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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere in der Art eines als CSC (Concentric Slave Cylinder) ausgebildeten Nehmerzylinders, welcher ein Zylindergehäuse mit zumindest einem ringförmigen Druckraum aufweist, in welchem ein Ringkolben axial verschiebbar geführt und druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist.
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Bei gattungsgemäßen konzentrischen Nehmerzylindern (CSC) steht ein ringförmiger Kolben in einem engen Kontakt mit einer zwischen einer inneren und einer äußeren Zylinderwand eines Zylindergehäuses definierten Bohrung. Dadurch wird eine ringförmige Betätigungskammer geschaffen, in die ein Fluid eingeleitet werden kann, um den Kolben gegenüber dem Zylinder zu verschieben und so ein am Kolben oder Zylinder angeordnetes Ausrücklager zu bewegen. Am druckraumseitigen Ende des Kolbens ist eine Dichtung angeordnet, die den Druckraum (die ringförmige Betätigungskammer) zu seiner Umgebung hin abdichtet.
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Derartige ringförmig ausgebildete Nehmerzylinder setzen eine ringförmige Abdichtung voraus, die üblicherweise durch einen aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Dichtungsring realisiert wird. Hierbei kommen bekannter Weise vulkanisierte Profilringe mit verschiedenen Kautschukrezepturen zur Anwendung. Häufig wird dabei ein synthetischer Kautschuk aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) aufgrund seiner Werkstoffeigenschaften bevorzugt. Zur Verbindung mit dem Kolben des Nehmerzylinders ist dabei an den Dichtungsring ein Halteelement angeformt oder der Dichtungsring wird in einem mit dem Kolben verbindbaren Halteelement bzw. Dichtungsträger aufgenommen.
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So ist beispielsweise aus
DE 196 81 324 C1 eine Ringkolbendichtung für ein hydraulisch betätigbares Ausrücksystem für eine Reibungskupplung von Fahrzeugen bekannt, welche einen Nehmerzylinder mit einem Druckgehäuse aufweist, das konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums in einer Längsbohrung des Druckgehäuses eine Führungshülse radial beabstandet angeordnet ist. Im Druckraum des Nehmerzylinders ist ein Ringkolben axial verschiebbar geführt, an dem druckraumseitig eine Dichtung mit V-förmig radial gespreizten Dichtlippen vorgesehen ist. Die Dichtung ist dabei axial und radial spielbehaftet mittels eines an der Dichtung angeordneten Fortsatzes im Bereich einer radialen Randzone formschlüssig am Ringkolben aufgenommen.
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Die bekannten Ringkolbenabdichtungen weisen einen relativ großen Spalt zwischen dem Dichtungselement (Dichtlippen) und der an der Führungshülse bzw. der Gehäusewand des Nehmerzylinders befindlichen Dichtlippenlaufbahn auf, was zu einer nachteiligen Spaltextrusion der Dichtringe führen kann. Bei der Spaltextrusion werden Teile der Dichtung in einen Spalt zwischen Ringkolben und Nehmerzylindergehäuse bzw. Ringkolben und Führungshülse gepresst, wodurch die Dichtung abgenutzt/beschädigt wird.
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In
EP 1 970 589 A2 ist ein gattungsgemäßer Nehmerzylinder offenbart, bei dem eine Verringerung der Spaltextrusion erzielt werden soll. Der Nehmerzylinder weist hierbei ein konzentrisch zu einer Getriebeeingangswelle angeordnetes Gehäuse auf, von dessen zylindrischer Innenfläche eine Führungshülse radial beabstandet angeordnet ist. Zwischen der genannten Innenfläche und der zylindrischen Außenfläche der Führungshülse besteht ein kreisringförmiger Druckraum, in dem ein Ringkolben axial verschiebbar geführt ist. Der Ringkolben ist druckraumseitig mit einer, radial gespreizte Dichtlippen aufweisenden, Dichtung versehen, welche über einen Dichtungsträger mit dem Kolben verbunden ist. Der formschlüssig (Clipsverbindung) mit dem Ringkolben verbundene Dichtungsträger weist dabei eine Armierung auf, die aus einem unter Druck elastischen und insbesondere in radialer Richtung verformbaren Werkstoff besteht. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes wird der druckraumseitige Teil des Dichtungsträgers in radialer Richtung aufgeweitet/gespreizt, wodurch ein zwischen Ringkolben und Gehäuse und/oder zwischen Ringkolben und Führungshülse vorhandener Ringspalt verkleinert wird. Allerdings ist auch hier eine Spaltextrusion nicht ausgeschlossen, da auf Grund der formschlüssigen Verbindung sowohl zwischen Kolben und Dichtungsträger als auch zwischen Dichtungsträger und Dichtung ein Spiel vorhanden ist. Insbesondere bei bestimmten Temperaturen kann sich der vorhandene Spalt negativ auswirken und eine Spaltextrusion ermöglichen. Zudem ist die Herstellung/Montage von Dichtung und Dichtungsträger aufwendig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere in der Art eines als CSC ausgebildeten Nehmerzylinders zu entwickeln, welcher eine spielfreie Verbindung von Kolben und Dichtung ohne Spaltextrusion aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere in der Art eines als CSC (Concentric Slave Cylinder) ausgebildeten Nehmerzylinders, welcher ein Zylindergehäuse mit zumindest einem ringförmigen Druckraum aufweist, in welchem ein Ringkolben axial verschiebbar geführt und druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, ist erfindungsgemäß die Dichtung stoffschlüssig mit dem Ringkolben verbunden. Vorzugsweise ist die Dichtung mit dem Ringkolben mittels Vulkanisieren verbunden. Dabei besteht der Ringkolben in vorteilhafter Weise aus einem elastisch verformbaren Werkstoff. Die Dichtung ist in der Art eines Nutdichtrings ausgebildet und weist einen sich innerhalb des Ringkolbens axial erstreckenden Bereich und einen in Richtung zum Druckraum über den Ringkolben hinausragenden Bereich auf. Der innerhalb des Ringkolbens liegende Bereich der Dichtung ist von einem axialen Fortsatz gebildet, welcher in eine am druckraumseitigen Ende des Ringkolbens befindliche Aufnahme/Ringnut stoffschlüssig eingebracht ist. Der über den Ringkolben hinausragende Bereich der Dichtung ist von zwei radial gespreizten Dichtlippen gebildet, wobei eine radial außen angeordnete Dichtlippe an einer Zylinderinnenfläche des Zylindergehäuses und eine radial innen angeordnete Dichtlippe an einer Zylinderaußenfläche/ Führungshülse abdichtend zur Anlage bringbar sind. Der über den Ringkolben hinausragende Bereich der Dichtung weist in vorteilhafter Weise einen das druckraumseitige Ende des Ringkolbens umgreifenden Hinterschnitt auf. Dabei weist das druckraumseitige Ende des Ringkolbens einen radial außen angeordneten, von dem ersten Hinterschnitt aufgenommenen ringförmigen Kolbenbereich und einen radial innen angeordneten, von dem zweiten Hinterschnitt aufgenommenen ringförmigen Kolbenbereich auf. In vorteilhafter Weise besitzen die Kolbenbereiche dabei eine sich in Richtung Druckraum verjüngende Form. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraums sind die elastisch verformbaren Kolbenbereiche in radialer Richtung aufspreizbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Teillängsschnitts durch einen als CSC ausgebildeten Nehmerzylinder in einem drucklosen Zustand,
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2 eine schematische Darstellung eines Teillängsschnitts durch einen als CSC ausgebildeten Nehmerzylinder in einem druckbeaufschlagten Zustand.
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Die 1 und die 2 zeigen einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung, welche einen als CSC ausgebildeten Nehmerzylinder darstellt, in einem Teillängsschnitt. Der Nehmerzylinder gehört zu einem – hier nicht näher gezeigten – hydraulischen Ausrücksystem zur Betätigung einer Kupplung und ist konzentrisch um eine hier schematisch anhand einer Rotationsachse A dargestellte Getriebeeingangswelle angeordnet. Er weist ein Zylindergehäuse 1 mit einer radial außen liegenden Zylinderinnenfläche 1.1 und einer konzentrisch dazu angeordneten, radial innen liegenden Zylinderaußenfläche 1.2 auf, zwischen denen sich ein Ringraum/Druckraum 2 befindet. Dabei kann die innere Zylinderaußenfläche 1.2 beispielsweise auch von einer konzentrisch um die Rotationsachse A gelagerten Führungshülse gebildet sein. In dem Ringraum/ Druckraum 2, der mit einem hier nicht gezeigten Fluid-Anschluss in Verbindung steht, ist ein ringförmig ausgebildeter Kolben 3 axial verschiebbar angeordnet, der mit seinem dem Druckraum 2 abgewandten Ende mit einem hier nicht gezeigten Ein-/Ausrücklager zur Betätigung der Kupplung in Wirkverbindung steht.
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An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass der als CSC ausgebildete erfindungsgemäße Nehmerzylinder sowohl in einer Einfach- als auch in einer Doppelkupplung eingesetzt sein kann, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel es sich um eine Doppelkupplung handelt, mit einem deckelfest und konzentrisch angeordneten Ausrücksystem. An dem druckraumseitigen Ende des Ringkolbens 3 ist eine Dichtung 4 vorgesehen, die zusammen mit der Zylinderinnenfläche 1.1 des Zylindergehäuses 1 und der Zylinderaußenfläche/Führungshülse 1.2 den Druckraum 2 einschließt.
