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Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg, der auch als Schutzbalg bezeichnet werden kann, für einen Nehmerzylinder in einem Gehäuse eines Kupplungs- oder Bremssystems, mit zumindest einem Ring oder einem Wulst an einem Ende, der zum wenigstens formschlüssigen Anbringen an einem relativ zum Gehäuse verschieblichen Befestigungsring oder dem Gehäuse ausgelegt ist, und von dem sich ein Hauptkörper weg erstreckt, der eine Vielzahl von Falten aufweist.
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Aus dem Stand der Technik, etwa der
DE 10 2010 010 137 A1 ist ein Nehmerzylinder für Kraftfahrzeuge mit einem konzentrisch um eine Getriebeeingangswelle angeordneten Gehäuse und einem darin beweglich angeordneten, mit einem Ausrücklager verbundenen ringförmigen Kolben bekannt. Das Ausrücklager wird dabei mittels eines den Kolben umschließenden Energiespeicher mit Druck beaufschlagt und der Energiespeicher wird von einem mit wulstartigen Enden versehenen Schutzbalg umhüllt. Dessen endseitiges Ende ist zwischen dem Energiespeicher und dem Gehäuse eingeklemmt beziehungsweise mit diesem verpresst und dessen ausrücklagerseitiges Ende liegt hinter einem vom Energiespeicher mit Druck beaufschlagten, mit dem Kolben und dem Ausrücklager verbundenen Kragen auf. Die wulstartigen Enden des Schutzbalgs werden in Befestigungsringen aufgenommen und mit dem jeweiligen Befestigungsring verklemmt.
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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- beziehungsweise 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. Zum Schutz vor Verschmutzung beziehungsweise als Abdichtung des Ringkolbens werden elastische Schutzbalge eingesetzt, die die Vorspannfeder umhüllen.
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Diese Schutz- oder Faltenbalge stehen üblicherweise mit ihrem einen Ende mit dem Gehäuse und mit ihrem anderen Ende mit dem Ausrücklager in Verbindung und verhindern bei der Bewegung des Kolbens ein Eintragen von Schmutz aus der Umgebung. Dabei sind unterschiedliche Befestigungen beziehungsweise Anordnungen des Schutzbalges bekannt.
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So werden in der
DE 10 2005 000 619 T5 und in der
DE 10 2007 023 275 A1 Zentralausrücker offenbart, bei denen jeweils ein Faltenbalg vorgesehen ist, der sich mit seinem einen Ende am Gehäuse und mit seinem anderen Ende am Ausrücklager abstützt. Dabei sind sowohl am Gehäuse, als auch am Ausrücklager stirnseitige Aufnahmen vorgesehen, in die der in axialer Richtung verlängerbare Faltenbalg eingesetzt ist. Diese stirnseitigen Aufnahmen weisen eine radiale und eine axiale Anlagefläche für das wulstartig ausgebildete Ende des Faltenbalges auf und dienen lediglich dessen Führung und Zentrierung. Da keine Befestigung der Enden des Schutzbalges vorgesehen ist, kann es passieren, dass dieser aus den Aufnahmen herausrutscht beziehungsweise dass der elastische Schutzbalg aufgrund von Wärmeeinwirkung schon nach kurzer Einsatzzeit nicht mehr seine ursprüngliche Form (maximale Auszugsposition) einnimmt und somit keinen optimalen Schmutzschutz gewährleisten kann.
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Insbesondere bei Anordnungen, die eine Befestigung des einen Endes des Schutzbalges am Gehäuse vorsehen, während das ausrücklagerseitige Ende nur eine Führung und Zentrierung erfährt, kommt es zur Ausbildung eines Spaltes zwischen dem Schutzbalg und dem Ausrücklager, durch den Schmutzpartikel an den Energiespeicher und den Ringkolben gelangen können.
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Bei einer in der
DE 100 80 438 C1 gezeigten Ausführung eines Nehmerzylinders ist das ausrücklagerseitige Ende des Schutzbalges mit einem sich am Lagerinnenring des Ausrücklager abstützenden Abschirmring verbunden. Dabei weist der Abschirmring am Außenumfang eine durch eine Querschnittsverengung gebildete radial umlaufende Nut auf, in die das wulstförmige Ende des Faltenbalges eingreift. Das Querschnittsprofil der Nut ist U-förmig ausgebildet und zeigt eine axial gerichtete sowie zwei zueinander parallel verlaufende radiale Anlageflächen für das komplementär ausgebildete Ende des Faltenbalges, der in Umfangsrichtung dieser Nut frei beweglich angeordnet ist. Bei dieser Anbringung des Faltenbalges ist zwar das Risiko des Ausfalls von einer Schutzfunktion geringer, aber die Gefahr des Herausrutschens des ausrücklagerseitigen Endes des Faltenbalges aus der nach radial außen gerichteten Nut besteht auch hier. Vor Allem weist diese bekannte Lösung aber einen erhöhten Montageaufwand auf, da ein zusätzlicher Montageschritt für das Einpressen des Faltenbalgendes in die Nut nötig ist.
