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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder zur Betätigung einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin werden auch eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Nehmerzylinder und ein Kraftfahrzeug mit entsprechender Kupplung vorgeschlagen.
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Kupplungen werden in Kraftfahrzeugen regelmäßig dazu verwendet einen Drehmomentfluss zwischen einer Antriebseinheit und einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu unterbrechen. Die Betätigung von Kupplungen erfolgt vorwiegend hydraulisch oder bei automatisierten Schaltgetrieben auch elektromechanisch. Eine solche Hydraulik umfasst insbesondere einen Geberzylinder, einen Vorratsbehälter, eine Druckleitung und einen Nehmerzylinder, der zur Betätigung der Kupplung auf diese einwirken kann.
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In der Regel sind hydraulische Betätigungen von Kupplungen sehr von den Bauraumverhältnissen des Gesamtsystems abhängig. Ist beispielsweise ein gewisser Berührdurchmesser des Nehmerzylinders mit der Kupplung erforderlich, werden nicht selten physikalische Grenzen erreicht. Wird z. B. durch die Randbedingungen des Systems eine kleine hydraulische Fläche und durch die Kupplung ein relativ großer Berührdurchmesser gefordert, kann eine Kolbenbreite eines Kolbens des Nehmerzylinders nur entsprechend schmal ausgeführt werden. Hierdurch können die Fertigung einer Kolbennut, die Herstellbarkeit des Kolbens und seiner Dichtung sowie deren Montierbarkeit stark eingeschränkt sein.
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Um trotzdem einen großen Berührdurchmesser zu erreichen, werden regelmäßig mehrere kleine Kolben verwendet, die kreisförmig auf einer ersten Stirnseite eines Gehäuses des Nehmerzylinders angeordnet sind. Die Fluidversorgung der einzelnen Kolben erfolgt über eine umlaufende Nut, die auf einer zweiten Stirnseite des Gehäuses des Nehmerzylinders ausgebildet ist und über Fluidkanäle mit den einzelnen kleinen Kolben verbunden ist. Zur Abdichtung dieser umlaufenden Nut befinden sich auf der zweiten Stirnseite des Gehäuses des Nehmerzylinders radial außerhalb und radial innerhalb der umlaufenden Nut zwei O-Ringe, die durch einen Haltering auf die zweite Stirnfläche des Gehäuses des Nehmerrings gepresst werden. Hierzu ist der Haltering mit mehreren Schrauben am Gehäuse befestigt. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist, dass der Haltering sehr massiv ausgeführt werden muss, damit dieser zum einen dem Fluiddruck standhält und zum anderen die Verpressung der O-Ringe auf der zweiten Stirnfläche gewährleisten kann. Weiterhin ist die abzustützende Fläche in radialer Richtung zwischen den beiden O-Ringen sehr groß. Durch den Fluiddruck ergibt sich dadurch zudem eine große Kraft in axialer Richtung des Gehäuses des Nehmerzylinders. Zudem weisen bekannte Nehmerzylinder eine zum Teil aufwendige Montage und eine hohe Bauteilanzahl auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Nehmerzylinder zur Betätigung einer Kupplung anzugeben, der sich durch ein geringes Gewicht, eine leichte Montage und eine geringe Bauteilanzahl auszeichnet. Weiterhin soll auch eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug mit einem Nehmerzylinder angegeben werden, der sich durch ein geringes Gewicht, eine leichte Montage und eine geringe Bauteilanzahl auszeichnet. Zudem wird auch ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplung angegeben, dessen Nehmerzylinder sich durch ein geringes Gewicht, eine leichte Montage und eine geringe Bauteilanzahl auszeichnet.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Nehmerzylinder, einer Kupplung und einem Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Der erfindungsgemäße Nehmerzylinder zur Betätigung einer Kupplung weist ein Gehäuse mit einer Längsachse und zumindest drei ringförmig um die Längsachse des Gehäuses angeordnete Kolben auf, wobei ein hydraulisches Medium über eine umlaufende Nut zu den zumindest drei Kolben zuführbar ist, so dass die zumindest drei Kolben durch das hydraulische Medium verstellbar sind, wobei die umlaufende Nut eine umlaufende Öffnung aufweist, die durch eine in die umlaufende Nut eingepresste Dichtung abgedichtet ist, und wobei die umlaufende Öffnung durch einen Haltering abgedeckt ist.
