Kupplunqsausrücksystem

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsausrücksystem mit zumindest einem Zylinder zur Betätigung einer Reibungskupplung mittels eines Ausrücksystems.

Derartige Kupplungsausrücksysteme sind in hydraulischer oder pneumatischer Bauweise bekannt. Dabei wird ein vom Fahrer über das Kupplungspedal, eine Hilfskraftbetätigung wie Servoeinheit oder von einem automatisierten Kupplungsaktor eine Axialkraft auf einen in einem Geberzylindergehäuse axial verlagerbaren Kolben übertragen, der im Geberzylinder Druck auf das zur Druckübertragung verwendete Fluid ausübt, das den aufgebauten Druck über eine Druckleitung auf einen Nehmerzylinder überträgt, dessen Kolben daraufhin axial verlagert wird und beispielsweise auf Tellerfederzungen der Reibungskupplung überträgt, die je nach Bauweise - zwangsweise geschlossen oder zwangsweise geöffnet - geöffnet oder geschlossen wird. Alternativ kann die Funktion des Geberzylinders von einer hydraulischen Pumpe oder einem Druckspeicher übernommen werden und der Nehmerzylinder durch ein zwischengeschaltetes Steuerventil gezielt mit Druck versorgt werden.

Um Geber- und Nehmerzylinder effektiv abzudichten, ist jeweils eine dynamische Dichtung auf dem Kolben oder in der Gehäusewand oder einem entsprechenden Bauteil angeordnet, die in Gleitkontakt zu der Oberfläche, auf der sie abdichtet, bewegt wird. Zur Erhöhung der Dichteigenschaften werden möglichst glatte Oberflächen und mit Dichtlippen versehene Dichtungen verwendet. Durch die immer höher werden Systemdrücke erhöht sich die Reibung zwischen Dichtungen und Oberflächen, so dass sich der Verschleiß der Dichtungen infolge der höheren Anpressung und/oder die Betätigungskräfte erhöhen können.

Es stellt sich daher die Aufgabe, Kupplungsausrücksysteme vorzuschlagen, bei denen die Verschleißeigenschaften und/oder die Reibung zwischen Dichtung und Oberfläche verbessert werden.

Die Aufgabe wird durch ein Kupplungsausrücksystem mit zumindest einem, ein Fluid enthaltenden Zylinder, wobei in Abhängigkeit von einem im zumindest einen Zylinder aufgebauten Druck des Fluids eine Ausrückeinheit einer Reibungskupplung axial verlagert und die Reibungskupplung damit betätigt wird, bestehend aus einem in einem Gehäuse axial verlagerbar geführten Kolben mit einer Dichtung, die während der Verlagerung des Kolbens relativ

zu einer Oberfläche geführt ist, gelöst, wobei die Oberfläche einen gegenüber einer glatten Oberfläche verminderten Traganteil für den Kolben aufweist.

Der Zylinder kann dabei ein Geberzylinder, ein konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordneter Nehmerzylinder mit einem Ringkolben (Zentralausrücker) oder ein als Semi- Nehmerzylinder bezeichneter Nehmerzylinder in einfacher Bauweise mit einem Kolben mit einer vollzylinderischen Druckfläche sein, dessen Kolben mittels eines Betätigungshebels auf ein Aus- beziehungsweise Einrücklager der Reibungskupplung einwirkt. Desweiteren kann die Dichtung am Kolben vorgesehen sein, beispielsweise als Nutringdichtung an einem Ringkolben in einem Zentralausrücker, wobei zumindest eine der Oberflächen, nämlich die zum Gehäuse gehörige Außenfläche oder die zu einer Führungshülse, die ebenfalls Teil des Gehäuses sein kann, gehörige Innenfläche. Weiterhin kann die Dichtung im Gehäuse angeordnet sein, beispielsweise in einem Geberzylinder oder einem Semizylinder. Es versteht sich, dass neben diesen bevorzugten Ausgestaltungsformen auch andere Anordnungen, die eine oder mehrere dynamische, auf einer Oberfläche gleitende Dichtungen enthalten, von der Erfindung umfasst sind. Beispielsweise kann dies eine im Geberzylinder enthaltene sogenannte Sekundärdichtung zum Abdichten des Innenraums gegenüber dem Außenraum sein, die ebenfalls zwischen Kolben und Gehäuse abdichtet, wobei zwischen der den Druckraum abdichtenden Primärdichtung und der Sekundärdichtung ein Zulauf für einen Fluidausgleichsbehälter sein kann.