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Bei den bekannten Faltenbalgen ist auch eine automatisierte Montage bisher recht schwierig. Ferner erfordert der am Faltenbalg vorhandene Ring relativ viel axialen Bauraum. Ferner ist der Faltenbalg nur im zusammengedrückten Zustand montierbar, was also Probleme aufwirft, wenn die Minimalextension, etwa bei einem zentralen Kupplungsausrücker, einem Concentric Slave Cylinder / CSC oder ähnlichen Bauteilen, früher erreicht wird.
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Neben dem Abstellen all dieser Nachteile, soll also eine automatisierte Montierbarkeit gewährleistet sein und im montierten Zustand eine Verliersicherung vorgehalten sein. Der Faltenbalg soll im montierten Zustand auch die axiale Zugkraft halten.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Faltenbalg dadurch erreicht, dass der Hauptkörper am Ring oder am Wulst so befestigt ist, dass eine auf den Faltenbalg bei dessen Einsetzen in den Befestigungsring und/oder das Gehäuse einwirkende Einführkraft eine Schwenkbewegung des Rings oder Wulstes nach außen bewirkt. Dabei wird unter „nach außen“ eine Schwenk- oder Verdrillbewegung in Richtung eines Faltenbalgäußeren verstanden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Nehmerzylinder für ein Kupplungs- oder ein Bremssystem mit einem Gehäuse und einem daran axial beweglich angebrachten Kolben, der mit einem Ausrücklager in Wirkbeziehung steht, wobei das Ausrücklager einen Befestigungsring aufweist, an dem der Faltenbalg angebracht ist, wobei der Faltenbalg zusätzlich auch am Gehäuse angebracht ist.
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Ein solcher Nehmerzylinder beziehungsweise ein entsprechendes Kupplungs- oder Bremssystem wird dadurch verbessert, dass der Faltenbalg erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend hier erläutert.
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Es ist von Vorteil, wenn ein Verbindungsbereich des Hauptkörpers zum Rand oder zum Wulst radial innerhalb einer Kraftwirkungslinie einer Reaktionskraft auf die Einführkraft, ausgehend von einem im Rand oder Wulst definierten Krafteinleitbereich, vorhanden ist. Der Verbindungsbereich beherbergt dann einen Wendepunkt. Der Wendepunkt ist dann radial innerhalb der Kraftwirkungslinie angeordnet. Dadurch wird die Schwenk- oder Verdreh- oder Verdrillbewegung des Randes oder Wulstes relativ zum Hauptkörper nach außen als zwangsläufige Reaktion auf das Aufschieben des Faltenbalges auf einen Befestigungsvorsprung erzwungen.
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Für die Anbringbarkeit von Vorteil ist es, wenn der Rand oder der Wulst eine Aufnahme oder eine Nut für einen Vorsprung des Befestigungsringes oder Gehäuses an der radialen Innenseite aufweist. Der Faltenbalg kann dann mit einfachen Mitteln über einen den Vorsprung aufweisenden Rückhalteabschnitt so geschoben werden, dass er außerhalb des Rückhalteabschnittes angeordnet ist und wirkungsvoll ein Schmutzeindringen verhindert.
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Wenn der Hauptkörper an einem radial innen liegenden Bereich des Ringes oder Wulstes befestigt ist, so wird der axiale Bauraum des Faltenbalges effizienter genutzt, da weniger Platz für die Falten zur Verfügung gestellt werden muss und kein Platz mehr für beispielsweise eine ganze Falte verschwendet werden muss.
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Es ist auch von Vorteil, wenn der Ring oder der Wulst als ein integraler Bestandteil des Faltenbalges ausgestaltet ist. Der Faltenbalg, bestehend aus einem Ring oder Wulst an jedem Ende des Hauptkörpers, und kann dann in einem Arbeitsschritt umformtechnisch einfach hergestellt werden.
