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CN111457018B - 用于液压或气动离合器启动的中央致动器 - Google Patents

用于液压或气动离合器启动的中央致动器 Download PDF

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CN111457018B CN202010036784.9A CN202010036784A CN111457018B CN 111457018 B CN111457018 B CN 111457018B CN 202010036784 A CN202010036784 A CN 202010036784A CN 111457018 B CN111457018 B CN 111457018B
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Abstract

本发明涉及一种用于液压或气动离合器启动的中央致动器(10)，具有缸壳体(12)，该缸壳体包括至少一个环形压力室(18)，该环形压力室由内缸壁(14)和外缸壁(16)径向界定，至少部分地由塑料制成并且可以可操作地连接到离合器的环形活塞(20)以轴向可移动的方式容纳在该环形压力室中，密封环(38)在面侧紧固在该环形活塞(20)上，该密封环(38)紧贴在内缸壁(14)和外缸壁(16)上，以密封压力室(18)，其中，所述密封环(38)具有密封基座(46)，该密封基座以形状锁合的方式保持在环形活塞(20)的与其互补形成的凹部(48)中，以及轴向密封区域(54)，该轴向密封区域轴向邻接密封基座(46)，具有从其伸出的两个密封唇(56、58)，其中的外密封唇(56)抵靠着外缸壁(16)，内密封唇(58)抵靠着内缸壁(14)，并且其中，支撑环(68)仅布置在轴向密封区域(54)的外部和外缸壁(16)之间。

Description

用于液压或气动离合器启动的中央致动器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于液压或气动离合器启动的中央致动器。特别是，本发明涉及一种在汽车工业中广泛使用的用于机动车辆摩擦离合器的液压离合器启动的中央致动器。在这种情况下，中央致动器既可以实施为中央分离元件，也可以实施为中央接合元件，或者可以实施为双中央接合元件，或者也可以实施为接合元件与分离元件的组合。
背景技术
用于机动车辆的常规液压离合器启动装置具有连接至填充有液压流体的补偿储存器的主缸，该主缸可被启动，例如通过离合器踏板。主缸通过压力管路液压连接到从动缸，以便通过压下离合器踏板在主缸中产生的压力可以通过压力管路中的流体柱传递到从动缸。结果，启动力从从动缸作用在摩擦离合器的分离轴承上，以便经由分离机构将离合器压板与离合器驱动板分离，从而使电动机与机动车辆的变速器分离。
为了在尽可能小的从动缸的空间需求的情况下确保摩擦离合器的平稳启动，众所周知，将从动缸形成为环形缸，该环形缸围绕离合器或变速器轴布置并且优选地紧固到变速器壳体。环形活塞沿离合器或变速器轴的轴向方向可移动地布置在环形缸中，该环形活塞可操作地连接至摩擦离合器的分离轴承。在通过压力管路液压致动环形缸的情况下，环形活塞通过分离轴承作用在分离杠杆或摩擦离合器的膜片弹簧的指状件上，以使其分离。由于这些从动缸与离合器或变速器轴同心布置(CSC＝同心从动缸)，因此也称为中央分离元件。在中央分离元件的情况下，环形从动缸的环形活塞在通常通过液压泵产生的液压致动的情况下通过接合轴承作用在摩擦离合器的相应接合元件上以使其接合。
