DE102017119722B3 - Kupplungsnehmerzylinder - Google Patents

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Doris Maria Reutter
Philippe Wagner
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Abstract

Es ist ein Kupplungsnehmerzylinder (1) mit mindestens einem ersten Ringkolben (2), der in einem ersten in einem Gehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (4) in Richtung einer Achse (A) linear beweglich ist und mit mindestens einem zweiten Ringkolben (3), der in einem zweiten im Gehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (5) in Richtung der Achse (A) linear beweglich ist, ausgebildet. Der erste Ringkolben (2) trägt an einem ersten Ende (11) einen Dichtring (13) und an einem zweiten Ende (12) ein erstes ringförmiges Betätigungslager (6). Der zweite Ringkolben (3) trägt am ersten Ende (11) einen Dichtring (14) und am zweiten Ende (12) ein zweites ringförmiges Betätigungslager (7). Das erste ringförmige Betätigungslager (6) ist ein Schrägkugellager und das zweite ringförmige Betätigungslager (7) ist ein Nadellager.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kupplungsnehmerzylinder. Der Kupplungsnehmerzylinder umfasst mindestens einen ersten Ringkolben und mindestens einen zweiten Ringkolben. Der erste Ringkolben ist dabei in einem ersten in einem Gehäuse ausgebildeten Druckraum in Richtung einer Achse A beweglich ausgebildet. Ebenso ist der zweite Ringkolben in dem Gehäuse in einem zweiten Druckraum linear beweglich in Richtung der Achse A ausgebildet. Der erste Ringkolben ist dabei an einem ersten Ende mit einem Dichtring versehen. An einem zweiten Ende trägt der erste Ringkolben ein ringförmiges Betätigungslager. Der zweite Ringkolben ist dabei an einem ersten Ende mit einem Dichtring versehen und trägt an einem zweiten Ende ein zweites ringförmiges Betätigungslager.
  • Kupplungsnehmerzylinder für Doppelkupplungen bzw. Dreifachkupplungen sind weitläufig bekannt. Der Kupplungsnehmerzylinder dient dazu, dass dieser von einem Kupplungsgeberzylinder angesteuert wird, um ein Aus- oder Einrücksystem einer Kupplung zu betätigen.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 219 684 A1 offenbart ein Betätigungssystem zum Ein- und/oder Ausrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Der hier offenbarte Kupplungsnehmerzylinder ist für eine Doppelkupplung geeignet und besitzt zwei Zylinder, die jeweils an einem Ende ein Betätigungslager tragen. Das Betätigungslager ist dabei jeweils als ringförmiges Schrägkugellager ausgebildet.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 208 385 A1 offenbart eine nasse Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Fahrzeug sowie eine Drehmomentübertragungseinrichtung. Ein Einrücker dient zur Betätigung der einzelnen Kupplungselemente und ist mittels eines Lagers bzw. eines Wälzlagers rotierbar gegenüber der Getriebeeingangswelle angebracht. Der Einrücker ist Teil einer Einrückeinrichtung bzw. einer Zentraleinrückeinrichtung, welche insbesondere hydraulisch wirkend ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Einrücker als ein CSC-Einrücker ausgebildet, der bevorzugt mit einem Ringkolben ausgebildet ist. Die Ringkolben bzw. der Ringkolben stützen sich dabei gegenüber dem Betätigungselement der Kupplung mittels Schrägkugellager ab.
  • Ein Nachteil der bei dem Nehmerzylinder verwendeten Schrägkugellagern ist, dass diese teuer sind und einen gewissen Bauraum beanspruchen. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass man die Schrägkugellager des Standes der Technik gegenüber Nadellager ersetzt. Die Nadellager wären deutlich billiger und würden einen geringeren axialen Bauraum beanspruchen. Das Problem bei Nadellagern ist jedoch, dass diese keine Radialkräfte und kein Taumeln aufnehmen können.
  • Ein Kupplungsnehmerzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird in der Druckschrift DE 10 2015 213 516 A1 offenbart.
  • Aufgabe der Erfindung ist, einen Kupplungsnehmerzylinder bereitzustellen, der weniger Bauraum beansprucht, ein Taumeln der Kupplung bzw. des Kupplungsnehmerzylinders verhindert und dabei kostengünstig ausgestaltet ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kupplungsnehmerzylinder gemäß Anspruch 1.