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Es ist auch zweckmäßig, wenn der Verbindungsbereich als sich in Axialrichtung erstreckendes Verlängerungsstück ausgebildet ist. Ein besonders gutes Zusammenfalten des Faltenbalges kann dann erreicht werden.
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Ein Nehmerzylinder kann auch dadurch weitergebildet werden, dass der Ring oder der Wulst des Faltenbalges über eine Clipsverbindung am Befestigungsring und/oder am Gehäuse festgelegt ist. Eine Demontage kann dann einfach bewirkt werden und die Montag ohne Zuhilfenahme komplexer Werkzeuge einfach und kostengünstig durchgeführt werden.
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Für das effiziente Funktionieren des Nehmerzylinders ist es auch von Vorteil, wenn das Ausrücklager mittels eines sich am Gehäuse abstützenden und den Kolben umschließenden Energiespeichers, wie einer Druckfeder, beispielsweise einer Schraubenfeder, eine axiale Vorspannung erhält.
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Damit der Verschleiß des Faltenbalges nicht zu hoch wird, ist es von Vorteil, wenn der Befestigungsring ein radial abstehendes Abschirmelement, wie eine Zunge aufweist, um einen Kontakt des Faltenbalges mit dem Ausrücklager zu verhindern. Die Zunge kann umlaufend ausgebildet sein, oder an einigen Stellen des Umfangs unterbrochen und radial abstehend vorhanden sein.
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Mit anderen Worten wird ein Faltenbalg für einen konzentrischen Nehmerzylinder, der an dem außenlagerrückseitigen Ende und / oder dem gehäuseseitigen Ende mittels einer Clipsverbindung am Ausrücklager festgelegt ist, vorgeschlagen, wobei der Faltenbalg in seinem Montagezustand noch nicht in der Clipsverbindung eingerastet ist, sondern bei einer ersten Betätigung auf Minimalextension der Faltenbalg in die Clipse geschoben wird. Das Design des einrastenden Wulstes des Faltenbalges ist dabei nämlich so ausgelegt, dass die Einführkraft eine Schwenkbewegung des Wulstes nach außen hervorruft, so dass die Clipsverbindung mit verhältnismäßig geringer Kraft erhalten wird und nicht alle Windungen des Faltenbalges zum Einrasten auf Block liegen müssen. Dadurch ist bei der ersten Betätigung ein sicheres Einrasten möglich, selbst bei kurzen Kolbenhubbewegungen. Der axiale Bauraum des Faltenbalges ist verringert.
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Eine erste Windung vom Faltenbalg ist nach außen geöffnet bzw. eröffnet. Der Faltenbalg ist bei der Montage mittels einer Fase zentriert. Dank dieser Ausführung rutscht der Faltenbalg bei der ersten Betätigung auf den Haltering. Der Haltering kann auch als Befestigungsring bezeichnet werden. Der Ring vom Faltenbalg, welcher auch als Wulst bezeichnet werden kann, biegt sich dabei leicht nach außen ab. Das lässt es zu, dass sich der Faltenbalg mittels eines Hinterschnittes am Befestigungsring festklammert. Beim Ziehen am Faltenring strebt der Ring oder Wulst nach innen, was die Haftung des Faltenbalges am Befestigungsring erhöht. Dank diesem besonderen Design lässt sich der Faltenbalg automatisiert montieren und kann Zugbelastungen aufnehmen. Außerdem braucht eine solche Ausführung weniger axialen Bauraum, als die bekannten Analoga.
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Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der unterschiedliche Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nehmerzylinder in einem Kupplungs- oder Bremssystem, das einen erfindungsgemäßen Faltenbalg einsetzt, und zwar im nahezu maximal ausgefahrenen Zustand,
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2 die Situation beim Montieren des Faltenbalgs an einem Befestigungsring und die Kraft- und Bewegungsverläufe,
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3 eine schematische Darstellung des Kipp- oder Schwenkverlaufs des dem Befestigungsring nächsten Abschnitts des Faltenbalges,
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4 der Faltenbalg aus den 1 und 2 in seiner maximal komprimierten Position, und zwar im am Befestigungsring angebrachten Zustand,
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5 eine im Vergleich zu der Situation in 4 weiter ausgefahrene / ausgelenkte Situation des Faltenbalges bei vollbrachter Montage am Befestigungsring,
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6 eine überlagerte Darstellung vor und nach dem Montieren des Faltenbalges am Befestigungsring,
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7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faltenbalges in montierter Situation, und
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8 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faltenbalges in montierter Situation.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Faltenbalg 1, in einer montierten Situation an einem Nehmerzylinder 2 dargestellt. Der Faltenbalg 1 kann auch als Schutzbalg bezeichnet werden. Der Nehmerzylinder 2 weist ein Gehäuse 3 auf. Es ist ein Befestigungsring 4 vorhanden, an dem ein Ring / Wulst 5 einclipsbar ist.