现有技术的中央致动器具有缸壳体，该缸壳体以成本和重量为基础主要由塑料制成，具有至少一个外缸壁，其径向向外界定环形压力室，在该压力室中，可操作地连接至离合器的环形活塞以可移动的方式被接收。在适用的情况下，由塑料制成的缸壳体还具有缸内壁，其径向向内界定压力室并引导环形活塞；另一方面，在缸壁内同心地布置有主要由钢板制成的导向套筒，并且其紧固到缸壳体上，以便将压力室径向向内限定并引导环形活塞。此外，缸壳体具有在压力室中排出的压力连接，通过该压力连接，压力室可以选择地受压力介质作用，以启动离合器。
低成本地大量生产这种缸壳体和环形活塞的选择方法是塑料注射成型。为了能够可靠地承受在压力室增压的情况下在缸壁区域中发生的高负载并避免泄漏，例如由DE202011109244U1已知用增强元件加固由塑料制成的缸壁。
就像缸壳体一样，环形活塞以成本和重量为基础也主要由塑料制成。特别地，使用特征为高刚性和高尺寸稳定性的塑料。在环形活塞的面向压力室的背面侧上紧固有弹性体密封环，其用密封唇密封压力室，该密封唇抵靠着内外缸壁朝向前部。该紧固可以相对容易且低成本地以形状锁合的方式进行，其中在环形活塞的背面侧中结合有在其侧壁上具有底切的环形凹部，密封环的环形基座区域与相应的侧向凸起接合在该凹部中。可替代地，密封环也可以牢固结合的方式紧固，特别是通过粘合剂紧固到活塞上，然而这伴随着高花费、额外时间要求以及相应更高的成本。密封件在环形活塞上的足够牢固的轴向保持是必要的，特别是在用液压流体对液压系统进行无气泡填充所需要的液压系统中预先产生真空的情况下，在这种情况下，密封环被吸入并沿轴向方向将环形活塞拉入缸壳体。
在运行中，在对密封环加压的情况下存在风险，即密封材料被卡在由于缸壳体可能的变形而可在环形活塞与外缸壁之间径向形成的间隙中。由于该位移，密封环的增加的磨损也会出现。为了克服这些风险，可以在环形活塞上轴向地在环形活塞与密封环的密封唇之间布置支撑环，在加压的情况下，密封唇可以轴向支撑在该支撑环上。
从DE102013214370A1中已知一种用于液压分离装置的从动缸，其用于启动离合器，在这种情况下，密封环的轮廓为Y形横截面，并且包括以形状锁合方式保持在环形活塞中的密封基座、轴向上与此邻接的轴向密封区域以及与此邻接并且以V形分开的外密封唇和内密封唇。外环部分设置在轴向密封区域的外部与壳体的圆柱形内表面之间，而内环部分设置在轴向密封区域的内部与导管的圆柱形外表面之间。在加压情况下，密封唇可轴向支撑在这些环部分上。环部分还应使体积吸收量和密封环的滞后尽可能小。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于液压或气动离合器启动的上述类型的中央致动器，在这种情况下，可靠地防止密封材料卡在环形活塞和外缸壁之间径向形成的间隙中，然而其结构尽可能简单和低成本。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的中央致动器来实现。根据从属权利要求、说明书或附图，本发明的有利构造和有利的进一步发展将变得显而易见，其中在此描述或示出的特征可以单独地或以任何期望的彼此组合来表示本发明的主题，只要相反的含义从上下文中不明显即可。
在液压或气动离合器启动的中央致动器的情况下，该中央致动器具有从动缸壳体，其具有至少一个环形压力室，该环形压力室径向上在内部由内缸壁界定且径向上在外部由外缸壁界定，在其中以可轴向移动的方式容纳有部分或全部由塑料制成的环形活塞，该环形活塞可以可操作地连接到离合器并且也称为滑动套筒，其中环形活塞在其面对压力室的面侧支承密封环，其既紧贴在缸壳体的内缸壁上，又紧贴在外缸壁上，从而密封压力室，其中密封环的轮廓为大致Y形横截面，其具有密封基座，该密封基座以形状锁合的方式保持在环形活塞的与其以互补方式形成的凹部中，轴向密封区域，其轴向邻接密封基座以及邻接此的两个密封唇，它们优选以V形方式分开，其中一个带有外边缘的外密封唇抵靠着外缸壁，带有内边缘的内密封唇抵靠着内缸壁或导管的圆柱形外表面，根据本发明的解决方案提出，支撑环仅布置在轴向密封区域的外部和外缸壁之间，而在轴向密封区域的内部和外缸壁之间不存在支撑环。
