DE102016220056A1

DE102016220056A1 - Druckzylinder, insbesondere Geberzylinder, mit bewegter Hülse

Info

Publication number: DE102016220056A1
Application number: DE102016220056.9A
Authority: DE
Inventors: Philippe Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-04-20
Also published as: CN106837897B; CN106837897A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckzylinder (1) zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit einem Gehäuse (2), einem in diesem Gehäuse (2) verschiebbar gelagerten, mit dem Gehäuse (2) eine fluidische Druckkammer (3) ausbildenden Druckkolben (4), sowie einer in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Führungshülse (5), die zum Führen des Druckkolbens (4) in zumindest einem Teilabschnitt seines Verschiebeweges ausgestaltet ist, wobei die Führungshülse (5) derart relativ zu dem Gehäuse (2) verschiebbar ist, dass die Druckkammer (3) in einer Öffnungsstellung der Führungshülse (5) mit einem an ein Fluidreservoir anschließbaren Seitenkanal (6) fluidisch verbunden ist und in einer Schließstellung der Führungshülse (5) von dem Seitenkanal (6) fluidisch getrennt ist; sowie eine Kupplung für einen Antriebsstrang mit einem solchen Druckzylinder (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckzylinder, der vorzugsweise als Geberzylinder ausgestaltet ist, zur Betätigung einer Kupplung, etwa einer Reibungskupplung, eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, das heißt eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, wie eines PKWs, LKWs, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem in diesem Gehäuse verschiebbar gelagerten/aufgenommenen, mit dem Gehäuse eine fluidische Druckkammer ausbildenden Druckkolben, sowie einer in dem Gehäuse aufgenommenen Führungshülse, die zum Führen des Druckkolbens in zumindest einem Teilabschnitt seines Verschiebeweges (vorzugsweise in seinem gesamten Verschiebeweg) ausgestaltet ist.
Gattungsgemäße Geberzylinder/Druckzylinder sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart beispielsweise die DE 10 2005 004 195 A1 einen Geberzylinder für hydraulische Betätigungssysteme, mit einem Gehäuse und einem darin axial verschiebbaren Kolben, der stirnseitig einen Primärdruckraum begrenzt. Auch ist ein Sekundärdruckraum vorgesehen, welcher mit dem Primärdruckraum in Verbindung bringbar ist, wobei die Verbindung zwischen Primärdruckraum und Sekundärdruckraum mittels einer zweiten Abdichtung trennbar ist. Die zweite Abdichtung ist axial vorgespannt und entgegen ihrer axialen Vorspannkraft durch einen Anschlag aus einer, die Verbindung zwischen Primärdruckraum und Sekundärdruckraum trennenden Position in eine die Verbindung zwischen Primärdruckraum und Sekundärdruckraum freigebenden Position bringbar.
Als nachteilig hat es sich jedoch bei dieser Art Druckzylinder herausgestellt, dass es häufig aufgrund des Vorbeiströmens des Druckfluids unter hohem Druck zu einem relativ raschen Verschleiß der zum Abtrennen bzw. Öffnen der Druckkammer hin zum Seitenkanal eingesetzten Abdichtungen kommen kann. Insbesondere kann die jeweilige Abdichtung bei hydraulischen Druckzylindern vorzeitig verschleißen. In solchen Fällen ist in der sogenannten Schließstellung eine zuverlässige Abdichtung des Seitenkanals relativ zur Druckkammer nicht mehr gewährleistet. Es kann dann vorzeitig zu einer ungewollten Leckage der Druckkammer kommen. Der Verschleiß der Abdichtungen kann wiederum auch dazu führen, dass durch die auftretende Fluidströmung in dem sogenannten „Schnüffelzustand“, d.h. bei zum Seitenkanal hin geöffneter Druckkammer, unangenehme Geräusche erzeugt werden können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen besonders robust ausgebildeten Druckzylinder zur Verfügung zu stellen, durch den unerwünschte Nebengeräusche während des Betriebes weitestgehend vermieden werden sollen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Führungshülse derart relativ zu dem Gehäuse verschiebbar ist, dass die Druckkammer in eine Öffnungsstellung der Führungshülse mit einem an ein Fluidreservoir anschließbaren (und im Betriebszustand auch an dem Fluidreservoir angeschlossenen) Seitenkanal fluidisch verbunden ist und in einer Schließstellung der Führungshülse von dem Seitenkanal fluidisch getrennt ist.
Dadurch wird ein robustes Bauteil in Form der Führungshülse unmittelbar als Schaltelement verwendet, das den Druckzylinder zwischen der Schnüffelstellung des Druckzylinders (Öffnungsstellung der Führungshülse) und einer Arbeitsstellung des Druckzylinders (Schließstellung der Führungshülse) hin und her schalten kann. Damit ist der Druckzylinder besonders robust ausgestaltet und die jeweilige Stellung unmittelbar durch die Stellung der Führungshülse definiert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Führungshülse aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem Duroplastmaterial, hergestellt ist/teilweise oder vollständig besteht. Dadurch ist die Führungshülse zum einen besonders langlebig ausgestaltet, zum anderen für einen Reibkontakt mit einer an dem Druckkolben vorgesehenen Dichtung geräuschoptimiert ausgestaltet.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn eine erste Abdichtung an dem Gehäuse oder der Führungshülse derart angeordnet ist, dass die Druckkammer (mittels dieser ersten Abdichtung) in der Schließstellung der Führungshülse von dem Fluidreservoir fluidisch getrennt ist. Diese erste Abdichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie insbesondere einen Spalt/Durchgang/eine Verbindungspassage, der/die sich in axialer Richtung zwischen der Führungshülse und dem Gehäuse befindet sowie in radialer Richtung zwischen der Druckkammer sowie dem Seitenkanal verläuft, durch ein Einklemmen zwischen der Führungshülse und dem Gehäuse in der Schließstellung unterbricht. Dadurch ist die Schließstellung besonders effektiv umgesetzt.
In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn eine vorzugsweise in axialer Richtung verlaufende Nut in/an dem Gehäuse oder der Führungshülse eingebracht ist, die derart ausgestaltet ist und in der Öffnungsstellung derart relativ zu der ersten Abdichtung positioniert ist, dass ein Fluid zwischen der Druckkammer und dem Seitenkanal über die Nut hindurch strömt. Somit ist die Herstellung des Druckzylinders noch kostengünstiger möglich.
Bei Anordnung der ersten Abdichtung an der Führungshülse ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Abdichtung an einem mit der Führungshülse form- und/oder kraftschlüssig verbundenen Auflagering gehalten/befestigt ist. Dadurch lässt sich die erste Abdichtung besonders einfach montieren sowie bei einem bestimmten Verschleiß auf einfache Weise auswechseln.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die erste Abdichtung bei einer Anordnung an der Führungshülse direkt an der Führungshülse, vorzugsweise formschlüssig, etwa aufgeclipst, angebracht ist. Dadurch wird die Bauteilanzahl des Druckzylinders weiter verringert.
Ist die erste Abdichtung ein ringförmiges Dichtelement, etwa ein O-Ring oder ein Formring, ist diese besonders kostengünstig herstellbar.
Bei der Ausbildung der ersten Abdichtung als Formring ist es zudem vorteilhaft, wenn der Formring an einen Umfangsbereich eine radiale Ausbauchung/Ausbuchtung nach außen hin aufweist. Ist der Formring derart angeordnet, dass diese Ausbauchung im Bereich der Nut angeordnet ist, ist eine besonders effektive Abdichtung umgesetzt.
Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn die erste Abdichtung exzentrisch zu einer Mittelachse/Längsachse des Druckkolbens, vorzugsweise mit ihrer Mittelachse parallel zu der Mittelachse des Druckkolbens, angeordnet ist. Dadurch wird die Dichtwirkung weiter verbessert.