Die Lösung der Aufgabe eignet sich für vorzugsweise für hydraulische und pneumatische Kupplungsausrücksysteme, so dass das Fluid ein flüssiges Druckmittel, beispielsweise PoIy- glykole oder andere Flüssigkeiten oder öle mit schmierenden Eigenschaften und hohem Siedepunkt, oder ein Gas wie Luft sein kann.

Unter dem Traganteil ist das Verhältnis der Fläche, die in Kontakt mit der Dichtung treten kann zu der geometrischen Gesamtfläche der Dichtfläche zu verstehen. Im weiteren Verlauf wird für Angaben des Traganteils der prozentuale Anteil des Traganteils an der geometrischen Gesamtfläche der Oberfläche angegeben. Eine Verminderung des Traganteils wird im Sinne der Erfindung dadurch erzielt, dass gleichverteilt über die Oberfläche Einsenkungen oder Erhebungen vorhanden sind, die in ihrer lateralen Ausdehnung so abgestimmt sind, dass die Elastizität der Dichtung nicht ausreicht, in die durch die Einsenkungen oder Erhebungen gebildeten Vertiefungen einzudringen und den dort gebildeten Oberflächenformen zu folgen. Vielmehr entsteht an diesen Vertiefungen zumindest mikroskopisch betrachtet ein Durchtritt durch die von der Dichtung abgedeckten Dichtstrecke. Die Verwendung einer Oberfläche, deren

Traganteil für die Dichtung erniedrigt wird, scheint daher aus Gründen der Dichtigkeit zuerst abwegig. Es wird erwartet, dass der Dichtkontakt unzureichend und das Dichtsystem Dichtung/Oberfläche undicht ist, insbesondere wenn der Druck steigt. überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei Erniedrigung des Traganteils der Verschleiß und die Betätigungskräfte, das heißt, die Reibung der Dichtung auf der Oberfläche bei einem angelegten Druck, vermindert werden kann. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass der Traganteil in vorteilhafter Weise auf Werte kleiner 20%, vorzugsweise kleiner oder gleich 10% herabgesetzt werden kann.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn Bauteile mit den gewünscht erniedrigten Traganteilen aus Kunststoff hergestellt werden. Besonders vorteilhaft können Bauteile mit den gewünscht reproduzierbar ausgestalteten Kunststoffoberflächen in Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dabei können die Kunststoffoberflächen ohne weitere Feinbearbeitung werkzeugfallen sein, wenn die für deren Herstellung verwendeten Spritzgusswerkzeuge entsprechend auf die eine Reduzierung des Traganteils vorberietet sind. So können beispielsweise die Oberflächen des Spritzgusswerkzeuges, die einen Bereich mit reduziertem Traganteil formen sollen entsprechend vorbereitet werden, indem die gewünschte Oberfläche mit erniedrigtem Traganteil bereits als Negativform eingebracht wird. Es versteht sich, dass entsprechende Schwundeffekte während der Herstellung bereits berücksichtigt sind.

Die Oberfläche mit erniedrigtem Traganteil kann beispielsweise gleichmäßig verteilte Noppen, Kuppen oder ähnliche geometrische Gebilde mit unterschiedlicher Größe jedoch in vorteilhafter Weise innerhalb einer vorgegebenen Größenverteilung enthalten, die in der Weise gerundet sind, dass keine scherende Wirkung auf die mit der Oberfläche korrespondierende Dichtung auftritt. Entsprechend werden in dem Spritzgusswerkzeug entsprechende im Negativ ausgebildete Vertiefungen vorgesehen. In besonderen Fällen kann das Spritzwerkzeug selbst die Erhebungen aufweisen, wodurch in der Oberfläche dem Negativbild folgende Vertiefungen während der Herstellung des diese Oberfläche tragenden Bauteils in die Oberfläche eingeprägt werden.

