 9 in ihrem Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6. Die Zentralausrückerkolbendichtung 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Elastomer geformt, während das Dichtungselement 10 aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid, insbesondere PA12, gebildet ist.
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Obwohl die 1 zeigt, dass die Zentralausrückerkolbendichtung 9 und das Dichtungselement 10 an dem radial inneren Umfang des Zentralausrückerkolbens 8 angeordnet sind, ist natürlich auch möglich, die Zentralausrückerkolbendichtung 9 und das Dichtungselement 10 an dem radial äußeren Umfang des Zentralausrückerkolbens 8 angeordnet sind. Es versteht sich außerdem, dass jeweils eine Zentralausrückerkolbendichtung 9 und ein Dichtungselement 10 an dem radial inneren Umfang des Zentralausrückerkolbens 8 und an dem radial äußeren Umfang des Zentralausrückerkolbens 8 angeordnet sind.
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Die 2 zeigt die aus 1 bekannte Zentralausrückeranordnung 1 in einem vergrößerten Detailausschnitt des Kolbenbereichs. Man erkennt anhand der 2 insbesondere gut, dass die radial innere Zentralausrückerkolbendichtung 9 durch einen am Zentralausrückerkolben fixierten Sicherungsring 18 gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist. Das Dichtungselement 10 liegt in Axialrichtung an einer radialen Stufenfläche einer umlaufenden Aufnahmenut 19 des Zentralausrückerkolbens 8 für die Dichtungen 9,10 an. Das Dichtungselement 10 und die Zentralausrückerkolbendichtung 9 sind vollständig in der Aufnahmenut 19 aufgenommen und liegen flächenbündig an der inneren Mantelfläche der ringförmigen Aufnahmenut 19 an.
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Das Dichtungselement 10 weist eine in radialer Richtung wirkende Federelastizität auf, die im verbauten Zustand des Dichtungselements 10 eine radiale Vorspannung des Dichtungselements 10 gegenüber dem Zentralausrückerkolbenraum 6 und dem Zentralausrückerkolben 8 bewirkt. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
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Die 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Dichtungsbereichs am radial inneren Umfang des Zentralausrückerkolbens 8 anhand der die Dichtungskonfiguration der Zentralausrückeranordnung 1 näher erläutert wird.
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Die 3 zeigt zunächst, dass die Zentralausrückerkolbendichtung 9 und das Dichtungselement 10 eine gemeinsame radiale Kontaktfläche 11 aufweisen. Diese kann insbesondere dann gebildet sein, wenn die Zentralausrückerkolbendichtung 9 bei Druckbeaufschlagung des Zentralausrückerkolbens 8 durch die Hydraulikflüssigkeit 7 in Ausrückrichtung des Zentralausrückerkolbens 8 gegen das Dichtungselement 10 gepresst wird, so wie es in der unteren Abbildung der 3 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsvariante kann die Zentralausrückerkolbendichtung 9 im drucklosen Zustand der Hydraulikflüssigkeit 7 ein gewisses axiales Spiel gegenüber dem Dichtungselement 10 aufweisen, wie es in der oberen Abbildung der 3 angedeutet ist. Durch die zur Betätigung der Zentralausrückeranordnung druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit 7 kann dann die Zentralausrückerkolbendichtung 9 in Axialrichtung auf das Dichtungselement 10 gepresst werden.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die gemeinsame radiale Kontaktfläche 11 unabhängig vom Betriebszustand der Zentralausrückeranordnung 1 zwischen der Zentralausrückerkolbendichtung 9 und dem Dichtungselement 10 ausgebildet ist, indem die beiden Bauelemente ständig aneinander entlang der Kontaktfläche 11 anliegen.
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Das Dichtungselement 10 weist einen im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigen Grundkörper 12 auf, von dem aus sich in radialer Richtung ein Abstützabschnitt 13 erstreckt, der die innere Mantelfläche des Zentralausrückerkolbenraums 6 kontaktiert und so eine Dichtwirkung gegenüber der Hydraulikflüssigkeit 7 erzielt. Der ringförmige, lippenartige Abstützabschnit 13 erstreckt sich in einem Winkel 20 gegenüber einer Radialebene 19 der Zentralausrückeranordnung 1 aus dem Grundkörper 12 zur Mantelfläche des Zentralausrückerkolbenraums 6 hin. Der Winkel 20 weist von der in der 3 nach links gerichteten Ausrückrichtung des Zentralausrückerkolbens 8 weg.