Zudem ist es von Vorteil, wenn die erste Abdichtung in axialer Richtung zwischen einer axialen Stirnseite der Führungshülse und dem Gehäuse angeordnet/aufgenommen ist. Dadurch ist die erste Abdichtung besonders stabil in der Schließstellung eingeklemmt und die Schließstellung besonders verlässlich ausgebildet.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die erste Abdichtung in einer Stirnnut der Führungshülse oder in einer Stirnnut des Gehäuses, vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig, eingesetzt ist. Eine solche Anordnung gewährleistet eine stets optimal ausgerichtete Lage der Abdichtung.
Wirkt eine Schließeinrichtung derart auf die Führungshülse ein, dass die Führungshülse mit einer gewissen axialen Vorspannkraft in der Schließstellung abgestützt ist, ist die Schließstellung noch verlässlicher umgesetzt.
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere auch zweckdienlich, wenn die Schließeinrichtung eine in axialer Richtung komprimierbare Dichtung, wie einen elastischen O-Ring oder X-Ring oder eine elastische Kolbendichtung, eine mechanische Feder, und/oder eine Reibkopplung, die zwischen einer an dem Druckkolben (bzw. einer Kolbenstange bzw. einem Zentrierring des Druckkolbens) aufgenommenen Dichtung (auch als zweite Abdichtung bezeichnet, die vorzugsweise bewegt ist) und der Führungshülse ausgestaltet/vorgesehen/wirkend ist, aufweist. Dadurch ist die Schließstellung besonders effektiv umsetzbar.
Ist eine vorzugsweise als Primärdichtung ausgestaltete (zweite) Abdichtung, zur Abdichtung der Druckkammer zur Umgebung des Druckzylinders hin, direkt an der Kolbenstange oder an einem an der Kolbenstange befestigten Zentrierring des Druckkolbens aufgenommen, ist eine Abdichtung seitens des Kolbens besonders kompakt aufgenommen.
Zweckmäßig ist es diesbezüglich auch, wenn die Führungshülse einen Anschlagsbereich ausbildet, an dem der Druckkolben zumindest in der Öffnungsstellung der Führungshülse gegen die Führungshülse angedrückt ist. Dadurch ist die Stellung der Führungshülse in Abhängigkeit des Druckkolbens gezielt steuerbar sowie verlässlich reproduzierbar.
In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, wenn der Druckkolben in eine die Öffnungsstellung der Führungshülse bewirkenden (erste) Verschieberichtung in seinem Verschiebeweg durch eine an dem Gehäuse befestigte Halteklammer beschränkt ist. Dadurch ist auch gewährleistet, dass der Druckkolben im Betrieb nicht einfach aus der Führungshülse ausfahren kann.
Auch ist es zweckmäßig, wenn an der Halteklammer zur gehäusefesten Abstützung der Schließeinrichtung (vorzugsweise bei Ausführung der Schließeinrichtung als Dichtung oder Federelement) eine Auflagehülse an der Halteklammer fest angebracht/befestigt ist. Dadurch ist eine besonders verschleißfeste Ausbildung der Halteklammer umgesetzt.
Wenn zum Abdichten des Seitenkanals zur Umgebung des Druckzylinders hin eine (dritte) Abdichtung an einer radialen Außenseite der Führungshülse angebracht/vorgesehen ist, wird der Druckzylinder noch robuster ausgestaltet.
Das Gehäuse an sich ist vorteilhafter Weise auch mehrteilig, etwa zweiteilig, ausgestaltet. Dadurch wird die Montage des Druckzylinders weiter vereinfacht.
Im Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Zentrierring aufweist, in dem zumindest teilweise eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Verschiebeposition des Druckkolbens, angeordnet ist. Dadurch wird der Bauraum, insbesondere in axialer Richtung, der durch die geschickte Anordnung der Führungshülse gegenüber dem Stand der Technik eingespart ist, noch effektiver genutzt.
Der Zentrierring an sich ist vorteilhafterweise an einem Grundabschnitt des Gehäuses stoff-, form- und/oder kraftschlüssig angebracht/befestigt. Dadurch ist die Montage des Gehäuses besonders einfach umgesetzt. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Zentrierring mittels eines Bajonettverschlusses (formschlüssig sowie kraftschlüssig) an dem Grundabschnitt des Gehäuses angebracht/aufgesetzt ist. Dies vereinfacht die Montage des Gehäuses sowie des gesamten Druckzylinders zusätzlich.
Im Weiteren ist es auch vorteilhaft, wenn zwischen dem Grundabschnitt und dem Zentrierring des Gehäuses eine weitere (fünfte) Abdichtung, vorzugsweise in Form eines O-Ringes, angebracht ist. Dadurch lässt sich auch dieser Bereich gegenüber der Umgebung besonders einfach abdichten.
Die Sensoreinrichtung weist zudem zweckmäßigerweise eine Platine auf, die in eine in dem Zentrierring ausgebildete Tasche/Ausnehmung hineinragt/in dieser Tasche/Ausnehmung aufgenommen ist. Dadurch ist die Sensoreinrichtung besonders kompakt in dem Gehäuse integriert.
Von Vorteil ist es dabei, wenn ein Anschluss zur elektrischen Energieversorgung der auf der Platine angeordneten elektrischen Einrichtungen, insbesondere eines Sensors zur Detektierung eines bewegungsfest auf dem Druckkolben angeordneten Targets, aus einer Öffnung des Gehäuses hinausragt. Dadurch ist der Anschluss an der Sensoreinrichtung besonders kompakt integriert.
Vorteilhafterweise ist diese Öffnung, durch die der Anschluss hindurchragt, an einer Fügestelle zwischen dem Zentrierring und dem Grundabschnitt angeordnet/ausgebildet. Dadurch ist das Gehäuse trotz der Sensoreinrichtung besonders kompakt ausgestaltet sowie mit wenigen Schritten zu modifizieren.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn eine weitere Dichtung (vierte Abdichtung), wie ein O-Ring oder ein Formring, derart an der Platine angeordnet/auf die Platine aufgesetzt ist, sodass ein den Sensor aufnehmender Bereich der Platine schmutz- und/oder flüssigkeitsdicht zur Umgebung des Druckzylinders hin abgedichtet ist. Dadurch ist ein besonders langlebiger Betrieb der Sensoreinrichtung umgesetzt.
Im Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Kupplung, vorzugsweise eine Reibungskupplung, für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer einen Druckzylinder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen aufweisenden Betätigungseinrichtung. Dadurch ist eine Kupplung besonders effektiv zu betätigen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Geberzylinder/Druckzylinder mit einer Hülse (Führungshülse) zur Geräuschreduzierung realisiert. Dabei wird zur Geräuschreduzierung, die insbesondere durch Reibung und/oder Fluidströmung erzeugt ist, die Hülse aus Duroplast oder ähnlichem Material hergestellt und in den Geberzylinder integriert, wobei das „Schnüffeln“ nicht mehr durch eine Primärdichtung erfolgt, sondern durch eine axiale Verschiebung der Hülse. Die Hülse ist zum Beispiel dann aus Duroplast hergestellt, wenn Geräusche durch eine gute Reibpaarung zu verhindern sind. Zum „Schnüffeln“ wird die Hülse über eine Anbindung zum Kolben/Druckkolben oder zur Kolbenstange zurückgezogen, so dass eine Schnüffelnut (Verbindungspassage/Nut) geöffnet ist. Zum Schließen der Schnüffelnut ist eine Dichtung oder Feder vorgesehen, die die Hülse an das Gehäuse drückt. Die Schnüffelnut ist entweder auf dem Gehäuse oder der Hülse vorgesehen. Die Schnüffeldichtung (erste Abdichtung) ist entweder am Gehäuse anliegend oder an der Hülse angeclipst ausgebildet. Zwischen Hülse und Kolben bzw. Kolbenstange bzw. Zentrierring ist die bewegte Dichtung (zweite Abdichtung) vorgesehen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung spart man sich eine bewegte Dichtung und somit werden die auftretenden Geräusche reduziert. Weiterhin wird axialer Bauraum gespart. Die Nachlaufleitung (der Seitenkanal) kann auch beliebig positioniert werden. Auch ist es in einer Ausführung vorgeschlagen, die die das Schnüffeln gewährleistende Dichtung (erste Abdichtung) stirnseitig zu der Hülse vorzusehen. Diese Dichtung kann als O-Ring ausgestaltet sein und entweder auf der Hülse oder im Gehäuse angebracht werden.
