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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Kupplungsbetätigungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, wie eines Lkws oder eines sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse verschiebbar aufgenommenen Kolben, einem mit dem Kolben gekoppelten / verschiebefest verbundenen Betätigungslager und einer eine Verschiebestellung des Kolbens in einem Betrieb erfassenden Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen an das Gehäuse angebundenen sowie einen Sensor aufnehmenden Sensorgehäusebereich und einen verschiebefest mit dem Kolben gekoppelten sowie einen durch den Sensor erfassbaren Magneten aufnehmenden Magnethalter aufweist, und wobei der aus einem Kunststoff bestehende Magnethalter entlang zumindest einer Führungsfläche des Sensorgehäusebereichs verschiebbar geführt ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung des Kraftfahrzeuges, mit diesem Nehmerzylinder. Auch betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem mit einer Kupplung und dieser Betätigungseinrichtung.
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Nehmerzylinder sind in hydraulischer Ausführung bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die
DE 10 2012 212 633 A1 einen Hydraulikzylinder, insbesondere für eine Kupplungsbestätigungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, das konzentrisch um eine Welle angeordnet ist und einen ringförmigen Druckraum aufweist, in dem ein konzentrischer Kolben beweglich gelagert ist, welcher mit einem Ausrücklager verbunden ist. An dem Ausrücklager ist ein die Axialbewegung des Kolbens ausführender Magnet angeordnet, wobei dem Magneten ein an dem Gehäuse befestigter Sensor gegenüber liegt.
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Aus dem Stand der Technik sind folglich Ausführungen bekannt, in denen der Sensorgehäusebereich der Sensoreinrichtung dazu dient, den aus einem Kunststoff bestehenden Magnethalter zu führen / in seiner Verschiebebewegung seitlich abzustützen. Dabei hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass es je nach umgesetzter Reibpaarungen zwischen dem Magnethalter und dem Sensorgehäusebereich zu relativ großen Belastungen in der Reibstelle und somit zu einem relativ hohen Verschleiß kommen kann. Dieser Verschleiß kann sogar dazu führen, dass der Sensorgehäusebereich im Bereich der Führungsfläche vorzeitig bricht. Durch einen solchen Bruch fällt die Funktion der Verdrehsicherung bzw. der Schleppmomentabstützung des Magnethalters relativ zu dem Sensorgehäusebereich aus. Somit (da der Magnet den zulässigen Bereich verlässt) kann kein vernünftig messbares, d.h. die tatsächliche Verschiebestellung des Kolbens repräsentierendes Sensorsignal erzeugt werden, sodass es schließlich zu einem gesamten Systemausfall kommen kann.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2005 053 408 A1 ein Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen hinsichtlich seines Herstellaufwandes vereinfachten Nehmerzylinder zur Verfügung zu stellen, der ein weiter verbessertes Verschleißverhalten aufweist.
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Dies wird dadurch gelöst, dass die zumindest eine Führungsfläche aus einem Metallbestandteil gebildet ist.
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Dadurch ist insbesondere der seitens des Sensorgehäusebereichs umgesetzte Reibpartner besonders verschleißfest ausgeführt. Eine Führung des Magnethalters relativ zu dem Sensorgehäusebereich ist damit dauerhaft über eine möglichst lange Lebensdauer gewährleistet. Die Betriebssicherheit des Systems wird deutlich erhöht. Zudem ist der Metallbestandteil in Form einer Metallplatte oder einer Metallschicht / -beschichtung ausgebildet, wodurch die zumindest eine Führungsfläche kostengünstig umgesetzt ist. Die Metallplatte weist bevorzugt eine Dicke von ca. 1mm auf.
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Der Sensorgehäusebereich weist einen aus einem Kunststoff bestehenden Grundabschnitt auf und der Metallbestandteil ist an dem Grundabschnitt (vorzugsweise formschlüssig) angebracht / befestigt / verankert. Dadurch ist der Sensorgehäusebereich leichtbauend umgesetzt.
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Weiterhin ist der Metallbestandteil von dem Kunststoff des Grundabschnittes umspritzt, d.h. vorzugsweise von zumindest drei oder vier Seiten umgeben. Dadurch ist der Metallbestandteil fest in dem Grundabschnitt formschlüssig gehalten.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Der Nehmerzylinder ist vorteilhafterweise als ein pneumatischer oder hydraulischer Nehmerzylinder ausgeführt.
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Für eine verschleißarme Gleitführung des Magnethalters hat es sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Magnethalter aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise einem Polyamid, etwa einem PA46, PA66 oder PA6I/6T, weiter bevorzugt einem PET-GL, oder einem duroplastischen Kunststoff besteht.
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Der Metallbestandteil ist bevorzugt aus einem Stahl, besonders bevorzugt aus einem Edelstahl, etwa einem 1.4301, ausgebildet / ausgeformt.
