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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder zum Betätigen einer Kupplung und/oder einer Bremse für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in dem ein axial verschieblicher Kolben in einem durch das Gehäuse gebildeten Druckraum so angeordnet ist, dass er bei seiner axialen Verlagerung eine Betätigung erwirkt, wobei ein Dichtelement zum Abdichten des Druckraums gegenüber dem Kolben mittels eines Dichtringträgers an dem Kolben befestigt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Nehmerzylinder bekannt. Zum Beispiel offenbart die noch nicht veröffentlichte
DE 10 2017 113 723 A1 einen Kupplungsnehmerzylinder, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kupplungsnehmerzylinder einen ringförmigen Druckraum aufweist, der einen Zylinder ausbildet, in dem ein den ringförmigen Druckraum zumindest teilweise begrenzender als Ringkolben ausgestalteter Kolben zum Wirken auf ein Ausrücklager axial verschiebbar führbar ist, wobei der Kolben gegen den Druckraum mit einem Dichtelement abgedichtet ist und wobei das Dichtelement an dem Kolben mittels eines Dichtringträgers befestigt ist, wobei der Kolben an seinem Umfang wenigstens eine radial ausgerichtete Ausnehmung aufweist, in welcher der Dichtringträger durch eine Pressverbindung fixiert ist.
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Üblicherweise wird also der Kolben über einen Dichtringträger mit dem Dichtelement verbunden, sodass bei einer axialen Verlagerung des Kolbens die Dichtung / das Dichtelement / das Dichtungselement mit verlagert wird.
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Jedoch hat sich gezeigt, dass bei vielen aktuellen Anwendungen für Ausrücksysteme die Kupplungsnehmerzylinder (CSC, Clutch Slave Cylinder) immer größer hinsichtlich ihrer Fläche und hinsichtlich ihres Durchmessers werden. So müssen bspw. bei Dreifachkupplungsanwendungen Durchmesser von bis zu 120 mm realisiert werden. Dadurch entstehen erhöhte Anforderungen hinsichtlich Wärmedehnungen und Quellungen der Materialien. Üblicherweise wird das Gehäuse des Kupplungsnehmerzylinders aus Aluminium gefertigt. Als so genannte Dichtringträger kommen kleine Ringe zum Einsatz, die unter die Dichtung gelegt werden, und somit die Dichtung hintergreifen und einen axialen Sitz der Dichtung an dem Kolben festlegen. Solche Dichtringträger sind jedoch schwer herstellbar, da große Durchmesser bei kleinen Wandstärken und kleinen axialen Ausdehnungen realisiert werden müssen. Zusätzlich ist nachteiligerweise das Handlung bei der Montage schwierig und außerdem die Kontrolle aufwändig. Insbesondere bei großen Flächen, z. B. bei einer Doppelkupplung oder einer Dreifachkupplung, treten sehr große Kräfte an den Dichtungen auf, die an den Dichtungen ziehen. Insbesondere im Vakuumfall ist eine erhöhte Zugkraft an den Dichtungen festzustellen. Dies bedingt eine Notwendigkeit einer starken Schnappschulter im Kolben bzw. eine Anlagemöglichkeit für den Dichtringträger bzw. für die Dichtung.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Kupplungsnehmerzylinder bereitgestellt werden, der kostengünstig herstellbar ist, einfach montierbar ist, einfach herstellbar ist und bei dem die Vakuumfähigkeit der Dichtung verbessert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dichtringträger einem inneren Dichtringträger, der auf einer radialen Innenseite des Dichtelements angeordnet ist, und einen separat davon ausgebildeten äußeren Dichtringträger, der auf einer radialen Außenseite des Dichtelements angeordnet ist, aufweist. Das heißt also, dass der innere Dichtringträger wenigstens teilweise radial innerhalb des Dichtelements angeordnet ist, insbesondere dass der innere Dichtringträger in einem axialen Bereich, in dem sowohl der innere Dichtringträger als auch das Dichtelement angeordnet sind, radial innerhalb des Dichtelements angeordnet ist. Das heißt also auch, dass der äußere Dichtringträger wenigstens teilweise radial außerhalb des Dichtelements angeordnet ist, insbesondere dass der äußere Dichtringträger in einem axialen Bereich, in dem sowohl der äußere Dichtringträger als auch das Dichtelement angeordnet sind, radial außerhalb des Dichtelements angeordnet ist.
