DE102018001754A1

DE102018001754A1 - Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung

Info

Publication number: DE102018001754A1
Application number: DE102018001754.1A
Authority: DE
Inventors: Jan Gnyp; Lothar Hein; Christian Voigt; Süleyman Yildirim; Rolf Seidl; Daniel Baiersdorfer
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: DE102018001754B4

Abstract

Ein Zentralausrücker (10) für eine pneumatische Kupplungsbetätigung hat ein einen Boden (22) aufweisendes Zylindergehäuse (12), das zwischen zwei Kolbenlaufflächen (24, 26) einen ringförmigen Druckraum (14) begrenzt, in dem ein mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben (16) verschiebbar geführt ist. Der Ringkolben ist vermittels einer Vorlast-Federanordnung (30) mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden des Zylindergehäuses vorgespannt und über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbar. Hierbei ist wenigstens eine der Kolbenlaufflächen gegenüber der Umgebung mittels einer Schutzkappe (44, 178) geschützt. Der Zentralausrücker ist ferner mit einer Sicherung für Transport- und Montagezwecke versehen, indem der Ringkolben mittels der Schutzkappe gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse temporär fixierbar ist, was insbesondere eine beschädigungsfreie Montage des Zentralausrückers vereinfacht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung in schweren und mittelschweren Nutzfahrzeugen, wie sie massenweise in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
STAND DER TECHNIK
Automatisierte oder automatische Kupplungsanlagen mit Nass- oder Trockenreibkupplungen, die zur Drehmomentübertragung durch Federkraft in einem eingerückten Zustand bzw. geschlossen gehalten werden und mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Aktuators gegen die Federkraft in einen ausgerückten bzw. geöffneten Zustand überführt werden können, um die Drehmomentübertragung zu unterbrechen, sind seit langem bekannt. Bei Nutzfahrzeugen (Lastkraftwagen, Omnibusse) mit automatisierten Kupplungsanlagen („CBW“ = „Clutch By Wire“) zur Entlastung des Fahrers, mit automatisierten Schaltgetrieben („ASG“ bzw. „AMT“ = „Automated Manual Transmission“) zur Automatisierung auch der Schaltvorgänge oder mit Doppelkupplungsgetrieben („DKG“) kommen zur Kupplungsbetätigung vornehmlich pneumatische Aktuatoren bzw. Stellzylinder mit zugeordneter, pneumatischer Schaltventilanordnung zum Einsatz, da in Nutzfahrzeugen Druckluft ohnehin zur Verfügung steht, insofern sowohl das Betriebsmedium als auch die Antriebsenergie für einen pneumatischen Aktuator vorhanden und nicht anderweitig vorzuhalten sind.
Für eine sehr getriebenahe, platzsparende sowie reibungs- und verschleißarme Betätigungsanordnung finden als pneumatische Aktuatoren bevorzugt sogenannte Zentralausrücker Verwendung, deren Zylindergehäuse im Bereich einer Mittelachse einen Durchgang für eine Getriebewelle besitzt. Hierbei trägt ein im Zylindergehäuse längsverschieblich aufgenommener, pneumatisch beaufschlagbarer Ringkolben ein Ausrücklager, über das direkt eine Kraft auf die Membranfederzungen einer Kupplung aufgebracht werden kann.
Solche Zentralausrücker sind häufig mit einem Wegsensor versehen, um den axialen Verschiebeweg des Ringkolbens im Zylindergehäuse und damit den Betätigungsweg der Kupplung zu detektieren. Dieser Betätigungsweg steht in direktem Zusammenhang mit der Kupplungskapazität, dem übertragbaren Kupplungsmoment, und ist damit eine zentrale Größe für die Regelbarkeit und die Schaltqualität des Getriebes eines Kraftfahrzeuges. Für eine gute Regelbarkeit der Kupplung ist es wünschenswert, dass die Zustellbewegung der Kupplung als Maß für die Kupplungskapazität (d.h. das übertragbare Drehmoment) möglichst unmittelbar, sehr präzise und hoch aufgelöst ermittelt werden kann.
Aus der den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildenden Druckschrift DE 10 2013 224 295 A1 ist ein wegsensierter Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung bekannt, der ein einen Boden aufweisendes Zylindergehäuse (Führungszylinder mit Laufzylinder und Außenzylinder im Sprachgebrauch dieser Druckschrift) hat, das zwischen zwei Kolbenlaufflächen einen ringförmigen Druckraum begrenzt. In dem Druckraum ist ein über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbarer, mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben (Ausrückkolben) verschiebbar geführt. Der Ringkolben ist ferner vermittels einer Vorlast-Federanordnung mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden des Zylindergehäuses vorgespannt, die eine den radial inneren Laufzylinder des Zylindergehäuses umgebende Schraubendruckfeder umfasst. Die Vorlast-Federanordnung dient im montierten Zustand des Zentralausrückers dazu, das vom Ringkolben getragene Ausrücklager immer mit einer definierten Kraft gegen die Kupplung zu drücken, so dass das Ausrücklager in jedem Betriebszustand mitläuft, was dessen Verschleiß stark minimiert. Schließlich sind bei diesem Stand der Technik die beiden Kolbenlaufflächen besonders gegen Verunreinigungen durch Staub, Schmutz etc. geschützt, die einem ordnungsgemäßen, möglichst reibungsarmen Betrieb des Zentralausrückers entgegenstehen könnten.
Während für den Schutz der Kolbenlauffläche an dem radial inneren Laufzylinder des Zylindergehäuses ein elastomerer Rollbalg vorgesehen ist, ist die Kolbenlauffläche am Außenzylinder des Zylindergehäuses mittels einer Staubschutzkappe geschützt. Genauer gesagt ist der radial innere Rollbalg auf einer Seite an einem vom Druckraum abgewandten freien Ende des über den Außenzylinder axial vorstehenden Laufzylinders des Zylindergehäuses befestigt. Auf der anderen Seite ist der Rollbalg am Innenring des Ausrücklagers angebracht, welches seinerseits mit seinem Außenring am Ringkolben befestigt ist. Die radial äußere, ringförmige Staubschutzkappe hingegen ist sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung mit dem Ringkolben gekoppelt. Dabei weist der Ringkolben einen Umgreifabschnitt auf, der den Außenzylinder des Zylindergehäuses umgreift und an dessen Innenumfang die Staubschutzkappe über komplementäre Konturen verrastet ist. Im Ergebnis umgibt die Staubschutzkappe den Außenzylinder, so dass sich das Zylindergehäuse insgesamt radial innerhalb der Staubschutzkappe befindet.
Wie oben schon angedeutet, ist bei diesem Stand der Technik die Verschiebung bzw. Bewegung des Ringkolbens relativ zum Zylindergehäuse mittels einer Sensoranordnung (Wegsensor) erfassbar, die einen Positionsdetektor und einen Positionsgeber aufweist. Bei dem Positionsgeber handelt es sich um einen Permanentmagneten, der so in einem Vorsprung der Staubschutzkappe eingebettet ist, dass eine radial nach außen weisende Seite des Permanentmagneten freiliegt und bündig mit der Staubschutzkappe abschließt. Der Positionsdetektor der Sensoranordnung hingegen, der ein Sensorgehäuse mit einem magnetfeldempfindlichen Sensor umfasst, ist über eine Halterung mit einer am Zylindergehäuse befestigten Trägerplatte starr verbunden, so dass der Positionsdetektor radial außerhalb der Schutzkappe angeordnet ist, wobei er die radial nach außen weisende Seite des Permanentmagneten überdeckt.
Der bei einem Kupplungsvorgang verschobene Ringkolben nimmt bei seiner Bewegung die an ihn gekoppelte Staubschutzkappe mit, so dass über die Bewegung des darin eingebetteten Permanentmagneten auf den Hub des Ringkolbens geschlossen werden kann. Hierbei soll die momentane Axialposition des Ringkolbens über die durch die jeweilige Axialposition des Permanentmagneten erzeugte Änderung des Magnetfelds im Bereich des magnetfeldempfindlichen Sensors erfasst werden.
Bei diesem Stand der Technik werfen der Transport und die Montage des Zentralausrückers am Einbauort zwischen Kupplung und Getriebe gewisse Probleme auf. Üblicherweise wird bei der Montage der Zentralausrücker zunächst an einem Gehäuse des Getriebes angeflanscht, bevor diese Baugruppe - ggf. nach Lagerung beim Getriebehersteller und Transport zu einem anderen Montageort beim Fahrzeughersteller - auf der Kupplungsseite eines Verbrennungsmotors zum Motor gefügt wird. Der zwischen Motor bzw. Kupplung und Getriebe zur Verfügung stehende Einbauraum für den Zentralausrücker ist indes sehr knapp bemessen, so dass ein möglichst kompakter Aufbau des Zentralausrückers wünschenswert ist. Nun hat der vorbekannte Zentralausrücker infolge seiner seitlichen Sensoranordnung schon einen relativ großen radialen Bauraumbedarf. Darüber hinaus drückt die Vorlast-Federanordnung im Ruhezustand des Zentralausrückers den Ringkolben mit dem daran angebrachten Ausrücklager maximal aus dem Zylindergehäuse heraus. Dabei wölbt sich der Rollbalg noch vom Ausrücklager weg vor, so dass der Zentralausrücker auch in axialer Richtung relativ viel Platz in Anspruch nimmt bzw. vom Getriebe vorragt. Schon beim Transport der Getriebebaugruppe besteht somit die Gefahr von Beschädigungen im Bereich des Zentralausrückers. Auch die Montage der Getriebebaugruppe am Motor mit „Einfädeln“ bzw. Einführen des Zentralausrückers an seinem finalen Einbauort gestaltet sich so schwierig. Insbesondere besteht dabei die Gefahr einer Beschädigung des elastomeren Rollbalgs durch Anstoßen an benachbarten Bauteilen, z.B. den Membranfedern der Kupplung.