以这种方式，可靠地避免了密封材料在加压时卡在环形活塞与外缸壁之间径向形成的间隙中的风险。然而，与此同时，具有密封环的环形活塞被实施为使得其由于仅单个支撑环而被实施为比现有技术中已知的实施例更简单且成本更低。
尤其有利的是，环形活塞的容纳密封环的密封基座的凹部径向地位于轴向上延伸到支撑环的环形活塞的在外部围绕密封基座的外部分和环形活塞的在内部围绕密封基座的内部分之间，其中环形活塞的内部分形成为在轴向方向上比环形活塞的外部分更长和/或内密封唇形成为沿轴向方向在其背离压力室的一侧比外密封唇更宽，并且其中环形活塞的内部分延伸到内密封唇并通过接触表面直接抵靠在内密封唇上。
此外，特别有利的是，接触表面垂直于中央致动器的中心轴线延伸或者包括垂直于中央致动器的中心轴线延伸的至少一个表面区域。以此方式，在加压的情况下，外密封唇可以特别好地轴向支撑在支撑环上。位于环形活塞中心的中央致动器的中心轴线沿着环形活塞的位移的轴向方向限定。
对此的替代方案提出，接触表面形成为圆锥形或者包括至少一个圆锥形形成的表面区域。
此外有利的是，接触表面形成为拱形的或包括至少一个拱形的表面区域。
根据第一实施例变型，内密封唇和外密封唇形成为沿轴向方向在其背离压力室的一侧具有相同的宽度，其中环形活塞的内部分形成为在轴向方向上比环形活塞的外部分长的量对应于支撑环的轴向宽度。
根据第二实施例变型，环形活塞的内部分和环形活塞的外部分形成为在轴向方向上具有相等的长度，其中内密封唇形成为沿轴向方向在其背离压力室的一侧比外密封唇宽的量对应于支撑环的轴向宽度。
根据第三实施例变型，环形活塞的内部分形成为在轴向方向上比环形活塞的外部分长第一量，并且内密封唇形成为沿轴向方向在其背离压力室的一侧比外密封唇宽第二量，其中第一量和第二量之和对应于支撑环的轴向宽度。
在所有三个实施变型中，两个密封唇可在加压的情况下轴向支撑在环形活塞上，其中内密封唇直接支撑在环形活塞的内部分的接触表面上，而仅外密封唇通过支撑环与环形活塞的外部分间接接触。
为了能够尽可能地适应密封环的轴向密封区域，还提出将支撑环形成为在其内周上倒圆。根据第一变型，支撑环仅在一个面侧倒圆，而另一面侧与支撑环的内周形成角度，尤其是直角。以此方式，支撑环可被实现为相对低成本。
根据第二变型，支撑环形成为在其内周上朝向彼此轴向相对的两个面侧倒圆。以此方式，在支撑环的横截面对称的情况下，可以排除支撑环被意外错误安装的风险。
根据本发明的一个特别优选的实施例，支撑环在其圆周的一点处由径向和轴向连续的狭槽隔开。由于此，支撑环可被调节到外缸壁的内径，该内径在加压的情况下增大，并且仍然最佳地执行其支撑功能。
特别有利的是，狭槽以相对于包含支撑环的中心轴线的径向平面的一定角度倾斜地延伸。支撑环的中心轴线对应于中央致动器的中心轴线。
支撑环优选地包含聚四氟乙烯的组分，或者尤其是完全由聚四氟乙烯(PTFE)制成，由此其可被实现为具有非常低的摩擦系数。
对于稳定实施例而言，特别有利的是，支撑环由纤维增强的塑料构成。
附图说明
通过以下关于附图中所示的示例性实施例的描述，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。在附图中：
图1示出了常规中央分离元件的纵向截面图，
图2示出了根据本发明的中央分离元件的半纵向截面图，
图3示出了图2中的中央分离元件的密封环的透视图，
图4示出了图2中的中央脱离元件的支撑环的透视图，
图5示出了图2中所示的根据本发明的第一实施例的切口的放大图示，
图6示出了对应于第一实施例的变型的图5的图示，
图7示出了根据本发明第二实施例的对应于图5的图示，
图8示出了对应于第二实施例的变型的图7的图示，
图9示出了根据本发明第三实施例的对应于图6和8的图示，以及