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Dies hat den Vorteil, dass durch die zweiteilige Ausbildung des Dichtringträgers eine bessere Herstellbarkeit der beiden Dichtringträger sowie eine bessere Montierbarkeit der Dichtung und der beiden Dichtringträger gewährleistet werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Kolben einen integralen Dichtringträgerabschnitt, insbesondere den inneren Dichtringträger, besitzt, der von einem dazu separaten Dichtringträgerabschnitt, insbesondere dem äußeren Dichtringträger, so vervollständigt wird, dass das Dichtelement am Kolben etwa über einen durch den kolbenseitigen Dichtringträgerabschnitt und den separaten Dichtringträgerabschnitt komplettierten Hinterschnitt festgelegt ist. Mit anderen Worten ist der innere Dichtringträger integral, d. h. werkstoffeinstückig/einmaterialig mit dem Kolben ausgebildet. Das heißt, dass der (kolbenseitige) Dichtringträgerabschnitt den inneren Dichtringträger bildet. Dadurch wird vorteilhafterweise die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert, was sich günstig auf die Anzahl der Montageschritte und damit die Montagedauer sowie auf die Herstellungskosten auswirkt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kolben aus einem Polyphthalamid (PPA), auch bekannt als Grivory, hergestellt ist, oder zumindest Polyphthalamid enthält. Durch die Verwendung eines teilkristallinen, thermoplastischen Konstruktionswerkstoffes werden dem Kolben geeignete Eigenschaften hinsichtlich Wärmeausdehnung, Steifigkeit sowie Festigkeit bereitgestellt. Alternativ kann auch ein Polyamidmaterial (PA-Material) verwendet werden, das jedoch einen deutlich geringeren Wärmeausdehnungskoeffizient als ein PPA-Material enthält. Dies hat den Vorteil, dass die insbesondere am Innendurchmesser auftretenden Spalte weniger kritisch hinsichtlich Spaltextrusion des Dichtelements sind, da ein PPA-Material einen verhältnismäßig kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Dadurch kann vorteilhafterweise zusätzlich auf eine Armierung an dieser Stelle, nämlich dem Innendurchmesser der Dichtung, verzichtet werden. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass eine Zwangsentformung bei einem PPA-Material, d. h. eine elastische Verformung beim Auswerfen, nicht möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Material des Kolbens einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, der kleiner als 50•10-6K-1 in der Querrichtung und/oder kleiner als 20•10-6K-1 in der Längsrichtung ist. Das heißt, dass der Kolben ein Material enthält, das einen verhältnismäßig kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und somit weniger kritisch hinsichtlich Spaltextrusion ist.