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Die Zentralausrückerkolbendichtung 9 besitzt eine Dichtlippe 14, welche sich ausgehend von einem Dichtungsgrundkörper 15 in radialer Richtung zum Zentralausrückerkolbenraum 6 hin erstreckt und am Zentralausrückerkolbenraum 6 dichtend anliegt. Die ringförmige Dichtlippe 14 erstreckt sich ebenfalls in einem Winkel 21 gegenüber der Radialebene 19 der Zentralausrückeranordnung 1 aus dem Dichtungsgrundkörper 15 zur Mantelfläche des Zentralausrückerkolbenraums 6 hin. Man erkennt anhand der 3 gut, dass der Winkel 20 des Abstützabschnitts 13 und der Winkel 21 der Dichtlippe 14 im Wesentlichen identisch sind. Die Dichtlippe 14 besitzt daher einen Abschnitt, der im Wesentlichen parallel zu einem Abschnitts des Abstützabschnitts 13 verläuft.
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Die Dichtlippe 14 liegt insbesondere bei Druckbeaufschlagung des Zentralausrückerkolbens 8 durch die Hydraulikflüssigkeit 7 zumindest abschnittsweise an dem Abstützabschnitt 13 des Dichtungselements 10 an, wie es in der unteren Abbildung der 3 gezeigt ist. Der Abstützabschnitt 13 wirkt so wie eine Armierung für die Dichtlippe 14 und bewirkt eine definierte Formstabilität der Dichtlippe 14 unter Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikflüssigkeit 7. Durch diese erhöhte Formstabilität der Dichtlippe 14 kann natürlich auch die Dichtwirkung der Dichtlippe 14 konstruktiv besser definiert werden.
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Die 4 zeigt die aus 3 bereits bekannte Dichtungsanordnung mit einem weiteren Detailaspekt der Erfindung. Wie man anhand der 4 erkennt, besitzt der Abstützabschnitt 13 des Dichtungselements 10 eine axiale Kontaktlänge 16 mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6, welche zwischen 2-10 mal so lang ist, wie die axiale Kontaktlänge 16 der Dichtlippe 14 der Zentralausrückerkolbendichtung 9 mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6. Die Kontaktlänge 16 der Dichtlippe 14 ist folglich kürzer als die Kontaktlänge 16 des Abstützabschnitts 13, was gut aus der 4 ersichtlich ist. Da die Reibung zwischen den Materialkombinationen Elastomer auf Kunststoff (Dichtlippe 14 an Zentralausrückerkolbenraum 6) deutlich größer ist als die eines Kunststoffs auf Kunststoff (Abstützabschnitt 13 an Zentralausrückerkolbenraum 6), kann durch die Reduktion der Kontaktlänge 16 der Dichtlippe 14 eine signifikante Reduzierung der Reibung zwischen dem Zentralausrückerkolben 8 und dem Zentralausrückerkolbenraum 6 erzielt werden, wobei gleichzeitig eine hohe und sichere Dichtwirkung der gezeigten Dichtungsanordnung bereitgestellt werden kann.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 liegt der Abstützabschnitt 13 in radialer Richtung federbelastet an dem Zentralausrückerkolbenraum 6 an. Die insbesondere durch die lippenartige Gestaltung des Abstützabschnitts 13 hervorgerufene radiale Federelastizität des Dichtungselements 10 bewirkt zum einen eine hinreichend gute Dichtwirkung durch Bereitstellung eines radialen Anpressdrucks des Abstützabschnitts 13 gegenüber dem Zentralausrückerkolbenraum 6 und zum anderen eine radiale und/oder axiale Führung des Zentralausrückerkolbens 8 beim axialen Versatz während der Betätigung der Zentralausrückeranordnung 1. An seinem distalen Ende weist der Abstützabschnitt 13 eine Anlagefläche mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6 auf, welche im wesentlichen flächig an der Mantelfläche des Zentralausrückerkolbenraums 6 über die Kontaktlänge 16 reibungsbehaftet anliegt