Auch ist eine Ausführung eines Geberzylinders mit Hülse zur Geräuschreduzierung sowie einem integrierten Sensor umgesetzt. Dieser Sensor kann den freiwerdenden axialen Bauraum besonders effektiv nutzen und ist in dem Geberzylinder integriert. Hierfür ist das Gehäuse mehrteilig, etwa zweiteilig, ausgebildet (mit einem Zentrierring). Der Zentrierring wird über eine Bajonettverbindung an einem anderen Gehäuseteil, etwa dem Grundabschnitt des Gehäuses, befestigt. Vor Befestigen des Zentrierrings wird in eine Tasche am Zentrierring die Platine der Sensoreinrichtung/des Sensors eingeschoben. Der elektrische Anschluss zum Sensor ragt aus dem Gehäuse hervor.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren beschrieben, in welchem Zusammenhang auch verschiedenen Ausführungsbeispiele erläutert sind.
Es zeigen:
1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckzylinders nach einem ersten Ausführungsbeispiel, in dem die in dem Druckzylinder eingesetzte Führungshülse in ihrer Öffnungsstellung gezeigt ist und eine die Schließstellung der Führungshülse bewirkende Schließeinrichtung einen O-Ring aufweist,
2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckzylinders nach einem weiteren, zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Schließeinrichtung nun gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 ein mechanisches Federelement in Form einer Schraubendruckfeder aufweist,
3 eine Längsschnittdarstellung eines Zusammenbaus aus Druckkolben und Führungshülse, wie er etwa in dem Ausführungsbeispiel nach 1 eingesetzt ist, wobei besonders gut die Anordnung der als Primärdichtung ausgebildeten (zweiten) Abdichtung des Druckkolbens an einem Zentrierring des Druckkolbens erkennbar ist,
4 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen, ebenfalls in Längsrichtung geschnittenen Druckzylinders nach einem weiteren, dritten Ausführungsbeispiel, im Bereich der die Schließstellung bewirkenden (ersten) Abdichtung der Führungshülse, wobei diese (erste) Abdichtung nun nicht mehr, wie etwa in dem ersten Ausführungsbeispiel, als eine an dem Gehäuse fest aufgenommene Abdichtung, sondern als eine mittels eines Aufnahmeringes fest an der Führungshülse aufgenommene Abdichtung ausgestaltet ist,
5 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen, ebenfalls in Längsrichtung geschnittenen Druckzylinders nach einem weiteren, vierten Ausführungsbeispiel, ähnlich zu 4, wobei die erste Abdichtung nun unmittelbar auf der Führungshülse aufgeclipst ist sowie einen U-förmigen Querschnitt aufweist,
6 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen, ebenfalls in Längsrichtung geschnittenen Druckzylinders nach einem weiteren, fünften Ausführungsbeispiel, ähnlich zu 5, wobei die erste Abdichtung nun im Wesentlichen, im Querschnitt betrachtet, T-förmig ausgestaltet ist und in einem Aufnahmeloch der Führungshülse aufgenommen ist,
7 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckzylinders nach einem weiteren, sechsten Ausführungsbeispiel, in dem die erste Abdichtung in Form eines O-Ringes ausgebildet ist sowie an einer axialen Stirnseite der Führungshülse angebracht ist,
8 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckzylinders nach einem weiteren, siebten Ausführungsbeispiel, das im Wesentlichen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 aufgebaut ist, wobei die Führungshülse in ihre Öffnungsstellung verschoben ist,
9 eine Längsschnittdarstellung durch den Druckzylinder nach 8, wobei der Übersichtlichkeit halber insbesondere auf die Darstellung des Druckkolbens sowie der Halteklammer verzichtet ist und die Führungshülse in ihre Schließstellung, in der sie gegen das Gehäuse mit der ersten Abdichtung dichtend angedrückt ist, verschoben ist,
10 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckzylinders nach einem weiteren, achten Ausführungsbeispiel, das wiederum im Wesentlichen wie das Ausführungsbeispiel nach 7 ausgestaltet sowie aufgebaut ist, wobei jedoch die erste Abdichtung in Form eines O-Ringes nicht mehr an der Führungshülse, sondern in einer Stirnnut des Gehäuses angebracht ist,
11 eine Draufsicht auf einen in den Ausführungsbeispielen der 8 bis 10 einsetzbaren und eine radiale Ausbuchtung ausbildenden Dichtring,
12 eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Druckzylinder nach einem vorteilhaften, neunten Ausführungsbeispiel, wobei eine an der Außenseite der Führungshülse vorgesehene (dritte) Abdichtung nun in einer Aussparung des Gehäuses sowie einer Aussparung der Führungshülse formschlüssig aufgenommen ist,
13 eine Detaildarstellung des in seiner Längsrichtung geschnittenen Druckzylinders nach 12 im Bereich der an der Außenseite der Führungshülse eingesetzten (dritten) Abdichtung,
14 eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Druckzylinder nach einem weiteren, zehnten Ausführungsbeispiel, in dem nun zusätzlich eine Sensoreinrichtung samt einer Platine in einem als Zentrierring ausgebildeten Teil des Gehäuses aufgenommen ist,
15 eine Stirnansicht des in 14 eingesetzten Zentrierrings, in der besonders gut die in dem Zentrierring eingeformte Tasche zur Aufnahme der Platine der Sensoreinrichtung zu erkennen ist, und
16 eine perspektivische Ansicht der Sensoreinrichtung nach 14 samt der Platine sowie einem elektrischen Anschluss.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können frei miteinander kombiniert werden, ohne sich von dem Kerngedanken der Erfindung zu entfernen.
In 1 ist zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckzylinders 1 dargestellt. Sofern nicht anders beschrieben, sind die übrigen, nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechend diesem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend.
Der Druckzylinder 1 ist als ein Geberzylinder einer Betätigungseinrichtung zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges umgesetzt. Dementsprechend dient der Druckzylinder 1 auf übliche Weise als ein einen Fluiddruck erzeugendes Element, das beispielsweise über ein Kupplungspedal bedienbar ist, und fluidisch mit einem Nehmerzylinder der Betätigungseinrichtung verbunden ist, um diesen Nehmerzylinder zu betätigen. Auf übliche Weise wird dann wiederum ein Kolben dieses Nehmerzylinders in Abhängigkeit des Druckes im Geberzylinder/in dessen Druckkammer 3 verschoben und die Kupplung ein- bzw. ausgerückt. Der Druckzylinder 1 ist zudem als hydraulischer Druckzylinder 1 ausgeführt, gemäß einer weiteren Ausführung jedoch als pneumatischer Druckzylinder 1 ausführbar.
Der Druckzylinder 1 weist im Weiteren auf übliche Weise ein Gehäuse 2 auf, in welchem Gehäuse 2 ein Druckkolben 4 in seiner axialen Richtung/Längsrichtung (entlang seiner Längsachse 18) verschiebbar gelagert/aufgenommen ist. Auch bildet der Druckkolben 4 zusammen mit dem Gehäuse 2 auf typische Weise eine fluidische, nämlich hydraulische Druckkammer 3 aus. Die Druckkammer 3 ist im Betrieb mittels dem am Gehäuse 2 zentral vorgesehenen Hauptanschluss 19 mit einem Druckanschluss des Nehmerzylinders fluidisch verbunden. Die Druckkammer 3 ist im Betrieb stets mit einem Fluid/Druckfluid, nämlich einem Hydraulikmittel, gefüllt, sodass der Geberzylinder 1 mit dem Nehmerzylinder in Abhängigkeit der Stellung des Druckkolbens 4 und somit des Druckniveaus in der Druckkammer 3 fluidisch zusammenwirkt. Prinzipiell bestimmt daher die Stellung des Druckkolbens 4 den Druck in der Druckkammer 3.