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Der hier vorgeschlagene Nehmerzylinder ist insbesondere als Bestandteil einer hydraulischen Betätigung einer (Reib-)Kupplung verwendbar. Eine solche hydraulische Betätigung kann insbesondere einen Geberzylinder, der insbesondere über ein Kupplungspedal des Kraftfahrzeugs betätigbar ist, und einen Nehmerzylinder umfassen, die beide über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden sind. Die Kupplung dient insbesondere der Unterbrechung eines Drehmomentflusses von einer Antriebseinheit auf einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, wobei es sich bei der Antriebseinheit insbesondere um einen Verbrennungsmotor handeln kann.
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Der Nehmerzylinder weist ein Gehäuse mit einer Längsachse auf, wobei das Gehäuse eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche umfasst, die sich in Richtung der Längsachse des Gehäuses insbesondere gegenüberliegen. Der Nehmerzylinder weist darüber hinaus zumindest drei, insbesondere auf der ersten Stirnfläche des Gehäuses ringförmig oder kreisringförmig angeordnete Kolben auf. Diese zumindest drei Kolben sind durch ein hydraulisches Medium, beispielsweise Öl, insbesondere parallel zu der Längsachse des Gehäuses zur Betätigung der Kupplung verstellbar. Hierzu ist das hydraulische Medium über eine umlaufende Nut zu den zumindest drei Kolben zuführbar, so dass die zumindest drei Kolben insbesondere bei Betätigung eines Geberzylinders durch das hydraulische Medium verstellbar sind.
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Die umlaufende Nut ist bevorzugt auf der zweiten Stirnfläche des Gehäuses des Nehmerzylinders angeordnet und weist eine umlaufende Öffnung auf. Mit anderen Worten weist die umlaufende Nut entlang ihrer gesamten Erstreckung eine Öffnung in der zweiten Stirnfläche des Gehäuses auf. Diese umlaufende Öffnung der umlaufenden Nut ist durch eine in die umlaufende Nut eingepresste Dichtung abgedichtet, so dass aus der umlaufenden Öffnung kein hydraulisches Medium austreten kann. Hierzu weist die Dichtung bevorzugt eine Stärke auf, die größer ist als eine Kanalbreite der umlaufenden Nut. Die Verpressung der Dichtung gewährleistet, dass an den Anlageflächen zwischen der Dichtung und der umlaufenden Nut kein hydraulisches Medium durchtreten kann. Die Verpressung der Dichtung erfolgt bei der vorliegenden Erfindung insbesondere ausschließlich durch die umlaufende Nut.
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Die umlaufende Öffnung der umlaufenden Nut wird durch einen Haltering abgedeckt. Der Haltering muss nur dem Fluiddruck standhalten, um zu verhindern, dass die Dichtung aus der umlaufenden Nut gedrückt wird, und gewährleistet im Gegensatz zu bekannten Nehmerzylindern nicht auch die Verpressung der Dichtung. Durch die in der umlaufenden Nut liegende Dichtung verringert sich zudem der benötigte Bauraum des Nehmerzylinders in axialer Richtung bzw. in Richtung der Längsachse des Gehäuses. Zudem reduziert sich durch die kompaktere Bauweise die mit Druck beaufschlagte Fläche des Halterings, insbesondere um beispielsweise ca. 40 %. Der Haltering wird dadurch mit einer kleineren Kraft belastet und muss somit nicht so massiv gestaltet werden, wie dies bei bekannten Nehmerzylindern erforderlich ist. Weiterhin vereinfacht sich die Montage, weil die Dichtung zur Montage einfach auf die umlaufende Öffnung der umlaufenden Nut gelegt werden kann und anschließend bei der Montage des Halterings durch den Haltering automatisch in die Nut gedrückt wird.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Haltering durch eine Schnappverbindung mit dem Gehäuse verbunden ist. Durch eine solche Schnappverbindung kann auf eine aufwendige Verschraubung des Halterings mit dem Gehäuse des Nehmerzylinders verzichtet werden, wodurch sich die Montage insbesondere noch weiter vereinfacht.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Haltering zumindest teilweise aus Kunststoff besteht. Hierdurch reduzieren sich das Gewicht und die Herstellungskosten des Halterings und somit des Nehmerzylinders.