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Die Führung des Magnethalters wird weiter vereinfacht, wenn der Magnethalter zwischen zwei einander zugewandten Führungsflächen verschiebbar geführt ist.
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Beide Führungsflächen sind vorteilhafterweise jeweils durch einen Metallbestandteil gebildet.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, mit dem Nehmerzylinder nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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Auch betrifft die Erfindung ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Kupplung sowie dieser Betätigungseinrichtung.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein CPCA (pneumatischer Kupplungsnehmerzylinder / pneumatischer Kupplungsaktor) mit einer Metallplatte (Metallbestandteil) am Sensorgehäuse (Sensorgehäusebereich) realisiert. Es ist vorgeschlagen, das Sensorgehäuse am Nehmerzylinder mit der Metallplatte zu versehen / zu umspritzen, um die Verbindung zwischen Sensorgehäuse und Magnethalter robuster zu gestalten.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines Nehmerzylinders nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei eine Sensoreinrichtung, die zum Erfassen einer axialen Position eines Kolbens des Nehmerzylinders ausgebildet ist, gut zu erkennen ist,
- 2 eine Längsschnittdarstellung des Nehmerzylinders nach 1 entlang einer Schnittebene, die zu der Schnittebene aus 1 versetzt ist,
- 3 eine perspektivische Darstellung des Nehmerzylinders nach 1 in einer Gesamtansicht von außen, wobei auch die Sensoreinrichtung gut erkennbar ist,
- 4 eine perspektivische Darstellung eines Sensorgehäusebereiches der Sensoreinrichtung, wobei eine Führungsfläche, die zum gleitenden Führen eines einen Magneten aufnehmenden sowie mit dem Kolben verschiebefest gekoppelten Magnethalters der Sensoreinrichtung dient, dargestellt ist,
- 5 eine Längsschnittdarstellung des Nehmerzylinders nach 1 im Bereich der Sensoreinrichtung, wobei sich der Magnethalter in einer Einbauposition befindet, und
- 6 eine Längsschnittdarstellung des Nehmerzylinders, ähnlich zu 5, wobei der Magnethalter nun in einer ausgefahrenen Position, die gegenüber der Einbauposition der 5 verschoben ist, angeordnet ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In den 1 und 2 ist der Nehmerzylinder 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in zwei Längsschnitten veranschaulicht. Der Nehmerzylinder 1 ist in 1 derart geschnitten, dass eine Sensoreinrichtung 5 im Schnitt mit erkennbar ist. In 2 ist der Nehmerzylinder 1 derart geschnitten, dass die Schnittebene gegenüber der in 1 umgesetzten Schnittebene des Nehmerzylinders 1 versetzt ist und die in Umfangsrichtung versetzt zu der Schnittebene angeordnete Sensoreinrichtung 5 nicht erkennbar ist.
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In 1 ist prinzipiell der Aufbau des Nehmerzylinders 1 gut erkennbar. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein pneumatischer Nehmerzylinder ausgeführt, ist in weiteren Ausführungsbeispielen auch als hydraulischer Nehmerzylinder ausgeführt. Der Nehmerzylinder 1 ist zum Betätigen einer Kupplung, d.h. zum Einsatz in einer Kupplungsbetätigungseinrichtung vorbereitet. Insbesondere dient der Nehmerzylinder 1 im Betrieb zum Betätigen einer Kupplung eines Lkws oder eines Nutzfahrzeuges. Der Nehmerzylinder 1 ist auch als Kupplungsaktor bezeichnet.
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Der Nehmerzylinder 1 ist als ein ringförmiger Nehmerzylinder 1, d.h. als ein konzentrischer Nehmerzylinder 1, ausgebildet. Der Nehmerzylinder 1 weist daher gesamtheitlich eine ringförmige Erstreckung auf. Ein Gehäuse 2 des Nehmerzylinders 1 bildet einem ringförmigen Aufnahmeraum 23 aus, der sich entlang einer Längsachse des Nehmerzylinders 1 erstreckt. In dem Aufnahmeraum 23 ist ein Kolben 3 verschiebbar aufgenommen. Auch der Kolben 3 ist ringförmig ausgebildet. Der Kolben 3 ist dauerhaft / in jeglicher im Betrieb umgesetzten Verschiebestellung des Kolbens 3 relativ zu dem Gehäuse 2 mit seinem Dichtungsbereich 14 in dem Aufnahmeraum 23 eingeschoben und dadurch in dem Gehäuse 2 geführt. Der Kolben 3 (durch den Dichtungsbereich 14) schließt daher mit dem Gehäuse 2 einen Druckraum 15 ein. Der Druckraum 15 ist als pneumatischer Druckraum ausgebildet. Ausgehend von dem Dichtungsbereich 14 ragt der Kolben 3 mit einem Verbindungsbereich 16 aus dem Gehäuse 2 / dem Aufnahmeraum 23 hinaus. Mit einem im Betrieb dauerhaft aus dem Aufnahmeraum 23 hinausragenden Ende des Verbindungsbereichs 16 ist der Kolben 3 zudem mit einem Betätigungslager 4 verschiebefest gekoppelt. Der Verbindungsbereich 16 ist radial außerhalb eines Hülsenbereiches 17 des Gehäuses 2 angeordnet und geführt.