In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift DE 199 09 597 A1 eine Transportsicherung für an einer Welle angrenzende Bauteile, insbesondere für einen an einer Welle angrenzenden Ausrücker einer Kupplung, wobei die Transportsicherung eine den Ausrücker gegen einen Anschlag vorspannende, im Wesentlichen becherförmige Hülse aufweist. Die Hülse ist während eines Transports auf einer Führungsfläche einer Führungshülse für den Ausrücker durch einen Presssitz gehalten und übergreift ein freies Ende der in der Einheit angeordneten Welle. Während des Transports verhindert die Hülse somit eine Relativbewegung der an der Welle angrenzenden Bauteile zueinander, deckt einen Spalt zwischen der Führungshülse und der Welle ab und schützt zugleich die Führungsfläche auf der Führungshülse vor Verschmutzung. Vor der Montage der Kupplung oder des Getriebes ist die Hülse allerdings zu entfernen, was auch nicht vergessen werden kann, da die Hülse in ihrem montierten Zustand einen Anschluss eines Bauteils an der Welle verhindert. Einen Schutz gegen Beschädigungen während der Montage des Ausrückers am Einbauort zwischen Kupplung und Getriebe vermag eine solche Hülse also schon nicht zu bieten.
Schließlich ist aus der Druckschrift DE 10 2014 212 678 A1 eine Transportsicherung für einen konzentrischen Nehmerzylinder mit einem Nehmerzylindergehäuse bekannt, das einen Aufnahmeraum für eine Getriebeeingangswelle zumindest teilweise begrenzt. In dem Aufnahmeraum ist ein Dichtelement zum Abdichten der Getriebeeingangswelle gegen das Nehmerzylindergehäuse vorgesehen. Auch bei diesem Stand der Technik weist die Transportsicherung eine Hülse auf, die zumindest teilweise in dem Aufnahmeraum angeordnet werden kann, wobei die Hülse zum lösbaren axialen Fixieren der Hülse an dem Dichtelement ein Fixiermittel in Form einer Nut besitzt. Die montierte Hülse ist somit in der Lage, den Aufnahmeraum für die Getriebeeingangswelle und das darin vorgesehene Dichtelement während einer Lagerung oder eines Transports vor mechanischer Beeinflussung und Verschmutzung zu schützen. Bei der Montage des konzentrischen Nehmerzylinders an seinem finalen Einbauort zwischen Kupplung und Getriebe ist auch diese Hülse jedoch zu entfernen, so dass sie keinen Schutz gegen Beschädigungen mehr bietet.
AUFGABENSTELLUNG
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik gemäß der Druckschrift DE 10 2013 224 295 A1 die Aufgabe zugrunde, einen möglichst kompakt und kostengünstig ausgebildeten, mit einer Sicherung für Transport- und Montagezwecke versehenen Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung zu schaffen, der die obigen Nachteile vermeidet und insbesondere einfacher beschädigungsfrei zu montieren ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch einen Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung, der ein einen Boden aufweisendes Zylindergehäuse hat, das zwischen zwei Kolbenlaufflächen einen ringförmigen Druckraum begrenzt, in dem ein mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben verschiebbar geführt ist, der vermittels einer Vorlast-Federanordnung mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden des Zylindergehäuses vorgespannt und über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbar ist, und bei dem wenigstens eine der Kolbenlaufflächen gegenüber der Umgebung mittels einer Schutzkappe geschützt ist; ist erfindungsgemäß der Ringkolben mittels der Schutzkappe gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse temporär fixierbar.
Mit anderen Worten gesagt kann der Ringkolben gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung in den Druckraum des Zylindergehäuses hinein verschoben und in einer solchen Relativstellung zum Zylindergehäuse mit der Schutzkappe gegenüber dem Zylindergehäuse vorübergehend gefesselt bzw. gehalten werden. Somit kommt erfindungsgemäß der Schutzkappe wenigstens eine Doppelfunktion zu, nämlich zum einen ihre originäre Funktion, eine Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses insbesondere im Betrieb des Zentralausrückers gegenüber der Umgebung zu schützen, und zum anderen ihre neue Funktion, für Transport- bzw. Montagezwecke den Ringkolben im Zylindergehäuse gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung zeitweilig festzulegen. Hierdurch nimmt der Zentralausrücker während des Transports und der Montage weniger Raum ein, wobei sich zudem der Ringkolben und damit verbundene Teile, wie das Ausrücklager, in einer in das Zylindergehäuse zurückgeschobenen, vorteilhaft gegen Beschädigungen geschützten Position befinden.
Gegenüber den eingangs geschilderten Transportsicherungen für einen Zentralausrücker, die eine für die Montage des Zentralausrückers am finalen Einbauort abzunehmende Hülse verwenden, besteht somit zunächst der Vorteil, dass kein zusätzliches Bauteil für die Transportsicherung des Zentralausrückers notwendig ist, welches zudem für die Montage des Zentralausrückers abzunehmen wäre. Darüber hinaus erfüllt die erfindungsgemäße Schutzkappenlösung ihre neue Sicherungsfunktion nicht nur während des Transports des Zentralausrückers, sondern auch während der Montage des Zentralausrückers an seinem Einbauort. Letztere ist schließlich auch insofern erleichtert, als bei der Montage nicht gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung gearbeitet werden muss.
Üblicherweise umfassen die Kolbenlaufflächen des Zylindergehäuses eines Zentralausrückers eine radial innere Kolbenlauffläche und eine radial äußere Kolbenlauffläche. Besagte Schutzkappe mit Mehrfachfunktion kann hierbei grundsätzlich an der äußeren Kolbenlauffläche vorgesehen sein. Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst einfache und kompakte Ausgestaltung der Transport- und Montagesicherung bevorzugt ist es allerdings, wenn diese Schutzkappe der inneren Kolbenlauffläche zugeordnet und an dieser gehalten ist. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, dass die Schutzkappe bezüglich der inneren Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses zwischen einer Grundstellung, in der die Schutzkappe einen Anschlag für den mittels der Vorlast-Federanordnung vorgespannten Ringkolben ausbildet, und einer Betriebsstellung verlagerbar ist, in der die Schutzkappe die innere Kolbenlauffläche wenigstens teilweise schützend umgibt.
Prinzipiell ist es denkbar, die Schutzkappe an der inneren Kolbenlauffläche in ihrer Grundstellung formschlüssig zu halten, etwa durch Verrasten einer erhabenen Struktur an der Schutzkappe mit einer Nut in der Kolbenlauffläche. Demgegenüber bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Schutzkappe an der inneren Kolbenlauffläche reibschlüssig gehalten ist. Ein Eingriff an der inneren Kolbenlauffläche ist dann nicht nötig, der hiermit verbundene Aufwand und etwaige Verschleißprobleme an Gleit- und Dichtelementen werden vermieden.
Dabei ist es im Hinblick auf geringe Kosten und eine möglichst einfache Ausgestaltung bevorzugt, wenn die Schutzkappe an ihrem vom Boden des Zylindergehäuses abgewandten Ende mittels eines elastomeren O-Rings an der inneren Kolbenlauffläche gehalten ist. Alternativ hierzu kann der Reibschluss zwischen Schutzkappe und innerer Kolbenlauffläche aber auch mit anderen elastomeren bzw. gummiartigen Profilringen oder -abschnitten an der Schutzkappe erzielt werden, z.B. mit einem im Querschnitt gesehen wellenförmigen Elastomerprofil an der Schutzkappe, welches mit der inneren Kolbenlauffläche zusammenwirkt.
In zweckmäßiger Ausgestaltung kann die Schutzkappe einen radial inneren Bundabschnitt, einen radial äußeren Mantelabschnitt und einen sich zwischen dem Bundabschnitt und dem Mantelabschnitt erstreckenden ringförmigen Bodenabschnitt aufweisen, der eine Anschlagfläche für eine Stirnfläche des Ringkolbens ausbildet. Hierdurch steht vorteilhaft eine im Verhältnis große Ringfläche für die Krafteinleitung bzw. -übertragung von dem Ringkolben auf die Schutzkappe zur Verfügung. In ebenfalls zweckmäßiger Ausgestaltung kann hierbei der Bundabschnitt mit einer Radialnut zur Aufnahme des O-Rings versehen sein, so dass der O-Ring formschlüssig nach zwei Seiten und damit besonders zuverlässig an der Schutzkappe gesichert ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Anschlagfläche am Bodenabschnitt und/oder die Stirnfläche am Ringkolben in einem radialen Abstand zur inneren Kolbenlauffläche in axialer Richtung gesehen erhaben ausgebildet ist, so dass der Ringkolben die Schutzkappe in deren Grundstellung mit radialem Abstand zur inneren Kolbenlauffläche kontaktiert. So kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass der Kontakt zwischen Ringkolben und Schutzkappe stets an einer vorbestimmten Stelle erfolgt, die hierfür festigkeitsmäßig geeignet dimensioniert und ausgestaltet (z.B. versteift) werden kann. Etwaigen (Stoß)Beschädigungen an laufflächennahen Bereichen des Ringkolbens bzw. der Schutzkappe und an der Kolbenlauffläche kann somit effektiv vorgebeugt werden.
Die äußere Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses kann z.B. mittels eines Falten- oder Rollbalgs gegenüber der Umgebung geschützt sein. Demgegenüber mit Blick auf eine besonders stabile Ausgestaltung des Schutzes mit möglichst geringem Bauraumbedarf bevorzugt ist es jedoch, wenn die äußere Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses mittels einer spielfrei am Ringkolben angebrachten weiteren Schutzkappe geschützt ist. Diese weitere Schutzkappe kann z.B. mittels einer Klebe- oder Schraubverbindung am Ringkolben montiert sein, um speziell axiale Spielfreiheit zu gewährleisten. Insbesondere im Hinblick auf eine einfache, prozesssichere Montage bevorzugt ist es aber, wenn die weitere Schutzkappe mittels einer Schnappverbindung am Ringkolben angebracht ist, die Schrägflächen aufweist, über die die weitere Schutzkappe spielfrei gegen den Ringkolben vorgespannt ist.