  • Der erfindungsgemäße Kupplungsnehmerzylinder umfasst mindestens einen ersten Ringkolben und einen zweiten Ringkolben. Der erste Ringkolben ist dabei in einem ersten in einem Gehäuse ausgebildeten Druckraum in Richtung einer Achse A beweglich ausgebildet. Ebenso ist der zweite Ringkolben in dem Gehäuse in einem zweiten Druckraum in Richtung der Achse A beweglich ausgebildet. Der erste Ringkolben trägt dabei an einem ersten Ende einen Dichtring und an einem zweiten Ende ein erstes ringförmiges Betätigungslager. Der zweite Ringkolben trägt ebenfalls an einem ersten Ende einen Dichtring und an einem zweiten Ende ein zweites ringförmiges Betätigungslager. Dabei ist das erste ringförmige Betätigungslager ein Schrägkugellager und das zweite ringförmige Betätigungslager ein Nadellager.
  • Am zweiten Ende des zweiten Ringkolbens ist eine Auflage mit einer Zentrierung vorgesehen. Mit der Zentrierung ist somit das Nadellager bzgl. der Achse A zentriert.
  • Der zweite Ringkolben in der zweiten Druckkammer ist als führungsloser Ringkolben ausgebildet. Dies bedeutet, dass somit der zweite Ringkolben ein Spiel in radialer Richtung des Kupplungsnehmerzylinders besitzt. Dabei ist der Dichtring am ersten Ende des zweiten Ringkolbens mit mindestens einem Gleitring versehen. Mit dem Gleitring ist es somit möglich, dass der zweite Ringkolben im zweiten Druckraum geführt werden kann.
  • Damit das Taumeln der Kupplung oder des Drucktopfes der Kupplung keinen Einfluss auf das zweite Betätigungslager hat, welches als Nadellager ausgebildet ist, muss das Nadellager eine ringförmige feste Auflage am zweiten Ringkolben haben. Durch die feste Auflage wird eine ausreichende Zentrierung des Nadellagers in Bezug auf die Achse des Kupplungsnehmerzylinders erreicht. Der zweite Ringkolben dagegen darf nicht in Bezug auf das Gehäuse des Kupplungsnehmerzylinders (CSC) zentriert sein. Durch diese Ausgestaltung erreicht man somit einen Taumelausgleich zwischen dem zweiten Betätigungskolben und dem Gehäuse des Kupplungsnehmerzylinders. Dadurch wirkt der Taumelausgleich nicht auf das Nadellager.
  • Weiterhin sind mehrere Zentrierelemente zwischen einem Außenring und einem Käfig des Nadellagers vorgesehen. Ebenso sind mehrere zweite Zentrierelemente zwischen einem Innenring und dem Käfig des Nadellagers vorgesehen. Eine weitere mögliche Ausgestaltung zur Erreichung des Taumelausgleichs kann sein, dass der zweite Ringkolben zweiteilig ausgebildet sein kann. Diese Zweiteiligkeit des zweiten Ringkolbens kann man z. B. mit einem Gelenk erreichen.
  • Damit der Dichtring am ersten Ende des zweiten Ringkolbens die Taumelbewegung aushält, können zusätzliche Gleitringe oder ein Dichtringträger im Bereich des zweiten Endes des zweiten Ringkolbens hinzugefügt werden.
  • Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform können die ersten Zentrierelemente an einer jeweiligen Kontaktfläche mit dem Außenring bzw. mit dem Käfig mit mindestens einer Erhebung ausgebildet sein. Ebenso können die zweiten Zentrierelemente an einer jeweiligen Kontaktfläche zwischen dem Innenring und dem Käfig mit mindestens einer Erhebung ausgebildet sein.
  • Diese Zentrierelemente haben den Vorteil, dass sie die während der Betätigung entstehenden Radialkräfte auf das Nadellager, die durch die Drehbewegung des Drucktopfes oder der Tellerfelder entstehen, abstützen. Diese zwischen dem Käfig und dem Innenring, sowie zwischen dem Käfig und dem Außenring vorgesehenen Zentrierelemente können aus Kunststoff hergestellt sein. Wegen der hohen Geschwindigkeiten ist es von Vorteil, wenn die Zentrierelemente aus einem Hochleistungskunststoff, wie z. B. PTFE, Torlon oder PEK, hergestellt sein können. Die ersten Zentrierelemente und die zweiten Zentrierelemente können als separate Bauteile ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die ersten Zentrierelemente und die zweiten Zentrierelemente an den Käfig angespritzt sind, so dass diese zusammen mit dem Käfig ein einheitliches Bauteil bilden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die ersten Zentrierelemente in Form eines Gleitrings und/oder die zweiten Zentrierelemente in Form eines Gleitrings ausgebildet sein.