Dabei hat sich gezeigt, dass die Vertiefungen in vorteilhafter Weise innerhalb einer vorgegebenen Oberflächenqualität ausgeführt werden sollten. Als Messgröße hierzu kann die gemit- telte Rauhtiefe verwendet werden, bei der die Mittelwerte empirisch bestimmter Rauhtiefen ausgewertet werden. Unter Zugrundelegung dieser Maßzahl haben sich gemittelte Rauhtiefen, die kleiner oder gleich 4 μm als vorteilhaft erwiesen.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in den Vertiefungen der Oberfläche Gleitmittel eingebracht ist. Die Vertiefungen können dabei als Gleitmittelvorrat dienen und zusätzlich oder alternativ die durch die Verminderung des Traganteils entstandenen Störungen der Dichtstrecke eliminieren, indem sie die Vertiefungen ausfüllen. Dabei kann durch die geringe geometrische Ausdehnung mit den auftretenden Druckanteilen bereits ein Gleitmittels gewöhnlicher Viskosität geeignet sein, eine Verbesserung der Dichtigkeit herbeizuführen. Im Sinne der Dauerfestigkeit und Temperaturfestigkeit kann es vorteilhaft sein, ein temperaturbeständiges und bezüglich seiner Viskosität hochwertiges Gleitmittel zu verwenden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Gleitmittel erwiesen, das Partikel aus Fluorkohlenwasserstoffen, beispielsweise PTFE enthält. Zum technischen Hintergrund dieses Gleitmittels sei auf das Dokument DE 101 34 999 A1 verwiesen.

Erfindungsgemäße Bauteile werden in vorteilhafter weise mittels eines Spritzgusswerkzeug mit einer im Spritzraum befindlichen Oberfläche hergestellt, wobei ein Oberflächenanteil, an dem die Oberfläche für eine Dichtungslaufbahn des Bauteils gebildet wird, eine gemittelte Rauhtiefe kleiner gleich 4 μm eingestellt ist. Durch die Einstellung dieser Rauhtiefe kann eine entsprechende Oberfläche an den für den Dichtkontakt mit den Dichtungen vorgesehen Bauteilen wie Kolben, Gehäuseteilen und/oder Führungshülsen eingeprägt beziehungsweise im Spritzgussherstellungsprozess vorzugsweise werkzeugfallend vorgesehen werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die gewünschte Oberflächenstruktur zur Verminderung des Traganteils im Spritzgusswerkzeug als Negativmatrize vorgesehen wird, indem zumindest der Oberflächenanteil, der die Kontaktfläche zur Dichtung bildet erodiert wird. Der Grad des Erodierens wird dabei so gewählt, dass eine entsprechende gemittelte Rauhtiefe erzielt wird. Insbesondere die Gestalt der Oberfläche, die aus dem Erodierungspro- zess bei vorgegebener Rauhtiefe resultiert eignet sich in vorteilhafter Weise für die Verminderung des Traganteils. Durch den Erodierungsprozess werden kuppen- beziehungsweise noppenartige Oberflächenstrukturen gebildet, die gerundet und dem Lotuseffekt ähnlich sind. Weiterhin sind andere Gestaltungen der Oberfläche in Form von Mustern, die sich in lateraler E- benes regelmäßig wiederholen können oder zufällig verteilte Muster je nach Anwendungsfall möglich. Es können beispielsweise lotosstrukturähnliche Muster vorgesehen sein. Vorteilhafte Ergebnisse wurden mit Erodierungsverfahren nach der VDI-Norm 3400 erzielt, wobei das E- rodieren in den Stufen 13 bis 18, vorzugsweise die Stufe 15 besonders vorteilhafte Ergebnisse liefert.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Kupplungsausrücksystems

und

Figur 2eine Abbildung einer vergrößerten Oberfläche mit vermindertem Traganteil.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines Kupplungsausrücksystems 1 mit einem Geberzylinder 2 und einem mittels einer Leitung 3 mit dem Geberzylinder verbundenen Nehmerzylinder 4. Zwischen den Leitungsteilen 5 und 6 oder integriert in Geber- oder Nehmerzylinder kann ein Filter 7, das als Druckbegrenzungsventil und/oder als sogenanntes Kribbelfilter dienen kann, eingebaut sein.

