DE29608919U1

DE29608919U1 - Druckgehäuse eines Nehmerzylinders aus einem Aluminiumguß

Info

Publication number: DE29608919U1
Application number: DE29608919U
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2006-05-18
Also published as: WO1997044594A1; DE19780462D2

Description

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INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

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Druckgehäuse eines Nehmerzylinders aus einem Aluminiumguß Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse, das durch ein Gießverfahren hergestellt ist, welches konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet und am Getriebegehäuse lösbar befestigt ist und das Druckgehäuse eine zylindrische Führungsbahn aufweist zur Aufnahme eines Kolbens, der über ein Ausrücklager mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist.

Hintergrund der Erfindung

Ausrücksysteme der zuvor genannten Bauart finden Anwendung in Kraftfahrzeugen. Eine gattungsgemäße Ausrückvorrichtung ist der DE-A 41 29 370 zu entnehmen, bei der das Druckgehäuse aus Kunststoff in einem Spritzgießverfahren hergestellt ist. Nachteilig besitzt ein Druckgehäuse aus Kunststoff eine für viele Anwendungsfälle nicht ausreichende Festigkeit sowie keine Formbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Diese Eigenschaften nehmen starken Einfluß auf die die Funktionalität der Ausrückvorrichtung. Ein aus Kunststoff hergestelltes Druckgehäuse eignet sich folglich nicht für das breite Anwendungsgebiet in Fahrzeugen.

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Aufgabe der Erfindung

Durch die Erfindung soll gegenüber dem Stand der Technik eine Ausrückvorrichtung geschaffen werden, deren Druckgehäuse kostengünstig herstellbar ist und das den Festigkeitsanforderungen genügt sowie eine ausreichende Formbeständigkeit gegenüber Temperatureinflüssen besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen gemäß den Ansprüchen 1, 3, 9 und 10 gelöst.

Die Erfindung gemäß dem Patentanspruch 1 sieht eine Ausrückvorrichtung vor, die ein Druckgehäuse umfaßt, welches unmittelbar als Gußrohling einsetzbar ist. Dazu stellt erfindungsgemäß das Druckgehäuse ein Aluminium-Druckgießteil dar, daß unter Einhaltung von vorgegebenen, für die Funktion der Ausrückvorrichtung erforderlichen Lage- und Formtoleranzen die Herstellung von Gußrohlingen in einer Feinstgußqualität ermöglicht. Dieser Gußrohling bedarf keiner weiteren mechanischen Bearbeitung oder Oberfiächenbeschichtung und ist somit als Rohling zu einer hydraulisch betätigten Ausrückvorrichtung komplettierbar. Die Führungsbahn des erfindungsgemäß hergestellten Druckgehäuses besitzt dabei eine Oberflächengüte, die den Anforderungen der Kolbenführung genügt, d. h. die Oberflächengüte der Führungsbahn erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Verschleiß und Reibung. In vorteilhafter Weise besitzt das Druckgehäuse eine ausreichende Festigkeit sowie Formbeständigkeit über den Temperaturbereich, der im Kupplungsgehäuse eines Fahrzeugs auftritt. Die Verwendung des Druckgehäuses als Gußrohling stellt im Vergleich zu bisher verwendeten, durch ein Gießverfahren hergestellten Druckgehäusen, aufgrund des verringerten Teileumfangs bzw. des Entfails jeglicher Nacharbeit bzw. Beschichtung einen Kostenvorteil dar.

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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Herstellung des Druckgehäuses die Legierung Al MgSi 18 vorgesehen. Durch die Verwendung dieses hochsilikaten Grundwerkstoffs werden die Forderungen hinsichtlich der Lebensdauer, d. h. den Verschleißwerten bzw. der Dauerhaltbarkeit erzielt, die an eine heute übliche Ausrückvorrichtung gestellt werden.

In einer weiteren Erfindung ist vorgesehen, daß ein Druckgehäuse, ausgeführt als ein Aluminium-Druckgießteil eine Führungsbahn aufweist, die mit einer verschleißmindernden bzw. reibungsmindernden Beschichtung versehen oder einer Behandlung unterzogen ist, mit der diese Eigenschaften verbessert werden können. Diese Führungsbahn-Beschichtung ist für Druckgehäuse mit einem relativ geringen Silizium-Anteil vorgesehen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Eloxalschicht zumindest für die Führungsbahn des Druckgehäuses vorgesehen. Mit dieser, auch als anodische Oxidation bezeichneten Oberflächenbehandlung wird eine künstliche Oxydschicht erzeugt, die im Gegensatz zum natürlichen Oxydfilm gleichmäßiger und mit einer größeren Schichtdicke ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung zur Erzielung einer sogenannten Eloxalschicht hat zur Folge, daß eine entsprechend behandelte Führungsbahn sich durch deutlich verbesserte Verschleißwerte auszeichnet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Hartanodisierung vorgesehen zur Schaffung einer verschleißfesten Führungsbahn.