Im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens kann ein Endanschlag vorgesehen sein, um den Ringkolben in einer maximal aus dem Druckraum heraus verschobenen Position zu sichern. Ein solcher Endanschlag kann beispielsweise an der äußeren Kolbenlauffläche angeordnet sein und direkt mit dem Ringkolben zusammenwirken. Demgegenüber hinsichtlich insbesondere eines geringen Bauraumbedarfs bevorzugt ist indes eine Ausgestaltung, bei der am Zylindergehäuse an einem Ende der inneren Kolbenlauffläche ein Endanschlag vorgesehen ist, an dem die Schutzkappe zur Anlage bringbar ist, um den Ringkolben in einer maximal aus dem Druckraum heraus verschobenen Position zu sichern. Hier ist es wiederum die Schutzkappe, die im Zusammenspiel mit dem Endanschlag vorteilhaft weitere Funktionen vereint.
Die insoweit beschriebenen Maßnahmen lassen sich auch vorteilhaft an einem Zentralausrücker ohne Positions- bzw. Hubsensierung des Ringkolbens im Zylindergehäuse umsetzen. Ist es je nach Einsatz- bzw. Anwendungsfall jedoch erwünscht oder notwendig, eine Verschiebung des Ringkolbens relativ zum Zylindergehäuse mittels einer Sensoranordnung zu erfassen, die üblicherweise einen Positionsdetektor und einen Positionsgeber aufweist, so ist vorzugsweise wenigstens ein Teil dieser Sensoranordnung im Bereich des Druckraums aufgenommen. Infolge der - verglichen zum gattungsbildenden Stand der Technik - radialen Verlagerung des wenigstens einen Teils der Sensoranordnung nach innen in den Bereich des Druckraums hinein besitzt der Zentralausrücker vorteilhaft einen insgesamt geringeren radialen Bauraumbedarf. Auch in axialer Richtung baut der Zentralausrücker dann besonders kompakt, weil der Druckraum zugleich als Einbauraum für den wenigstens einen Teil der Sensoranordnung fungiert, und zwar ohne pneumatische Wirkflächenverluste. Zugleich ist dieser Teil der Sensoranordnung schon durch seine Lage im Bereich des Druckraums gegen äußere Einflüsse und Beschädigungen geschützt.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung, bei der der eine Teil der Sensoranordnung bezüglich der Mittelachse auf radialer Höhe des Druckraums angeordnet ist, ergibt sich daraus, dass - wiederum verglichen zum eingangs geschilderten Stand der Technik - sich der Hebelarm zwischen dem Positionsgeber der Sensoranordnung und der Mittelachse des Zylindergehäuses entsprechend verkürzt. Dies hat zur Folge, dass bei einer radialspielbedingten Verkippung des Ringkolbens bezüglich des Zylindergehäuses der mit dem Ringkolben geeignet verbundene Positionsgeber in Relation zum zylindergehäusefesten Positionsdetektor weniger stark auslenkt bzw. schwankt. Damit reduziert sich insbesondere der kippabhängige Verlagerungsanteil des Positionsgebers gegenüber dem Positionsdetektor in axialer Richtung, d.h. einer Richtung parallel zur Mittelachse. Infolgedessen lassen sich mittels der Sensoranordnung die Position und der Hub des Ringkolbens entlang der Mittelachse relativ zum Zylindergehäuse im Vergleich zum obigen Stand der Technik auch genauer erfassen.
Dabei ist es des Weiteren bevorzugt, wenn das Zylindergehäuse einen sich in den Druckraum hinein erstreckenden Fortsatz aufweist, der zur Aufnahme des Positionsdetektors ausgebildet ist, während der Positionsgeber in einer Aussparung des Ringkolbens aufgenommen ist. Hierdurch kann der Positionsdetektor maximal nahe an den Ringkolben und den damit verbundenen Positionsgeber herangebracht werden, was wiederum einer hohen Erfassungsgenauigkeit förderlich ist. Ferner ist der Positionsdetektor bei dieser Ausgestaltung des Zentralausrückers durch den Fortsatz des Zylindergehäuses auch vorteilhaft besonders gegen äußere Einflüsse und Beschädigungen geschützt.
Vorzugsweise weist der Positionsdetektor ferner ein Sensorgehäuse mit einem Anschlussabschnitt auf, der auf der vom Druckraum abgewandten Seite über den Boden des Zylindergehäuses vorsteht, welches einen Befestigungsflansch besitzt, der mit Schutzlaschen versehen ist, die in einer Richtung weg vom Boden des Zylindergehäuses bezüglich des Anschlussabschnitts des Sensorgehäuses überstehen. Grundsätzlich könnte zwar auch ein zusätzliches Teil zum Schutz des Anschlussabschnitts des Sensorgehäuses vorgesehen sein. Demgegenüber mit einem geringeren Aufwand verbunden ist aber die angesprochene Ausgestaltung mit Schutzlaschen am Befestigungsflansch, die z.B. einfach von einem flächigen Grundkörper des Befestigungsflanschs abgebogen werden können. Die Schutzlaschen bilden somit einen Ablageschutz für den noch nicht montierten Zentralausrücker; auch bei der Montage des Zentralausrückers dienen die Schutzlaschen vorteilhaft dazu, ein Anschlagen und eine damit ggf. einhergehende Beschädigung des Anschlussabschnitts zu vermeiden.
Umfasst der Zentralausrücker schließlich in an sich bekannter Weise ein Ausrücklager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern dazwischen, das mit seinem Außenring am Ringkolben befestigt ist, so kann die weitere Ausgestaltung des Zentralausrückers vorzugsweise so getroffen sein, dass der Ringkolben auf seiner vom Druckraum abgewandten Seite eine Ringaussparung aufweist, in der die Schutzkappe vor einer Erstbetätigung des Zentralausrückers unter dem Innenring des Ausrücklagers hinweg geschützt aufgenommen ist. Somit ist ohne die Notwendigkeit weiterer Teile die Gefahr gebannt, dass die Schutzkappe selbst bei der Montage des Zentralausrückers z.B. an Kupplungsteilen anschlägt und dabei Schaden nimmt. Als Schutzalternative wäre aber auch eine teleskopartige Ausgestaltung der Schutzkappe denkbar.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zentralausrückers von schräg oben / vorne links, mit einem Zylindergehäuse und einem darin unter Ausbildung eines Druckraums verschiebbar geführten Ringkolben, wobei der Ringkolben und das Zylindergehäuse in einer Relativlage dargestellt sind, die einem pneumatisch unbeaufschlagten Einbauzustand des Zentralausrückers nach dessen Erstbetätigung entspricht;
2 eine Draufsicht auf den Zentralausrücker gemäß 1 von oben in 1, wobei der Ringkolben mittels einer sich in einer Grundstellung befindenden Schutzkappe in einer maximal in das Zylindergehäuse hinein verschobenen Hubposition gehalten ist, was einem Lieferzustand des Zentralausrückers entspricht;
3 eine Unteransicht des Zentralausrückers gemäß 1 von unten in 1, wobei sich der Ringkolben bezüglich des Zylindergehäuses in einer Relativlage befindet, die sich bei einer Erstbetätigung des Zentralausrückers einstellt, mit der die Schutzkappe von ihrer Grundstellung in eine Betriebsstellung überführt wird;
4 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie IV-IV in 2, die durch eine in den radialen Grenzen des Druckraums vorgesehene Sensoranordnung des Zentralausrückers verläuft, mit dem Zentralausrücker im Lieferzustand, wobei auf der in 4 linken Seite Federzungen einer Membranfeder an einer mittels des Zentralausrückers zu betätigenden Kupplung und auf der in 4 rechten Seite ein Befestigungsflansch an einem Getriebegehäuse mit strichpunktierten Linien abgebrochen angedeutet sind, um eine Einbausituation für den Zentralausrücker zu veranschaulichen;
5 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1, mit Schnittverlauf und Einbausituation entsprechend der 4, wobei sich der Ringkolben bezüglich des Zylindergehäuses in einer Relativlage befindet, die sich bei der Erstbetätigung des Zentralausrückers einstellt, mit der ein vom Ringkolben getragenes Ausrücklager an den Federzungen der Membranfeder zur Anlage gelangt und die Schutzkappe von ihrer Grundstellung in ihre Betriebsstellung überführt wird;
6 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1 entsprechend der abgewinkelten Schnittverlaufslinie VI-VI in 3, die durch einen Druckanschluss des Zentralausrückers führt, erneut mit dem eingebaut angedeuteten Zentralausrücker im Erstbetätigungszustand entsprechend der 5;
7 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1, mit Schnittverlauf und Einbausituation entsprechend der 4, wobei sich der Ringkolben bezüglich des Zylindergehäuses in der Relativlage von 1 befindet, die dem pneumatisch unbeaufschlagten Einbauzustand des Zentralausrückers nach dessen Erstbetätigung entspricht, in dem sich die auf den Ringkolben wirkenden Kräfte der Membranfeder einerseits und einer im Druckraum aufgenommenen Vorlast-Federanordnung andererseits die Waage halten;
8 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1, mit Schnittverlauf entsprechend der 4, aber in einem uneingebauten Zustand, in dem keine Membranfeder auf den Ringkolben wirkt, wobei der mittels der Vorlast-Federanordnung vorgespannte Ringkolben nach pneumatischer Beaufschlagung über die Schutzkappe an einem am Zylindergehäuse vorgesehenen Endanschlag gehalten ist;
9 eine Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie IX-IX in 5 und im Maßstab der 5, zur Veranschaulichung weiterer Details der Vorlast-Federanordnung und der Sensoranordnung im Druckraum des Zentralausrückers;
10 eine im Maßstab vergrößerte Darstellung des Details X in 9 im Bereich der Sensoranordnung;
11 eine im Maßstab gegenüber der 9 vergrößerte, abgebrochene Schnittansicht des Zentralausrückers gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie XI-XI in 9, zur Illustration weiterer Einzelheiten im Bereich der Sensoranordnung;
12 eine im Maßstab gegenüber der 4 vergrößerte Darstellung des Details XII in 4, das zeigt, wie die Schutzkappe reibschlüssig am Zylindergehäuse gehalten ist;
13 eine im Maßstab gegenüber der 8 vergrößerte Darstellung des Details XIII in 8, zur Veranschaulichung weiterer Details des Endanschlags am Zylindergehäuse; und
14 eine im Maßstab gegenüber der 8 vergrößerte Darstellung des Details XIV in 8, das illustriert, wie eine weitere Schutzkappe am Ringkolben befestigt ist.

