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Die Erfindung betrifft einen rotierenden deckelfesten Nehmerzylinder nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
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Bei hydraulisch betätigbaren Ausrückvorrichtungen kann es durch Axialschwingungen von der Kurbelwelle, die sich auf die Ausrückvorrichtung übertragen, zu Druckschwankungen im Fluidsystem kommen. Um dies zu umgehen, wurden Konzepte entwickelt, die eine Montage/Integration der Ausrückvorrichtung am Kupplungsdeckel vorsehen (deckelfester Ausrücker). So werden bei einem deckelfesten Ausrücker der konzentrische Nehmerzylinder und der Kupplungsdeckel zu einer funktionalen Einheit mit intern geschlossenem Kraftfluss zusammengefasst. Die Verbindung mit dem Kupplungsdeckel erfolgt üblicherweise über ein Wälzlager (Deckellager), welches zusätzlich zu einem Ausrücklager vorgesehen ist. Dadurch dreht sich der Nehmerzylinder nicht mit dem Kupplungsdeckel mit.
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Allerdings können auch hier die von der Kurbelwelle herrührenden Schwingungen auf die Kupplung und damit auf das beispielsweise an einer Tellerfeder anliegende Ausrücklager und somit auch auf den Nehmerzylinder übertragen werden. Zudem stellen die eingesetzten Wälzlager einen hohen Kostenfaktor dar und nehmen einen beträchtlichen Bauraum ein.
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Deshalb sehen andere bekannte Lösungen deckelfeste Ausrückvorrichtungen vor, die auf den Einsatz sowohl eines Deckellagers als auch eines Ausrücklagers verzichten. Bei diesen Ausrückvorrichtungen ist der konzentrische Nehmerzylinder derart an dem Kupplungsdeckel der Kupplung befestigt, dass er mit diesem rotiert. Das bedeutet aber, dass zur Realisierung der Zufuhr von Druckfluid von einer stationären Fluidzuführeinrichtung (auch als Stator bezeichnet) zu dem rotierenden Nehmerzylinder (auch als Rotor bezeichnet) eine Drehdurchführung vorgesehen sein muss. Wichtig ist hierbei eine entsprechende radiale und axiale Lagerung des Stators auf dem Rotor mit einer funktionsgerechten Gestaltung der Lagerungsstellen, um ein sicheres Betriebsverhalten für die Dichtungen und somit für das Gesamtsystem zu gewährleisten, sowie der Einsatz entsprechender Dichtungen für die Drehdurchführung.
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Durch die stillstehende Hydraulikzufuhr wird das Hydraulikmedium über die Drehdurchführung in den rotierenden Ausrücker geleitet. Ist der Druck ausreichend groß, wird der Ausrückkolben in axialer Richtung gegen die Tellerfederzungen der Tellerfeder der Kupplung verschoben.
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Da der Druck im System überall gleich ist, wirkt dieser auch auf die Dichtungen der Drehdurchführung. Standardmäßig werden die Ausrücksysteme mit Drücken bis zu 40 bar ausgelegt. Diese hohen Drücke in Verbindung mit den hohen Gleitgeschwindigkeiten erfordern konstruktiv sehr aufwendige Dichtungen, was sich negativ auf die Kosten und den benötigten Bauraum auswirkt.
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Eine in die hydraulische Strecke zwischen Geberzylinder und Nehmerzylinder integrierte Druckübersetzung, durch welche der Druck des Geberzylinders von beispielsweise 40 bar auf 5 bar reduziert wird, gewährleistet, dass bei stillstehender Hydraulikzufuhr das Hydraulikmedium mit einem reduzierten Druck über die Drehdurchführung in den rotierenden Ausrücker geleitet wird, wodurch preiswerte Dichtungen für die Drehdurchführung einsetzbar sind.