Der Druckkolben 4 ist mit Hilfe einer Führungshülse 5 verschiebbar geführt/gelagert. Dafür ist die Führungshülse 5 wiederum in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Insbesondere ist die Führungshülse 5 wiederum in dem Gehäuse 2 verschiebbar gelagert sowie in ihrer radialen Lage in Bezug auf den Druckkolben 4 bzw. das Gehäuse 2 abgestützt. Die Führungshülse 5 ist als ein Schaltelement zum Erzeugen einer sogenannten Schnüffelstellung des Druckzylinders 1 umgesetzt. Folglich ist die Führungshülse 5 derart relativ zu dem Gehäuse 2 verschiebbar, dass sie in einer Öffnungsstellung (Schnüffelstellung/Schnüffelzustand des Druckzylinders 1) mit einem an ein Fluidreservoir, etwa einen Rückhaltespeicher, im Betrieb angeschlossenen, im Gehäuse 2 eingebrachten Seitenkanal 6 fluidisch verbunden ist und in einer Schließstellung (Arbeitsstellung/Arbeitszustand des Druckzylinders 1, in der/dem der Nehmerzylinder durch einen erhöhten Fluiddruck innerhalb der Druckkammer 3 betätigt wird) von diesem Seitenkanal 6 fluidisch getrennt ist. Der Seitenkanal 6 ist sowohl durch einen radial zwischen der Führungshülse 5 und dem Gehäuse 2 ausgebildeten Ringspalt 57 sowie durch eine, in einem Anschlussstutzen ausgeformte Anschlussleitung 21 ausgebildet.
Wie in 1 zu erkennen, wird die axiale Position/Lage der Führungshülse 5 relativ zum Gehäuse 2 zum einen in Abhängigkeit der Stellung des Druckkolbens 4, zum anderen in Abhängigkeit einer auf sie wirkenden Vorspannkraft einer Schließeinrichtung 10 bestimmt. In der Öffnungsstellung gemäß 1 liegt der Druckkolben 4 derart in axialer Richtung/axial in einer ersten Verschieberichtung an einem sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Anschlagsbereich 15 der Führungshülse 5 an, so dass die Führungshülse 5 in eine axiale Stellung gezwungen/gedrängt ist, in der axial zwischen der Führungshülse 5 und dem Gehäuse 2 eine Verbindungspassage 20 geöffnet ist, durch die Fluid zwischen der Druckkammer 3 und dem Seitenkanal 6 strömen kann. In dieser Öffnungsstellung ist der Druckkolben 4 so positioniert und an dem Gehäuse 2 abgestützt, dass das Volumen der Druckkammer 3 maximal ist. Auch gleicht sich das Druckniveau in der Druckkammer 3 an das Druckniveau in dem Seitenkanal 6 an, sodass insbesondere der Seitenkanal 6 als Nachlaufleitung dient und Druckfluid von dem Seitenkanal 6 in die Druckkammer 3 nachströmt.
Ist schließlich ein Druckausgleich zwischen dem in dem Seitenkanal 6 aufgenommenen Fluid und dem in der Druckkammer 3 aufgenommenen Fluid, d.h. insbesondere ein Nachfüllen der Druckkammer 3 mit Fluid aus dem Seitenkanal 6 erfolgt, kann der Druckkolben 4 wiederum in eine der ersten Verschieberichtung entgegengesetzten, zweiten Verschieberichtung verschoben werden. Wird der Druckkolben 4 in der zweiten Verschieberichtung verschoben, so dass sich die Druckkammer 3 im Volumen verkleinert, wird auch die Führungshülse 5 aufgrund der Ausbildung der Schließeinrichtung 10 um einen gewissen Verschiebeweg zusammen mit dem Druckkolben 4 bis in die Schließstellung bewegt. In der Schließstellung liegt die Führungshülse 5 dann dichtend an dem Gehäuse 2 an, um den Seitenkanal 6 fluidisch von der Druckkammer 3 abzutrennen. In der Schließstellung ist die Verbindungspassage 20 schließlich geschlossen.
Die Schließeinrichtung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine elastisch verformbare, insbesondere in axialer Richtung des Druckzylinders 1/des Druckkolbens 4 elastisch komprimierbare Dichtung 31 in Form eines elastischen O-Ringes 11 ausgestaltet. Die Dichtung 31 weist somit einen in Bezug auf ihre ringförmige Längserstreckung betrachteten kreisflächigen Querschnitt auf. In weiteren Ausführungen weist die Dichtung 31 jedoch auch einen X-förmigen Querschnitt auf. Vorzugsweise ist dieser O-Ring 11 aus einem Elastomer hergestellt. Während die Dichtung 31 in der Öffnungsstellung der Führungshülse 5, in der der Druckkolben 4 die Führungshülse 5 in ihre Schließstellung drängt, elastisch in axialer Richtung sowie in radialer Richtung mit einer ersten Vorspannkraft komprimiert ist, ist die Dichtung 31 in der Schließstellung der Führungshülse 5 derart mit einer zweiten Vorspannkraft, die geringer als die erste Vorspannkraft elastisch in axialer Richtung sowie in radialer Richtung komprimiert, so dass die Führungshülse 5 in ihre Schließstellung mit einer bestimmten Restvorspannkraft der Dichtung 31 gedrängt/gedrückt ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach 1 dient die Dichtung 31/der O-Ring 11 nicht nur zur Erzeugung einer axialen Vorspannkraft zum Schließen der Führungshülse 5/zum Bewegen der Führungshülse 5 in ihre Schließstellung, sondern auch zum Abdichten des Seitenkanals 6 zur Umgebung hin. Folglich liegt die Dichtung 31 in Form des O-Ringes 11 in jeglicher axialer Position der Führungshülse 5 relativ zum Gehäuse 2 dicht an dem Gehäuse 2 sowie der Führungshülse 5 an. Die Dichtung 31 liegt sowohl an einer radialen Innenseite des Gehäuses 2 als auch an einer radialen Außenumfangsseite der Führungshülse 5 dichtend an. Die Dichtung 31/der O-Ring 11 dient folglich im Betrieb als eine Abdichtung des Druckzylinders 1, die nachfolgend auch als dritte Abdichtung 31 des Druckzylinders 1 bezeichnet ist.
Zum Abdichten des Seitenkanals 6 relativ zu der Druckkammer 3 bzw. zum Schließen der Verbindungspassage 20 in der Schließstellung der Führungshülse 5, ist eine erste Abdichtung 7 vorgesehen. Diese erste Abdichtung 7 ist als ringförmiges Dichtelement 8 ausgestaltet. Auch weist die erste Abdichtung 7 zumindest eine elastisch verformbare Dichtlippe 22 auf. Die erste Abdichtung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel gehäusefest angeordnet. Insbesondere ist dabei ein Basisabschnitt 28 der ersten Abdichtung 7 fest an dem Gehäuse 2 angelegt. Mit ihrer Dichtlippe 22, die gegenüber dem Basisabschnitt 28 elastisch verformbar ist, liegt die erste Abdichtung 7 an einer radialen Innenseite der Führungshülse 5 an. Der Basisabschnitt 28 ragt derart in einen axialen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 2 sowie der Führungshülse 5 hinein, dass er die Führungshülse 5 sowie das Gehäuse 2 in der Schließstellung dichtend kontaktiert. Zum Umsetzen der Verbindungspassage 20 zwischen der Druckkammer 3 und dem Seitenkanal 6, weist die Führungshülse 5 eine in axialer Richtung verlaufende Nut 23 in Form einer sogenannten „Schnüffelnut“ auf. Die Nut 23 verläuft in axialer Richtung lediglich in einem gewissen Umfangsbereich der Führungshülse 5. In Umfangsrichtung gesehen benachbart zur Nut 23 verringert sich der Innendurchmesser der Führungshülse 5 wiederum und bildet einen kreisringförmigen, gleichbleibenden Innendurchmesser aus. Wie in 1 ersichtlich, ist die Dichtlippe 22 in der Öffnungsstellung der Führungshülse 5 derart relativ zu der Nut 23 angeordnet, dass Fluid von dem Seitenkanal 6 über die Nut 23 in die Druckkammer 3 hineinströmen kann. In der Schließstellung liegt die Dichtlippe 22 wiederum an einem seitlich zur Nut 23 angrenzenden Bereich entlang des gesamten Innenumfangs der Führungshülse 5 dichtend an, so dass kein Fluid zwischen der Druckkammer 3 und der Seitenkammer 6 strömen kann.