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Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Dichtung in einer radialen Richtung in der umlaufenden Nut verpresst ist. Insbesondere ist die Dichtung nur in radialer Richtung des Gehäuses verpresst. Hierzu weist die Dichtung in radialer Richtung des Gehäuses im entspannten Zustand insbesondere eine Stärke auf, die größer ist als die Kanalbreite der umlaufenden Nut in radialer Richtung des Gehäuses.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei der Dichtung um einen O-Ring handelt.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Dichtung eine Stärke aufweist, die größer ist als eine Kanalbreite der umlaufenden Nut. Insbesondere ist die Stärke der Dichtung in einer radialen Richtung, das heißt insbesondere orthogonal zu der Längsachse, größer als die Kanalbreite der umlaufenden Nut.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit mindestens einer Ausgangswelle vorgeschlagen, die einen erfindungsgemäßen Nehmerzylinder aufweist. Durch das Lösen der Verbindung der Eingangswelle mit der mindestens einen Ausgangswelle kann ein Drehmomentfluss von der Eingangswelle zu der zumindest einen Ausgangswelle unterbrochen werden. Der Nehmerzylinder dient der Betätigung der Kupplung. Im Übrigen wird auf die Beschreibung des Nehmerzylinders verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine erfindungsgemäßen Kupplung zur lösbaren Verbindung der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang aufweist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
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1: einen Nehmerzylinder in einer ersten perspektivischen Darstellung;
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2: den Nehmerzylinder in einer zweiten perspektivischen Darstellung;
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3: eine Schnittdarstellung des Nehmerzylinders; und
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4: ein Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt einen Nehmerzylinder 1 mit einem Gehäuse 3 in einer ersten perspektivischen Darstellung. Der Nehmerzylinder 1 weist eine Längsachse 4 auf, um die der Nehmerzylinder 1 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Weiterhin weist der Nehmerzylinder 1 auf einer ersten Stirnfläche 21 sechs ringförmig um die Längsachse 4 angeordnete Kolben 5 auf. Der ersten Stirnfläche 21 liegt in Richtung der Längsachse 4 eine zweite Stirnfläche 22 des Nehmerzylinders 1 gegenüber.
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2 zeigt den Nehmerzylinder 1 in einer zweiten perspektivischen Darstellung ohne den in der 3 gezeigten Haltering 9. In dieser Darstellung ist insbesondere die zweite Stirnfläche 22 des Gehäuses 3 mit einer umlaufenden Nut 6 zu erkennen, wobei die umlaufende Nut 6 eine umlaufende Öffnung 7 aufweist.
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Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Nehmerzylinders 1 in einer Teilansicht. Zu erkennen ist insbesondere einer der sechs ringförmig um die Längsachse 4 des Gehäuses 3 auf der ersten Stirnfläche 21 angeordneten Kolben 5. Ein nicht gezeigtes hydraulisches Medium ist über die umlaufende Nut 6 von einer Fluidzufuhr 18 zu dem Kolben 5 zuführbar, so dass der Kolben 5 durch das hydraulische Medium parallel zu der Längsachse 4 aus der ersten Stirnfläche 21 zur Betätigung einer hier nicht gezeigten Kupplung 2 verstellbar ist. Die umlaufende Öffnung 7 der umlaufenden Nut 6 ist durch eine eingepresste Dichtung 8 zu einer Umgebung hin abgedichtet. Die Dichtung 8 ist orthogonal zu der Längsachse 4 in einer radialen Richtung 11 in der umlaufenden Nut 6 verspannt und weist in einem entverspannten Zustand in der radialen Richtung 11 eine Stärke 20 auf, die größer ist als eine Kanalbreite 19 der umlaufenden Nut 6 in der radialen Richtung 11. Die Dichtung 8 wird parallel zu der Längsachse 4 durch einen Haltering 9 in der umlaufenden Nut 6 gehalten, wobei der Haltering 9 mittels einer Schnappverbindung 10 an dem Gehäuse 3 befestigt ist.
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Die 4 zeigt ein Kraftfahrzeug 12 mit einer Antriebseinheit 15, die eine Abtriebswelle 16 aufweist. Die Abtriebswelle 16, bei der es sich in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls um eine Eingangswelle 13 handelt, ist über eine Kupplung 2 mit einem Antriebsstrang 17 verbunden, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls um eine Ausgangswelle 14 handelt.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich insbesondere durch ein geringes Gewicht, eine leichte Montage und eine geringe Bauteilanzahl aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Kupplung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Längsachse
- 5
- Kolben
- 6
- Nut
- 7
- Öffnung
- 8
- Dichtung
- 9
- Haltering
- 10
- Schnappverbindung
- 11
- radiale Richtung
- 12
- Kraftfahrzeug
- 13
- Eingangswelle
- 14
- Ausgangswelle
- 15
- Antriebseinheit
- 16
- Abtriebswelle
- 17
- Antriebsstrang
- 18
- Fluidzufuhr
- 19
- Kanalbreite
- 20
- Stärke
- 21
- erste Stirnfläche
- 22
- zweite Stirnfläche