In den Zeichnungen sind elastische bzw. elastomere Bauteile, insbesondere die statischen und dynamischen Dichtungen bzw. O-Ringe zur Vereinfachung der Darstellung im unverformten Zustand gezeigt; in Wirklichkeit liegen diese verformbaren Bauteile an den benachbarten Flächen angrenzender Bauteile an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In den 1 bis 9 beziffert das Bezugszeichen 10 allgemein einen Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung. Der Zentralausrücker 10 hat ein Zylindergehäuse 12, das um eine Mittelachse M einen ringförmigen Druckraum 14 begrenzt. In dem Druckraum 14 ist ein Ringkolben 16 entlang der Mittelachse M verschiebbar geführt, der über den Druckraum 14 pneumatisch beaufschlagbar und auf noch näher zu beschreibende Art und Weise mit einer Kupplung wirkverbindbar ist.
Das Zylindergehäuse 12 weist eine Innenwand 18 und eine Außenwand 20 auf, die über einen Boden 22 miteinander verbunden sind. Die Innenwand 18 hat eine innere Kolbenlauffläche 24 für den Ringkolben 16, die einen Innendurchmesser d des Druckraums 14 definiert, während die Außenwand 20 eine äußere Kolbenlauffläche 26 für den Ringkolben 16 aufweist, die einen Außendurchmesser D des Druckraums 14 definiert, wobei der Ringkolben 16 zusammen mit der Innenwand 18, der Außenwand 20 und dem Boden 22 den Druckraum 14 variabel begrenzt. Zur pneumatischen Beaufschlagung bzw. Evakuierung des Druckraums 14 ist der Boden 22 des Zylindergehäuses 12 gemäß den 3 und 6 mit einem Druckanschluss 28 versehen.
In dem Druckraum 14 ist ferner zwischen dem Ringkolben 16 und dem Boden 22 des Zylindergehäuses 12 eine den Ringkolben 16 und das Zylindergehäuse 12 auseinander spannende Vorlast-Federanordnung 30 vorgesehen. Die Vorlast-Federanordnung 30 spannt den Ringkolben 16 demnach mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden 22 des Zylindergehäuses 12 vor. Eine Bewegung bzw. Verschiebung des gegen ein Verdrehen um die Mittelachse M bezüglich des Zylindergehäuses 12 gesicherten Ringkolbens 16 relativ zum Zylindergehäuse 12 ist des Weiteren mittels einer Sensoranordnung 32 erfassbar, die einen gegenüber dem Zylindergehäuse 12 ortsfesten Positionsdetektor 34 und einen Positionsgeber 36 aufweist, der mit dem Ringkolben 16 bezüglich des Positionsdetektors 34 um die Mittelachse M drehwinkelorientiert verbunden ist.
Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, bestehen im Vergleich zum eingangs geschilderten Stand der Technik verschiedene Besonderheiten des Zentralausrückers 10 nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor allem in den folgenden vier Punkten (i bis iv): Zunächst (i) sind der Positionsdetektor 34 und der Positionsgeber 36 in einer bezogen auf die Mittelachse M gesehen radialen Richtung innerhalb des Außendurchmessers D des Druckraums 14 angeordnet (siehe insbesondere 7). Ferner (ii) weist das Zylindergehäuse 12 einen sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse M in den Druckraum 14 hinein erstreckenden Fortsatz 38 auf, der in einer im Ringkolben 16 neben dem Positionsgeber 36 angeordneten Aussparung 40 des Ringkolbens 16 eintaucht (vgl. wiederum 7). Hierbei ist der Fortsatz 38 zur bezüglich des Zylindergehäuses 12 ortsfesten Aufnahme des Positionsdetektors 34 ausgebildet, so dass wenigstens ein Teil der Sensoranordnung 32 im Bereich des Druckraums 14 aufgenommen ist, und zugleich dazu angepasst, den Ringkolben 16 gegen ein Verdrehen um die Mittelachse M bezüglich des Zylindergehäuses 12 zu sichern. Des Weiteren (iii) hat die Vorlast-Federanordnung 30 eine Mehrzahl von Vorlastfedern 42, die voneinander winkelbeabstandet um die Mittelachse M verteilt sind, wie insbesondere der 9 zu entnehmen ist. Dabei ist in Umfangsrichtung um die Mittelachse M gesehen zwischen den Vorlastfedern 42 wenigstens ein Teil der Sensoranordnung 32 im Bereich des Druckraums 14 aufgenommen. Schließlich (iv) ist wenigstens eine der Kolbenlaufflächen 24, 26 - im dargestellten Ausführungsbeispiel die radial innere Kolbenlauffläche 24 - gegenüber der Umgebung mittels einer Schutzkappe 44 geschützt, die auch dazu dient, den Ringkolben 16 insbesondere für Transport- und Montagezwecke gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung 30 in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse 12 temporär zu fixieren, wie in den 4 und 12 gezeigt.
Gemäß den 4 bis 8 sind die Innenwand 18, die Außenwand 20 und der Boden 22 des Zylindergehäuses 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig aus einem metallischen Werkstoff tiefgezogen, ggf. mit geeigneter Nachbehandlung, wie z.B. Härten und/oder Kugelpolieren. Die Innenwand 18 steht hierbei entlang der Mittelachse M gesehen in den 4 bis 8 nach links über die Außenwand 20 vor und begrenzt nach radial innen einen zentralen Durchgang 46 für eine Getriebewelle (nicht gezeigt).
Das Zylindergehäuse 12 besitzt ferner einen im Wesentlichen ringförmigen, metallischen Befestigungsflansch 48, der am Boden 22 geeignet befestigt, z.B. durch Widerstandspunktschweißen angeschweißt ist. Gemäß den 2 und 3 weist der Befestigungsflansch 48 drei Befestigungsohren 50 auf, die um die Mittelachse M im Wesentlichen gleichmäßig voneinander winkelbeabstandet sind und über den Außenumfang der Außenwand 20 nach radial außen vorstehen, wo sie jeweils mit einer Befestigungsbohrung 52 versehen sind. Über die Befestigungsohren 50 lässt sich der Zentralausrücker 10 mittels Schrauben an einer Getriebewand (nicht gezeigt) befestigen.
Insbesondere den 4 bis 8 ist weiterhin zu entnehmen, dass der Boden 22 des Zylindergehäuses 12 eine umlaufende Schulter 54 aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse M in Richtung des Ringkolbens 16 erstreckt. Über diese Schulter 54 kann der Zentralausrücker 10 an einem Befestigungsflansch 56 des Getriebegehäuses zentriert werden, der in den 4 bis 7 mit strichpunktierten Linien abgebrochen angedeutet ist. Der Boden 22 des Zylindergehäuses 12 hat ferner einen sich radial innen an der Schulter 54 anschließenden Verbindungsabschnitt 58 zur Innenwand 18, der bezogen auf den Ringkolben 16 von radial außen nach radial innen zurückspringt, d.h. in den 4 bis 8 von radial außen nach radial innen schräg von links nach rechts verläuft. Hierdurch ergibt sich im Querschnitt gemäß den 4 bis 8 gesehen eine im Wesentlichen S-förmige Kontur des Übergangs zwischen dem Boden 22 und der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12.
Wie am besten die 4 zeigt, ist der Ringkolben 16 auf seiner dem Druckraum 14 zugewandten Seite mit einer um die Mittelachse M verlaufenden, ringförmigen Aussparung 60 versehen, die im Querschnitt gesehen eine zum Verbindungsabschnitt 58 des Zylindergehäuses 12 komplementäre Kontur aufweist. Hierdurch wird bei geringem axialen Bauraumbedarf eine möglichst lange Führungslänge zwischen Ringkolben 16 und Innenwand 18 erzielt, was einer geringen Verkippung des Ringkolbens 16 auf der Innenwand 18 förderlich ist. Zugleich wird durch die komplementären Konturen an Zylindergehäuse 12 (Verbindungsabschnitt 58) und Ringkolben 16 (Aussparung 60) das pneumatische Totvolumen des Druckraums 14 minimiert.
Gemäß den 4 bis 8 ist der beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung (oder Kunststoff, nicht dargestellt) bestehende Ringkolben 16 auf der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 über zwei Gleitbänder oder -ringe 62 aus z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), wie Teflon® geführt, die an einer Innenumfangsfläche 64 des Ringkolbens 16 angeordnet sind. Genauer gesagt ist der Ringkolben 16 an seiner Innenumfangsfläche 64 mit zwei axial voneinander beabstandeten Radialnuten 66 zur Aufnahme der Gleitringe 62 versehen. Zwischen den Gleitringen 62 ist ein Dichtelement 68 am Ringkolben 16 vorgesehen, das den Druckraum 14 gegenüber der Umgebung abdichtet. Auch das Dichtelement 68 ist in einer zugeordneten Radialnut 70 aufgenommen, die zwischen den Radialnuten 66 für die Gleitringe 62 an der Innenumfangsfläche 64 des Ringkolbens 16 ausgebildet ist. Damit sind die Gleitringe 62 entlang der Mittelachse M gesehen möglichst weit voneinander beabstandet, was ebenfalls einer geringen Verkippung des Ringkolbens 16 auf der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 förderlich ist.
In der Nähe seines vom Druckraum 14 abgewandten Endes ist der Ringkolben 16 an der Innenumfangsfläche 64 mit einer weiteren Radialnut 72 versehen, in der ein Abstreifring 74 aufgenommen ist. Der aus einem geeigneten Kunststoff bestehende, geschlitzte Abstreifring 74 ist mittels eines ihn in der Radialnut 72 umgebenden O-Rings 76 gegen die innere Kolbenlauffläche 24 an der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 vorgespannt und dient als weiterer Schutz gegen eine Verschmutzung der mit den Gleitringen 62 zusammenwirkenden inneren Kolbenlauffläche 24.
