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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder eines Ausrücksystems für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Gattungsgemäße konzentrische Nehmerzylinder („concentric slave cylinder“ – CSC) oder Zentralausrücker werden bei hydraulischen Kupplungssystemen in der Funktionskette zwischen Kupplungspedal und Kupplung eingesetzt. Sie weisen ein als Ringzylinder ausgebildetes Gehäuse auf, das um eine Kupplungs- bzw. Getriebeeingangswelle angeordnet ist. In dem Gehäuse ist ein in axialer Richtung beweglicher Ringkolben geführt, der ein sich an einer Kupplung abstützendes Ausrücklager trägt. Ein beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildeter Energiespeicher umschließt den Kolben. Bei hydraulischer Beaufschlagung des Kolbens über eine Druckleitung wirkt der vorgespannte Energiespeicher auf das Ausrücklager, wodurch die Kupplung betätigt wird.
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Aus der Druckschrift
DE 11 2005 000 619 T5 ist beispielsweise ein derartiger Nehmerzylinder bekannt, der einen Kunststoffkörper umfasst, der eine ringförmige Bohrung definiert, in welcher ein ringförmiger Kolben gleitend gelagert ist. Der Kolben ist zur Bohrung hin durch eine ringförmige Dichtung abgedichtet. Zwischen der Dichtung und dem geschlossenen Ende der Bohrung ist ein Druckraum definiert, in den ein Druckmedium eingeleitet wird. Das Druckmedium kommt von einem Geberzylinder, der durch ein Kupplungspedal betätigbar ist. Der Kolben des Nehmerzylinders wirkt auf ein Ausrücklager, durch welches wiederum die Kupplung betätigt wird. In seiner vollständig nach außen gedrückten Stellung berührt der Kolben einen am Gehäuse angeordneten Sicherungsring, der den Kolbenhub begrenzt. Der Sicherungsring weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und sitzt in einer Nut im Außenumfang des sich radial innen befindenden Wandbereiches des Kolbens, der den Druckraum nach innen begrenzt.
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Nachteil bei diesen Lösungen ist, dass die maximale Ausreißkraft „relativ“ niedrig ist, besonders bei hohen Temperaturen bei Überhitzung der Kupplung. Grund dafür ist, dass durch die Formschlussverbindung am Kunststoffgehäuse lokale Spannungskonzentrationen auftreten, welche die maximale Ausreißkraft vermindern. Ebenfalls ist die Wandstärke der Innenwand des Gehäuses über die Verbindung reduziert. Zudem ist beim Sicherungsring die Kraft ebenfalls abhängig von der Verbindung zum Gehäuse.
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Dadurch besteht die Gefahr, dass der Nehmerzylinder zu weit ausrückt, denn bei Überhitzung der Kupplung und daraus resultierender Überfüllung des hydraulischen Systems wölben sich die Tellerfederzungen der Kupplung im nicht ausgerückten Zustand der Kupplung vom Ausrücklager weg. Die in den Nehmerzylinder integrierte Vorlastfeder führt den Kolben nach, so dass durch die Schnüffelbohrung zusätzliches Hydraulikfluid aus dem Druckraum in das System gelangen kann und das System beschädigt wird.
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Die Aufgabe besteht darin, einen Nehmerzylinder zu entwickeln, der einen zuverlässigen Anschlag für den Kolbenhub aufweist und eine hohe Anschlagkraft auch bei hohen Temperaturen aufnimmt sowie kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Nehmerzylinder weist bekannterweise ein konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordnetes Gehäuse aus Kunststoff mit einem darin axial beweglichen ringförmigen Kolben auf, der mit einem Druck eines Druckmediums beaufschlagbar ist und mit einem Ausrücklager in Wirkverbindung steht, wobei an einem Führungsrohr des Gehäuses ein Anschlag vorgesehen ist, der einen Hub des auf dem Führungsrohr axial verschiebbaren Kolbens in Richtung zum Ausrücklager begrenzt, wobei der Anschlag erfindungsgemäß durch einen Ring gebildet wird, der über den Umfang verteilte radial nach innen weisende Vorsprünge aufweist, die in korrespondierende Aussparungen im Führungsrohr eingreifen.