  • Das radiale Spiel zwischen dem Käfig und dem Innen- oder Außenring sollte ebenfalls vergrößert werden, damit die Gleitringe oder die ersten und zweiten Zentrierelemente nicht ständig in Kontakt mit dem Innenring oder dem Außenring sind. Dies hat den Vorteil, dass durch diese Ausgestaltung Schleppmomente reduziert werden können.
  • Die Zentrierelemente bzw. die Gleitringe, welche Erhebungen ausgebildet haben, sind somit derart gestaltet, dass die Reibverluste minimal bleiben (im besten Fall hätte man an dieser Stelle keinen Kontakt, sondern einen hydrodynamischen Zustand, ähnlich einer hydrodynamischen Buchse). Um die Radialkräfte zu reduzieren, könnte auch noch eine Kunststoffscheibe auf das Nadellager hinzugefügt werden.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen zu Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Einzelnen zeigt:
    • 1 einen Kupplungsnehmerzylinder gemäß dem Stand der Technik;
    • 2 eine Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik, bei der das Betätigungslager als Schrägkugellager ausgebildet ist;
    • 3 eine Ausführungsform des Standes der Technik, bei der das Betätigungslager als Nadellager ausgeführt ist;
    • 4 eine Teilansicht des Kupplungsnehmerzylinders, bei dem die beiden Betätigungslager mit unterschiedlichen Lagertypen ausgebildet sind;
    • 5 eine Querschnittsansicht eines Nadellagers gemäß dem Stand der Technik;
    • 6 eine Ausführungsform des Nadellagers, das bei dem Kupplungsnehmerzylinder Einsatz finden kann; und
    • 7 eine weitere Ausführungsform des Nadellagers, das bei dem Kupplungsnehmerzylinder Anwendung finden kann.
  • Die Zeichnungen sind, insbesondere im Vergleich zueinander, nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder einander entsprechende Elemente.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Kupplungsnehmerzylinders 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Kupplungsnehmerzylinder 1 umfasst mindestens einen ersten Ringkolben 2, der in einem in einem Gehäuse 10 in Richtung einer Achse A ausgebildeten Druckraum 4 linear beweglich ist. Ebenso ist ein zweiter Ringkolben 3 vorgesehen, der ebenfalls in einem zweiten im Gehäuse 10 ausgebildeten Druckraum 5 in Richtung der Achse A linear beweglich ist. Der erste Ringkolben 2 trägt an einem ersten Ende 11 einen Dichtring 13. Ebenso trägt der zweite Ringkolben 3 an einem ersten Ende 11 einen Dichtring 14. Die Dichtringe 13, 14 dienen dazu, dass der Druckraum 4 bzw. 5 abgedichtet ist, damit kein Druckfluid aus dem System entweichen kann. Am zweiten Ende 12 des ersten Ringkolbens 2 ist ein ringförmiges erstes Betätigungslager 6 vorgesehen. Am zweiten Ende 12 des zweiten Ringkolbens 3 ist ebenfalls ein ringförmiges zweites Betätigungslager 7 vorgesehen. Mit einem Abstützlager 16 stützt sich das Gehäuse 10 des Kupplungsnehmerzylinders 1 ab.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform des ersten ringförmigen Betätigungslagers 6, das am zweiten Ende 12 des ersten Ringkolbens 2 angebracht ist. Das ringförmige Betätigungslager 6 ist bei dieser Ausgestaltung als Schrägkugellager ausgebildet. Ein Innenring 61 des ersten ringförmigen Betätigungslagers 6 liegt dabei auf dem zweiten Ende 12 des ersten Ringkolbens 2 auf. Ein Außenring 62 des ersten ringförmigen Betätigungslagers 6 wirkt bei Betätigung auf eine erste Teilkupplung (nicht dargestellt). Am zweiten Ende 12 des ersten Ringkolbens 2 ist ein Dichtring 13 vorgesehen. Der Dichtring 13 dient dazu, den ersten Druckraum 4 abzudichten.
  • 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Lagerung des ersten Ringkolbens oder zweiten Ringkolbens 2, 3. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist am zweiten Ende 12 des ersten oder zweiten Ringkolbens 2, 3 ein zweites ringförmiges Betätigungslager 7 vorgesehen. Das zweite ringförmige Betätigungslager 7 besteht aus einem Nadellager. Die Vorteile bzw. die Nachteile der Verwendung von Nadellagern 7 bei Kupplungsnehmerzylindern 1 ist hinreichend in der Beschreibungseinleitung beschrieben.