An einer Außenumfangsfläche 78 ist der Ringkolben 16 ebenfalls mit zwei Radialnuten 80, 82 versehen. In der dem Druckraum 14 näheren Radialnut 80 ist ein mit der äußeren Kolbenlauffläche 26 an der Außenwand 20 des Zylindergehäuses 12 zusammenwirkendes weiteres Dichtelement 84 aufgenommen, das den Druckraum 14 gegenüber der Umgebung abdichtet. Die andere, vom Druckraum 14 fernere Radialnut 82 hingegen dient der Aufnahme eines weiteren geschlitzten Abstreifrings 86, der mit der äußeren Kolbenlauffläche 26 zusammenwirkt, um diese gegen eine Verschmutzung zu schützen. Radial innerhalb des aus einem geeigneten Kunststoff bestehenden Abstreifrings 86 ist auch ein O-Ring 88 in der Radialnut 82 aufgenommen, der mit seinem elastischen Querschnitt den Abstreifring 86 vom Nutgrund der Radialnut 82 weg radial nach außen gegen die äußere Kolbenlauffläche 26 an der Außenwand 20 des Zylindergehäuses 12 vorspannt.
Bei beiden Dichtelementen 68, 84 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um elastomere Nutringe, die jeweils mit zwei dynamischen Dichtlippen an der zugeordneten Kolbenlauffläche 24 bzw. 26 des Zylindergehäuses 12 anliegen. Vorzugsweise ist jedes der Dichtelemente 68, 84 mit einer Lebensdauerschmierung in Form von Fetttaschen (nicht gezeigt) zwischen den dynamischen Dichtlippen versehen, die über dem Umfang des jeweiligen Dichtelements 68, 84 verteilt sind.
Auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite ist am Ringkolben 16 ein Ausrücklager 90 angebracht, das in an sich bekannter Weise einen Innenring 92, einen Außenring 94 und eine Mehrzahl von Wälzkörpern 96 zwischen Innenring 92 und Außenring 94 aufweist. Das Ausrücklager 90 ist mit seinem Außenring 94 am Ringkolben 16 befestigt. Hierfür weist der Außenring 94 einen Ringbund 98 auf, der mittels eines ringförmigen Winkelfederelements 100 an einem hinterschnittenen Ringsteg 102 des Ringkolbens 16 gehalten ist, welcher sich auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite des Ringkolbens 16 vom Ringkolben 16 wegerstreckt. Im eingebauten Zustand des Zentralausrückers 10 liegt der Innenring 92 des Ausrücklagers 90 gemäß den 5 bis 7 stirnseitig an Federzungen 104 einer Membranfeder einer mittels des Zentralausrückers 10 zu betätigenden Kupplung an, von der in den 4 bis 7 lediglich die Federzungen 104 mit strichpunktierten Linien abgebrochen angedeutet sind.
Insbesondere den 8 und 9 sind weitere Details zu der im Druckraum 14 des Zentralausrückers 10 aufgenommenen Vorlast-Federanordnung 30 zu entnehmen, die im montierten Zustand des Zentralausrückers 10 dazu dient, das vom Ringkolben 16 getragene Ausrücklager 90 mit seinem Innenring 92 immer mit einer definierten Kraft gegen die Kupplung, d.h. deren Federzungen 104 zu drücken (vgl. die 5 bis 7), so dass das Ausrücklager 90 in jedem Betriebszustand mitläuft, was dessen Verschleiß minimiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorlast-Federanordnung 30 drei Vorlastfedern 42, die gemäß 9 um die Mittelachse M gleichmäßig voneinander winkelbeabstandet sind. Die 9 zeigt auch, dass die Vorlastfedern 42 von der Mittelachse M um den gleichen Betrag radial beabstandet sind, d.h. auf einem gemeinsamen Teilkreis um die Mittelachse M liegen.
Gemäß den 4 bis 8 handelt es sich bei den Vorlastfedern 42 der Vorlast-Federanordnung 30 im dargestellten Ausführungsbeispiel um Schraubendruckfedern. Auf seiner dem Druckraum 14 zugewandten Seite weist der Ringkolben 16 kegelstumpfförmige Aussparungen 106 auf, in denen die Vorlastfedern 42 mit einem Ende aufgenommen sind. An ihren gegenüberliegenden, anderen Enden sind die Vorlastfedern 42 an Führungsvorsprüngen 108 aufgenommen, die an dem Boden 22 des Zylindergehäuses 12 radial außerhalb der Schulter 54 angeordnet sind und in den Druckraum 14 hineinragen. Die am Außenumfang leicht konischen Führungsvorsprünge 108 sind durch becherartige metallische Hülsen gebildet, die am Boden 22 des Zylindergehäuses 12 durch Punktschweißen befestigt sind.
Gemäß 4 sind die Führungsvorsprünge 108 des Zylindergehäuses 12 einerseits und die Aussparungen 106 im Ringkolben 16 andererseits in Länge bzw. Tiefe und Durchmesser so dimensioniert, dass in der maximal in den Druckraum 14 hinein verschobenen Position des Ringkolbens 16 die Führungsvorsprünge 108 des Zylindergehäuses 12 zwar in den Aussparungen 106 des Ringkolbens 16 eintauchen, mit ihrer jeweiligen Stirnseite jedoch nicht an dem Grund der jeweils zugeordneten Aussparung 106 zur Anlage gelangen. Ferner verbleibt auch in dieser Position des Ringkolbens 16 zwischen den Führungsvorsprüngen 108 und den Aussparungen 106 jeweils ein Ringspalt zur freien Aufnahme der jeweiligen gestauchten Vorlastfeder 42, wie in 4 gut zu sehen ist.
Wie die Schnittansicht gemäß 9 zeigt, erstreckt sich der vorerwähnte Fortsatz 38 in Umfangsrichtung um die Mittelachse M gesehen zwischen den Vorlastfedern 42 in den Druckraum 14 hinein, und zwar derart, dass er zu den benachbarten Vorlastfedern 42 um ca. 60° um die Mittelachse M gleichermaßen winkelbeabstandet ist. Auch liegt der Fortsatz 38 ungefähr auf dem Teilkreis der Vorlastfedern 42 um die Mittelachse M, d.h. hat im Wesentlichen denselben radialen Abstand zur Mittelachse M wie die Vorlastfedern 42.
Gemäß insbesondere den 5, 9, 10 und 11 ist der Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 durch eine becherförmige Hülse 110 ausgebildet, die aus einem im Wesentlichen nicht magnetisierbaren Edelstahl besteht und mit dem Zylindergehäuse 12 dicht verschweißt ist. Hierfür ist die im Querschnitt gemäß 10 gesehen im Wesentlichen rechteckige Hülse 110 durch eine komplementär geformte Öffnung 112 im Boden 22 des Zylindergehäuses 12 geführt (siehe 11) und liegt auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite des Bodens 22 an dem Boden 22 mit einem Bund 114 an, der in einer Draufsicht gemäß 3 gesehen ebenfalls im Wesentlichen rechteckig geformt ist. Im Bereich dieses Bunds 114 ist die Hülse 110 mit dem Boden 22 druckdicht laserverschweißt, so dass der Fortsatz 38 fester Bestandteil des Zylindergehäuses 12 ist.
Gemäß 10 hat die im Ringkolben 16 zur Aufnahme des Fortsatzes 38 ausgebildete Aussparung 40 auch einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. In dieser Aussparung 40 ist der Fortsatz 38 reibungsarm gleitgeführt. Genauer gesagt ist der Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 in der Aussparung 40 des Ringkolbens 16 mittels eines Einsatzteils 116 aus einem Gleitlager-Werkstoff (z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), wie Teflon^®) gleitgeführt, das in 11 bei dem Bezugszeichen 118 über eine Schnappverbindung in der Aussparung 40 des Ringkolbens 16 gehalten ist. Hierfür besitzt das Einsatzteil 116 am Außenumfang Schnapphaken 120, die im montierten Zustand des Einsatzteils 116 in zugeordneten Nuten 122 in der Aussparung 40 eingreifen. Ferner weist das Einsatzteil 116 endseitig Federzungen 124 auf, die sich im montierten Zustand des Einsatzteils 116 am Grund der Aussparung 40 abstützen und damit die Schnapphaken 120 in den Nuten 122 federnd vorspannen, so dass das Einsatzteil 116 spielfrei in der Aussparung 40 gehalten ist.
Der 11 ist ebenfalls zu entnehmen, dass sich das die Aussparung 40 im Ringkolben 16 auskleidende Einsatzteil 116 seitlich, d.h. in 11 nach rechts an der den Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 bildenden Hülse 110 abzustützen vermag, und zwar auch noch in dem in 8 gezeigten Zustand, in dem der Ringkolben 16 maximal aus dem Zylindergehäuse 12 ausgefahren ist, wodurch der Ringkolben 16 gegen ein Verdrehen um die Mittelachse M bezüglich des Zylindergehäuses 12 gesichert ist.
Zu weiteren Details der Sensoranordnung 32 sei insbesondere auf die 8 bis 11 Bezug genommen. Wie zunächst die 8 und 9 zeigen, ist der Ringkolben 16 auf seiner dem Druckraum 14 zugewandten Seite mit einer Aussparung 126 zur Aufnahme des Positionsgebers 36 versehen. Die Aussparung 126 ist in den 8 und 9 oberhalb der Aussparung 40 zur gleitenden Aufnahme des Fortsatzes 38 und in unmittelbarer Nähe hierzu als Sackloch mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet. In der Aussparung 126 ist der zylindrische Positionsgeber 36 eingeklebt, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Permanentmagneten handelt. Es ist ersichtlich, dass damit der Positionsgeber 36 am Ringkolben 16 in Relation zum Positionsdetektor 34 im Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 in einer bezogen auf die Mittelachse M gesehen radialen Richtung innen liegt. Somit führt eine gewisse Verkippung des Ringkolbens 16 auf der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 infolge des im Verhältnis kurzen Hebelarms zwischen dem Positionsgeber 36 und der Mittelachse M nur zu einer geringfügen axialen Verlagerung des Positionsgebers 36.
Der Positionsdetektor 34 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß den 10 und 11 ein in an sich bekannter Weise mit dem vorerwähnten Permanentmagneten als Positionsgeber 36 zusammenwirkendes Hall-Element 128, das sich auf einer Platine 130 befindet, die in einem Sensorgehäuse 132 aus einem Kunststoffmaterial aufgenommen ist. Wie insbesondere die 8, 10 und 11 zeigen, besitzt das Sensorgehäuse 132 einen Grundkörper 134 mit einem Hohlraum 136 zur Aufnahme der Platine 130, welcher mittels eines Deckels 138 verschlossen ist, der mit dem Grundkörper 134 laserverschweißt ist.
