DE112011104521B4

DE112011104521B4 - Kolben mit bidirektionaler Klemmdichtung

Info

Publication number: DE112011104521B4
Application number: DE112011104521.2T
Authority: DE
Inventors: Philip George
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: US9410624B2; DE112011104521T5; WO2012084125A1; US20120161400A1

Abstract

Kolbenbaugruppe (100), die aufweist:eine Gegenplatte (102) mit einer auf dem Umfang angeordneten axialen Ausformung (108);einen Kolben (104), der eine nahe einem Außenumfang (116) auf dem Umfang angeordnete Kerbe (114) für das Kolbenblech enthält, wobei der Kolben (104) mit einer Vielzahl von Befestigungselementen (110) an der Gegenplatte (102) befestigt ist, sodass die Ausformung (108) eine Abdichtung gegen eine Fläche (112) des Kolbens (104) bildet; und ein Dichtungselement (106), das zumindest teilweise in der Kerbe (114) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (108) radial innerhalb der Vielzahl von Befestigungselementen (110) liegt und die Ausformung (108) in einer Umfangsrichtung ununterbrochen ist, wobei die Befestigungselemente (110) als extrudierte Niete ausgebildet sind und um die Niete herum Flächen (124) gebildet sind, die in Bezug auf die Fläche (112) des Kolbens (104) erhöht sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Kupplungsbaugruppe mit einer Klemmdichtung für die Montage. Die Baugruppe enthält eine Gegenplatte, die so konfiguriert ist, dass sie die Dichtung haltert und eine beidseitige Druckbelastung der Baugruppe ermöglicht.
Bekannt ist die Herstellung einer Kupplungsbaugruppe mit einem spanabhebend bearbeiteten Kolben, der getrennte Dichtungen oder eine Verbunddichtung aufweist.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 10 2008 018 210 A1 verwiesen, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist. Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 10 2008 018 715 A1 sowie die EP 0 688 970 A2 verwiesen.
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Kolbenbaugruppe bereitgestellt, die enthält: eine Gegenplatte mit einer auf dem Umfang angeordneten axialen Ausformung; einen Kolben, der eine nahe einem Außenumfang über den Umfang hinweg angeordnete Kerbe für das Kolbenblech enthält, wobei der Kolben mit einer Vielzahl von Befestigungselementen so an der Gegenplatte befestigt ist, dass die Ausformung eine Abdichtung gegen eine Fläche des Kolbens bildet; und ein Dichtungselement, das zumindest teilweise in der Kerbe angeordnet ist.
Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird eine Kolbenbaugruppe bereitgestellt, die aufweist: eine Gegenplatte mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Ausformung, die durchgehend auf dem Umfang der Gegenplatte angeordnet ist; einen Kolben, der eine nahe einem Außenumfang über den Umfang hinweg angeordnete Kerbe für das Kolbenblech enthält; und ein Dichtungselement, das zumindest teilweise in der Kerbe angeordnet ist. Der Kolben ist mit einer Vielzahl von extrudierten Nieten an der Gegenplatte befestigt, sodass die Ausformung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gegen eine Oberfläche des Kolbens bildet. Die Kerbe ist in einer axialen Richtung offen, die der Gegenplatte zugewandt ist. Die Ausformung liegt radial innerhalb der Vielzahl von extrudierten Nieten.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht verständlich.
Verschiedene Ausführungsformen werden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen offenbart, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile kennzeichnen, wobei:

1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, das die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht;
1B eine perspektivische Ansicht eines Objekts in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A ist, das die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht; und
2 eine Draufsicht auf eine Kolbenbaugruppe mit einer Klemmdichtung ist;
3 eine Teilquerschnittsansicht der in 2 gezeigten Kolbenbaugruppe entlang der Schnittlinie in 2 in einem Gehäuse ist;
4 eine Querschnittsansicht ist, die Öffnungen zwischen den in 2 gezeigten Nieten entlang der Schnittlinie 4-4 in 2 ist; und
5 ein Ausschnitt von 3 ist, der das gegen die Gegenplatte versetzte Dichtungselement zeigt.

Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Es sollte klar sein, dass beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist.
Darüber hinaus ist klar, dass diese Offenbarung nicht speziell auf die beschriebenen Verfahrensweisen, Materialien und Änderungen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Ferner ist klar, dass die hierin gebrauchten Begriffe nur zur Beschreibung einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken sollen.
Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin gebrauchten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Offenbarung richtet. Es sollte klar sein, dass zum Durchführen oder Testen der Offenbarung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, das die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, die als Bezugspunkt für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 steht) bzw. zum Umfang 83. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen. Zur Verdeutlichung der Lage der verschiedenen Ebenen dienen die Objekte 84, 85 und 86. Die Fläche 87 des Objekts 84 bildet eine axiale Ebene. Das heißt, die Achse 81 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 88 des Objekts 85 bildet eine radiale Ebene. Das heißt, der Radius 82 bildet eine Linie entlang der Fläche. Die Fläche 89 des Objekts 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heißt, der Umfang 83 bildet eine Linie entlang der Fläche. Ein weiteres Beispiel besagt, dass eine axiale Bewegung oder Verschiebung parallel zur Achse 81, eine radiale Bewegung oder Verschiebung parallel zum Radius 82 und eine Umfangsbewegung oder -verschiebung parallel zum Umfang 83 verläuft. Eine Rotation erfolgt um die Achse 81.
Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 bzw. zum Umfang 83. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden Ebenen.
1B ist eine perspektivische Ansicht eines Objekts 90 in dem Zylinderkoordinatensystem 80 von 1A, welches die in der vorliegenden Anmeldung gebrauchten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Das zylindrische Objekt 90 ist für ein zylindrisches Objekt in einem Zylinderkoordinatensystem repräsentativ und in keiner Weise als Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen. Das Objekt 90 beinhaltet eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsebene.
2 ist eine Draufsicht auf die Kolbenbaugruppe 100 mit einer Klemmdichtung.
3 ist eine Teilquerschnittsansicht der in 2 gezeigten Kolbenbaugruppe 100 entlang der Schnittlinie 3-3 in 2. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit 2 und 3 zu sehen. Die Kolbenbaugruppe 100 enthält eine Gegenplatte 102, einen Kolben 104 und ein Dichtungselement 106. Bei dem Element 106 kann es sich zum Beispiel um eine Teflondichtung handeln. Die Gegenplatte enthält eine auf dem Umfang angeordnete Ausformung 108. Der Kolben und die Gegenplatte sind durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 110 fest miteinander verbunden, sodass die Ausformung eine Abdichtung gegen die Fläche 112 des Kolbens bildet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei den Befestigungselementen um extrudierte Niete. Der Kolben enthält eine nahe dem Außenumfang 116 über den Umfang hinweg angeordnet Kerbe 114 für das Kolbenblech. Das Dichtungselement ist zumindest teilweise in der Kerbe angeordnet.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Ausformung radial innerhalb der Vielzahl von Befestigungselementen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Ausformung in einer Umfangsrichtung ununterbrochen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform befinden sich die Vielzahl von Befestigungselementen in einem gleichbleibenden radialen Abstand 118 von der Längsachse 120 für die Baugruppe, und die Ausformung befindet sich in einem gleichbleibenden radialen Abstand 122 von der Achse, der kleiner als der radiale Abstand 118 ist.
4 ist eine Querschnittsansicht, die Öffnungen zwischen den in 2 gezeigten Nieten entlang der Schnittlinie 4-4 in 2 zeigt. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit 2 bis 4 zu sehen. Wenn als Befestigungselemente 110 extrudierte Niete verwendet werden, werden um die Niete herum Flächen 124 gebildet, die in Bezug auf die Fläche 112 erhöht sind. Die erhöhten Flächen zwischen den Nieten sind nicht durchgehend; deshalb werden zwischen der Gegenplatte und dem Kolbenblech zwischen den erhöhten Flächen über den Umfang hinweg Öffnungen 125 erzeugt, die Strömungspfade 126 bilden. Die Ausformung 108 erzeugt zwischen dem Teil 128 des Kolbenblechs in radialer Richtung außerhalb der Ausformung und dem Teil 130 des Kolbenblechs in radialer Richtung innerhalb der Ausformung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung. Die Abdichtung wird weiter unten erörtert.
Um die Herstellungskosten und die Komplexität zu verringern, ist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Kerbe 114 mit einer offenen Seite gebildet, zum Beispiel enthält die Kerbe nur einen radial angeordneten Teil oder eine radial angeordnete Seite 132 und nur einen auf dem Umfang angeordneten Teil 134. Somit kann zum Erzeugen der Kerbe eine einfache Prägeoperation verwendet werden. Zumindest ein Teil des Dichtungselements ist axial zwischen der Gegenplatte und dem Kolben angeordnet. Die Gegenplatte und der Kolben und insbesondere der Teil 132 haltern das Dichtungselement axial und machen eine Nut mit zwei radial angeordneten Wänden im Kolben überflüssig. Das Erzeugen einer Nut wäre komplexer und kostspieliger als das Erzeugen der Kerbe 114.
Die Kolbenbaugruppe ist so angeordnet, dass sie innerhalb eines Gehäuses 136 so eingesetzt ist, dass das Dichtungselement eine Abdichtung gegen das Gehäuse erzeugt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse Teil eines Getriebegehäuses. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse Teil eines Getriebegehäuses, und die Kolbenbaugruppe ist Teil einer Kupplung in dem Getriebe. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und der Werkstoffauswahl bildet der radial innere Umfang des Dichtungselements keine flüssigkeitsdichte Abdichtung gegen den Kolben.
5 ist ein Ausschnitt von 3 und zeigt, dass das Dichtungselement gegen die Gegenplatte verschoben ist. Wenn zum Beispiel in der Betätigungsrichtung A ein hydraulischer Druck zum Schließen einer Kupplung auf den Kolben ausgeübt wird, erzeugt das Dichtungselement eine Abdichtung gegen das Gehäuse, und entsprechende Teile der Fläche 112 brauchen nicht gegeneinander abgedichtet zu werden. Wenn jedoch ein hydraulischer Druck in der Ausrückrichtung R ausgeübt wird, kann die Hydraulikflüssigkeit um den Kolben durch die Öffnung 138 zwischen dem Kolben und dem Gehäuse sickern. Die Flüssigkeit drückt das Dichtungselement gegen die Gegenplatte und fließt durch die zwischen dem Dichtungselement und dem Kolben erzeugte Öffnung 140. Die Flüssigkeit fließt weiter entlang des radial innen liegenden Umfangs des Dichtungselements und durch die Strömungspfade 126. Ein Vorteil besteht jedoch darin, dass die Ausformung 108 eine Abdichtung zwischen der Gegenplatte und dem Kolben erzeugt und die Flüssigkeit eingeschlossen wird. Ohne die Ausformung ginge die Flüssigkeitsströmung unvermindert weiter, was den Druck begrenzen würde, der durch die Hydraulikflüssigkeit in der Richtung R zum Ausrücken der Kupplung erzeugt werden könnte. Die Druckbegrenzung könnte die Funktion der Kolbenbaugruppe negativ beeinflussen oder die Anwendungen einschränken, bei denen die Kolbenbaugruppe eingesetzt werden könnte.