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Diese erfindungsgemäße Anordnung eines am Innendurchmesser mit Nasen versehenen Ringes/Klipsrings an dem Führungsrohr des aus Kunststoff bestehenden Gehäuses des konzentrischen Nehmerzylinders ermöglicht das zuverlässige Abstützen von Kräften jenseits des Arbeitsbereiches bei hohen Temperaturen und verhindert damit, dass Hydraulikfluid aus dem Druckraum in das System gelangen kann und das System beschädigt wird.
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Der Ring ist dabei umfangsseitig geschlitzt, um dessen Montage über dem Außendurchmesser des Führungsrohrs zu ermöglichen. Die Aussparungen im Gehäuseseitigen Führungsrohr weisen einen Boden auf oder sind als Durchgangsöffnungen im Führungsrohr ausgebildet.
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Die radial nach innen weisenden Vorsprünge, die bevorzugt in Form von Nasen ausgebildet sind, können durch die Durchgangsöffnungen reichen oder auch innerhalb der Aussparungen liegen.
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Um eine Beschädigung des Nutdichtringes beim Montieren über die Aussparungen des Führungsrohres zu vermeiden, wird zumindest der Bereich, in dem die Aussparungen am Führungsrohr angebracht sind leicht abgesetzt. Dazu ist zumindest in dem Bereich, in dem Aussparungen angeordnet sind, der Außendurchmesser des Führungsrohres reduziert. Besser ist es jedoch, wenn die Wanddicke des Führungsrohres ab dem Bereich, in dem die Aussparungen angeordnet sind bis zu einer in Richtung zum Ausrücklager weisenden Stirnseite des Führungsrohres reduziert/abgesetzt ist durch einen durchmesserverringerten Außendurchmesser und/oder einen durchmessererweiterten Innendurchmesser. Neben der Vermeidung von Beschädigungen des Nutdichtrings beim Montieren wird dadurch als zweite Funktion gewährleistet, dass bei Belastung des geschlitzten Ringes durch den Kolben ein Kippmoment auf den Ring aufgebracht wird. Dadurch legt sich der Innendurchmesser des Ringes am Gehäuse an, und trägt durch einen Kralleffekt zur Festigkeit der Verbindung bei und verteilt die Spannungen auf dem Umfang des Rohres und nicht nur im Grund der Aussparungen.
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Dazu ist der Innendurchmesser des Ringes, von dem aus sich die radial nach innen weisenden Vorsprünge in die Aussparungen des Führungsrohres erstrecken, dem Außendurchmesser des Rohres angepasst.
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Weiterhin bewirkt die Belastung des geschlitzten Ringes durch den Kolben in Richtung zum Ausrücklager durch ein Kippmoment auf den Ring, dass sich auch die Nasen in den Aussparungen verkrallen/verkeilen.
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Dieser Kralleffekt trägt zur Festigkeit der Verbindung bei und verteilt die Spannungen auf dem Umfang des Rohres und nicht nur im Grund der Aussparungen.
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Die radial eingebrachten Aussparungen im Führungsrohr weisen die Gleiche oder unterschiedliche Längen in Umfangsrichtung und/oder gleiche oder unterschiedliche Breiten in axialer Richtung auf. Für eine einfache Montage weist die Aussparung, in die der Ring zuerst einmontiert wird, die kleinste umfangsseitige Länge aufweist und die Aussparungen, in welchen die Nasen der Enden des Ringes eingreifen, die größte Länge in Umfangsrichtung, wobei die umfangsseitigen Längen der Nasen mit den umfangsseitigen Längen der Aussparungen korrespondieren.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird somit ein Anschlag zur Verfügung gestellt, der bei Überhitzung der Kupplung und daraus resultierender Überfüllung des hydraulischen Systems ein zu weites Ausrücken und damit verbundene Beschädigungen des Nehmerzylinders vermeidet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 den Nehmerzylinder mit dem montierten Ring im Längsschnitt
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2 die dreidimensionale Darstellung des Ringes,
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3 die dreidimensionale Darstellung des Gehäuses.