Aufgrund von Untersuchungen hat sich eine Schichtdicke für die Hartanodisierung bzw. für die anodische Oxydation von 5-40 //m als günstig erwiesen. Die Erfindung schließt weiterhin ein, diese zuvor genannten Oberflächenbehandlungen zur Erzielung verbesserter Verschleißwerte ebenfalls auf Führungsbahnen zu übertragen, die Bestandteil eines durch ein Schmiedeverfahren hergestelltes Druckgehäuse sind.

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Als bevorzugte Legierung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Druckgehäuses deren Führungsbahn mit einer Eioxalschicht versehen ist, eignet sich Al Mg 9. Ein Druckgehäuse, das aus diesem nahezu siliziumfreien, niedrig legierten Aluminium hergestellt ist, erfährt durch die Hartanodisierung eine verschleißharte Führungsbahn für den Kolben der hydraulisch betätigten Ausrückvorrichtung.

Der Erfindungsgedanke umfaßt weiterhin eine Ausformschräge des Druckgehäuses, die im Bereich der Führungsbahn einen Wert von zumindest 0,5° aufweist.

Die Ausformschräge ist dabei so ausgebildet, daß der Größtdurchmesser der Führungsbahn auf der Ausrückiagerseite vorgesehen ist, und die lichte Weite der Führungsbahn sich zur Getriebeseite über die gesamte Länge der Führungsbahn kontinuierlich verjüngt. Da sich mit zunehmendem Verschleiß der Mitnehmerscheibe von der Reibungskupplung die Neutrallage des Kolbens in Richtung Getriebe verschiebt und auch die Kolbendichtung einem gewissen Verschleiß unterworfen ist, stellt die erfindungsgemäße Ausbildung der Ausformschräge eine Verschleißkompensation der Kolbendichtung sicher. Die Durchmesserreduzierung gleicht somit einen Dichtlippenverschleiß der Kolbendichtung aus, wodurch die Anpreßkraft der äußeren Dichtlippe der Kolbendichtung über die Gebrauchsdauer der Reibungskupplung nahezu konstant bleibt und die Gefahr einer Leckage ausbleibt.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, daß in ein als Gußteil hergestelltes Druckgehäuse eine Führungshülse als separates Teil reibschlüssig und/oder formschlüssig eingesetzt ist und die Führungshülse eine Führungsbahn für den Kolben bildet. Mit dieser Maßnahme können eine Aluminium-Legierung und das Gießverfahren zur Herstellung des Druckgehäuses ausschließlich nach einer Kostenoptimierung ausgewählt werden. Die separate aus Stahl hergestellte Führungshülse erfüllt dabei die Festigkeitsanforderungen insbesondere hinsichtlieh der zulässigen Verschleißwerte. Diese Bauteilzuordnung berücksichtigt ein aus gießtechnischen Gründen kostengünstig herstellbares Druckgehäuse mit

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einer ebenfalls geringe Fertigungskosten auslösenden Führungshülse aus Stahl, die vorzugsweise spanlos durch ein Tiefziehverfahren hersteilbar ist.

Die Erfindung gemäß Anspruch 10 sieht vor, eine aus Stahl gefertigte Führungshülse in ein Aluminium-Druckgehäuse einzugießen. Diese Erfindung ermöglicht, daß mit dem Gießverfahren ein Druckgehäuse herstellbar ist, das keinerlei Nacharbeit erfordert und dabei die Führungshülse unverrückbar, lagefixiert im Druckgehäuse eingesetzt ist. Durch die im Aluminium-Druckgehäuse eingegossene, aus Stahl gefertigte Führungshülse ergeben sich die gleichen Vorteile hinsichtlich einer Kostenoptimierung und des möglichen Gießverfahrens bzw. der Festigkeitsanforderungen, wie diese im Zusammenhang mit Anspruch 9 genannt wurden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die nachfolgend näher beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Druckgehäuse,

an dem die Führungsbahn einteilig verbunden ist;

Figur 2 ein Druckgehäuse gemäß Figur 1 mit einem separat eingepreßten Bauteil, das eine Führungsbahn bildet;
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Figur 3 ebenfalls das Druckgehäuse gemäß Figur 1, in dem ein separates Bauteil eingegossen ist, zur Bildung einer Führungsbahn.