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Da der Nehmerzylinder 1 in dieser Ausführung als ein Ausrücker ausgestaltet ist, ist das Betätigungslager 4 auch als Ausrücklager bezeichnet. Das Betätigungslager 4 ist durch ein Wälzlager, nämlich ein Kugellager (Schrägkugellager), ausgebildet. Auf typische Weise weist das Betätigungslager 4 einen ersten Lagerring 18, der verschiebefest sowie drehfest mit dem Kolben 3 verbunden ist, sowie einen relativ zu dem ersten Lagerring 18 wälzgelagerten zweiten Lagerring 19 auf.
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Zudem ist ein Mitnehmer 20 / Mitnehmerring mit dem Kolben 3 verschiebefest verbunden. Der Mitnehmer 20, wie in Verbindung mit den 1 und 3 zu erkennen, nimmt einen Teil einer Sensoreinrichtung 5 auf / wirkt mit der Sensoreinrichtung 5 zusammen. Der Mitnehmer 20 dient als Befestigungsteil / Aufnahmeteil eines einen Magneten 8 aufnehmenden Magnethalters 9 der Sensoreinrichtung 5. Über den Mitnehmer 20 ist der Magnethalter 9 verschiebefest mit dem Kolben 3 gekoppelt. Eine Verschiebestellung des Kolbens 3 wird dadurch im Betrieb unmittelbar in eine korrespondierende Verschiebestellung des Magnethalters 9 gewandelt. Die Position des in dem Magnethalter 9 aufgenommenen Magneten 8 wird mittels eines Sensors 6 der Sensoreinrichtung 5 im Betrieb erfasst. Der Sensor 6 ist in einem Sensorgehäusebereich 7 der Sensoreinrichtung 5 aufgenommen.
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In diesem Zusammenhang sei weiter auf die 5 und 6 hingewiesen, in denen eine Einbauposition sowie eine ausgefahrene Position des Magnethalters 9 relativ zu dem Gehäuse 2 veranschaulicht sind. Der Sensor 6 ist derart in dem Sensorgehäusebereich 7 aufgenommen, dass er in jeglicher Verschiebestellung des Kolbens 3 relativ zu dem Gehäuse 2 den Magneten 8 messtechnisch erfasst.
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Der Sensorgehäusebereich 7 ist in dieser Ausführung als separates Sensorgehäuse ausgebildet und, wie in 3 wiederum ersichtlich, gehäusefest, d.h. fest mit dem Gehäuse 2 weiter verbunden. Insbesondere ist eine Aufnahmeplatte 21 vorgesehen, die fest an dem Gehäuse 2 angebracht ist. Der Sensorgehäusebereich 7 ist auf dieser Aufnahmeplatte 21 befestigt.
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Der Sensorgehäusebereich 7 weist zur Führung des Magnethalters 9 entlang seines Verschiebeweges zwei einander zugewandte sowie seitlich an dem Magnethalter 9 angrenzende Führungsflächen 10a und 10b auf. Eine erste Führungsfläche 10a dient zur Abstützung einer ersten Seitenflanke 22a des Magnethalters 9 zu einer ersten Umfangsrichtung in Bezug auf die Längsachse 13 hin. Eine zweite Führungsfläche 10b dient zur Abstützung einer zweiten Seitenflanke 22a des Magnethalters 9 in einer, zu der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten, zweiten Umfangsrichtung hin. Somit ist der Magnethalter 9 entlang des Verschiebeweges des Kolbens 3 (entlang der Längsachse 13) gleitend an den Führungsflächen 10a und 10b geführt. Die Führungsflächen 10a und 10b sind eben ausgebildet. Die Führungsflächen 10a und 10b verlaufen gerade / eben parallel zur Längsachse 13.