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4 den Endbereich des Führungsrohres mit dem montierten Ring, an dem der Kolben bei Arbeitsdruck anschlägt.
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5 den Endbereich des Führungsrohres mit dem montierten Ring, an dem der Kolben bei einem hohen Druck über dem Arbeitsdruck anschlägt.
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Der Nehmerzylinder weist gemäß 1 ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 1 mit einem radial innen liegenden ersten Wandbereich auf, der ein Führungsrohr 1.1 bildet. Das Führungsrohr 1.1 weist über den Umfang verteilte Aussparungen 1.2 auf. Ein Ring 2, der geschlitzt ist, greift mit radial nach innen weisenden Vorsprüngen 2.1 in die Aussparungen 1.2 des Führungsrohres 1.1 und ist dadurch auf dem Führungsrohr 1.1 fixiert und hält hohen Belastungen in axialer Richtung stand. Der Ring 2 ragt über den Außendurchmesser D1.1 des ersten Wandbereiches 1.1 um einen Bereich a umfangsseitig hinaus und bildet somit einen Anschlag 10 für den Kolben 3. Der Ring 2 wurde erst eingesetzt, nachdem der Kolben 3 mit der Kolbendichtung 4 in den Ringraum 5 des Gehäuses 1 montiert wurde, der durch das Führungsrohr 1.1 und einen zweiten Wandbereich 1.3 des Gehäuses 1 gebildet wird. In den Ringraum 5 mündet eine Druckmittelbohrung 6, so dass zwischen Führungsrohr 1.1, zweitem Wandbereich 1.3 und Kolbendichtung 4 ein Druckraum D gebildet wird. Bekannterweise wirkt der Kolben 3 bei Druckbeaufschlagung des Druckraums D auf ein Ausrücklager 7 und es ist eine Vorlastfeder 8 vorgesehen.
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Der in Richtung zum Ausrücklager 7 weisende Endbereich des Führungsrohres 1.1 weist ab dem Bereich der Aussparungen 1.2 in Richtung zum Ausrücklager 7 eine reduzierte Wandstärke auf (siehe auch 4 und 5), die gewährleistet, dass die Kolbendichtung 4 bei der Montage nicht beschädigt wird.
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Der den Außendurchmesser D1.1 des Führungsrohres 1.1 überragende Bereich a bildet somit einen Anschlag 10 für einen radial innen liegenden stirnseitigen Bereich 3.1 des Kolbens 3, durch welchen sichergestellt ist, dass auch bei hohen Temperaturen aus dem Druckraum D kein Druckmedium austreten kann.
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Der geschlitzte Ring 2 ist in 2 dargestellt. Daraus sind die radial nach innen weisenden Vorsprünge 2.1 ersichtlich, die sich vom Innendurchmesser 2.2 nach innen erstrecken.
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3 zeigt die dreidimensionale Darstellung des Gehäuses 1 mit dem Führungsrohr 1.1 und den darin eingebrachten Aussparungen 1.2. Das Gehäuse 1 weist den ersten Wandbereich in Form des Führungsrohres 1.1 und davon beabstandet einen zweiten Wandbereich 1.3 auf, zwischen denen ein Ringraum 5 ausgebildet wird, dem über eine Druckmittelzuführung 9 Druckmedium zuführbar ist.