Die Führungshülse 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Duroplastmaterial hergestellt, wodurch die Nut 23 ebenfalls besonders kostengünstig herstellbar ist. Die Nut 23 kann beispielsweise mittels eines Fräsverfahrens in die Führungshülse 5 eingebracht sein oder bereits mit dem Urformvorgang der Führungshülse 5, etwa einem Spritzgießvorgang, in die Führungshülse 5 eingeformt sein.
Zum Begrenzen des Druckkolbens 4 in seiner ersten Verschieberichtung, in der er die Öffnungsstellung der Führungshülse 5 bewirkt, ist er in seinem Verschiebeweg mittels einer an dem Gehäuse 2 befestigten Halteklammer 24 begrenzt. Die Halteklammer 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel form- sowie kraftschlüssig in dem Gehäuse 2, nämlich einer Aufnahme des Gehäuses 2, eingesetzt. Der Druckkolben 4 liegt in der Öffnungsstellung der Führungshülse 5 mit einem radialen Absatz 25 (in Bezug auf seine Längsachse 18) in axialer Richtung unmittelbar an dieser Halteklammer 24 an. Die Schließeinrichtung 10 ist wiederum in einem axialen Bereich zwischen einem radialen Absatz 26 (in Bezug auf ihre Längsachse, die koaxial zu der Längsache 18 angeordnet ist) der Führungshülse 5 sowie der Halteklammer 24 aufgenommen. Zum Abstützen der Schließeinrichtung 10 relativ zu der Halteklammer 24 ist eine Auflagehülse 27 an der Halteklammer 24 befestigt. An der Auflagehülse 27 liegt die Dichtung 31/der O-Ring 11 an, sodass ein möglichst verschleißarmer Kontakt zu der Schließeinrichtung 10/dem O-Ring 11 zur Verfügung gestellt ist.
Eine zweite Abdichtung 14 des Druckzylinders 1 ist direkt an dem Druckkolben 4 angebracht. Auch diese zweite Abdichtung 14 ist ringförmig ausgestaltet. Der Druckkolben 4 weist in dieser Ausführung einen Zentrierring 29 auf, der zur Aufnahme der zweiten Abdichtung 14 dient. Die zweite Abdichtung 14 ist bewegungsfest mit dem Druckkolben 4 verbunden und somit auch als eine bewegte Abdichtung/Dichtung bezeichnet. Diese zweite Abdichtung 14 bildet eine Primärdichtung des Druckzylinders 1 aus und dichtet folglich die Druckkammer 3 zur Umgebung des Druckzylinders 1 hin ab. Der Zentrierring 29 des Druckkolbens 4 ist hierbei in einen Kolbengrundkörper 56 eingeschraubt. Die zweite Abdichtung 14 liegt auf übliche Weise mit ihrer radialen Innenseite dichtend an der Außenumfangsseite des Druckkolbens 4 bzw. des Zentrierrings 29 und mit ihrer radialen Außenseite dichtend an einer radialen Innenseite der Führungshülse 5 an. Die Führungshülse 5 dient mit ihrer Innenseite auch als Gleitfläche 59 für diese zweite Abdichtung 14. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, diese zweite Abdichtung 14 unmittelbar auf der Kolbenstange 30 des Druckkolbens 4 anzubringen. Die Kolbenstange 30 an sich ist im Betrieb wiederum mit einem Endbereich mit einem Kupplungspedal des Kraftfahrzeuges bewegungsgekoppelt/verbunden und mit einem weiteren (kugelförmigen) Endbereich an einer Kugelgelenkaufnahme 36 des Kolbengrundkörpers 56 schwenkbar aufgenommen.
In 3 ist dann schematisch nochmals der in dem ersten sowie dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 eingesetzte Zusammenbau aus Führungshülse 5 sowie Druckkolben 4 erkennbar. Hierbei ist die Kugelgelenkaufnahme 36 an dem Kolbengrundgrundkörper 56 gut erkennbar.
In 2 ist dann ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckzylinders 1 schematisch zu erkennen. Dieses Ausführungsbeispiel ist prinzipiell wie das erste Ausführungsbeispiel nach 1 aufgebaut sowie funktionierend, weshalb nachfolgend der Übersichtlichkeit halber lediglich die wesentlichen Unterschiede beschrieben sind. Die Schließeinrichtung 10 ist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel als eine mechanische Feder/ein mechanisches Federelement in Form einer Schraubendruckfeder 32 ausgestaltet. Im Prinzip überträgt diese Schraubendruckfeder 32 jedoch wiederum, wie schon der O-Ring 11, eine in axialer Richtung wirkende Vorspannkraft auf die Führungshülse 5. Die aus Metall bestehende Schraubendruckfeder 32 ist zum einen besonders kompakt ausgebildet sowie besonders langlebig.
Die Halteklammer 24 ist zudem nicht mehr wie in 1 in einer Aufnahme des Gehäuses 2 eingesetzt, sondern auf einen Kragenbereich 33 des Gehäuses 2 form- sowie kraftschlüssig aufgeschoben, nämlich aufgeschnappt/aufgerastet/aufgeclipst. Zudem ist die Auflagehülse 27 nun als integraler Bestandteil der Halteklammer 24 stoffeinteilig mit der Halteklammer 24 verbunden. Auch ist auf den Absatz 25 des Druckkolbens 4 verzichtet, da dieser nun indirekt über den Anschlagsbereich 15 der Führungshülse 5 an der Halteklammer 24 in der Öffnungsstellung der Führungshülse 5 anliegt. Die Ausbildung der Schließeinrichtung 10 als Schraubendruckfeder 32 erfordert zusätzlich zu der Schließeinrichtung 10 den Einsatz einer dritten Abdichtung 31 in Form eines (ringförmigen) Dichtringes 34, um wiederum den Seitenkanal 6 zur Umgebung des Gehäuses 2 hin abzudichten. Der Dichtring 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung versetzt/benachbart zu der Schraubendruckfeder 32 angeordnet und wiederum an der Innenseite des Gehäuses 2 sowie der Innenseite des Druckkolbens 4 dichtend anliegend. Die dritte Abdichtung 31 ist bewegungsfest mit der Führungshülse 5 verbunden.
Wie weiter in 2 erkennbar, ist die zweite Abdichtung 14 gegenüber der 1 nun ohne einen Abstützring 35 zur Abstützung der Dichtlippe 44 der zweiten Abdichtung 14 ausgestaltet. In einer weiteren Ausführungsform kann diese zweite Abdichtung 14 jedoch wiederum mit einem Abstützring versehen sein.
In Verbindung mit 4 ist ein weiteres, drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckzylinders 1 veranschaulicht. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist prinzipiell wie das erste Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Abdichtung 7 jedoch nicht mehr fest am Gehäuse 2, sondern bewegungsfest mit der Führungshülse 5 verbunden. Zur Aufnahme der ersten Abdichtung 7 dient ein Aufnahmering 37, der auf der Führungshülse 5 aufgeclipst, das heißt form- und kraftschlüssig an der Führungshülse 5 befestigt ist. Der Aufnahmering 37 ist auf einen sich in radialer Richtung nach außen erstreckenden Kragenabschnitt 38 der Führungshülse 5 aufgeclipst. Der Aufnahmering 37 ist von einer radialen Seite von außen auf diesem Kragenabschnitt 38 aufgebracht und erstreckt sich um einen bestimmten Abstand in axialer Richtung. In einem axialen Aufnahmeraum 39 dieses Aufnahmerings 37, seitlich/axial benachbart zur Führungshülse 5, ist die erste Abdichtung 7 in Form des ringförmigen Dichtelementes 8 angebracht/aufgenommen.