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Außerdem ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt ist oder Kunststoff enthält. Insbesondere kann dadurch der Kolben hinsichtlich seiner Toleranzen am Innendurchmesser besonders gut an die Geometrie des Gehäuses angepasst werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kolben und das Gehäuse aus demselben Material hergestellt sind oder dasselbe Material enthalten. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Herstellungskosten reduziert werden bei gleichbleibendem Spalt für die Dichtung.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn durch den Kolben und das Dichtelement eine Schnappverbindung ausgebildet wird. Somit kann die Dichtung / das Dichtelement einfach an dem Kolben befestigt werden und auch wieder von diesem gelöst werden. Da die Dichtung aus einem elastischen Material hergestellt ist, kann die Dichtung einfach über den am Kolben bzw. am inneren Dichtringträger ausgebildeten Hinterschnitt aufgeschoben werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Dichtelement nach außen hin entformt wird. Dadurch kann das Dichtelement optimiert hinsichtlich ihrer Haltekraft ausgelegt werden und an den Anwendungszweck angepasst werden.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn der Kolben und der äußere Dichtringträger eine Schnappverbindung, insbesondere eine Schnapphakenverbindung, ausbilden. Dadurch kann der äußere Dichtringträger einfach und lösbar an dem Kolben durch Einhaken befestigt werden. Dafür ist es notwendig, dass der äußere Dichtringträger aus einem Material hergestellt ist, das elastisch verformbar ist, sodass der äußere Dichtringträger an dem Kolben montiert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind Schnapphaken an dem äußeren Dichtringträger ausgebildet, die vorzugsweise radial nach innen hervorstehen. Dadurch ist es möglich, dass die Schnapphaken so ausgelegt sind, dass sie einen vorzugsweise radial nach außen hervorstehenden Vorsprung, der am Kolben ausgebildet ist, in Axialrichtung hintergreifen. Somit wird eine formschlüssige, leicht lösbare Verbindung zwischen dem äußeren Dichtringträger und dem Kolben realisiert.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kolben eine axial vorzugsweise in Richtung zu dem Dichtelement hin hervorstehende Schulter aufweist, an der eine radiale Außenfläche des äußeren Dichtringträgers anliegt. Dadurch kann eine Stützwirkung für den äußeren Dichtringträger bewirkt werden und das Dichtelement somit zusätzlich unterstützt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Kolben ein sich in Axialrichtung erstreckendes Durchgangsloch ausgebildet ist, in das der äußere Dichtringträger eingreift. Dadurch kann der äußere Dichtringträger zusätzlich gestützt werden. Es wird also ein Durchgriff im hinteren, d. h. radial weiter äußeren, Bereich des Kolbens eingebracht, der vorzugsweise nicht komplett rotatorisch ausgebildet, d. h. nicht durchgehend ausgebildet ist, sondern partiell über den Umfang ausgebildet ist. Dadurch wird sozusagen eine Verzahnung ausgebildet, in die der äußere Dichtringträger eingreift.
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Vorzugsweise ist der äußere Dichtringträger so ausgebildet, dass er die äußere Geometrie der heutigen Schnappgeometrie abgreift und auch die Armierungsgeometrie in seiner Geometrie berücksichtigt. Dabei kann die Schnappgeometrie ideal so gewählt werden, dass die Haltekraft der Dichtung sowie auftretende Dehnungen in der Dichtung berücksichtigt werden. Die Schnappgeometrie am äußeren Dichtringträger, insbesondere die Schnapphaken, können dabei rotatorisch komplett geschlossen ausgebildet sein oder, um die Montagekräfte zu reduzieren, geteilt ausgebildet sein als tatsächliche Schnapphaken.
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Des Weiteren ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass der Ring an einer umlaufenden kleinen Schulter am Kolben erfolgt oder über eine Verzahnung im Kolben. Insbesondere ist die Steifigkeit des äußeren Dichtringträgers zwischen der Schulter und einer Anlage am Gehäuse so zu wählen, dass keine Schaltextrusion auftritt, weder im Kontakt zwischen dem Kolben und dem Dichtringträger noch zwischen dem Dichtringträger und dem Gehäuse.