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Die Dichtung 4 ist erfindungsgemäß stoffschlüssig mit der dem Druckraum 2 zugewandten Seite des Ringkolbens 3 verbunden, wobei vorzugsweise die Verbindung von Ringkolben 3 und Dichtung 4 mittels Vulkanisieren realisiert ist. Diese Verbindung könnte beispielsweise auch durch Kleben oder anderweitig stoffschlüssig hergestellt werden. Dabei besitzt die ein annähernd Y-förmiges Profil aufweisende Dichtung 4 einen von einem axialen Fortsatz gebildeten Bereich 4.1, der in eine komplementär ausgebildete Aufnahme 3.1 des Ringkolbens 3 reicht. Die in der Art einer Ringnut vorgesehene Aufnahme 3.1 verjüngt sich in einer von dem Druckraum 2 axial weg führenden Richtung. Demzufolge besitzt auch der Fortsatz 4.1 der Dichtung 4 eine derartige Ausbildung. Ein am druckraumseitigen Ende außerhalb des Ringkolbens 3 befindlicher Bereich 4.2, 4.3 der ringförmigen Dichtung 4 besteht aus zwei Dichtlippen, wobei die Dichtlippe 4.2 mit der radial außen liegenden Zylinderinnenfläche 1.1 des Zylindergehäuses 1 und die Dichtlippe 4.3 mit der radial innen liegenden Zylinderaußenfläche 1.2 kommuniziert. Eine zwischen der radial außen angeordneten Dichtlippe 4.2 und dem axialen Fortsatz 4.1 ausgebildete Hinterschneidung H1 der Dichtlippe 4.2 nimmt das druckraumseitige Ende eines ringförmigen, radial außen befindlichen Kolbenbereichs 3.2 des Ringkolbens 3 auf. Eine an der radial innen angeordneten Dichtlippe 4.3 ausgebildete Hinterschneidung H2 umgreift das druckraumseitige Ende eines entsprechend radial innen befindlichen ringförmigen Kolbenbereichs 3.3 des Ringkolbens 3. Die Kolbenbereiche 3.2 und 3.3 weisen eine komplementäre Ausbildung zu dem axialen Fortsatz 4.1 der Dichtung 4 auf, indem sie eine in Richtung zum Druckraum 2 sich verjüngende Form besitzen.
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1 zeigt den erfindungsgemäßen konzentrischen Nehmerzylinder in einem drucklosen Zustand. Der Ringkolben 3 befindet sich in einer Endstellung und liegt mit einem Vorsprung 3.4 an dem Zylindergehäuse 1 an. Während die Dichtung 4 vorzugsweise aus einem Elastomer, wie EPDM oder HNBR, gefertigt ist, besteht der Ringkolben 3 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, vorzugsweise aus einem Kunststoff. Am druckraumseitigen Ende des Ringkolbens 3 besteht dabei zwischen dem radial außen befindlichen Kolbenbereich 3.2 und der Zylinderinnenfläche 1.1 des Zylindergehäuses 1 ein Ringspalt S1 und zwischen dem radial innen befindlichen Kolbenbereich 3.3 und der Zylinderaußenfläche 1.2 ein Ringspalt S2. Die Dichtlippen 4.2, 4.3 liegen nicht vollständig an der Zylinderinnenfläche 1.1 bzw. der Zylinderaußenfläche 1.2 an.
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In 2 ist eine Druckzuführung in den Druckraum 2 erfolgt. Eine Druckkraft p wirkt zunächst auf die dem Druckraum 2 zugewandten Dichtlippen 4.2, 4.3 der Dichtung 4 (s. Pfeil). Über den in die Ringnut 3.1 des Ringkolbens 3 einvulkanisierten Fortsatz 4.1 der Dichtung 4 erfahren die anliegenden Kolbenbereiche 3.2 und 3.3, welche aus einem unter Druck elastischen und insbesondere in radialer Richtung verformbaren Werkstoff bestehen, eine elastische Verformung – sie werden radial gespreizt. Durch die Verbindung des Kolbenbereichs 3.2 mit der Hinterschneidung H1 wird die Dichtlippe 4.2 dabei an die Zylinderinnenfläche 1.1 und durch den mit der Hinterschneidung H2 verbundenen Kolbenbereich 3.3 wird die Dichtlippe 4.3 an die Zylinderaußenfläche 1.2 gepresst. Der Ringspalt S1 und der Ringspalt S2 werden dadurch derart minimiert, dass praktisch keine Spaltextrusion der Dichtung 4 erfolgt. Neben einer entsprechenden Auswahl der Werkstoffe für das Vulkanisieren von Ringkolben 3 und Dichtung 4 kann dabei auch durch entsprechend vorgesehene Abmessungen, beispielsweise der Ringnut 3.1 bzw. des axialen Fortsatzes 4.1, Einfluss auf das Ergebnis der Spaltminimierung genommen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylindergehäuse
- 1.1
- Zylinderinnenfläche
- 1.2
- Zylinderaußenfläche/Führungshülse
- 2
- Ringraum/Druckraum
- 3
- Ringkolben
- 3.1
- Ringnut
- 3.2
- Kolbenbereich
- 3.3
- Kolbenbereich
- 3.4
- Vorsprung
- 4
- Dichtung
- 4.1
- Bereich/axialer Fortsatz
- 4.2
- Bereich/Dichtlippe
- 4.3
- Bereich/Dichtlippe
- A
- Rotationsachse
- H1
- Hinterschnitt
- H2
- Hinterschnitt
- S1
- Ringspalt
- S2
- Ringspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19681324 C1 [0004]
- EP 1970589 A2 [0006]