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In 4 ist die Ausführung dieser Führungsflächen 10a und 10b veranschaulicht. Die jeweilige Führungsfläche 10a und 10b weist einen einen Metallabschnitt ausbildenden Metallbestandteil 11 auf bzw. ist durch diesen Metallbestandteil 11 unmittelbar ausgebildet. Der Metallbestandteil 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine in einem Grundabschnitt 12 des Sensorgehäusebereichs 7 unmittelbar formschlüssig befestigte Metallplatte ausgebildet. Alternativ ist der Metallbestandteil 11 prinzipiell auch als Metallbeschichtung umsetzbar. Eine erste Metallplatte / ein erster Metallbestandteil 11 bildet somit die erste Führungsfläche 10a aus und ein zweiter Metallbestandteil 11 / eine zweite Metallplatte bildet die zweite Führungsfläche 10b aus. Die Metallbestandteile 11 sind somit als ebene Führungselemente ausgebildet, die unmittelbar zum gleitenden Führen der Seitenflanken 22a, 22b des Magnethalters 9 dienen.
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Der Magnethalter 9 ist wiederum aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Duroplasten, alternativ auch einem Thermoplasten, umgesetzt. Die Metallbestandteile 11 sind jeweils aus einem Edelstahl (1.4301) ausgeformt.
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Der Grundabschnitt 12 des Sensorgehäusebereiches 7 ist ebenfalls aus einem Kunststoff, hier einem PA66-GF35, hergestellt. Die Metallbestandteile 11 sind dabei von dem Kunststoffmaterial des Grundabschnittes 12 formschlüssig umspritzt. Die Metallbestandteile 11 werden folglich bereits in einem Urformvorgang, nämlich einem Gießvorgang, des Sensorgehäusebereiches 7 unmittelbar in diesem befestigt.
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Des Weiteren sind im Sensorgehäusebereich 7 Gewindebuchsen für die Befestigung in Form einer Verschraubung des Sensorgehäusebereichs 7 an der Aufnahmeplatte 21, d.h. am Nehmerzylinder 1 / Gehäuse 2, umspritzt.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist es vorgesehen, am Sensorgehäuse (Sensorgehäusebereich 7) eine Metallplatte (Metallbestandteil 11; aus Edelstahl 1.4301) im Laufbereich (Führungsflächen 10a, 10b) angebracht wird. Diese Metallplatte 11 (erster Reibpartner) wird im Sensorgehäuse 7 umspritzt und bildet den Reibpartner bzw. die Schnittstelle zum Magnethalter 9 (zweiter Reibpartner aus Kunststoff). Diese Lösung verstärkt das Sensorgehäuse 7 und verhindert durch die Materialpaarung einen Verschleiß am Sensorgehäuse 7 und dadurch den Ausfall der Verdrehsicherung bzw. Schleppmomentabstützung. Im Sensorgehäuse 7 werden zudem Gewindebuchsen für die Anschraubung des Sensors 6 am Nehmerzylinder 1 umspritzt, weshalb kein großer Aufwand besteht, die Metallplatte 11 am Sensorgehäuse 7 ebenfalls zu umspritzen.
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Der pneumatische Kupplungsnehmerzylinder (Nehmerzylinder 1) verfährt in axialer Position (entlang des Ausrückweges). Die Verdrehsicherung am Nehmerzylinder 1 wird über das Sensorgehäuse 7 und einen Magnethalter 9 realisiert. Diese beiden Komponenten 7, 9 erfahren über das Schleppmoment (Losbrechmoment und Reibmoment) seitens des Ausrücklagers 4 ein Drehmoment und erfahren im Betrieb auf einer Seite einen Flächenkontakt im Laufbereich 10a, 10b. Über die axiale Bewegung des Nehmerzylinders 1 entsteht an diesem Flächenkontakt ein Verschleiß. Durch das Anbringen / Umspritzen der Metallplatte 11 am Sensorgehäuse 7 wird dieser Verschleiß am Sensorgehäuse 7 verhindert und es entsteht kein Bruch bzw. Systemausfall. Die Materialpaarung Stahl/Kunststoff ermöglicht es, für den Magnethalter 9 den bestmöglichen Reibpartner für das Sensorgehäuse 7 zu ermitteln. Hierfür sind beispielsweise folgende Stahl/Kunststoff-Materialpaarungen geeignet: Stahl/PA46, Stahl/PA66, Stahl/PET-GL, Stahl/Duroplast, Stahl/PA6I/6T.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Betätigungslager
- 5
- Sensoreinrichtung
- 6
- Sensor
- 7
- Sensorgehäusebereich
- 8
- Magnet
- 9
- Magnethalter
- 10a
- erste Führungsfläche
- 10b
- zweie Führungsfläche
- 11
- Metallbestandteil
- 12
- Grundabschnitt
- 13
- Längsachse
- 14
- Dichtungsbereich
- 15
- Druckraum
- 16
- Verbindungsbereich
- 17
- Hülsenbereich
- 18
- erster Lagerring
- 19
- zweiter Lagerring
- 20
- Mitnehmer
- 21
- Aufnahmeplatte
- 22a
- erste Seitenflanke
- 22b
- zweite Seitenflanke
- 23
- Aufnahmeraum