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Auch ist es bevorzugt, wenn der Kolben und der Dichtringträger zusammen montiert werden und anschließend das Dichtelement eingepresst wird.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Nehmerzylinder, bei dem der Kolben aus PPA hergestellt ist, wobei der innere Dichtringträger in die Geometrie des Kolbens integriert werden kann oder als separates Teil davon ausgebildet werden kann. Der äußere Dichtringträger wird dabei mittels einer Schnappgeometrie, die insbesondere ringförmig oder partiell ausgebildet sein kann, an einem Durchgriff bzw. einer Durchgangsöffnung am Kolben verbunden. Dabei stützt der äußere Dichtringträger das Dichtelement von radial außen. Der Kolben und der äußere Dichtringträger bilden somit zusammen die Anknüpfgeometrie für das Dichtelement, insbesondere einen Nutdichtring. Der Kolben ist also zweiteilig ausgebildet und übernimmt zumindest die Funktion eines Dichtringträgers, insbesondere beider Dichtringträger.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders mit einem äußeren Dichtringträger und einem inneren Dichtringträger in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus 1,
- 3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts einer Längsschnittdarstellung des Nehmerzylinders mit dem äußeren Dichtringträger und dem integral mit einem Kolben ausgebildeten, inneren Dichtringträger in einer zweiten Ausführungsform, und
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt einer Längsschnittdarstellung des Nehmerzylinders mit dem äußeren Dichtringträger und dem inneren Dichtringträger in einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Nehmerzylinder 1 zum Betätigen einer Kupplung und/oder einer Bremse für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Der Nehmerzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Kolben 3 axial verschieblich angeordnet ist. Der Kolben 3 ist in einem durch das Gehäuse 2 gebildeten Druckraum 4 so angeordnet, dass er bei seiner axialen Verlagerung eine Betätigung der Kupplung und/oder der Bremse erwirkt. Zum Abdichten des Druckraums 4 gegenüber dem Kolben 3 ist ein Dichtelement 5 mittels eines Dichtringträgers 6 an dem Kolben 3 angebracht.
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Der Dichtringträger 6 weist einen inneren Dichtringträger 7 auf, der wenigstens teilweise radial innerhalb des Dichtelements 5 angeordnet ist. Der Dichtringträger 6 weist auch einen separat zu dem inneren Dichtringträger 7 ausgebildeten äußeren Dichtringträger 8 auf, der radial außerhalb des Dichtelements 5 angeordnet ist. Der innere Dichtringträger 7 bildet also einen Abschnitt des Dichtringträgers 6 und der äußere Dichtringträger 8 bildet einen anderen Abschnitt des Dichtringträgers 6. Zusammen übernehmen der innere Dichtringträger 7 und der äußere Dichtringträger 8 die Funktion eines Dichtringträgers 6.
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus 1 Der innere Dichtringträger 7 wird durch einen am Kolben 3 ausgebildeten Dichtringträgerabschnitt 9 vervollständigt. Somit erfüllen der innere Dichtringträger 7, der äußere Dichtringträger 8 und der Dichtringträgerabschnitt 9 gemeinsam die Funktion des Dichtringträgers 6. Eine radial umlaufende Wölbung 10 des am Kolben 3 ausgebildeten Dichtringträgerabschnitts 9 steht radial nach außen hervor, so dass sie von dem Dichtelement 5 im montierten Zustand in Axialrichtung hintergriffen wird. Eine radial umlaufende Wölbung 11 des äußeren Dichtringträgers 8 steht radial nach innen hervor, so dass sie von dem Dichtelement 5 im montierten Zustand in Axialrichtung hintergriffen wird.
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Der Kolben 3 weist einen radial nach außen abstehenden Flansch/Rücksprung 12 auf, der in Axialrichtung an eine Anlagefläche 13, an der das Dichtelement 5 an dem Kolben 3 anliegt, angrenzt. Der Flansch 12 kann durchgehend radial umlaufend oder nicht durchgehend ausgebildet sein. Der Flansch 12 wird in Axialrichtung von einem oder mehreren Schnapphaken 14, die radial nach innen von dem äußeren Dichtringträger 8 abstehen und elastisch verformbar sind, hintergriffen. Zur Steigerung der Elastizität der Schnapphaken 14 weist der äußere Dichtringträger 8 eine als Sackloch ausgebildete, sich in Axialrichtung erstreckende Aussparung 15 auf. Die Aussparung 15 erstreckt sich von einer axialen, kolbenzugewandten Stirnfläche des äußeren Dichtringträgers 8 aus in das Material des äußeren Dichtringträgers 8 hinein.