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Ist der Druck ausreichend groß, wird der Ausrückkolben in axialer Richtung gegen die Tellerfederzungen der Kupplung verschoben. Dafür ist eine größere hydraulisch wirksame Fläche des Ausrückkolbens erforderlich. Da sich der Nehmerzylinder mitdreht, wird auch das Hydraulikmedium in eine rotierende Bewegung versetzt und durch die auf das Hydraulikmedium wirkende Fliehkraft steigt der Druck mit zunehmendem Durchmesser bzw. Radius in Abhängigkeit von der Drehzahl. Es besteht somit die Gefahr, dass der Ausrückkolben ohne Betätigung des Kupplungspedals in Richtung zum Ausrücklager ausrückt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen deckelfesten Nehmerzylinder zu entwickeln, mit dem auch bei hohen Drehzahlen ein ungewolltes Ausrücken des Ausrückkolbens verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der rotierende deckelfeste Nehmerzylinder einer Ausrückvorrichtung für die Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, welcher eine Drehdurchführung beinhaltet, weist eine stationäre Hydraulikzufuhr/Stator eines Hydraulikmediums zu einem Druckraum des rotierenden Nehmerzylinders (Rotor) auf, in welchem ein mit der Kupplung in Wirkverbindung stehender Ausrückkolben entlang der Drehachse (A) durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums axial bewegbar ist, wobei erfindungsgemäß in den rotierenden Nehmerzylinder wenigstens eine mit dem Ausrückkolben in Wirkverbindung stehende Fliehmasse integriert ist, welche einer unerwünschten Ausrückbewegung des Ausrückkolbens entgegenwirkt.
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Dies ist insbesondere für Anwendungen vorgesehen, bei welchen zwischen Geberzylinder und Nehmerzylinder ein Druckübersetzer angeordnet ist, der den Druck von z.B. 40 bar auf der Geberzylinderseite auf 5 bar auf der Nehmerzylinderseite reduziert, wodurch zwangsläufig die hydraulisch wirkende Fläche vergrößert werden muss und dadurch ein unerwünschtes Ausrücken des Ausrückkolbens bei nichtbetätigtem Kupplungspedal verhindert werden muss.
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Vorteilhafter Weise werden mehrere Fliehmassen in den Nehmerzylinder integriert, die über Kniehebel mit dem Ausrückkolben und einen axial feststehenden Bereich des Rotors Wirkverbindung stehen und auf den Ausrückkolben entgegen einer Ausrückbewegung mit einer drehzahlabhängigen Gegenkraft wirken.
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Durch die Fliehkraft der Fliehmassen wird der Kniehebel gestreckt und erzeugt somit eine axiale Kraft gegen den Ausrückkolben.
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Dazu ist jede Fliehmasse über einen Verbindungshebel mit dem Ausrückkolben wirkverbunden ist und stützt sich über einen Fliehmassenhebel, an dessen in Richtung zum Ausrückkolben weisenden Ende die Fliehmasse angeordnet ist, an dem axial feststehenden Bereich des Rotors ab.
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Vorteilhafter Weise ist der Verbindungshebel schwenkbar am Ausrückkolben und am Fliehmassenhebel gelagert und der Fliehmassenhebel ist ebenfalls schwenkbar an dem axial feststehenden Bereich des Rotors gekoppelt.
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Zur Befestigung des Verbindungshebels am Ausrückkolben wird am Ausrückkolben ein ringartiges Befestigungselement über einen Bajonettverschluss angeclipst. Das Befestigungselement weist erste Aufnahmen für die Befestigung des ausrückkolbenseitigen Endes des Verbindungshebels auf, wobei die Anzahl der ersten Aufnahmen der Anzahl der Verbindungshebel entspricht. Die Befestigung des Verbindungshebels am Befestigungselement wird bevorzugt durch Splinte realisiert.
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Rotorseitig sind die Fliehmassenhebel der Kniehebel an einer Rotorhalterung schwenkbar befestigt sind, die eine der Anzahl der Verbindungshebel entsprechende Anzahl von zweiten Aufnahmen für die Fliehmassenhebel aufweist. Auch hier erfolgt die Befestigung über Splinte
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In der Rotorhalterung sind Ausschnitte vorgesehen, durch welche der Ausrückkolben greift, der gegen die Tellerfeder der Kupplung wirkt. Um trotz der Ausschnitte eine gleichmäßige Anpresskraft an die Tellerfederzungen zu gewährleisten, ist am Ausrückkolben eine Druckplatte befestigt, die auf die Tellerfeder der Kupplung in axialer Richtung wirken.