Die erste Abdichtung 7 ist dabei derart angeordnet, dass sich ihre Dichtlippe 22 in radialer Richtung nach innen erstreckt und an einer Außenumfangsseite des Gehäuses 2 anliegt. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Nut 23 nun nicht mehr in der Führungshülse 5, sondern an einer Dichtungsauflagefläche 40 an der Außenumfangsseite des Gehäuses 2 eingebracht. Die Nut 23 erstreckt sich wiederum in axialer Richtung sowie um einen bestimmten Abschnitt entlang des Umfangs/in Umfangsrichtung des Gehäuses 2.
In 4 ist die Öffnungsstellung der Führungshülse 5 wiederum dargestellt, wobei die Dichtlippe 22 derart relativ zu dem Gehäuse 2 bzw. der Nut 23 verschoben ist, dass die Verbindungspassage 20 zwischen der Führungshülse 5 und dem Gehäuse 2 geöffnet ist und ein Fluid hindurchströmt. In der Schließstellung, durch Verschieben der Führungshülse 5 relativ zu dem Gehäuse 2, liegt die erste Abdichtung 7 derart an dem Gehäuse 2 sowie der Führungshülse 5 an, dass die Dichtlippe 22 entlang des gesamten Umfangs dichtend an dem Gehäuse 2, versetzt zu der Nut 23, anliegt. Dann ist in der Schließstellung wiederum ein Fluidstrom durch die erste Abdichtung 7 vermieden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckzylinders 1 ist in Zusammenhang mit 5 wiederum erkennbar, welches Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wie das dritte Ausführungsbeispiel nach 4 aufgebaut ist und funktioniert. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf die Verwendung eines Aufnahmerings 37 verzichtet. Die erste Abdichtung 7 ist unmittelbar auf einen Kragenabschnitt 38 der Führungshülse 5 aufgeschnappt, das heißt form- sowie kraftschlüssig aufgebracht. Im Querschnitt betrachtet ist die erste Abdichtung 7 im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet. Die erste Abdichtung 7/das Dichtelement 8 ist an einem stirnseitigen Endbereich der Führungshülse 5 angeordnet und umgreift die Führungshülse 5 sowohl radial von innen als auch radial von außen. Dadurch ist die erste Abdichtung 7 unmittelbar, nämlich verschiebefest, mit der Führungshülse 5 verbunden. Die Dichtlippe 22, die sich wiederum in radialer Richtung nach innen erstreckt, dient dann, wie auch in 4 zum Abdichten der Verbindungspassage 20 in der Schließstellung.
In Verbindung mit 6 ist wiederum eine weitere alternative Ausgestaltung des Dichtelementes 8 umgesetzt. Dieses fünfte Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen wie das Ausführungsbeispiel nach 5 aufgebaut sowie funktionierend. Im Gegensatz zu der 5 ist das Dichtelement 8 nun jedoch im Querschnitt betrachtet nicht mehr im Wesentlichen U-förmig, sondern im Wesentlichen T-förmig/Y-förmig ausgestaltet. Das Dichtelement 8 weist dann einen in radialer Richtung ausgerichteten Hauptsteg 41 auf, der in einem Aufnahmeloch 58, in Form einer Bohrung mit oder ohne Innengewinde, in der Führungshülse 5 verankert ist. Von dem Hauptsteg 41 aus, an einer aus der Führungshülse 5 radial hinausragenden Seite sind dann wiederum zwei Dichtlippen 22 angebracht, die sich im entspannten Zustand des Dichtelementes 8 im Wesentlichen Y-förmig von dem Hauptsteg 41 weg erstrecken. Zumindest eine der beiden Dichtlippen 22 ist wiederum zum Abdichten der Verbindungspassage 20 in der Schließstellung eingesetzt.
In Verbindung mit dem sechsten Ausführungsbeispiel der 7, das wiederum im Wesentlichen wie das zweite Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, ist eine weitere alternative Ausbildung der ersten Abdichtung 7/des Dichtelementes 8 umgesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 8 als Formring/O-Ring ausgeformt. Wie in 7 zu erkennen ist, ist eine Mittelachse 42 dieses O-Ringes versetzt, nämlich parallel versetzt, zu der Längsachse 18 des Druckkolbens 4 angeordnet. Des Weiteren ist das Dichtelement 8 vollständig an einer Stirnseite 9 der Führungshülse 5 aufgenommen. Zu diesem Zwecke weist die Führungshülse 5 an ihrer Stirnseite 9 eine in Umfangsrichtung verlaufende Stirnnut 43 auf, in die die erste Abdichtung 7 eingesetzt ist. Die erste Abdichtung 7 ragt axial so weit aus der Stirnnut 43 hinaus, dass sie in der Schließstellung der Führungshülse 5 mit einem axialen Endbereich dichtend an dem Gehäuse 2, nämlich einer Stirnseite des Gehäuses 2, angedrückt ist/anliegt.
Wie weiterhin in Verbindung mit 7 erkennbar ist, ist die Schließeinrichtung 10 nicht mittels eines separaten Elementes, beispielsweise eines O-Rings oder einer Feder umgesetzt, sondern durch eine Reibkoppelung 13 zwischen der an dem Druckkolben 4 aufgenommenen zweiten Abdichtung 14 und der radialen Innenseite/Gleitfläche 59 an der Innenumfangsseite der Führungshülse 5. Die zweite Abdichtung 14 ist mit ihrer radial nach außen abstehenden sowie an der Gleitfläche 59 der Führungshülse 5 anliegenden Dichtlippe 44 derart angedrückt, dass sie eine gewisse Reibungskraft an der Führungshülse 5 erzeugt. Somit erzeugt die zweite Abdichtung 14 eine gewisse axiale Vorspannkraft über einen Reibkontakt mit der Führungshülse 5.
Die so umgesetzte Reibkoppelung 13 führt bei einer Bewegung des Druckkolbens 4 in seiner zweiten Verschieberichtung, das heißt in einem Arbeitszustand der Druckkammer 3, zu einem Aufbringen einer Vorspannkraft auf die Führungshülse 5 in dieser zweiten Verschieberichtung. Dadurch wird die Führungshülse 5 in ihrer Schließstellung zusammen mit der ersten Abdichtung 7 dichtend gegen das Gehäuse 2 gedrückt und ein Fluidstrom zwischen dem Seitenkanal 6 und der Druckkammer 3 blockiert. In der Öffnungsstellung, wie sie in 7 dargestellt ist, ist dann wiederum der Druckkolben 4 derart in seiner ersten Verschieberichtung verschoben, so dass auch die Führungshülse 5 in der ersten Verschieberichtung (relativ zum Gehäuse 2) verschoben ist und die Verbindungspassage 20 öffnet. In 7, aufgrund der Anlage des Druckkolbens 4 an der Halteklammer 24, ist die Führungshülse 5 in der Öffnungsstellung angebracht.
Wie weiterhin zu erkennen, ist das Dichtelement 8 derart angeordnet, dass seine Mittelachse 42 in radialer Richtung, zu der Anschlussleitung 21/dem Anschlussstutzen hin, verschoben ist, so dass ein möglichst geringes Fluidvolumen durch die erste Abdichtung 7 in den Seitenkanal 6 in der Schließstellung vorhanden ist. Die Mittelachse 42 ist relativ zu der Längsachse 18 parallel versetzt.