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Eine radiale Außenfläche 16 des äußeren Dichtringträgers 8 liegt im Bereich der kolbenzugewandten Stirnfläche des äußeren Dichtringträgers 8 an einer Schulter 17 des Kolbens 3 an. Die Schulter 17 steht in Axialrichtung von dem Kolben 3 in Richtung zu dem Dichtelement 5 hin hervor. Die Schulter 17 kann durchgehend umlaufend oder nicht durchgehend umlaufend ausgebildet sein.
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Bei einer axialen Verlagerung des Kolbens 3 wird ein Ausrücklager/Einrücklager 18 zum Betätigen der Kupplung oder der Bremse in Axialrichtung verlagert.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform, in der der innere Dichtringträger 7 integral/werkstoffeinstückig mit dem Kolben 3 ausgebildet ist. Somit erfüllen der äußere Dichtringträger 8 und der kolbenintegrale, innere Dichtringträger 7 und der kolbenintegrale Dichtringträgerabschnitt 9 die Funktion des Dichtringträgers 6. Der Dichtringträgerabschnitt 9 weist die radial nach außen hervorstehende Wölbung 10 auf. Die radial nach innen hervorstehende Wölbung 11 ist an dem äußeren Dichtringträger 8 ausgebildet.
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Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Kolben 3 den radial nach außen abstehenden Flansch 12 auf, der in Axialrichtung an die Anlagefläche 13, an der das Dichtelement 5 an dem Loben 3 anliegt. angrenzt. Der Flansch 12 wird in Axialrichtung von den Schnapphaken 14 des äußeren Dichtringträgers 8 hintergriffen. Die radiale Außenfläche 16 des äußeren Dichtringträgers 8 liegt im Bereich der kolbenzugewandten Stirnfläche des äußeren Dichtringträgers 8 an der Schulter 17 des Kolbens 3 an. Ein Axialabschnitt 19 des äußeren Dichtringträgers 8 greift in Axialrichtung in einen als Durchgangsloch ausgebildeten Durchgriff 20 im Kolben 3 ein. Der Durchgriff 20 erstreckt sich in Axialrichtung und ist nicht durchgängig umlaufend ausgebildet. Eine Außenfläche des Axialabschnitts 19 bildet die radiale Außenfläche 16, die an der Schulter 17 anliegt.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der der innere Dichtringträger 7 wie in der ersten Ausführungsform separat von dem Dichtringträgerabschnitt 9 am Kolben 3 ausgebildet ist. In der dritten Ausführungsform weist der Kolben 3 den Durchgriff 20 wie in der zweiten Ausführungsform auf, in den der Axialabschnitt 19 eingreift. Der Axialabschnitt 19 liegt also mit der radialen Außenfläche 16 an der Schulter 17 des Kolbens 3 an.
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Der Dichtringträger 6 weist also den inneren Dichtringträger 7, der auf einer radialen Innenseite 20 des Dichtelements 5 angeordnet ist, und einen separat davon ausgebildeten äußeren Dichtringträger 8, der auf einer radialen Außenseite 22 des Dichtelements 5 angeordnet ist, auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kolben
- 4
- Druckraum
- 5
- Dichtelement
- 6
- Dichtringträger
- 7
- innerer Dichtringträger
- 8
- äußerer Dichtringträger
- 9
- Dichtringträgerabschnitt
- 10
- Wölbung
- 11
- Wölbung
- 12
- Flansch
- 13
- Anlagefläche
- 14
- Schnapphaken
- 15
- Aussparung
- 16
- radiale Außenfläche
- 17
- Schulter
- 18
- Ausrücklager
- 19
- Axialabschnitt
- 20
- Durchgriff
- 21
- radiale Innenseite
- 22
- radiale Außenseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017113723 A1 [0002]