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Um die Reibung in über die Kontaktlänge 16 des Abstützabschnitts 13 weiter zu reduzieren, kann wie in 5 gezeigt - der Abstützabschnitt 13 des Dichtungselements 10 im Bereich seiner Kontaktfläche mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6 wenigstens eine Schmierstofftasche 17 aufweisen, in die insbesondere Hydraulikflüssigkeit 7 aufnehmbar ist. Die Hydraulikflüssigkeit 7 kann beispielsweise durch eine nicht vermeidbare Dichtungslekage im Betrieb der Zentralausrückeranordnung 1 in die Schmierstofftaschen 17 gelangen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schmierstofftaschen 17 mit einem Schmierfett oder einem reibungsarmen Festkörperschmierstoff, wie zum Beispiel PTFE, gefüllt sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine Mehrzahl von Schmierstofftaschen 17 an dem Abstützabschnitt 13 ausgebildet. Die gezeigten Schmierstofftaschen 17 besitzen eine im Querschnitt kreissegmentartige Kontur und sind als über den Umfang des Abstützabschnitts 13 umlaufende Nuten ausgeformt. Selbstverständlich kann die Anzahl und Ausgestaltung der Schmierstofftaschen 17 je nach Anwendungsfall variieren.
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Die 7 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zentralausrückeranordnung 1, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem 2 eines Kupplungssystems 3 eines Kraftfahrzeugs 4, umfassend ein Zentralausrückergehäuse 5 mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum 6 in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum 6 zuführbaren Hydraulikflüssigkeit 7 ein Zentralausrückerkolben 8 axial bewegbar aufgenommen ist. Der Zentralausrückerkolbenraum 6 besitzt eine Zentralausrückerkolbendichtung 9, die im Wesentlichen ortsfest mit dem Zentralausrückerkolbenraum 6 verbunden ist und die den Zentralausrückerkolbenraum 6 gegen den Zentralausrückerkolben 8 abdichtet. Der Zentralausrückerkolbenraum 6 weist ferner ein Dichtungselement 10 auf, welches in axialer Richtung versetzt zu der wenigstens einen Zentralausrückerkolbendichtung 9 am Zentralausrückerkolbenraum 6 fixiert ist und sich axial beweglich gegenüber den Zentralausrückerkolben 8 abstützt, wobei das Dichtungselement 10 im Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolben 8 eine Härte aufweist, die höher ist als die Härte der Zentralausrückerkolbendichtung 9 in ihrem Kontaktbereich mit dem Zentralausrückerkolben 8.
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Anders als in den in den 1-5 gezeigten Ausführungsbeispielen, liegt also in dem in 7 gezeigten Beispiel die Dichtlippe 14 und der Abstützabschnitt 13 an der Mantelfläche des Zentralausrückerkolbens 8 an. Man erkennt, dass die Dichtungen 9,10 der Ausführungsform der 7 gegenüber den in den 1-5 gezeigten Ausführungsvarianten um eine axiale Achse gespiegelt angeordnet sind. Selbstverständlich ist es möglich, bevorzugte Weiterentwicklungen und Merkmale zu den in den 1-6 gezeigten Ausführungsformen auf den Gegenstand der 7 zu übertragen.
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Die Richtungsangaben axial, radial, tangential und Umfangsrichtung beziehen sich auf die Rotationsachse 21, um die die nicht dargestellte Kupplung in 1 dreht.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentralausrückeranordnung
- 2
- hydraulisches Ausrücksystem
- 3
- Kupplungssystem
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Zentralausrückergehäuse
- 6
- Zentralausrückerkolbenraum
- 7
- Hydraulikflüssigkeit
- 8
- Zentralausrückerkolben
- 9
- Zentralausrückerkolbendichtung
- 10
- Dichtungselement
- 11
- radiale Kontaktfläche
- 12
- Grundkörper
- 13
- Abstützabschnitt
- 14
- Dichtlippe
- 15
- Dichtungsgrundkörper
- 16
- axiale Kontaktlänge
- 17
- Schmierstofftasche
- 18
- Sicherungsring
- 19
- Radialebene
- 20
- Winkel
- 21
- Winkel
- 22
- Rotationsachse