图10示出了对应于第三实施例的变型的图9的图示。
具体实施方式
图1中示出了不是根据本发明的常规中央分离元件10，用于针对在基本位置的处于非安装状态下的干式摩擦离合器的液压离合器启动。中央分离元件10具有由塑料(例如填充有GF的聚邻苯二甲酰胺)注射成型的缸壳体12，具有两个同心布置的缸壁，即界定环形压力室18的内缸壁14和外缸壁16。可操作地连接到离合器(未示出)的环形活塞20沿轴向方向可移动地容纳在压力室18中，该环形活塞20可以可选地经由缸壳体12的压力连接件22通过压力介质起作用，以便通过活塞20的位移而使摩擦离合器分离。为此，压力连接件22通过形成在缸壳体12中的通道24与压力室18连接，以便可以通过通道24将压力介质(即液压流体)供应到压力室18。环形活塞20优选由高强度塑料制成，其特别用于环形活塞承受更大负载时，例如具有双离合器变速器就是这样，只要车辆在行驶，环形活塞便会持续承受压力负载。
彼此同心布置的缸壁14和16在其在图1的右侧所示的端部处通过凸缘部分26彼此连接。凸缘部分26在外周上设置有具有角度间隔的多个紧固孔眼(未示出)，其在机动车辆中以本身已知的方式用于通过例如穿过紧固孔眼接合并且将中央分离元件10以其缸壳体12的面侧28拉靠在变速器壁或变速器盖上来将中央分离元件10紧固到变速器壁或变速器盖(未示出)上。具有邻接凸缘部分26的压力连接件22、其缸壁14和16以及连接它们并支承紧固孔眼的凸缘部分26的缸壳体12优选地由塑料注塑成一体。
外缸壁16被预加载弹簧30包围，在所示的示例性实施例中是锥形扩径的螺旋压缩弹簧，该弹簧在图1的右端通过环形金属板件32支撑在缸壳体12的凸缘部分26上，并且在图1的左侧，通过从金属板深拉的弹簧板34，在本身已知的分离轴承36上施加限定的预紧力。分离轴承36以合适的方式紧固在图1中的环形活塞20的左端上，从而在环形压力室18加压的情况下，分离轴承36可沿轴向方向即图1中的水平方向移动，以便以本身已知的方式分离或接合干式摩擦离合器。
呈套筒状弹性体密封环38形式的环形动态密封件以形状锁合方式附接在环形活塞20的后端，在图1的右侧，该环形活塞仍在所示的基本位置沿轴向方向与外缸壁16重叠。为了简化图示，在所有附图中以未变形状态示出的密封环38既紧贴在缸壳体12的内缸壁14上，又紧贴在缸壳体12的外缸壁16上，以便将压力室18密封到前部，即相对于图1的左侧。
外缸壁16在其外周表面50(此处圆锥形形成)上设置有加强套筒40，该加强套筒40在图1所示的属于中央分离元件10的部分的位置上通过卡扣连接件42紧固到外缸壁16上，该卡扣连接件42设置在加强套筒40的背离压力连接件22的端部处。加强套筒40大致布置在外缸壁16的将被支撑抵抗压力室18中的压力的中央区域中，以避免损坏塑料的结构变化。
密封环38通过以形状锁合方式起作用的紧固装置44紧固在环形活塞20上。这些紧固装置44在这里由密封环38的环形密封基座46形成，该环形密封基座46作为轴向突出部容纳在相关的轴向接收开口48中，该轴向接收开口48并入环形活塞20的面向压力室18的背面侧。为了能够确保将密封环38充分牢固地轴向保持在环形活塞20上，接收开口48的侧壁分别具有底切，在每种情况下，在侧向突出在密封基座46处的突缘接合到该底切中。
在根据本发明并且仅在中央分离元件10的图2中的半截面图的实施例的情况下，在该情况下，螺旋压缩弹簧30被具有可变长度的外保护套筒52围绕，密封环38也以形状锁合的方式紧固在环形活塞20上。在此，密封环的轮廓为Y形横截面，并且其由密封基座46、与之轴向邻接的轴向密封区域54以及又与轴向密封区域54邻接并以V形分开的两个密封唇56和58构成。为了密封压力室18，外密封唇56以其外周抵靠着外缸壁16，而内密封唇58以其内周抵靠着内缸壁14。
