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TECHNISCHES GEBIET
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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.
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STAND DER TECHNIK
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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.
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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.
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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.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2013 224 295 A1 ist ein wegsensierter Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung bekannt, der ein Zylindergehäuse (Führungszylinder mit Laufzylinder und Außenzylinder im Sprachgebrauch dieser Druckschrift) hat, das um eine Mittelachse (Drehachse) einen ringförmigen Druckraum begrenzt. In dem Druckraum ist ein über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbarer, mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben (Ausrückkolben) entlang der Mittelachse verschiebbar geführt. Ferner ist im Druckraum zwischen dem Ringkolben und einem Boden des Zylindergehäuses eine den Ringkolben und das Zylindergehäuse auseinander spannende Vorlast-Federanordnung vorgesehen, 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 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.
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Genauer gesagt ist eine Trägerplatte vorgesehen, mit der der Laufzylinder und der Außenzylinder des Führungszylinders starr verbunden sind und über die der vorbekannte Zentralausrücker am Fahrzeuggetriebe montiert werden kann. Eine an den Ringkolben gekoppelte, ringförmige Staubschutzkappe ist konzentrisch zur Mittelachse angeordnet und umgibt den Außenzylinder, so dass sich das Zylindergehäuse insgesamt radial innerhalb der Staubschutzkappe befindet. Der Positionsgeber der Sensoranordnung ist bei diesem Stand der Technik ein Permanentmagnet und so in einem Vorsprung der Staubschutzkappe eingebettet, 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 der vorgenannten Trägerplatte starr verbunden, so dass der Positionsdetektor radial außerhalb der Schutzkappe angeordnet ist, wobei er die radial nach außen weisende Seite des Permanentmagneten überdeckt.
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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.
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Der den Positionsgeber tragende Vorsprung der Staubschutzkappe dient bei diesem Stand der Technik auch als Teil einer Verdrehsicherung für die Staubschutzkappe. Den anderen Teil der Verdrehsicherung bildet eine gabelförmige Halterung, die so an der Trägerplatte angeschraubt ist, dass der Vorsprung der Staubschutzkappe zwischen zwei Armen der Halterung gehalten ist und somit ein Verdrehen bezüglich der Trägerplatte verhindert. Der Vorsprung der Staubschutzkappe ist ferner mit einer Nut versehen, in der ein Steg eingreift, der sich vom Ringkolben weg erstreckt und die Staubschutzkappe in Form eines Arms umgreift. Befindet sich der Steg mit der Nut in Eingriff, so bildet diese Kopplung eine Verdrehsicherung gegen ein Verdrehen des Ringkolbens gegenüber der Staubschutzkappe und über diese gegenüber der Trägerplatte. Letztlich sorgt diese Verdrehsicherung während einer Hubbewegung des Ringkolbens im Zylindergehäuse insbesondere für eine in Umfangsrichtung gesehen möglichst gleichbleibende Überdeckung des zylindergehäusefesten Positionsdetektors mit dem Positionsgeber an der Staubschutzkappe.
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Ein Nachteil dieses Stands der Technik ist indes darin zu sehen, dass die Sensoranordnung mit der hierfür vorgesehenen Verdrehsicherung insbesondere in radialer Richtung des Zentralausrückers einen relativ großen Bauraum beanspruchen. Der zur Verfügung stehende Einbauraum zwischen Motor bzw. Kupplung und Getriebe ist in der Regel aber sehr knapp bemessen, so dass ein möglichst kompakter Aufbau des Zentralausrückers wünschenswert ist.
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Die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildende Druckschrift
DE 10 2005 049 056 A1 offenbart ferner eine Vorrichtung zum Betätigen einer Kupplung, insbesondere der eines Nutzfahrzeugs, die einen Betätigungskolben und ein Ausrücklager umfasst. Hierbei ist der Betätigungskolben im Wesentlichen um eine Welle angeordnet und betätigt das Ausrücklager. Um eine sichere Positionsbestimmung des Betätigungskolbens zu ermöglichen, wird die Position des Betätigungskolbens mittels eines Sensors erfasst.