Gemäß insbesondere den 8, 10 und 11 sind der Grundkörper 134 und der Deckel 138 des Sensorgehäuses 132 eng in der Hülse 110 des Fortsatzes 38 aufgenommen, so dass sich die Platine 130 mit dem Hall-Element 128 vollständig in dem Fortsatz 38 befindet, wobei der Grundkörper 134 und der Deckel 138 auf der in 8 rechten Seite bzw. in 11 nach oben aus dem Fortsatz 38 über den Bund 114 der Hülse 110 vorstehen. Dort schließt sich an den Grundkörper 134 des Sensorgehäuses 132 in 8 nach unten ein Anschlussabschnitt 140 des Sensorgehäuses 132 an, der mit dem Grundkörper 134 einen rechten Winkel bildet. In dem Anschlussabschnitt 140 ist gemäß insbesondere 8 ein elektrischer Steckanschluss 142 integriert, über den die das Hall-Element 128 tragende Platine 130 der Sensoranordnung 32 auf in den Figuren nicht näher gezeigte, an sich bekannte Art und Weise elektrisch kontaktiert ist (Press-Fit-Verbindung oder Lötverbindung).
Der Anschlussabschnitt 140 hat ferner einen Flanschbereich 144, über den der Anschlussabschnitt 140 flächig an dem Befestigungsflansch 48 des Zylindergehäuses 12 anliegt, wie z.B. in 8 gezeigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sensorgehäuse 132 im Flanschbereich 144 mit dem Befestigungsflansch 48 des Zylindergehäuses 12 verschraubt, so dass der Positionsdetektor 34 der Sensoranordnung 32 fest mit dem Zylindergehäuse 12 verbunden ist. Wie insbesondere die 1 bis 3 zeigen, umfasst diese Verschraubung zwei Zylinderschrauben 146, die zugeordnete Befestigungsbohrungen (nicht dargestellt) im Befestigungsflansch 48 des Zylindergehäuses 12 und im Flanschbereich 144 des Sensorgehäuses 132 durchgreifen, sowie zugehörige Muttern 148.
Insoweit ist ersichtlich, dass der Anschlussabschnitt 140 des Sensorgehäuses 132 auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite über den Boden 22 des Zylindergehäuses 12 vorsteht. Um das Sensorgehäuse 132 und insbesondere dessen Anschlussabschnitt 140 vor einer mechanischen Beschädigung zu schützen, ist der Befestigungsflansch 48 des Zylindergehäuses 12 mit vorzugsweise rechtwinklig zur Flanschebene abgebogenen Schutzlaschen 150 versehen, die in einer Richtung weg vom Boden 22 des Zylindergehäuses 12 bezüglich des Anschlussabschnitts 140 des Sensorgehäuses 132 überstehen. Somit kann der noch nicht montierte oder demontierte Zentralausrücker 10 auf der Bodenseite des Zylindergehäuses 12 auf einer Fläche abgelegt werden, ohne dass dabei die Sensoranordnung 32 mechanisch belastet wird.
Weitere Einzelheiten zu der radial inneren Schutzkappe 44, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem geeigneten Kunststoff ausgebildet, vorzugsweise spritzgegossen ist, sind insbesondere den 4 und 12 zu entnehmen. Demgemäß weist die Schutzkappe 44 einen radial inneren Bundabschnitt 152, einen radial äußeren Mantelabschnitt 154 und einen sich zwischen dem Bundabschnitt 152 und dem Mantelabschnitt 154 erstreckenden ringförmigen Bodenabschnitt 156 auf, der eine Anschlagfläche 158 für eine Stirnfläche 160 des Ringkolbens 16 ausbildet. Damit der Ringkolben 16 insbesondere für Transport- und Montagezwecke gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung 30 in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse 12 temporär fixiert werden kann, ist die Schutzkappe 44 im dargestellten Ausführungsbeispiel an der inneren Kolbenlauffläche 24 kraft- bzw. reibschlüssig gehalten. Genauer gesagt ist die Schutzkappe 44 an ihrem vom Boden 22 des Zylindergehäuses 12 abgewandten Ende mittels eines elastomeren O-Rings 162 an der inneren Kolbenlauffläche 24 gehalten. Hierbei ist der Bundabschnitt 152 der Schutzkappe 44 mit einer Radialnut 164 zur Aufnahme und axialen Sicherung des O-Rings 162 an der Schutzkappe 44 versehen.
Der O-Ring 162 hat im unverformten Zustand einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der durch die innere Kolbenlauffläche 24 gebildete Innendurchmesser d des Druckraums 14 (siehe die 6 und 7). In einem auf der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 aufgespannten, nach radial außen nicht begrenzten Zustand ist ein Außendurchmesser des O-Rings 162 hingegen größer als ein Innendurchmesser des Bundabschnitts 152 der Schutzkappe 44 am Grund der Radialnut 164. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass der O-Ring 162 infolge dieser Dimensionierung in seinem in der Radialnut 164 des Bundabschnitts 152 der Schutzkappe 44 aufgenommenen Zustand zwischen der inneren Kolbenlauffläche 24 und dem Grund der Radialnut 164 elastisch verpresst ist. Somit bringt der O-Ring 162 auf einer Umfangslinie der inneren Kolbenlauffläche 24 Normalkräfte auf, die dort Reibungskräfte erzeugen, welche entsprechend der Haftreibungszahl der Materialpaarung im Kontaktbereich von Kolbenlauffläche 24 und O-Ring 162 im Verhältnis zu den aufgebrachten Normalkräften stehen und stets größer sind als die Federkraft der Vorlast-Federanordnung 30 im Druckraum 14.
Drückt der nur mittels der Vorlast-Federanordnung 30 vorgespannte Ringkolben 16 mit seiner Stirnfläche 160 also gegen die Anschlagfläche 158 am Bodenabschnitt 156 der Schutzkappe 44, so hält der O-Ring 162 in der Radialnut 164 der Schutzkappe 44 die Federkraft der Vorlast-Federanordnung 30 gegen, und zwar auch im maximal gestauchten Zustand der Vorlast-Federanordnung 30 entsprechend 4, wobei der Bundabschnitt 152 der Schutzkappe 44 mit einer Flanke der Radialnut 164 ggf. am O-Ring 162 zur Anlage gelangt. Erst durch zusätzliche pneumatische Beaufschlagung des Druckraums 14 kann am Ringkolben 16 eine Kraft entlang der Mittelachse M resultieren, die die Haftreibung zwischen Kolbenlauffläche 24 und O-Ring 162 überwindet, so dass dort Gleitreibung vorliegt und die Schutzkappe 44, soweit möglich, auf der inneren Kolbenlauffläche 24 vom Druckraum 14 weg verschoben wird.
Wie insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite der Schutzkappe 44 zwischen dem Bundabschnitt 152 und dem Bodenabschnitt 156 eine Mehrzahl von Rippen 166 vorgesehen, die gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind und die Schutzkappe 44 an dieser Stelle aussteifen. In 12 ist ferner zu sehen, dass die Stirnfläche 160 am Ringkolben 16 in einem radialen Abstand zur inneren Kolbenlauffläche 24 in axialer Richtung, d.h. entlang der Mittelachse M gesehen erhaben ausgebildet ist, so dass der Ringkolben 16 die Schutzkappe 44 mit radialem Abstand zur inneren Kolbenlauffläche 24 kontaktiert. Mit anderen Worten gesagt ist die Schutzkappe 44 radial innerhalb dieses Kontaktbereichs bei dem Bezugszeichen 168 ringförmig ausgespart. Diese Ausgestaltung stellt insbesondere sicher, dass der Kontakt zwischen Ringkolben 16 und Schutzkappe 44 in einem radial äußeren, ausgesteiften Bereich der Schutzkappe 44 erfolgt, so dass die laufflächennahen Bereiche des Ringkolbens 16 (an der Radialnut 72) und der Schutzkappe 44 (an der Radialnut 164) nicht übermäßig belastet werden, was dort z.B. zu einem Materialbruch führen könnte.
Gemäß den 4 bis 8 umgibt die Schutzkappe 44 mit ihrem Mantelabschnitt 154 auf der vom Druckraum 14 abgewandten Seite des Ringkolbens 16 einen ringförmigen Kolbenfortsatz 170, der sich in diesen Figuren nach links bis unter den Innenring 92 des Ausrücklagers 90 erstreckt. Nahe seinem freien Ende ist der Kolbenfortsatz 170 außenumfangsseitig mit einer Radialnut 172 versehen (siehe 12), in der ein Filzring 174 aufgenommen ist. Der Mantelabschnitt 154 der Schutzkappe 44 liegt innenumfangsseitig am Filzring 174 an, welcher auf dem Mantelabschnitt 154 gleiten kann. Der Filzring 174 bildet somit zwischen Schutzkappe 44 und Kolbenfortsatz 170 auch einen weiteren Schutz für die innere Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 gegenüber der Umgebung.
Wie die 4 bis 8 weiterhin zeigen weist der Ringkolben 16 auf seiner vom Druckraum 14 abgewandten Seite eine Ringaussparung 176 auf, die sich in diesen Figuren ausgehend vom Ausrücklager 90 nach rechts erstreckt und nach radial innen durch den Kolbenfortsatz 170 begrenzt ist. Befindet sich die Schutzkappe 44 in einer Relativposition zum Ringkolben 16, in der die Stirnfläche 160 des Ringkolbens 16 an der Anschlagfläche 158 der Schutzkappe 44 anliegt (vgl. 12), so ist die Schutzkappe 44 mit ihrem Mantelabschnitt 154 unter dem Innenring 92 des Ausrücklagers 90 hinweg in der Ringaussparung 176 geschützt aufgenommen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die äußere Kolbenlauffläche 26 des Zylindergehäuses 12 mittels einer spielfrei am Ringkolben 16 angebrachten weiteren Schutzkappe 178 geschützt, die ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoff vorzugsweise durch Spritzgießen ausgebildet ist. Die Schutzkappe 178 weist einen in den 4 bis 8 nach links geschlossenen Ringraum 180 auf, in dem das Zylindergehäuse 12 mit seiner Außenwand 20 eintaucht. Nahe ihrem freien Ende ist die Außenwand 20 des Zylindergehäuses 12 außenumfangsseitig mit einer Radialnut 182 zur Aufnahme eines weiteren Filzrings 184 versehen, auf dem die Schutzkappe 178 gleiten kann. Analog dem Filzring 174 an der inneren Schutzkappe 44 bildet der Filzring 184 an der äußeren Schutzkappe 178 einen weiteren Schutz für die äußere Kolbenlauffläche 26 des Zylindergehäuses 12 gegenüber der Umgebung.