  • 4 zeigt eine Teilansicht eines Kupplungsnehmerzylinders 1, der z. B. bei einer Doppelkupplung (nicht dargestellt) verwendet werden kann. In einem Gehäuse 10 des Kupplungsnehmerzylinders 1 ist ein erster Druckraum 4 und ein zweiter Druckraum 5 ausgebildet. Im ersten Druckraum 4 ist ein erster Ringkolben 2 in Richtung einer Achse A linear beweglich ausgebildet. Im zweiten Druckraum 5 ist ein zweiter Ringkolben 3 linear beweglich entlang einer Achse A vorgesehen. Der erste Ringkolben 2 trägt dabei an einem ersten Ende 11 einen Dichtring 13, der für eine Abdichtung zum Druckraum 4 hin sorgt. An einem zweiten Ende 12 ist der erste Ringkolben 2 mit einem ersten ringförmigen Betätigungslager 6 versehen. Das erste ringförmige Betätigungslager 6 ist dabei ein Schrägkugellager mit einem Innenring 61 und einem Außenring 62. Der zweite Ringkolben 3 ist an einem zweiten Ende 12 mit einem zweiten ringförmigen Betätigungslager 7 versehen. Das zweite ringförmige Betätigungslager 7 ist ein Nadellager. Das Nadellager umfasst einen Außenring 21 und einen Innenring 23, die beide einen Käfig 22 umgeben. Ebenso ist am zweiten Ende 12 des zweiten Ringkolbens 3 eine Auflage 8 vorgesehen, die das Nadellager 7 in Bezug auf die Achse A zentriert. Der zweite Ringkolben 3 ist dabei in Richtung der Achse A in der zweiten Druckkammer 5 als führungsloser Ringkolben ausgebildet. Der zweite Ringkolben 3 kann somit ein Spiel in radialer Richtung R aufnehmen. Das Gehäuse 10 des Kupplungsnehmerzylinders 1 stützt sich ebenfalls auf einem Abstützlager 16 ab. Der Dichtring 14 am ersten Ende 11 des zweiten Ringkolbens 3 kann mit einem Gleitring 15 versehen sein. Ebenso kann der erste Ringkolben 2 am Dichtelement 13 mit einem Gleitring 15 versehen sein. Um eine Führung des zweiten Ringkolbens 3 im Druckraum 5 zu gewährleisten, ist an einem freien Ende 19 das Gehäuse 10 bzw. der ausgebildete zweite Druckraum 5 mit einer kegelförmigen Auflage 18 versehen.
  • 5 zeigt einen Querschnitt durch ein ringförmiges Nadellager 7, gemäß dem Stand der Technik. Das ringförmige Nadellager 7 umfasst einen Außenring 21, einen Käfig 22 und einen Innenring 23. Der Käfig 22 hält die Wälzkörper 24 des ringförmigen Nadellagers 7.
  • 6 zeigt ein ringförmiges Nadellager 7, wie es bei dem Kupplungsnehmerzylinder 1 Verwendung findet. Bei dem ringförmigen Nadellager 7 sind mehrere erste Zentrierelemente 31 zwischen dem Außenring 21 und dem Käfig 22 vorgesehen. Ebenso sind mehrere zweite Zentrierelemente 41 zwischen dem Innenring 23 und dem Käfig 22 vorgesehen. Wie bereits vorstehend beschrieben, dienen die ersten und die zweiten Zentrierelemente 31, 41 zum Abfangen der Radialkräfte, die auf das Nadellager 7 durch die Drehbewegung des Drucktopfes oder der Tellerfeder der Kupplung (nicht dargestellt) wirken. Die ersten mehreren Zentrierelemente 31 können auch als einheitlicher Zentrierring ausgebildet sein, der z. B. direkt an den Käfig 22 angespritzt werden kann. Ebenso können die zweiten mehreren Zentrierelemente 41 als ein einheitlicher Zentrierring bzw. Gleitring ausgebildet sein. Auch hier kann der Zentrierring 41 direkt an den Käfig 22 angespritzt werden. Damit die Zentrierelemente 31, bzw. 41 nicht ständig in Kontakt mit dem Außenring 21, bzw. Innenring 23 sind, ist ein radialer Abstand 25 zwischen dem Käfig 22 und dem Innenring 23 größer als eine radiale Dicke 47 der zweiten Zentrierelemente 41 und ein radialer Abstand 27 zwischen dem Käfig 22 und dem Außenring 21 ist größer als eine radiale Dicke 37 der ersten Zentrierelemente 31.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des radialen Nadellagers 7, das bei dem Kupplungszylinder 1 Verwendung findet. Die ersten Zentrierelemente 31 bzw. der erste Zentrierring 31 können dabei an den jeweiligen Kontaktflächen 33 mit dem Außenring 21 bzw. dem Käfig 22 mit mindestens einer Erhebung 35 versehen sein. Die mindestens eine Erhebung 35 der mehreren ersten Zentrierelemente 31 bzw. des Zentrierrings kann ringförmig oder in Form von mehreren Noppen ausgebildet sein. Die mehreren mindestens zweiten Zentrierelemente 41 bzw. der zweite Zentrierring 41 haben an ihren jeweiligen Kontaktflächen 43 zwischen dem Innenring 23 und dem Käfig 22 mindestens eine Erhebung 45 ausgebildet. Analog zu den Erhebungen 35 der mehreren ersten Zentrierelemente 31 sind auch diese Erhebungen 45 ringförmig oder in Form von Noppen ausgebildet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kupplungsnehmerzylinder