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Bei einer Ausführungsform als Zentralausrücker weist die Betätigungsvorrichtung ein Gehäuse auf, an dem ein Sensor- bzw. Spulenkörper angebracht ist. Zur Fixierung des Sensorkörpers weist das Gehäuse ferner Fixierstege auf. Im hohlzylindrischen Inneren des Sensorkörpers ist ein Signalgeber längsbewegbar angeordnet, dessen vom Gehäuse wegweisendes Ende im Betätigungskolben verankert ist. Parallel zum Signalgeber erstrecken sich zwei Abstützstege, die im Betrieb des Zentralausrückers im Zusammenspiel mit den Fixierstegen am Gehäuse ein auf den Betätigungskolben wirkendes Moment abzustützen vermögen. Hierdurch soll Fehlausrichtungen des Signalgebers bezüglich des Sensorkörpers, die sich nachteilig auf die Signalqualität auswirken können, entgegengewirkt werden. Bei diesem Stand der Technik sind im Ergebnis Sensorkörper und Signalgeber innerhalb des Druckraums des Zentralausrückers angeordnet, in dem sich radial innerhalb von Sensorkörper und Signalgeber auch eine die Welle umgebende Vorlast-Druckfeder für den Betätigungskolben befindet.
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Des Weiteren ist aus der Druckschrift
DE 10 2011 009 022 A1 ein konzentrischer, hydraulischer Nehmerzylinder insbesondere zur Kupplungsbetätigung bekannt, der einen Federtopf sowie einen Druckteller aufweist, wobei eine Mehrzahl von an dem Außenumfang des Nehmerzylinders angeordneten Druckfedern vorgesehen ist, um eine Vorlast auf ein durch den Nehmerzylinder betätigtes Ausrücklager aufzubringen. Derartige Nehmerzylinder kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn das Ausrücksystem innerhalb eines Rotors, beispielsweise bei einem Elektro-Maschinenträger, angeordnet ist und innerhalb des Nehmerzylinders neben der Antriebswelle auch noch die Lagerung des Rotors sitzt.
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Der Druckschrift
DE 10 2016 000 707 A1 ist schließlich eine Vorrichtung zur Kupplungsbetätigung zu entnehmen, die einen Aktuator aufweist, mit einem von einer pneumatischen Wirkfläche begrenzten Pneumatikraum, zwei jeweils von einer hydraulischen Wirkfläche begrenzten Hydraulikräumen und einem mit der Kupplung wirkverbundenen, über besagte Wirkflächen kraftbeaufschlagbaren und bewegbaren Stellglied. Eine Variante des vorbekannten Aktuators (
12 der Druckschrift
DE 10 2016 000 707 A1 ) ist nicht in der Art eines Zentralausrückers ausgestaltet, sondern in der Art eines konventionellen Kupplungsnehmerzylinders mit zentraler Sackbohrung im Zylindergehäuse ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von im Pneumatikraum angeordneten Vorlastfedern den Kolben gegenüber dem Zylindergehäuse in der Betätigungsrichtung vorspannt.
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Zur Krafterzeugung in einer Betätigungsrichtung entgegen einer in einer Rückstellrichtung wirkenden Rückstellkraft ist die pneumatische Wirkfläche von einer Druckluftquelle mit einem Druck beaufschlagbar, wobei die Hydraulikräume über jeweils ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Proportionalventil mit einem Vorratsbehälter für Hydraulikfluid hydraulisch verbindbar sind. Ferner ist eine Steuerung vorgesehen, mittels der die Druckbeaufschlagung des Pneumatikraums und Ventilstellungen der 2/2-Wege-Proportionalventile unabhängig voneinander steuerbar sind, so dass durch Schließen des einen und/oder des anderen 2/2-Wege-Proportionalventils über die jeweils zugeordnete hydraulische Wirkfläche eine Stellgliedbewegung in der Betätigungsrichtung bzw. in der Rückstellrichtung kontrolliert bremsbar ist, was in energieeffizienter Weise eine feinfühlige Kupplungsbetätigung gestattet.
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AUFGABENSTELLUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen tunlichst einfach und kostengünstig ausgebildeten, positionssensierten Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung zu schaffen, der bei hoher Erfassungsgenauigkeit der Position des Ringkolbens relativ zum Zylindergehäuse insbesondere in radialer Richtung möglichst kompakt baut.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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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.
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Bei einem Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung, der ein Zylindergehäuse hat, das um eine Mittelachse einen ringförmigen Druckraum begrenzt, in dem ein über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbarer, mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben entlang der Mittelachse verschiebbar geführt ist, dessen Bewegung relativ zum Zylindergehäuse mittels einer Sensoranordnung erfassbar ist, die einen Positionsdetektor und einen Positionsgeber aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Sensoranordnung im Druckraum aufgenommen ist, in dem zwischen dem Ringkolben und einem Boden des Zylindergehäuses auch eine den Ringkolben und das Zylindergehäuse auseinander spannende Vorlast-Federanordnung vorgesehen ist; weist die Vorlast-Federanordnung erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Vorlastfedern auf, die voneinander winkelbeabstandet um die Mittelachse verteilt sind, wobei in Umfangsrichtung um die Mittelachse gesehen zwischen den Vorlastfedern der Teil der Sensoranordnung im Druckraum aufgenommen ist.