Zur Befestigung der weiteren Schutzkappe 178 am Ringkolben 16 ist der Ringkolben 16 auf seiner vom Druckraum 14 abgewandten Seite zunächst mit einem Ringsteg 186 versehen, während die Schutzkappe 178 radial innerhalb des Ringraums 180 eine Ringaussparung 188 zur Aufnahme des Ringstegs 186 aufweist. Durch Einstecken des Ringstegs 186 in die Ringaussparung 188 wird die Schutzkappe 178 bezüglich des Ringkolbens 16 zentriert und in radialer Richtung am Ringkolben 16 gesichert.
Zur axialen Sicherung der Schutzkappe 178 am Ringkolben 16 ist gemäß den 8 und 14 eine Schnappverbindung 190 vorgesehen, und zwar zwischen der dort mit einer Stufe abgesetzten Außenumfangsfläche 78 des Ringkolbens 16 und einer Innenumfangsfläche der Schutzkappe 178. Die Schnappverbindung 190 besitzt bei dem Bezugszeichen 192 komplementäre Konturen mit Hakenquerschnitt und Hinterschnitt am Umfang von Ringkolben 16 und Schutzkappe 178, die eine Verrastung der Schutzkappe 178 am Ringkolben 16 herbeiführen. Ferner umfasst die Schnappverbindung 190 bei dem Bezugszeichen 194 Schrägflächen an Ringkolben 16 und Schutzkappe 178, die so ausgestaltet und platziert sind, dass sie in Verbindung mit den elastischen Eigenschaften des Materials der Schutzkappe 178 die Schutzkappe 178 gegen den Ringkolben 16 ziehen, wodurch der Ringsteg 186 des Ringkolbens 16 am Grund der Ringaussparung 188 der Schutzkappe 178 unter einer gewissen Vorspannung in Anlage gehalten ist. Es ist ersichtlich, dass die Schutzkappe 178 somit spielfrei am Ringkolben 16 befestigt ist und sich gemeinsam mit dem Ringkolben 16 bezüglich des Zylindergehäuses 12 bewegt.
Gemäß den 8 und 13 ist schließlich am Zylindergehäuse 12, genauer dessen Innenwand 18 an einem Ende der inneren Kolbenlauffläche 24 ein Endanschlag 196 vorgesehen, an dem die Schutzkappe 44 zur Anlage gebracht werden kann, um den Ringkolben 16 in einer maximal aus dem Druckraum 14 heraus verschobenen Position zu sichern. Hierbei wirkt der Endanschlag 196 mit einer Stirnfläche 198 am Bundabschnitt 152 der Schutzkappe 44 zusammen.
Der Endanschlag 196 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Festigkeitsgründen zwei geschlitzte Zackenringe 200, die entlang der Mittelachse M gesehen hintereinander angeordnet sind und mit am Innenumfang vorgesehenen Zacken in zugeordneten Aussparungen 202 am Umfang der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 eingreifen (siehe auch die 1 und 2), so dass die Zackenringe 200 an der Innenwand 18 gesichert über die innere Kolbenlauffläche 24 nach radial außen vorstehen, wo die Schutzkappe 44 mit ihrer Stirnfläche 198 am druckraumnäheren Zackenring 200 anschlagen kann, wie in 13 gezeigt.
Zu den einzelnen Funktionslagen des Ringkolbens 16 im Zylindergehäuse 12 im Zusammenspiel mit der Schutzkappe 44 für die innere Kolbenlauffläche 24 und dem Endanschlag 196 an der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 ist schließlich nochmals auf die 4 bis 8 zu verweisen. Die 4 zeigt den - wenn auch schon zwischen Getriebe (Befestigungsflansch 56) und Kupplung (Federzungen 104) montierten - Zentralausrücker 10 im Lieferzustand, in dem sich die der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 zugeordnete und an dieser gehaltene Schutzkappe 44 bezüglich der inneren Kolbenlauffläche 24 in einer Grundstellung befindet, in der die Schutzkappe 44 einen Anschlag für den mittels der Vorlast-Federanordnung 30 vorgespannten Ringkolben 16 ausbildet. Der Ringkolben 16 ist hier maximal in den pneumatisch (noch) nicht beaufschlagten Druckraum 14 des Zylindergehäuses 12 hinein verschoben und wird durch Haftreibung vermittels des O-Rings 162 der Schutzkappe 44 an der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 gehalten. Die Schutzkappe 44 wie auch der Positionsdetektor 34 der Sensoranordnung 32 sind in der Ringaussparung 176 des Ringkolbens 16 bzw. dem Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 bei minimalen Abmessungen des Zentralausrückers 10 maximal geschützt.
Die 5 und 6 zeigen in verschiedenen Schnittansichten eine Relativlage von Ringkolben 16 und Zylindergehäuse 12, die sich bei einer Erstbetätigung des Zentralausrückers 10, unter pneumatischer Beaufschlagung des Ringkolbens 16 über den Druckraum 14 einstellt. Hier ist das vom Ringkolben 16 getragene Ausrücklager 90 an den Federzungen 104 der Membranfeder der Kupplung (ansonsten nicht dargestellt) zur Anlage gelangt, wobei die Schutzkappe 44 unter Überwindung der Haftreibung am O-Ring 76 auf der inneren Kolbenlauffläche 24 in ihre Betriebsstellung verlagert wurde, in der die Schutzkappe 44 die innere Kolbenlauffläche 24 wenigstens teilweise schützend umgibt. In dieser Position besteht ein Kräftegleichgewicht am Ringkolben 16, der in diesen Figuren von links durch die Federzungen 104 der Membranfeder über das Ausrücklager 90 federkraftbeaufschlagt sowie über den O-Ring 162 der Schutzkappe 44 an der inneren Kolbenlauffläche 24 durch Reibschluss gegengehalten und von rechts über den Luftdruck im Druckraum 14 des Zylindergehäuses 12 pneumatisch sowie die Vorlastfedern 42 der Vorlast-Federanordnung 30 im Druckraum 14 mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
Die 7 zeigt den pneumatisch unbeaufschlagten Einbauzustand des Zentralausrückers 10, in dem ein Kräftegleichgewicht zwischen den am Ringkolben 16 wirkenden Federkräften besteht, d.h. die in dieser Figur von links über das Ausrücklager 90 auf den Ringkolben 16 wirkenden Federkräfte der Federzungen 104 der Membranfeder der Kupplung werden durch die in dieser Figur von rechts auf den Ringkolben 16 wirkenden Federkräfte der Vorlastfedern 42 der Vorlast-Federanordnung 30 im Druckraum 14 gegengehalten. Aus der 7 ist auch ersichtlich, dass die Schutzkappe 44 nach der Erstbetätigung des Zentralausrückers 10 in ihrer Betriebsstellung verbleibt, in der die Schutzkappe 44 wiederum durch Haftreibung über den O-Ring 162 an der Innenwand 18 des Zylindergehäuses 12 gehalten ist. Demnach überdeckt und schützt die Schutzkappe 44 nach der Erstbetätigung des Zentralausrückers 10 einen wirksamen Laufbereich für den Ringkolben 16 auf der inneren Kolbenlauffläche 24. Bei weiteren Betätigungen des Zentralausrückers 10 aus dieser Position heraus kann der Ringkolben 16 mit seinem Filzring 174 am Innenumfang des Mantelabschnitts 154 der gehäusefest gehaltenen Schutzkappe 44 gleiten.
Eine weitere Funktionslage des Ringkolbens 16 auf der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 zeigt die 8. Diese Funktionslage kann sich z.B. bei einer Demontage des Getriebes vom Motor ergeben, wenn der ggf. noch am Getriebe montierte Zentralausrücker 10 von der Kupplung und damit den Federzungen 104 der Membranfeder der Kupplung entfernt wurde. Da in dieser Situation die Federzungen 104 den Ringkolben 16 nicht mehr gegenhalten, verschieben die Vorlastfedern 42 der Vorlast-Federanordnung 30 im Druckraum 14 den Ringkolben 16 auf Anschlag an der Schutzkappe 44, die sich zunächst noch in ihrer Betriebsstellung auf der inneren Kolbenlauffläche 24 befindet. Erfolgt in diesem Zustand ggf. eine pneumatische Beaufschlagung des Druckraums 14, so wird auch die Haftreibung zwischen dem O-Ring 76 am Bundabschnitt 152 der Schutzkappe 44 und der inneren Kolbenlauffläche 24 des Zylindergehäuses 12 überwunden und die Schutzkappe 44 auf der inneren Kolbenlauffläche 24 weiter vom Boden 22 des Zylindergehäuses 12 weg verlagert. Diese Bewegung findet erst dann ein Ende, wenn die über den Ringkolben 16 verschobene Schutzkappe 44 mit ihrer Stirnfläche 198 an dem nächstgelegenen Zackenring 200 des Endanschlags 196 zur Anlage gelangt, wie in den 8 und 13 gezeigt. Der Endanschlag 196 sichert somit die Schutzkappe 44 und mit der Schutzkappe 44 auch den Ringkolben 16 am Zylindergehäuse 12. Aufgrund dieser formschlüssigen Maßnahmen sind der Ringkolben 16 und die Schutzkappe 44 stets verliersicher am Zylindergehäuse 12 gehalten.