In Verbindung mit dem siebten Ausführungsbeispiel der 8 und 9, das wiederum im Wesentlichen wie das sechste Ausführungsbeispiel aufgebaut ist sowie funktioniert, ist prinzipiell zu erkennen, dass die den Anschlussstutzen ausbildende Anschlussleitung 21 an unterschiedlichen axialen Positionen angeordnet sein kann. Auch die Dimensionierung der unterschiedlichen Bestandteile des Druckzylinders 1 kann unterschiedlich ausfallen. Insbesondere ist in 8 die Öffnungsstellung der Führungshülse 5, während die Schließstellung in 9 schematisch dargestellt ist.
Das achte Ausführungsbeispieles nach 10 ist prinzipiell wie das sechste Ausführungsbeispiel nach 7 aufgebaut sowie funktionierend, wobei hier der Übersichtlichkeit halber auf die weitere Darstellung des Druckkolbens 4, der übrigen Abschnitte der Führungshülse 5 sowie des Gehäuses 2 verzichtet ist. Im Weiteren ist gemäß diesem achten Ausführungsbeispiel das Dichtelement 8 an einer Stirnseite des Gehäuses 2, in einer Stirnnut 43 des Gehäuses 2, eingesetzt.
In Verbindung mit 11 ist die bevorzugte, in den Ausführungsbeispielen der 7 bis 9 eingesetzte Form des ringförmigen Dichtelementes 8 zu erkennen, wobei es an einem Umfangsbereich eine Ausbuchtung 45/Ausbauchung aufweist. Die Ausbuchtung 45 erstreckt sich in radialer Richtung von einem ringförmigen Grundabschnitt mit gleichbleibenden Durchmesser aus nach außen weg. Insbesondere ist die Stirnnut 43 in den Ausführungsbeispielen der 7 bis 9 komplementär zu dieser Erstreckung des Dichtelementes 8 ausgebildet, wobei sich die Ausbuchtung 45 in einem Umfangsbereich befindet, in dem auch die Anschlussleitung 21 an dem Gehäuse 2 angebracht ist.
Mit den 12 und 13 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckzylinders 1 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen wie das achte Ausführungsbeispiel nach 10 aufgebaut sowie funktionierend. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 10, ist nun jedoch neben der Reibkoppelung 13 zur Umsetzung der Schließeinrichtung 10 der Dichtring 34/die dritte Abdichtung 31 zur Unterstützung der Öffnungsstellung ausgestaltet. Der Dichtring 34 ist wiederum radial zwischen der Führungshülse 5 und dem Gehäuse 2 angebracht und in axialer Richtung elastisch verformbar. Er ist sowohl in einer radialen Aussparung 46 der Führungshülse 5 als auch in einer radialen Aussparung 47 des Gehäuses 2 formschlüssig eingesetzt. Er ist in diesen Aussparungen 46 und 47 jedoch so eingesetzt, dass er stets in axialer Richtung komprimierbar ist.
In der in den 12 und 13 dargestellten Öffnungsstellung der Führungshülse 5 ist der Druckkolben 4 derart gegen den Anschlagsbereich 15 gedrückt, dass die Führungshülse 5 von dem Gehäuse 2, unter Freigabe der Verbindungspassage 20 weg geschoben ist. In der Schließstellung liegt der Druckkolben 4 wiederum derart reibend an der Innenseite/Gleitfläche 59 der Führungshülse 5 an, dass die Führungshülse 5 gegen das Dichtelement 8 in der Stirnnut 43 des Gehäuses 2 angepresst ist. Zugleich ist die Führungshülse 5 in ihrer Schließstellung mittels dieser Reibkopplung 13 so in der zweiten Verschieberichtung relativ zum Gehäuse 2 verschoben, dass auch der Dichtring 34 in axialer Richtung, relativ zu seinem Zustand in der Öffnungsstellung, komprimiert ist.
Ein weiteres, zehntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckzylinders 1 ist mit den 14 bis 16 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen wie das Ausführungsbeispiel nach der 10 aufgebaut sowie funktionierend.
In diesem Ausführungsbeispiel, wie etwa in 14 gut zu erkennen, ist das Gehäuse 2 mehrteilig, nämlich im Wesentlichen zweiteilig, ausgestaltet. Neben einem Grundabschnitt 48, der im Wesentlichen topfförmig ausgeformt ist, den Hauptanschluss 19 sowie die Anschlussleitung 21 ausbildet und zur Aufnahme der Führungshülse 5 ausgestaltet ist, weist das Gehäuse 2 auch einen Zentrierring 16 auf. Der Zentrierring 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel form- sowie kraftschlüssig mittels eines Bajonettverschlusses an dem Grundabschnitt 48 befestigt. In weiteren Ausführungsformen ist dieser Zentrierring 16 jedoch auch an dem Grundabschnitt 48 anderweitig angebracht, etwa stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Verschweißung. Der Zentrierring 16 weist, wie auch in 15 gut zu erkennen, eine in axialer Richtung verlaufende Tasche 49 auf, die zur Aufnahme eines Teils einer Sensoreinrichtung 17 dient. Insbesondere nimmt diese Tasche 49 eine Platine 50 der Sensoreinrichtung 17 auf bzw. umhaust diese. Auf der Platine 50 ist dann ein hier der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellter Sensor angeordnet. Dieser Sensor dient zum Erfassen einer Position eines Targets 51, der axial fest, das heißt verschiebefest auf dem Druckkolben 4 befestigt ist. Dadurch ist die Sensoreinrichtung 17 zum Erfassen der axialen Verschiebestellung des Druckkolbens 4, durch Rückkopplung mittels der Position des Targets 51, ausgebildet. Die Sensoreinrichtung 17 weist auch einen an der Platine 50 befestigten elektrischen Anschluss 52 in Form einer Steckdose auf, der im Betriebszustand des Druckzylinders 1 zum elektrischen Versorgen der Platine 50 dient. Insbesondere ist durch den elektrischen Anschluss 52 die Strom-/Spannungsversorgung des Sensors, der hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, gewährleistet.
Die Platine 50 ist samt Anschluss 52 derart in einer axialen Fügestelle/einem axialen Zwischenraum zwischen dem Grundabschnitt 48 und dem Zentrierring 16 angebracht, dass der Anschluss 52 in radialer Richtung aus einer gebildeten Öffnung 53 hinausragt. Auch ist wiederum eine Dichtung, nämlich eine vierte Abdichtung 54, an der Platine 50 vorgesehen, um den in der Tasche 49 eingeschobenen sowie den Sensor aufweisenden Bereich der Platine 50 schmutz- sowie feuchtigkeitsdicht in dem Zentrierring 16 anzuordnen. Im Weiteren ist auch ein eine fünfte Abdichtung 60 ausbildender O-Ring 55 an einer dem Zentrierring 16 zugewandten axialen Stirnseite des Grundabschnittes 48 angeordnet.
In anderen Worten ausgedrückt wird erfindungsgemäß die Funktion der Primärdichtung 14 aufgeteilt, um das „Schnüffeln“ nicht durch eine Bewegung der Dichtung 14 oder des Kolbens 4 zu gewährleisten, sondern durch eine Axialverschiebung einer Hülse 5, die gleichzeitig auch die Laufbahn (Aussendruckraum) 59 der dynamischen Dichtung 14 ist. Diese Hülse 5 ist aus einem Werkstoff, der eine gute Reibpaarung mit der dynamischen Dichtung 14 erweist (wie Duroplast), um die Geräusche der dynamische Dichtung 14 zu verhindern. Zu dem kann diese außen am Gehäuse 2 anliegen, um eine bessere Festigkeit zu gewährleisten. Die Hülse 5 wird in der Stellung „Max-Extension“ entweder vom Kolben 4, oder der Kolbenstange 30, oder der Primärdichtung 14 zurückgezogen um die Schnüffelnut 23 zu öffnen. Um die Schnüffelnut 23 zu schließen wird die Hülse 5 seitens Gehäuse 2 gedrückt. Dieser Druck kann entweder durch ein zusätzliches Bauteil gegeben werden, wie einen O-Ring 11, X-Ring, Kolbendichtung, oder durch eine zusätzliche Feder 12 oder einfach nur durch die Reibkraft 13 der bewegten Dichtung 14. Im letzten Fall muss die Schnüffeldichtung 7 auf der Hülse 5 liegen, damit die Anpresskraft auf das Gehäuse 2 mit dem Druck steigt. Die Axialkraft auf die Hülse 5 kann auch mit einer Feder 12 anstatt einer Quetschdichtung 31 (O-Ring 11 wie oben, oder X-Ring) gemacht werden. Die Dichtung 31 kann auch durch eine Kolbendichtung ersetzt werden. Der Anschlag kann auch anstatt einer Halteklammer 24 ein Bajonettring sein. Die Primärdichtung 14, die oben direkt auf der Kolbenstange 30 liegt, kann auch auf einem Kolben 4 liegen, wie bei aktuellen CMC mit bewegten Dichtungen. Die Schnüffelnut 23 kann auch am Gehäuse 2 liegen (anstatt auf der Hülse 5), wodurch die Schnüffeldichtung 7 somit auch auf der Hülse 5 anzuordnen ist. Auch kann die die Dichtung 7 aufgeklipst werden.