环形密封基座46以形状锁合的方式保持在环形活塞20上于环形互补凹部48中，该凹部48径向地位于环形活塞20的在外部环形地围绕凹部48的外部分60和环形活塞20的在内部以环形方式界定凹部48的内部分62之间。外部分60在轴向方向上终止于面对外密封唇56的外接触表面64，而内部分62在轴向方向上终止于面对内密封唇58的内接触表面66。
根据本发明，仅在轴向密封区域54的外部与外缸壁16之间的外部布置有支撑环68，该支撑环沿轴向方向一方面抵靠着环形活塞20的外部分60的外接触表面64，另一方面抵靠着外密封唇56。因此，在加压的情况下，外密封唇56不直接支撑在环形活塞20上，而是仅通过支撑环68间接支撑在环形活塞20上。由于此，可靠地防止密封环38的材料在加压情况下卡在间隙70中，该间隙70可以径向形成在环形活塞20和外缸壁16之间。发明人已经认识到，这种间隙形成不会径向发生在环形活塞20和内缸壁14之间，从而在轴向密封区域54内径向上不需要支撑环，并且环形活塞20的内部分62通过其接触表面66在轴向方向上直接抵靠着内密封唇58。为了能够在从外密封唇56到轴向密封区域54的过渡区域中也能最佳地支撑密封环38，支撑环68至少在面对外密封唇56的一侧在其内周上倒圆。
在根据本发明并且图5和6所示的第一实施例的情况下，内部分62形成为在轴向方向上比环形活塞20的外部分60更长。两个部分60和62之间的长度差对应于支撑环68在轴向方向上的宽度。虽然在图5中，支撑环68仅在面对外密封唇56的一侧在其内周上倒圆，但是在图6的变型的情况下，支撑环68在两侧在其内周上具有这样的圆形。
在图7和8所示的根据本发明第二实施例的情况下，环形活塞20的内部分62和外部分60形成为在轴向方向上具有相同的长度。在这里为此，内密封唇58形成为沿轴向方向在其背离压力室18的一侧比外密封唇56更宽。也在这种情况下，两个密封唇56和58之间的宽度差对应于支撑环68的轴向宽度。支撑环68在图7中仅在面对外密封唇56的一侧在其内周上再次倒圆，其中在图8的变型的情况下，其在其内周上在两侧倒圆。
根据图9和10所示的本发明的第三实施例对应于根据图5至8的第一和第二实施例的组合。一方面，环形活塞的内部分形成为在轴向方向上比环形活塞的外部分长第一量，另一方面，内密封唇沿轴向方向在其背离压力室的一侧比外密封唇宽第二量。在这种情况下，第一量和第二量之和对应于支撑环的轴向宽度。此处，图9中的支撑环68在其内周上朝两侧倒圆，而在图10的变型的情况下，其仅在面对外密封唇56的一侧倒圆。
因此，在上述图5至10的所有六个替代方案中，环形活塞20的内部分62轴向延伸至内密封唇58，并通过其接触表面66直接抵靠着内密封唇58。
支撑环64完全由聚四氟乙烯(PTFE)构成。它在其圆周的一点处被狭槽72中断。如图4中清楚可见，狭槽72以相对于径向平面的一定角度倾斜地延伸。由于该中断，支撑环64也可以容易地适应外缸壁16的较大内径，这在通过缸壳体12的变形对压力室18加压的情况下可能发生，从而使其也可以执行其对外密封唇56的支撑功能。

Claims (13)

1.一种用于液压或气动离合器启动的中央致动器(10)，具有缸壳体(12)，该缸壳体包括至少一个环形压力室(18)，该环形压力室由内缸壁(14)和外缸壁(16)径向界定，至少部分地由塑料制成并且可以可操作地连接到离合器的环形活塞(20)以轴向可移动的方式容纳在该环形压力室中，密封环(38)在面侧紧固在该环形活塞(20)上，该密封环(38)紧贴在内缸壁(14)和外缸壁(16)上，以密封压力室(18)，其中，所述密封环(38)具有密封基座(46)，该密封基座以形状锁合的方式保持在环形活塞(20)的与其互补形成的凹部(48)中，以及轴向密封区域(54)，该轴向密封区域轴向邻接密封基座(46)，具有从其伸出的两个密封唇(56、58)，其中的外密封唇(56)抵靠着外缸壁(16)，内密封唇(58)抵靠着内缸壁(14)，