Das Kupplungsausrücksystem 1 betätigt die Reibungskupplung 8 hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders 2 mittels eines Betätigungsgliedes 9, das ein Fußpedal, ein Aktor, beispielsweise ein elektrischer Aktor, oder dergleichen sein kann. Hierdurch wird mittels einer mechanischen übertragung 10 Druck im Geberzylinder 2 aufgebaut, der über die Leitung 3 einen Druck im Nehmerzylinder 4, der als Zentralausrücker ausgestaltet ist, aufbaut. Der Nehmerzylinder 4 bringt über ein Betätigungslager 12 die nötige Ausrückkraft an die Reibungskupplung 8, beziehungsweise an deren Betätigungselemente 11 , beispielsweise eine Tellerfeder oder einen Betätigungshebel. Die Art der Verspannung der Betätigungselemente 11 mit dem Kupplungsdeckel 13 legt fest, ob es sich um eine zu- oder aufgedrückte Kupplung handelt. Dementsprechend wird die Kupplung bei Beaufschlagung des Betätigungslagers 12 durch den Ringkolben 14 geöffnet oder im Falle einer - nicht dargestellten zugedrückten Kupplung - durch den Ringkolben geschlossen. Die Getriebeeingangswelle 15 überträgt bei geschlossener Reibungskupplung 8 das Drehmoment der - nicht dargestellten-, mit der Kupplung drehfest verbundenen Brennkraftmaschine auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe und anschließend auf die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges.

Die vorgeschlagene Struktur der Oberfläche unter Verminderung des Traganteils kann auf der Oberfläche 2b des Kolbens 2a im Geberzylinder 2 vorgesehen sein. Der Geberzylinder 2 enthält zwei - nicht dargestellte - Lippendichtungen, wobei eine Lippendichtung als Primärdichtung den Druckraum 2c abdichtet, indem sie im Gehäuse des Geberzylinders 2 fest angeordnet und mit ihrer Dichtlippe bei Verlagerung des Kolbens einen dynamischen Dichtkontakt bildet. Axial beabstandet ist die zweite Lippendichtung als Sekundärdichtung fest im Gehäuse angeordnet, deren Dichtlippe ebenfalls auf dem Kolben 2a den Geberzylinder nach außen abdichtet. Zwischen den beiden Dichtungen ist der Zulauf für den Vorratsbehälter 17 vorgesehen.

Alternativ oder zusätzlich kann im Nehmerzylinder 4 der Nehmerzylinderkolben 4a, der als Ringkolben 4a ausgebildet ist und eine Nutringdichtung 4b aufweist, die in Dichtkontakt mit der Außenfläche 4c des Gehäuses des Nehmerzylinders 4 und mit der Innenfläche 4d der Führungshülse sein kann. In vorteilhafter Weise ist in einem aus Kunststoff hergestellten Nehmerzylinder 4 die Führungshülse in den Nehmerzylinder integriert. In anderen Ausgestaltungsbeispielen kann die Führungshülse aus Metall gebildet und mit dem Gehäuse des Nehmerzylinders 4 verbunden sein. Je nach Ausgestaltung des Nehmerzylinders kann eine Oberfläche - Außenfläche 4d oder Innenfläche 4c - mit der Nutringdichtung einen Kontakt mit vermindertem Traganteil bilden. Dabei können Oberflächen aus Kunststoff gebildet sein, indem das für die Herstellung verwendete Spritzgusswerkzeug eine entsprechend vorbereitete Gegenfläche, die in vorteilhafter Weise erodiert ist, aufweist oder aus Metall hergestellte Dichtflächen, die selbst erodiert sind. Für Erodierungen von Metall gelten die oben gemachten Ausführungen sinngemäß.

Figur 2 gibt ein Ausführungsbeispiel eine vergrößerte Darstellung einer Oberfläche aus Kunststoff wieder, die in einem Spritzwerkzeug hergestellt wurde, das in dem maßgebenden Oberflächenbereich nach dem VDI-Verfahren 3400, Stufe 14 hergestellt wurde und eine mittlere Rauhtiefe von 4 μm aufweist.

Bezugszeichenliste