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Dadurch, dass die Vorlast-Federanordnung im Druckraum eine Mehrzahl von um die Mittelachse winkelbeabstandeten Vorlastfedern mit Freiräumen dazwischen umfasst, wird im Bereich des Druckraums zunächst ein Bauraum geschaffen, der zur Aufnahme wenigstens eines Teils der Sensoranordnung, insbesondere des Positionsdetektors oder eines Teils hiervon genutzt werden kann. Infolge der - verglichen zum eingangs geschilderten Stand der Technik - radialen Verlagerung des wenigstens einen Teils der Sensoranordnung nach innen in diesen Bauraum hinein besitzt der erfindungsgemäße Zentralausrücker einen insgesamt geringeren radialen Bauraumbedarf. Auch in axialer Richtung baut der erfindungsgemäße Zentralausrücker 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.
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Nachdem somit wenigstens der eine Teil der Sensoranordnung bezüglich der Mittelachse auf radialer Höhe des Druckraums angeordnet ist, verkürzt sich ferner - wiederum verglichen zum eingangs geschilderten Stand der Technik - der Hebelarm zwischen dem Positionsgeber der Sensoranordnung und der Mittelachse des Zylindergehäuses entsprechend. 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.
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Im Zusammenhang mit der lagebedingten, höheren Erfassungsgenauigkeit der Sensoranordnung besteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des positions- bzw. hubsensierten Zentralausrückers darin, dass der Einsatz eines Kunststoffmaterials für den Ringkolben möglich wird. Denn eine temperatur- und/oder druckbedingte Ausdehnung des Kunststoffmaterials und/ oder ein etwaiges Quellen des Kunststoffmaterials durch Feuchtigkeitsaufnahme und eine damit ggf. einhergehende Vergrößerung des Radialspiels zwischen Ringkolben und Zylindergehäuse wirkt sich infolge der radialen Lage der Sensoranordnung mit dem im Verhältnis kurzen Hebelarm bezogen auf die Mittelachse weniger stark auf die Erfassungsgenauigkeit aus. Kommt für den Ringkolben ein Kunststoffmaterial zum Einsatz, so bietet dies zum einen Gewichtsvorteile, zum anderen ist der Ringkolben in der Massenfertigung - verglichen zu spanend bearbeiteten Metall- oder Leichtmetallteilen - kostengünstiger spritzgusstechnisch herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zentralausrückers mit einer Mehrzahl von im Verhältnis kleinen Vorlastfedern bietet schließlich im Vergleich zu der eingangs diskutierten, vorbekannten Ausgestaltung mit einer großen, zentralen Schraubendruckfeder insbesondere bei einem Einsatz einer Sensoranordnung, die nach dem Hall-Prinzip arbeitet, auch den Vorteil eines minimierten ferromagnetischen Einflusses durch die Vorlastfedern, was wiederum einer hohen Erfassungsgenauigkeit der Sensoranordnung zu Gute kommt.
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Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Kraftverteilung bei Aufbringung der Vorlast ist es bevorzugt, wenn die Vorlastfedern um die Mittelachse gleichmäßig voneinander winkelbeabstandet und/oder von der Mittelachse um den gleichen Betrag radial beabstandet sind. Dies ermöglicht auch den Einsatz identischer Vorlastfedern, was insbesondere unter dem Gesichtspunkt geringer Kosten vorteilhaft ist.
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Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Vorlastfedern im Druckraum zwischen dem Boden des Zylindergehäuses und einer dem Boden zugewandten, planen Stirnfläche des Ringkolbens angeordnet sind. Demgegenüber insbesondere hinsichtlich eines geringen axialen Bauraumbedarfs bevorzugt ist allerdings eine Ausbildung, bei der der Ringkolben auf seiner dem Druckraum zugewandten Seite Aussparungen aufweist, in denen die Vorlastfedern mit einem Ende aufgenommen sind, und/oder an dem Boden des Zylindergehäuses zur Aufnahme der Vorlastfedern Führungsvorsprünge angeordnet sind, die in den Druckraum hineinragen. Dabei werden die Vorlastfedern auch vorteilhaft gegen ein seitliches Ausknicken geführt bzw. gestützt.
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Insbesondere im Hinblick auf eine einfache Montage und geringe Kosten der Vorlast-Federanordnung, eine hohe Stabilität der Einzelfeder sowie eine gute Symmetrie bei der Kraftaufbringung ist es vorteilhaft, wenn drei Vorlastfedern vorgesehen sind. Grundsätzlich kann die Vorlast-Federanordnung aber auch zwei oder mehr als drei, z.B. vier oder fünf Vorlastfedern aufweisen.