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Der Faltenbalg 1 weist an seinen beiden Enden je einen Ring/Wulst 5 auf, wobei der befestigungsringferne Ring / Wulst 5 zum einclipsen in / auf das Gehäuse 3 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Ringen / Wulsten 5 ist ein Hauptkörper 6 des Faltenbalges 1 vorhanden, der eine Vielzahl von Falten 7 aufweist.
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In dem in 1 dargestellten Teilschnitt ist das Gehäuse 3 hohlzylindrisch ausgebildet, was zu einer doppelten Wand im Inneren führt. Ein ringförmiger Kolben 8 ist axial beweglich in einem zwischen der inneren und der äußeren Zylinderwand des Gehäuses 3 vorhandenen Zwischenraum angeordnet, in welchem während der Bewegung des Kolbens 8 ein Druckraum 9 entsteht. Die innere Wand / Wandung des Gehäuses 3 kann auch von einer Führungshülse gebildet sein, an welcher der ringförmige Kolben 8 entlang gleitet.
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Das dem Druckraum 9 gegenüberliegende Ende des Kolbens 8 ist mit einem Ausrücklager 10 verbunden, an dem sich ein den Kolben 8 umgebender, vorgespannter Energiespeicher 11 beispielsweise einer Schraubendruckfeder abstützt. Zur Abdichtung der Lauf- beziehungsweise Führungsfläche(n) des Kolbens 8 gegen Schmutz, wird dieser sowie der Energiespeicher 11 mit dem Faltenbalg 1 umhüllt. Dabei ist ein erstes Ende 12 am Gehäuse 3 befestigt und das andere, zweite Ende, das heißt ein ausrücklagerseitige Ende 13 des Faltenbalges 1 mit dem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Befestigungsring 4 verbunden.
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Auf die Befestigung des Faltenbalges 1 am Gehäuse 3 wird hier nicht näher eingegangen, da dies ähnlich oder anders als in den Figuren dargestellt ausgebildet sein kann. Natürlich ist es möglich, dass beide Enden auch zueinander gleich ausgebildet sind.
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Das Ausrücklager 10 weist einen Lagerinnenring 14 auf. Am Lagerinnenring 14 ist der Befestigungsring 4 verbunden. Der Lagerinnenring 14 weist einen ring- oder zylinderförmigen Grundkörper auf, der ein schräg nach radial außen, von dem gehäuseseitigen Ende 12 des Faltenbalges 1 weg und zum Ausrücklager 10 hin, gerichtetes Rastelement 15 aufweist. Das Rastelement 15 kann auch als Kragenabschnitt bzw. Kragen bezeichnet werden. Es kann auch als Haken bezeichnet werden oder als Vorsprung.
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Der Kragenabschnitt läuft am Außenumfang des Befestigungsringes 4 radial umlaufend um, kann durchgehend ausgestaltet sein, oder unterbrochen.
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Außerdem weist der Befestigungsring 4 ausrücklagerseitig ein radial abstehendes Abschirmelement 16 auf. Das Abschirmelement 16 kann auch als Zunge bezeichnet werden.
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Das Abschirmelement 16 wird zur Verhinderung eines Kontaktes zwischen dem Faltenbalg 6 und dem Ausrücklager 10 eingesetzt. Das Abschirmelement 16 ist dabei axial beabstandet zu dem / den Kragen und kann aus zumindest einer radial umlaufend angeordneten Zunge oder aus mehreren über den Umfang verteilt vorgesehenen Zungen gebildet sein. Dabei sind die Zungen vorzugsweise alternierend zu den Kragen angeordnet.
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Außerdem sind an dem Befestigungsring 4 für die Aufnahme der letzten Windung des Energiespeichers 11 eine Innennut 17 und zur Verbindung des axialen Schenkels des Lagerinnenringes 14 mit dem Befestigungsring 4 eine Aufnahme 18 ausgebildet. Ein Schenkel des Lagerinnenrings 14 ist mit dem Bezugszeichen 19 versehen.