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Vorteilhafter Weise sind über den Umfang verteilt mehrere Fliehmassen zwischen Ausrückkolben und Rotorhalterung angeordnet.
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Die Fliehmassen werden durch eine auf diese wirkende Fliehkraft radial nach außen bewegt und der Verbindungshebel des Kniehebels wirkt somit der ausrückseitigen Bewegung des Ausrückkolbens entgegen.
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Wird das Kupplungspedal bei nicht gestartetem Motor betätigt, rückt der Ausrückkolben aus und der Kniehebel beugt sich weiter.
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Wird das Kupplungspedal nicht betätigt und der Motor dreht, wirkt auf das Fluid die Zentrifugalkraft. Diese hat einen Druckanstieg mit größer werdendem Durchmesser zur Folge. Der Druck wirkt auf die Fläche des Ausrückkolbens und hat eine axiale Kraft zur Folge, die die Kupplung ungewollt betätigen würde. Aber auch auf die Kniehebel wirkt eine Zentrifugalkraft die ein Strecken des Kniehebels zur Folge hat. Durch die Verbindung des Kniehebels mit dem Ausrückkolben über die Ausrückkolbenbefestigung, wirkt ein Teil der Zentrifugalkraft des Kniehebels in axialer Richtung als Gegenkraft zur Ausrückkraft des Ausrückkolbens.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen rotierenden deckelfesten Nehmerzylinder,
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2 Explosivdarstellung des Ausrückkolbens und des Befestigungselementes.
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3 die Einzelheit X gem. 2,
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4 die Einzelheit Z gem. 2,
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5 die Prinzipdarstellung der Rotorhalterung, die mit dem Gehäuse (Rotor) verbunden wird,
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6 die Prinzipdarstellung der Druckplatte, die an dem Ausrückkolben befestigt wird. Der rotierende deckelfeste Nehmerzylinder 1 (Rotor) einer Ausrückvorrichtung für die Betätigung einer nicht dargestellten Kupplung eines Kraftfahrzeuges weist gemäß 1 eine stationäre Hydraulikzufuhr (Stator) 2 eines Hydraulikmediums zu einem Druckraum 3 des rotierenden Nehmerzylinders (Rotor) 1 auf, in welchem ein Ausrückkolben 4 entlang der Drehachse A durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikmediums axial bewegbar ist. Jede Fliehmasse 6 ist über einen Verbindungshebel 7 mit dem Ausrückkolben 4 mittels eines ringförmigen Befestigungselementes 4.1 wirkverbunden und stützt sich über einen Fliehmassenhebel 8 an einer scheibenartigen Rotorbefestigung 9, die mit dem Rotor 1 verbunden ist ab. Der Verbindungshebel 7 ist schwenkbar am Ausrückkolben und am Fliehmassenhebel 8 gelagert und der Fliehmassenhebel 8 ist an der Rotorbefestigung 9 schwenkbar befestigt. Die schwenkbare Befestigung erfolgt jeweils über Splinte 10. Der Verbindungshebel 4 und der Fliehmassenhebel 8 sind so zueinander geneigt, dass deren miteinander im Bereich der Fliehmasse 6 verbundenen Enden radial innerhalb der Enden, des Kniehebels, die am Befestigungselement 4.1 und an der Rotorbefestigung angebunden sind, liegen.
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Durch die Fliehkraft bei der Rotation des Ausrückkolbens 4 und des Kniehebels 5 werden die Fliehmassen 6 radial nach außen bewegt und der Kniehebel 5 gestreckt. Der Kniehebel 5 erzeugt somit eine axiale Kraft gegen den Ausrückkolben 4 und verhindert dadurch eine unerwünschte Ausrückbewegung des Ausrückkolbens.
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Die hier vier Kniehebel 5 sind gleichmäßig auf dem Umfang verteilt. Ein Kniehebel 5 besteht jeweils aus dem Verbindungshebel 7 und einem Fliehmassenhebel 8 der an einem Ende eine höhere Masse (Fliehmasse 8) aufweist.
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Das Befestigungselement 4.1 wird gemäß 2 auf den Ausrückkolben 4 aufgeschoben. Es weist Ausschnitte 4.2. und der Ausrückkolben 4 dazu korrespondierende Absätze 4.3 auf (siehe auch 3 und 4), die nach der Montage ineinander greifen und zur Positionierung und als Verdrehsicherung dienen.