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Als Vorlastfedern können etwa gewickelte Bandfedern, wie Evolutfedern oder Doppel-Evolutfedern, zum Einsatz kommen. Demgegenüber insbesondere mit Blick auf geringe Kosten und eine gute Verfügbarkeit bevorzugt ist es jedoch, wenn es sich bei den Vorlastfedern um Schraubendruckfedern handelt.
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In bevorzugter Ausgestaltung kann das Zylindergehäuse des Weiteren einen sich in Umfangsrichtung um die Mittelachse gesehen zwischen den Vorlastfedern in den Druckraum hinein erstreckenden Fortsatz aufweisen, der zur bezüglich des Zylindergehäuses ortsfesten Aufnahme des Positionsdetektors ausgebildet ist.
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Hierdurch kann der Positionsdetektor maximal nahe an den Ringkolben und einen damit verbundenen Positionsgeber herangebracht werden, was wiederum einer hohen Erfassungsgenauigkeit förderlich ist. Auch ist der Positionsdetektor bei dieser Ausgestaltung des Zentralausrückers durch den Fortsatz des Zylindergehäuses vorteilhaft besonders geschützt.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Fortsatz des Zylindergehäuses sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse in den Druckraum hinein erstreckt und in einer im Ringkolben neben dem Positionsgeber angeordneten Aussparung des Ringkolbens eintaucht. Der Fortsatz des Zylindergehäuses könnte grundsätzlich zwar auch in axialer Richtung gesehen vor dem Ringkolben enden, bei einer solchen Ausgestaltung würde der Zentralausrücker jedoch axial länger bauen.
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Grundsätzlich kann der Positionsgeber in der bezüglich der Mittelachse radialen Richtung gesehen relativ zum Positionsdetektor außen oder - abhängig auch vom Erfassungsprinzip der Sensoranordnung - auf einer Höhe mit dem Positionsdetektor liegen. Im Hinblick auf eine möglichst hohe Erfassungsgenauigkeit bevorzugt ist indes eine Ausgestaltung, bei der der Positionsgeber im Ringkolben in Relation zum Positionsdetektor in einer bezogen auf die Mittelachse gesehen radialen Richtung innen liegt. Dies sorgt von den angesprochenen Alternativen vorteilhaft für den kürzesten Abstand zur Mittelachse und damit die kleinste axiale Auslenkung bei einer Verkippung des Ringkolbens bezüglich des Zylindergehäuses.
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Ein weiterer Vorteil des vorbeschriebenen Eintauchprinzips (Fortsatz des Zylindergehäuses in der zugeordneten Aussparung des Ringkolbens) besteht darin, dass der Fortsatz auch für eine Verdrehsicherung des Ringkolbens bezüglich des Zylindergehäuses sorgen kann, so dass der Fortsatz zugleich mehrere Funktionen erfüllt. In diesem Sinne ist es besonders bevorzugt, wenn - anstelle anderer bzw. zusätzlicher Maßnahmen (z.B. Führungsnut im Ringkolben, zugeordneter Führungsvorsprung an einer Kolbenlauffläche des Zylindergehäuses, oder umgekehrt) - der Fortsatz des Zylindergehäuses insbesondere festigkeitsmäßig dazu angepasst ist, den Ringkolben gegen ein Verdrehen um die Mittelachse bezüglich des Zylindergehäuses zu sichern.
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In besonders dauerfester Ausgestaltung kann der Fortsatz des Zylindergehäuses durch eine becherförmige Hülse ausgebildet sein, die mit dem Zylindergehäuse dicht verschweißt sein kann, und/oder aus einem im Wesentlichen nicht magnetisierbaren Edelstahl bestehen. Letzteres gestattet vorteilhaft den Einsatz einer kostengünstigen Hall-Sensorik als Positionsdetektor am Zylindergehäuse, mit einem Magneten als Positionsgeber im bzw. am Ringkolben. Der Einsatz anderer Positions- bzw. Huberfassungsprinzipien, wie z.B. einer sogenannten PLCD-Sensorik („PLCD“ = „Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement“) ist allerdings auch denkbar.
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Im Hinblick auf eine besonders geringe Reibung und einen möglichst kleinen Verschleiß ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Fortsatz des Zylindergehäuses in der Aussparung des Ringkolbens gleitgeführt ist. Dies kann durch Maßnahmen am Fortsatz und/ oder in der Aussparung, wie z.B. eine reibungsreduzierende Beschichtung od.dgl. realisiert werden, wobei mit Blick auf eine möglichst hohe mechanische Festigkeit Maßnahmen in/an der Aussparung bevorzugt sind.