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Der Ring / Wulst 5 des Faltenbalges 1 weist auch eine Nut / ein Aufnahmeelement auf, in welches das Rastelement 15 nach Art einer Clipsverbindung eingreift. Das Rastelement 15 hintergreift eine Struktur des Wulstes 5 formschlüssig. Die Struktur kann auch das Rastelement 15 hintergreifen, oder auf ähnliche Weise formschlüssig kontaktieren.
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Während die radialen Zungen insbesondere während der Komprimierung des Faltenbalges 1 dessen Berührung mit dem Ausrücklager 10 verhindern sollen, dienen die Kragen der Verbindung mit dem wulstartigen Ende 13 des Faltenbalges 1.
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Zur Realisierung der Verbindung mit dem Befestigungsring 4 weist das ausrücklagerseitige wulstartige Ende 13 des Faltenbalges, anschließend an den Hauptkörper 6, ein Aufnahmeelement / eine Nut 20 auf, in welches das Rastelement 15, das heißt der Kragen beziehungsweise die komplementär ausgebildeten Kragen 15 des Befestigungsringes 4 einclipsbar ist / sind. Das Aufnahmeelement 20 des Faltenbalges 1 wird hierbei von einer schräg nach innen gerichteten, radial umlaufend angeordneten Nut gebildet.
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In 1 ist nahezu die maximale Ausrückposition des Kolbens 8 und damit auch des Ausrücklagers 10 dargestellt. Dabei weisen auch der Energiespeicher 11 und der Faltenbalg 1 ihre maximale oder nahezu maximale Extension auf. Die Rastelemente / Kragen 15 des Befestigungsringes 4 sind in das Aufnahmeelement beziehungsweise die Nut 20 des Faltenbalges 1 eingeclipst.
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In den 2 und 3 ist bei Bewegung des Faltenbalges 1 aufgrund der Kraft FEinbau eine Axialbewegung des Faltenbalges auf den Befestigungsring 4 festzustellen, wobei dann eine Reaktionskraft 21 in einem Krafteinleitbereich 22 festzustellen ist, die schräg nach außen, an einem Wendepunkt 23 in einem Verbindungsbereich 24 vorbei, ein Verschwenken des Ringes / Wulstes 5 nach außen erzwingt. Das Verschwenken ist mit dem Pfeil 25 symbolisiert. In 3 ist auch das Verschwenken schematisch dargestellt.
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Ist eine Minimalextension des Faltenbalges 1, wie in 4 dargestellt, erreicht, so liegen die einzelnen Falten 7 aufeinander, also auf Block.
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Während in 5 nur der montierte Zustand des Faltenbalges am Befestigungsring 4 wiedergegeben ist, gibt die 6 schematisch den Ablauf während des Einclipsens des Faltenbalges 1 wieder. Eine erste Windung 26 steht dabei vom Ring / Wulst 5 schräg, radial nach innen ab. Beim Einhängen wird eine Clipsverbindung eingegangen.
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In den 7 und 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, wobei im Ausführungsbeispiel nach 7 ein Verlängerungsstück 26 zwischen dem Hauptkörper 6 und dem Ring / Wulst 5 eingesetzt ist und sich überwiegend in axialer Richtung erstreckt.
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In 8 weist das dort dargestellte Ausführungsbeispiel eine klammerartige Ring-/Wulstausgestaltung auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faltenbalg
- 2
- Nehmerzylinder
- 3
- Gehäuse
- 4
- Befestigungsring
- 5
- Ring / Wulst
- 6
- Hauptkörper
- 7
- Falten
- 8
- Kolben
- 9
- Druckraum
- 10
- Ausrücklager
- 11
- Energiespeicher
- 12
- erstes Ende des Faltenbalges
- 13
- zweites Ende des Faltenbalges
- 14
- Lagerinnenring
- 15
- Rastelement
- 16
- Abschirmelement
- 17
- Innennut
- 18
- Aufnahme
- 19
- Schenkel des Lagerinnenrings
- 20
- Nut / Aufnahmeelement
- 21
- Reaktionskraft
- 22
- Krafteinleitbereich
- 23
- Wendepunkt
- 24
- Verbindungsbereich
- 25
- Pfeil
- 26
- Verlängerungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010010137 A1 [0002]
- DE 102005000619 T5 [0005]
- DE 102007023275 A1 [0005]
- DE 10080438 C1 [0007]