Claims

Kolbenbaugruppe (100), die aufweist: eine Gegenplatte (102) mit einer auf dem Umfang angeordneten axialen Ausformung (108); einen Kolben (104), der eine nahe einem Außenumfang (116) auf dem Umfang angeordnete Kerbe (114) für das Kolbenblech enthält, wobei der Kolben (104) mit einer Vielzahl von Befestigungselementen (110) an der Gegenplatte (102) befestigt ist, sodass die Ausformung (108) eine Abdichtung gegen eine Fläche (112) des Kolbens (104) bildet; und ein Dichtungselement (106), das zumindest teilweise in der Kerbe (114) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (108) radial innerhalb der Vielzahl von Befestigungselementen (110) liegt und die Ausformung (108) in einer Umfangsrichtung ununterbrochen ist, wobei die Befestigungselemente (110) als extrudierte Niete ausgebildet sind und um die Niete herum Flächen (124) gebildet sind, die in Bezug auf die Fläche (112) des Kolbens (104) erhöht sind.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 1, die ferner eine Längsachse (120) aufweist, wobei: die Vielzahl von Befestigungselementen (110) in einem gleichbleibenden radialen Abstand von der Längsachse (120) liegt; und sich die Ausformung (108) in einem zweiten gleichbleibenden radialen Abstand von der Achse (120) befindet, der kleiner als der erste radiale Abstand ist.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei die Ausformung (108) eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen einem Teil des Kolbens (104) radial außerhalb der Ausformung (108) und einem Teil des Kolbens (104) radial innerhalb der Ausformung (108) erzeugt.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei die Kerbe (114) nur einen radial angeordneten Teil und nur einen auf dem Umfang angeordneten Teil enthält.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei die Kolbenbaugruppe (100) so angeordnet ist, dass sie innerhalb eines Gehäuses (136) so eingesetzt ist, dass das Dichtungselement (106) eine Abdichtung gegen das Gehäuse (136) erzeugt.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse (136) Teil eines Getriebegehäuses ist.
Kolbenbaugruppe (100) nach Anspruch 1, wobei: mindestens ein Teil des Dichtungselements (106) axial zwischen der Gegenplatte (102) und dem Kolben (104) angeordnet ist; und die Gegenplatte (102) und der Kolben (104) das Dichtungselement (106) in einer axialen Richtung haltern.