Figur 4 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Ausrückvorrichtung bekannter Bauweise;

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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Druckgehäuse 2b in einem Längsschnitt abgebildet, das im Unterschied zu dem in Figur 4 abgebildeten, einem bekannten Stand der Technik entsprechenden Druckgehäuse 2a, einteilig mit einer eine Führungsbahn 8b bildenden Führungshülse verbunden ist. Vorteilhaft ermöglicht das als Druckgießteil aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Druckgehäuse 2b eine Bauteilreduzierung und einen Kostenvorteil insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Montageaufwandes. Aufgrund der Herstellungsgüte dieses Druckgießteils hinsichtlich der Lage-und Formtoleranzen sowie der Oberflächenqualität ist vorteilhaft keinerlei mechanische Nachbearbeitung oder Oberflächenbehandlung bzw. Oberfiächenbeschichtung erforderlich. Damit ist das Druckgehäuse 2b als Gußrohling unmittelbar zur Komplettierung einer Ausrückvorrichtung verwendbar ist. Die Führungsbahn 8b ist damit innenseitig als Gußrohling mit einer unbearbeiteten Gußoberfläche zur Führung des Kolbens 7 geeignet. Im Bereich der Führungsbahn 8b ist eine Ausformschräge 14 vorgesehen, deren Winkelwert zumindest 0,5° beträgt. Vorzugsweise weist die Ausformschräge 14 einen Verlauf auf, durch den der größte Führungsbahndurchmesser "D" ausrücklagerseitig angeordnet ist und der Durchmesser sich zur Getriebeseite über die Länge "I" kontinuierlich verjüngt bis zum Durchmesser "d". Dieser Ausformschrägenverlauf ermöglicht eine Verschleißkompensation der Kolbendichtung, da sich mit zunehmendem Verschleiß der Mitnehmerscheibe von der Reibungskupplung die Neutraiiage des Kolbens 7 in Richtung des Getriebegehäuses 4 verschiebt.

Die sich dabei einstellende Durchmesserreduzierung istweitestgehend angepaßt an den verschleißbedingt nachlassenden Anpreßdruck der Dichtlippen der Kolbendichtung.

Aus der Figur 2 ist ein Druckgehäuse 2c zu entnehmen, das im Unterschied zu Figur 1 mit einer separaten Führungshülse versehen ist, die eine Führungsbahn 8c bildet. Dazu bietet es sich beispielsweise an, eine aus Stahlblech spanlos

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durch Tiefziehen hergestellte Hülse vorzusehen, die formschlüssig getriebeseitig am Druckgehäuse 2c formschlüssig und/oder kraftschlüssig befestigt ist. Durch die Verwendung eines separaten Bauteils zur Bildung einer Führungsbahn 8c kann beispielsweise eine aus Kostengründen optimierte Aluminium-Legierung zur Herstellung des Druckgehäuses 2c verwendet werden, deren Festigkeit, insbesondere hinsichtlich erforderlicher Verschleißwerte nicht entspricht und dieser Mangel kompensiert wird durch die separat eingesetzte Führungsbahn 8c.

In Figur 3 ist als Alternative zu Figur 2 ein Druckgehäuse 2d mit einer separaten, eine Führungsbahn 8d bildenden Führungshülse versehen, die teilweise, d. h. über einen getriebeseitig vorgesehenen, radial nach außen gerichteten Ringflansch im Druckgehäuse 2d eingegossen. Das Eingießen ermöglicht einen dauerhaften Festsitz der Führungsbahn 8d im Druckgehäuse 2d.

Aus der Figur 4 ist eine hydraulisch betätigte Ausrückvorrichtung 1 bekannter Bauart dargestellt. Der Aufbau umfaßt ein Druckgehäuse 2a, das konzentrisch um eine Getriebeeingangswelie 3 angeordnet und lösbar am Getriebegehäuse 4 befestigt ist. Im Druckgehäuse 2a ist eine Führungshülse 5 radial beabstandet zu einer zentrischen Bohrung eingesetzt, die über einen getriebeseitig vorgesehenen Ringflansch 6 dreh- und iagefixiert am Druckgehäuse 2a befestigt ist. Auf der Führungshülse 5 ist ein Kolben 7, ausgebildet als Ringkolben, geführt, der außenseitig von einer Zwischenhülse 9 umschlossen ist, die abgedichtet an einer Bohrungswandung des Druckgehäuses 2a anliegt, und die eine Führungsbahn 8a bildet. An der vom Ringflansch 6 abgewandten Seite ist am Kolben 7 ein Ausrücklager 10 vorgesehen, das im eingebauten Zustand an einer Reibungskupplung anliegt. Zur Druckmittelbeaufschlagung eines Druckraums 11, der im wesentlichen von der Führungshüise 5, deren Ringflansch 6 und dem Kolben 7 begrenzt ist, dient ein Druckstutzen 12, durch dessen Längsbohrung 13 zur Betätigung der Reibungskupplung Druckmittel geleitet werden kann. Auf die Funktionsweise der Ausrückvorrichtung 1 wird nicht weiter eingegangen, da diese als bekannt vorausgesetzt werden kann.