Wie ferner ein Vergleich der 4, 5, 7 und 8 zeigt, taucht in allen Funktionslagen des Ringkolbens 16 im Zylindergehäuse 12 der Fortsatz 38 des Zylindergehäuses 12 in der zugeordneten Aussparung 40 im Ringkolben 16 ein, so dass der Ringkolben 16 stets gut gegen ein Verdrehen um die Mittelachse M bezüglich des Zylindergehäuses 12 gesichert ist.
Für den Fachmann ist schließlich auch ersichtlich, dass der Positionsgeber 36 (d.h. hier der Permanentmagnet) am Ringkolben 16 und der Positionsdetektor 34 der Sensoranordnung 32 am Zylindergehäuse 12 in allen Funktionslagen des Ringkolbens 16 im Zylindergehäuse 12 winkelmäßig bezüglich der Mittelachse M in Überdeckung bleiben, so dass das Magnetfeld des Positionsgebers 36 vermittels des Hall-Elements 128 des Positionsdetektors 34 stets gut zu erfassen und hinsichtlich des Hubs des Ringkolbens 16 im Zylindergehäuse 12 - auf an sich bekannte Weise - auszuwerten ist. Ein etwaiges radialspielbedingtes Verkippen des Ringkolbens 16 bezüglich des Zylindergehäuses 12 ist einer hohen Erfassungsgenauigkeit der Sensoranordnung 32 nicht abträglich, weil die hierdurch bewirkte Relativbewegung zwischen Positionsgeber 36 und Positionsdetektor 34 infolge des kurzen radialen Abstands der Sensoranordnung 32, insbesondere des Positionsgebers 36 zur Mittelachse M (kleiner Hebelarm) nur sehr gering ausfällt.
Ein Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung hat ein einen Boden aufweisendes Zylindergehäuse, das zwischen zwei Kolbenlaufflächen einen ringförmigen Druckraum begrenzt, in dem ein mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben verschiebbar geführt ist. Der Ringkolben ist vermittels einer Vorlast-Federanordnung mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden des Zylindergehäuses vorgespannt und über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbar. Hierbei ist wenigstens eine der Kolbenlaufflächen gegenüber der Umgebung mittels einer Schutzkappe geschützt. Der Zentralausrücker ist ferner mit einer Sicherung für Transport- und Montagezwecke versehen, indem der Ringkolben mittels der Schutzkappe gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse temporär fixierbar ist, was insbesondere eine beschädigungsfreie Montage des Zentralausrückers vereinfacht.
Bezugszeichenliste

10: Zentralausrücker
12: Zylindergehäuse
14: Druckraum
16: Ringkolben
18: Innenwand
20: Außenwand
22: Boden
24: innere Kolbenlauffläche
26: äußere Kolbenlauffläche
28: Druckanschluss
30: Vorlast-Federanordnung
32: Sensoranordnung
34: Positionsdetektor
36: Positionsgeber
38: Fortsatz
40: Aussparung
42: Vorlastfeder
44: Schutzkappe
46: Durchgang
48: Befestigungsflansch
50: Befestigungsohr
52: Befestigungsbohrung
54: Schulter
56: Befestigungsflansch
58: Verbindungsabschnitt
60: Aussparung
62: Gleitring
64: Innenumfangsfläche
66: Radialnut
68: Dichtelement
70: Radialnut
72: Radialnut
74: Abstreifring
76: O-Ring
78: Außenumfangsfläche
80: Radialnut
82: Radialnut
84: Dichtelement
86: Abstreifring
88: O-Ring
90: Ausrücklager
92: Innenring
94: Außenring
96: Wälzkörper
98: Ringbund
100: Winkelfederelement
102: Ringsteg
104: Federzunge
106: Aussparung
108: Führungsvorsprung
110: Hülse
112: Öffnung
114: Bund
116: Einsatzteil
118: Schnappverbindung
120: Schnapphaken
122: Nut
124: Federzunge
126: Aussparung
128: Hall-Element
130: Platine
132: Sensorgehäuse
134: Grundkörper
136: Hohlraum
138: Deckel
140: Anschlussabschnitt
142: Steckanschluss
144: Flanschbereich
146: Zylinderschraube
148: Mutter
150: Schutzlasche
152: Bundabschnitt
154: Mantelabschnitt
156: Bodenabschnitt
158: Anschlagfläche
160: Stirnfläche
162: O-Ring
164: Radialnut
166: Rippe
168: Aussparung
170: Kolbenfortsatz
172: Radialnut
174: Filzring
176: Ringaussparung
178: Schutzkappe
180: Ringraum
182: Radialnut
184: Filzring
186: Ringsteg
188: Ringaussparung
190: Schnappverbindung
192: komplementäre Konturen
194: Schrägflächen
196: Endanschlag
198: Stirnfläche
200: Zackenring
202: Aussparung
d: Innendurchmesser
D: Außendurchmesser
M: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013224295 A1 [0005, 0012]
DE 19909597 A1 [0010]
DE 102014212678 A1 [0011]

Claims

Zentralausrücker (10) für eine pneumatische Kupplungsbetätigung, mit einem einen Boden (22) aufweisenden Zylindergehäuse (12), das zwischen zwei Kolbenlaufflächen (24, 26) einen ringförmigen Druckraum (14) begrenzt, in dem ein mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben (16) verschiebbar geführt ist, der vermittels einer Vorlast-Federanordnung (30) mit einer Kraft in einer Richtung weg vom Boden (22) des Zylindergehäuses (12) vorgespannt und über den Druckraum (14) pneumatisch beaufschlagbar ist, wobei wenigstens eine der Kolbenlaufflächen (24, 26) gegenüber der Umgebung mittels einer Schutzkappe (44, 178) geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (16) mittels der Schutzkappe (44) gegen die Kraft der Vorlast-Federanordnung (30) in einer vorbestimmten Hubposition relativ zum Zylindergehäuse (12) temporär fixierbar ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenlaufflächen (24, 26) des Zylindergehäuses (12) eine radial innere Kolbenlauffläche (24) und eine radial äußere Kolbenlauffläche (26) umfassen, wobei die Schutzkappe (44) der inneren Kolbenlauffläche (24) zugeordnet und an dieser gehalten ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (44) bezüglich der inneren Kolbenlauffläche (24) des Zylindergehäuses (12) zwischen einer Grundstellung, in der die Schutzkappe (44) einen Anschlag für den mittels der Vorlast-Federanordnung (30) vorgespannten Ringkolben (16) ausbildet, und einer Betriebsstellung verlagerbar ist, in der die Schutzkappe (44) die innere Kolbenlauffläche (24) wenigstens teilweise schützend umgibt.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (44) an der inneren Kolbenlauffläche (24) reibschlüssig gehalten ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (44) an ihrem vom Boden (22) des Zylindergehäuses (12) abgewandten Ende mittels eines elastomeren O-Rings (162) an der inneren Kolbenlauffläche (24) gehalten ist.
Zentralausrücker (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (44) einen radial inneren Bundabschnitt (152), einen radial äußeren Mantelabschnitt (154) und einen sich zwischen dem Bundabschnitt (152) und dem Mantelabschnitt (154) erstreckenden ringförmigen Bodenabschnitt (156) aufweist, der eine Anschlagfläche (158) für eine Stirnfläche (160) des Ringkolbens (16) ausbildet.
Zentralausrücker (10) nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bundabschnitt (152) mit einer Radialnut (164) zur Aufnahme des O-Rings (162) versehen ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (158) am Bodenabschnitt (156) und/oder die Stirnfläche (160) am Ringkolben (16) in einem radialen Abstand zur inneren Kolbenlauffläche (24) in axialer Richtung gesehen erhaben ausgebildet ist, so dass der Ringkolben (16) die Schutzkappe (44) in deren Grundstellung mit radialem Abstand zur inneren Kolbenlauffläche (24) kontaktiert.
Zentralausrücker (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kolbenlauffläche (26) des Zylindergehäuses (12) mittels einer spielfrei am Ringkolben (16) angebrachten weiteren Schutzkappe (178) geschützt ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schutzkappe (178) mittels einer Schnappverbindung (190) am Ringkolben (16) angebracht ist, die Schrägflächen (194) aufweist, über die die weitere Schutzkappe (178) gegen den Ringkolben (16) vorgespannt ist.
Zentralausrücker (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylindergehäuse (12) an einem Ende der inneren Kolbenlauffläche (24) ein Endanschlag (196) vorgesehen ist, an dem die Schutzkappe (44) zur Anlage bringbar ist, um den Ringkolben (16) in einer maximal aus dem Druckraum (14) heraus verschobenen Position zu sichern.
Zentralausrücker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebung des Ringkolbens (16) relativ zum Zylindergehäuse (12) mittels einer Sensoranordnung (32) erfassbar ist, die einen Positionsdetektor (34) und einen Positionsgeber (36) aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Sensoranordnung (32) im Bereich des Druckraums (14) aufgenommen ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (12) einen sich in den Druckraum (14) hinein erstreckenden Fortsatz (38) aufweist, der zur Aufnahme des Positionsdetektors (34) ausgebildet ist, während der Positionsgeber (36) in einer Aussparung (126) des Ringkolbens (16) aufgenommen ist.
Zentralausrücker (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsdetektor (34) ein Sensorgehäuse (132) mit einem Anschlussabschnitt (140) aufweist, der auf der vom Druckraum (14) abgewandten Seite über den Boden (22) des Zylindergehäuses (12) vorsteht, welches einen Befestigungsflansch (48) besitzt, der mit Schutzlaschen (150) versehen ist, die in einer Richtung weg vom Boden (22) des Zylindergehäuses (12) bezüglich des Anschlussabschnitts (140) des Sensorgehäuses (132) überstehen.
Zentralausrücker (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch ein Ausrücklager (90) mit einem Innenring (92), einem Außenring (94) und Wälzkörpern (96) dazwischen, wobei das Ausrücklager (90) mit seinem Außenring (94) am Ringkolben (16) befestigt ist, der auf seiner vom Druckraum (14) abgewandten Seite eine Ringaussparung (176) aufweist, in der die Schutzkappe (44) vor einer Erstbetätigung des Zentralausrückers (10) unter dem Innenring (92) des Ausrücklagers (90) hinweg geschützt aufgenommen ist.