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Neben der Vermeidung von Beschädigungen des Nutdichtrings beim Montieren wird durch den Ring 2 gewährleistet, dass bei Belastung des geschlitzten Ringes 2 durch den Kolben 3 ein Kippmoment auf den Ring 2 aufgebracht wird. Dadurch legt sich der Innendurchmesser 2.2 des Ringes 2 an dem Führungsrohr 1.1 des Gehäuses an, trägt durch einen Kralleffekt zur Festigkeit der Verbindung bei und verteilt die Spannungen auf dem Umfang des Führungsrohres 1.1 und nicht nur im Grund der Aussparungen 1.2.
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Dazu ist der Innendurchmesser 2.2 des Ringes 2, von dem aus sich die radial nach innen weisenden Vorsprünge 2.1 in die Aussparungen 1.2 des Führungsrohrs 1.1 erstrecken, dem Außendurchmesser D1.1’ des Führungsrohres 1.1 angepasst.
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Weiterhin bewirkt die Belastung des geschlitzten Ringes 2 durch den Kolben 3 in Richtung zum Ausrücklager 7 durch das Kippmoment auf den Ring 2, dass sich auch die radial nach innen weisenden Vorsprünge 2.1 (Nasen) in den Aussparungen 1.2 verkrallen/verkeilen.
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Dieser Kralleffekt trägt zur Festigkeit der Verbindung bei, und verteilt die Spannungen auf dem Umfang des Führungsrohres 1.1 und nicht nur im Grund der Aussparungen 1.2.
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4 zeigt den Bereich des Führungsrohres 1.1 mit dem in den Aussparungen 1.2 montierten Ring 2, der einen Anschlag 10 bildet, an dem der Kolben 3 bei einem Arbeitsdruck mit seiner Stirnfläche 3.1 anschlägt und 5 den am Ring 2 mit hohem Druck über dem Arbeitsdruck anschlagenden Kolben 3.
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Der Kolben 3 schlägt somit mit seiner Stirnfläche 3.1 an dem Anschlag 10 des Führungsrohres 1.1 an, der durch den mit dem Führungsrohr 1.1 in Wirkverbindung stehenden Ring 2 gebildet wird.
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Aus diesen Darstellungen ist ersichtlich, dass das Führungsrohr 1.1 einen Innendurchmesser d1.1 und einen Außendurchmesser D1.1 aufweist, wobei sich ab dem Bereich der Aussparungen 1.2 der Innendurchmesser d1.1 auf einen Innendurchmesser d1.1’ erhöht und der Außendurchmesser D1.1 auf einen Außendurchmesser D1.1’ reduziert. Dieser Unterschied im Durchmesser bewirkt, dass bei sehr hohen über dem Arbeitsdruck liegenden Belastungen des geschlitzten Ringes 2 durch den Kolben 3 ein Kippmoment auf den Ring 2 aufgebracht wird (5). Dadurch legt sich der Innendurchmesser 2.2 des Ringes am reduzierten Außendurchmesser D1.1’ des Führungsrohres 1.1 des Gehäuses 1 an, trägt durch einen Kralleffekt zur Festigkeit der Verbindung bei und verteilt die Spannungen auf dem Umfang des Rohres 1.1 und nicht nur im Grund der Aussparungen 1.2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 1.1
- Führungsrohr
- 1.2
- Aussparungen
- 1.3
- zweiter Wandbereich
- 2
- Ring
- 2.1
- Radial nach innen weisende Vorsprünge
- 2.2
- Innendurchmesser
- 3
- Kolben
- 3.1
- stirnseitiger Bereich des Kolbens
- 4
- Kolbendichtung
- 5
- Ringraum
- 6
- Druckmittelbohrung
- 7
- Ausrücklager
- 8
- Vorlastfeder
- 9
- Druckmittelzuführung
- 10
- Anschlag
- a
- Bereich
- D
- Druckraum
- d1.1
- Innendurchmesser
- d1.1’
- vergrößerter Innendurchmesser
- D1.1
- Außendurchmesser
- D1.1’
- reduzierter Außendurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112005000619 T5 [0003]