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Bezugszahlenliste

1 Ausrückvorrichtung 2a Druckgehäuse 2b Druckgehäuse 2c Druckgehäuse 2d Druckgehäuse

3 Getriebeeingangswelie

4 Getriebegehäuse

5 Führungshülse

6 Ringflansch

7 Kolben

8a Führungsbahn 8b Führungsbahn 8c Führungsbahn 8d Führungsbahn

9 Zwischenhülse

10 Ausrückiager 1 i Druckraum

12 Druckstutzen

13 Längsbohrung

14 Ausformschräge

"d" Durchmesser "D" Durchmesser T Länge

Claims

INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2901-11-DE Ansprüche

1. Hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse (2b), das als Gußteil hergestellt, konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle (3) angeordnet und am Getriebegehäuse (4) befestigt ist, und das Druckgehäuse (2b) zur Aufnahme eines Kolbens (7) eine Führungsbahn (8b) aufweist, wobei der Kolben (7) über ein Ausrückiager (10) mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgehäuse (2b) ein Aluminium-Druckgießteil darstellt, wobei der Kolben (7) an einer durch eine unbearbeitete Gußoberfläche gebildeten Führungsbahn (8b) geführt ist.

2. Ausrückvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckgehäuse (2b), das aus einer Aluminiumlegierung Al Mg Si 18 hergestellt ist.

3. Hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse (2b), das als Gußteii hergestellt, konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle (3) angeordnet und am Getriebegehäuse (4) befestigt ist, und das Druckgehäuse (2b) zur Aufnahme eines Kolbens (7) eine Führungsbahn (8b) aufweist, wobei der Kolben (7) über ein Ausrücklager (10) mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgehäuse (2b) als Aluminium-Druckgießteil hergestellt ist wobei die Führungsbahn (8b) mit einer verschleißmindernden und/oder reibungsmindernden Beschichtung versehen oder einer entsprechenden Behandlung unterzogen ist.

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4. Ausrückvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Führungsbahn (8b) des Druckgehäuses (2b) eine anodisch oxydierte Oberfläche aufweist.

5. Ausrückvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine hartanodisierte Führungsbahn (8b).

6. Ausrückvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schichtdicke von 5-40 //m für die mit einer anodischen oxydierten Oberfläche bzw. hartanodisierten Beschichtung versehenen Führungsbahn (8b) vorgesehen ist.

7. Ausrückvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumlegierung Al Mg 9 als Baisiswerkstoff zur Herstellung des Druckgehäuse (2b) eingesetzt ist.

8. Ausrückvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausformschräge (14) von zumindest 0,5° im Bereich der Führungsbahn (8b) vorgesehen ist, wobei die Ausformschräge (14) ausrücklagerseitig von einem Durchmesser "D" der Führungsbahn (8b) ausgehend sich über eine Länge "I" kontinuierlich bis zu einem Durchmesser "d" verjüngt.

9. Hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse (2c), das als Gußteil hergestellt, konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle (3) angeordnet und am Getriebegehäuse (4) befestigt ist, und das Druckgehäuse (2c) zur Aufnahme eines Kolbens (7) eine Führungsbahn (8c) aufweist, wobei der Kolben (7) über ein Ausrückiager (10) mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Stahl gefertigte reibschlüssig und/oder formschlüssig in dem Druckgehäuse (8c) befestigte Führungshülse eine Führungsbahn (2c) bildet (Figur 2).

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10. Hydraulisch betätigbare Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung eines Fahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckgehäuse (2d), das als Gußteil hergestellt, konzentrisch zu einer Getriebeeingangsweile (3) angeordnet und am Getriebegehäuse (4) befestigt ist, und das Druckgehäuse (2d) zur Aufnahme eines Kolbens (7) eine Führungsbahn (8d) aufweist, wobei der Kolben (7) über ein Ausrücklager (10) mit Ausrückelementen der Reibungskupplung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Stahl gefertigte in das Druckgehäuse (8d) eingegossene Führunghülse eine Führungsbahn (8d) bildet (Figur 3).