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Das Befestigungselement 4.1 weist eine der Anzahl der Verbindungshebel 7 entsprechende Anzahl von ersten Aufnahmen 11 für die Befestigung des ausrückkolbenseitigen Endes des Verbindungshebels 7 auf, der in 2 nicht dargestellt ist.
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Axial wird das Befestigungselement 4.1 durch einen Bajonettverschluss 12 gesichert (s. 1) der auch die Stangendichtung 13 des Ausrückkolbens 4 sichert.
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Der Kolben 4 weist über den Umfang verteilt Vorsprünge 14 auf, wie es aus den 2 ersichtlich ist.
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Nachdem das Befestigungsmittel 4.1 am Kolben 4 befestigt ist, werden gemäß 5 die Kniehebel 5 mit dem ausrückkolbenseitigen Ende der Verbindungsstange 7 in den ersten Aufnahmen 11 des Befestigungselementes 4.1 mittels Splinten 10 schwenkbar montiert. Die Fliehmassenhebel 8 werden nun rotorseitig an der Rotorbefestigung 9 schwenkbar befestigt. Die Rotorbefestigung 9 weist dazu eine der Anzahl der Fliehmassenhebel 8 entsprechende Anzahl von zweiten Aufnahmen 9.1 auf. Hier sind aufgrund der vier Kniehebel 5 vier zweite Aufnahmen 9.1 vorgesehen.
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Die Rotorbefestigung 9 weist Ausschnitte 9.2 auf, durch welche der Ausrückkolben 4 mit seinen Vorsprüngen 14 im montierten Zustand reicht.
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Nachdem die Fliehmassenhebel 8 mit der Rotorbefestigung 9 an deren zweiten Aufnahmen 9.1 mittels Splinten 10 verbunden sind (s. 6) wird an den durch die Ausschnitte 9.2 reichenden Vorsprüngen 14 des Kolbens 4 eine Druckplatte 15 durch einclipsen befestigt, die auf eine nicht dargestellte Tellerfeder der Kupplung in axialer Richtung wirkt.
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Aus 1 ist auch ersichtlich, dass zwischen dem Nehmerzylinder 1 und der Hydraulikzufuhr 2 ist eine Drehdurchführung 16 für das Hydraulikmedium vorgesehen. Durch die stillstehende Hydraulikzufuhr 2 und die Drehdurchführung 16 wird das Hydraulikmedium in den rotierenden Nehmerzylinder geleitet.
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Nach einer gewissen Zeit dreht sich das komplette Hydraulikmedium mit. Durch die auf das Hydraulikmedium wirkende Fliehkraft erhöht sich der Druck exponential mit dem Durchmesser. Dieser Druck wirkt auf die Fläche des Ausrückkolbens 4 und hat eine axiale Kraft zur Folge, die den Ausrückkolben 4 zum Ausrücken bewegt, wogegen der Kniehebel wirkt.
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Betätigt man nun das nicht dargestellte Kupplungspedal wird das Kräftegleichgewicht zu Gunsten des Ausrückvorganges aufgehoben und es wirkt zusätzlich die Ausrückkraft in axialer Richtung. Dadurch verschiebt sich der Ausrückkolben 4 in axialer Richtung gegen die nicht dargestellte Tellerfeder der Kupplung und drückt gleichzeitig den Kniehebel 5 zusammen, wodurch sich die Fliehmassen 6 radial nach innen bewegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- stationäre Hydraulikzufuhr
- 3
- Druckraum
- 4
- Ausrückkolben
- 4.1
- Befestigungselement
- 4.2
- Ausschnitte
- 4.3
- Absätze
- 5
- Kniehebel
- 6
- Fliehmasse
- 7
- Verbindungshebel
- 8
- Fliehmassenhebel
- 9
- Rotorbefestigung
- a
- zweite Aufnahmen
- b
- Ausschnitte
- 10
- Splinte
- 11
- erste Aufnahmen
- 12
- Bajonettverschluss
- 13
- Stangendichtung
- 14
- Vorsprünge
- 15
- Druckplatte
- 16
- Drehdurchführung
- A
- Drehachse