支撑环(68)仅布置在轴向密封区域(54)的外部和外缸壁(16)之间，其中，容纳所述密封环(38)的密封基座(46)的凹部(48)径向地位于轴向上延伸到支撑环(68)的环形活塞(20)的在外部围绕密封基座(46)的外部分(60)和环形活塞(20)的在内部围绕密封基座(46)的内部分(62)之间，其特征在于，所述环形活塞(20)的内部分(62)形成为在轴向方向上比环形活塞(20)的外部分(60)更长和/或内密封唇(58)形成为沿轴向方向在其背离压力室(18)的一侧比外密封唇(56)更宽，并且所述环形活塞(20)的内部分(62)延伸到内密封唇(58)并通过接触表面(66)直接抵靠在其上。
2.根据权利要求1所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述接触表面(66)垂直于中央致动器(10)的中心轴线延伸或者包括垂直于中央致动器(10)的中心轴线延伸的至少一个表面区域。
3.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述接触表面(66)形成为圆锥形或者包括至少一个圆锥形形成的表面区域。
4.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述接触表面(66)形成为拱形的或包括至少一个拱形的表面区域。
5.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述内密封唇(58)和外密封唇(56)形成为沿轴向方向在其背离压力室(18)的一侧具有相同的宽度，其中，所述环形活塞(20)的内部分(62)形成为在轴向方向上比环形活塞(20)的外部分(60)长的量对应于支撑环(68)的轴向宽度。
6.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述环形活塞(20)的内部分(62)和所述环形活塞(20)的外部分(60)形成为在轴向方向上具有相等的长度，其中，所述内密封唇(58)形成为沿轴向方向在其背离压力室(18)的一侧比外密封唇(56)宽的量对应于支撑环(68)的轴向宽度。
7.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述环形活塞(20)的内部分(62)形成为在轴向方向上比环形活塞(20)的外部分(60)长第一量，并且所述内密封唇(58)形成为沿轴向方向在其背离压力室(18)的一侧比外密封唇(56)宽第二量，其中，所述第一量和第二量之和对应于支撑环(68)的轴向宽度。
8.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述支撑环(68)在其内周上朝向面侧倒圆。
9.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述支撑环(68)在其内周上朝向两个面侧倒圆。
10.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述支撑环(68)在其圆周的一点处由狭槽(72)隔开。
11.根据权利要求10所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述狭槽(72)以相对于径向平面的一定角度倾斜地延伸。
12.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述支撑环(68)包含聚四氟乙烯的组分或全部由聚四氟乙烯组成。
13.根据权利要求1或2所述的中央致动器(10)，其特征在于，所述支撑环(68)由纤维增强的塑料构成。
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