Auch ist es erfindungsgemäß möglich, die Schnüffelfunktion mit einen O-Ring 7 zu gewährleisten, der axial durch die Bewegung der Hülse 5 geschlossen oder geöffnet wird. Der O-Ring 7 liegt auf der gleichen Achse der Hülse 5 um eine Fläche zu erzeugen auf die das Systemdruck wirkt (je höher der Druck im System, desto höher die resultierende Presskraft auf dem O-Ring 7 – Gehäuse 2). Bei Unterdruck dient diese Fläche auch als Unterdruckventil. Die Achse 42 des O-Rings 7 wird verschoben sodass der O-Ring 7 nach oben (relativ zur Längsachse 18) verlegt wird um keinen Siphon zu erzeugen. Anstatt einen nicht axial liegenden O-Ring 7 zu haben, kann man auch einen Formring haben. Die O-Ring-Achse 42 ist somit zur Achse 18 der bewegten Hülse 5/des Druckkolbens 4 verlegt. Die Axialbewegung der Hülse 5 erfolgt durch die Reibung der Dichtung 14 oder durch ein zusätzliches Bauteil, das eine Kraft auf die Hülse 5 ausübt. Die Dichtung 7 kann auch axial zum Gehäuse 2 liegen. Anstatt rund zu sein (wie bei einem O-Ring) hat man dann einen Formring um die Schnüffelstelle ohne Siphon zu gewährleisten. Die Dichtung 7 kann auch in einer Nut 43 im Gehäuse 2 liegen. Auch besteht die Möglichkeit eine leichte Vorspannung an der Hülse 5 vorzusehen, um das Schließen des Schnüffelspalts 20 zu vereinfachen. Dies kann auch über Quetschnoppen an der Sekundärdichtung 31 gemacht werden. Durch die Druckoberfläche an der Hülse 5, hat der CMC/Geberzylinder 1 gleichzeitig noch ein Unterdruckventil.
Am Gehäuse 2 kann auch ein Zentrierring 16 hinzugefügt werden. Dieser wird über einen Bajonett (oder Clips, Halteklammer oder eine Schweißverbindung) befestigt. Zwischen beiden Bauteilen kann ein O-Ring 60 eingesetzt werden, um zu verhindern, dass Schmutz in das Gehäuse 2 gelangen kann. In diesem Zentrierring 16 liegt der Kolben 4, an dem der Target 51 fixiert wird. Seitlich befindet sich ein Fenster 49 am Zentrierring 16, in dem die Platine 50/der Sensor eingesteckt werden kann. An der Platine 50/dem Sensor wird ein Formring 54, 55 befestigt um die Abdichtung zu gewährleisten (damit kein Schmutz oder keine Feuchtigkeit an die Platine 50 gelangen kann). Die Platine 50/der Sensor hat einen Anschluss 52, der nach dem Befestigen des Zentrierringes 16 am Gehäuse 2 nach außen freiliegt um ein einfaches Anschließen zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

1: Druckzylinder
2: Gehäuse
3: Druckkammer
4: Druckkolben
5: Führungshülse
6: Seitenkanal
7: erste Abdichtung
8: Dichtelement
9: Stirnseite der Führungshülse
10: Schließeinrichtung
11: O-Ring der Führungshülse
12: Feder
13: Reibkoppelung
14: zweite Abdichtung
15: Anschlagsbereich
16: Zentrierring des Gehäuses
17: Sensoreinrichtung
18: Längsachse
19: Hauptanschluss
20: Verbindungspassage
21: Anschlussleitung
22: Dichtlippe
23: Nut
24: Halteklammer
25: Absatz des Druckkolbens
26: Absatz der Führungshülse
27: Auflagehülse
28: Basisabschnitt
29: Zentrierring des Druckkolbens
30: Kolbenstange
31: Dichtung/dritte Abdichtung
32: Schraubendruckfeder
33: Kragenbereich
34: Dichtring
35: Abstützring
36: Kugelgelenkaufnahme
37: Aufnahmering
38: Kragenabschnitt
39: Aufnahmeraum
40: Dichtungsauflagefläche
41: Hauptsteg
42: Mittelachse
43: Stirnnut
44: Dichtlippe
45: Ausbuchtung
46: Aussparung der Führungshülse
47: Aussparung des Gehäuses
48: Grundabschnitt
49: Tasche
50: Platine
51: Target
52: Anschluss
53: Öffnung
54: vierte Abdichtung
55: O-Ring
56: Kolbengrundkörper
57: Ringspalt
58: Aufnahmeloch
59: Gleitfläche
60: fünfte Abdichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005004195 A1 [0002]

Claims

Druckzylinder (1) zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit einem Gehäuse (2), einem in diesem Gehäuse (2) verschiebbar gelagerten, mit dem Gehäuse (2) eine fluidische Druckkammer (3) ausbildenden Druckkolben (4), sowie einer in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Führungshülse (5), die zum Führen des Druckkolbens (4) in zumindest einem Teilabschnitt seines Verschiebeweges ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) derart relativ zu dem Gehäuse (2) verschiebbar ist, dass die Druckkammer (3) in einer Öffnungsstellung der Führungshülse (5) mit einem an ein Fluidreservoir anschließbaren Seitenkanal (6) fluidisch verbunden ist und in einer Schließstellung der Führungshülse (5) von dem Seitenkanal (6) fluidisch getrennt ist.
Druckzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) aus einem Kunststoffmaterial, etwa einem Duroplastmaterial, hergestellt ist.
Druckzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Abdichtung (7) an dem Gehäuse (2) oder der Führungshülse (5) derart angeordnet ist, dass die Druckkammer (3) in der Schließstellung der Führungshülse (5) von dem Seitenkanal (6) fluidisch getrennt ist.
Druckzylinder (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abdichtung (7) ein ringförmiges Dichtelement (8) ist.
Druckzylinder (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abdichtung (7) in axialer Richtung zwischen einer axialen Stirnseite (9) der Führungshülse (5) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
Druckzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schließeinrichtung (10) derart auf die Führungshülse (5) einwirkt, dass die Führungshülse (5) mit einer gewissen axialen Vorspannkraft in der Schließstellung abgestützt ist.
Druckzylinder (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (10) eine in axialer Richtung komprimierbare Dichtung (31), eine mechanische Feder (12) und/oder eine Reibkoppelung (13), die zwischen einer an dem Druckkolben (4) aufgenommenen Dichtung (14) und der Führungshülse (5) ausgestaltet ist, aufweist.
Druckzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) einen Anschlagsbereich (15) ausbildet, an dem der Druckkolben (4) in der Öffnungsstellung der Führungshülse (5) gegen die Führungshülse (5) angedrückt ist.
Druckzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Zentrierring (16) aufweist, in dem zumindest teilweise eine Sensoreinrichtung (17) zur Erfassung einer Verschiebeposition des Druckkolbens (4) angeordnet ist.
Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer einen Druckzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisenden Betätigungseinrichtung.