    2
    erster Ringkolben
    3
    zweiter Ringkolben
    4
    erster Druckraum
    5
    zweiter Druckraum
    6
    erstes ringförmiges Betätigungslager
    7
    zweites ringförmiges Betätigungslager
    8
    Auflage
    10
    Gehäuse
    11
    erstes Ende
    12
    zweites Ende
    13
    Dichtring
    14
    Dichtring
    15
    Gleitring
    16
    Abstützlager
    18
    kegelförmige Auflage
    19
    freies Ende
    21
    Außenring
    22
    Käfig
    23
    Innenring
    24
    Wälzkörper
    25
    radialer Abstand
    27
    radialer Abstand
    31
    erstes Zentrierelement
    33
    Kontaktfläche
    35
    Erhebung
    37
    radiale Dicke
    41
    zweites Zentrierelement
    43
    Kontaktfläche
    45
    Erhebung
    47
    radiale Dicke
    61
    Innenring
    62
    Außenring
    A
    Achse
    R
    radiale Richtung

Claims (7)

  1. Kupplungsnehmerzylinder (1) mit mindestens einem ersten Ringkolben (2), der in einem ersten in einem Gehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (4) in Richtung einer Achse (A) linear beweglich ist und mit mindestens einem zweiten Ringkolben (3), der in einem zweiten im Gehäuse (10) ausgebildeten Druckraum (5) in Richtung der Achse (A) linear beweglich ist, wobei der erste Ringkolben (2) an einem ersten Ende (11) einen Dichtring (13) und an einem zweiten Ende (12) ein erstes ringförmiges Betätigungslager (6) und der zweite Ringkolben (3) am ersten Ende (11) einen Dichtring (14) und am zweiten Ende (12) ein zweites ringförmiges Betätigungslager (7) trägt, wobei das erste ringförmige Betätigungslager (6) ein Schrägkugellager ist und das zweite ringförmige Betätigungslager (7) ein Nadellager ist und am zweiten Ende (12) des zweiten Ringkolbens (3) eine Auflage (8) mit einer Zentrierung vorgesehen ist, damit das Nadellager (7) bezüglich der Achse (A) zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ringkolben (3) in der zweiten Druckkammer (5) ein führungsloser Ringkolben ist, der somit ein Spiel in radialer Richtung (R) besitzt und mehrere erste Zentrierelemente (31) zwischen einem Außenring (21) und einem Käfig (22) des Nadellagers (7) und mehrere zweite Zentrierelemente (41) zwischen einem Innenring (23) und dem Käfig (22) des Nadellagers (7) vorgesehen sind.
  2. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, wobei der Dichtring (14) am ersten Ende (11) des zweiten Ringkolbens (3) mindestens einen Gleitring (15) trägt.
  3. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Zentrierelemente (31) an einer jeweiligen Kontaktfläche (33) mit dem Außenring (21) bzw. dem Käfig (22) mindestens eine Erhebung (35) ausgebildet haben und die zweiten Zentrierelemente (41) an einer jeweiligen Kontaktfläche (43) zwischen dem Innenring (23) und dem Käfig (22) mindestens eine Erhebung (45) ausgebildet hat.
  4. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein radialer Abstand (25) zwischen dem Käfig (22) und dem Innenring (23) größer ist als eine radiale Dicke (47) der zweiten Zentrierelemente (41) und ein radialer Abstand (27) zwischen dem Käfig (22) und dem Außenring (21) größer ist als eine radiale Dicke (37) der ersten Zentrierelemente (31).
  5. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten Zentrierelemente (31) und die zweiten Zentrierelemente (41) aus Kunststoff bestehen.
  6. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die ersten Zentrierelemente (31) und die zweiten Zentrierelemente (41) separate Bauteile oder am Käfig (22) angespritzt sind.
  7. Kupplungsnehmerzylinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die ersten Zentrierelemente (31) in Form eines Gleitrings (15) und/oder die zweiten Zentrierelemente (41) in Form eines Gleitrings (15) ausgebildet sind.
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