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In bevorzugter Ausgestaltung kann ferner der Boden des Zylindergehäuses eine umlaufende Schulter aufweisen, die sich im Wesentlichen parallel zur Mittelachse in Richtung des Ringkolbens erstreckt. Über diese Schulter kann der Zentralausrücker bei geringem axialen und radialen Bauraumbedarf einfach an einem zugeordneten Absatz oder Befestigungsflansch eines Getriebegehäuses zentriert werden. Andere Zentrierungen des Zentralausrückers am Einbauort sind grundsätzlich auch denkbar, z.B. außen über die Außenwand des Zylindergehäuses oder innen über die Innenwand des Zylindergehäuses, was gegenüber der vorerwähnten Schulterlösung jedoch den radialen Bauraumbedarf erhöhen würde.
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Prinzipiell kann der Anschluss der Schulter an einer Innenwand des Zylindergehäuses durch einen rechtwinklig zur Mittelachse verlaufenden Gehäuseabschnitt erfolgen. Bevorzugt ist es allerdings, wenn der Boden des Zylindergehäuses einen sich radial innen an der Schulter anschließenden Verbindungsabschnitt zu der Innenwand des Zylindergehäuses aufweist, der bezogen auf den Ringkolben von radial außen nach radial innen zurückspringt. Hierdurch ergibt sich in diesem Bereich des Zylindergehäuses im Querschnitt gesehen ein im Wesentlichen S-förmiger Verlauf des Zylindergehäuses, was es gestattet, bei der vorerwähnten Schulterlösung ohne Veränderung der Längenabmessungen des Zylindergehäuses die der Innenwand zugeordnete Innenumfangsfläche des Ringkolbens entsprechend zu verlängern. Dies ermöglicht vorteilhaft eine im Verhältnis lange Führungsfläche am Ringkolben. Je länger diese Führungsfläche bei gleichem Radialspiel zwischen Ringkolben und Zylindergehäuse ist, desto geringer ist die Kippneigung des Ringkolbens bezüglich des Zylindergehäuses. Insoweit ist diese Maßnahme wiederum einer hohen Erfassungsgenauigkeit der Sensoranordnung förderlich.
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Bei dieser Ausgestaltung des Zylindergehäuses ist es schließlich auch bevorzugt, wenn der Ringkolben auf seiner dem Druckraum zugewandten Seite mit einer um die Mittelachse verlaufenden, ringförmigen Aussparung versehen ist, die im Querschnitt gesehen eine zum Verbindungsabschnitt komplementäre Kontur aufweist. Solange eine Hubbewegung des Ringkolbens im Zylindergehäuse nicht behindert wird, kann die vorerwähnte Aussparung im Ringkolben grundsätzlich zwar eine beliebige Kontur aufweisen, eine im Wesentlichen komplementäre Form von Verbindungsabschnitt am Zylindergehäuse und Aussparung im Ringkolben ist jedoch insbesondere im Hinblick auf ein möglichst kleines pneumatisches Totvolumen des Druckraums vorteilhaft.
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Figurenliste
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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.
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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.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Zentralausrücker für eine pneumatische Kupplungsbetätigung hat ein Zylindergehäuse, das um eine Mittelachse einen ringförmigen Druckraum begrenzt, in dem ein über den Druckraum pneumatisch beaufschlagbarer, mit einer Kupplung wirkverbindbarer Ringkolben entlang der Mittelachse verschiebbar geführt ist. Dabei ist im Druckraum zwischen dem Ringkolben und einem Boden des Zylindergehäuses eine den Ringkolben und das Zylindergehäuse auseinander spannende Vorlast-Federanordnung vorgesehen. Eine Bewegung des Ringkolbens relativ zum Zylindergehäuse ist mittels einer Sensoranordnung erfassbar, die einen Positionsdetektor und einen Positionsgeber aufweist. Die Vorlast-Federanordnung umfasst eine Mehrzahl von Vorlastfedern, die voneinander winkelbeabstandet um die Mittelachse verteilt sind. In Umfangsrichtung um die Mittelachse gesehen ist zwischen den Vorlastfedern wenigstens ein Teil der Sensoranordnung im Bereich des Druckraums aufgenommen, so dass der Zentralausrücker bei hoher Erfassungsgenauigkeit der Position des Ringkolbens relativ zum Zylindergehäuse insbesondere in radialer Richtung sehr kompakt baut.
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Bezugszeichenliste
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- 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
