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Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplung, bevorzugt für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges. Die Betätigungsvorrichtung umfasst insbesondere einen sogenannten Concentric Slave Cylinder (CSC) der z. B. über einen Geberzylinder betätigbar ist. Dabei wird ausgehend von dem Geberzylinder ein hydraulisches Fluid hin zum CSC verlagert, so dass ein Kolben der Betätigungsvorrichtung zur Betätigung der Reibungskupplung entlang einer axialen Richtung verlagerbar ist.
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Eine Betätigungsvorrichtung ist z. B. aus der
WO 2005/113998 A2 bekannt.
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Weiter ist bekannt, dass Halteringe auf einer Außenumfangsfläche des Kolbens angeordnet werden, wobei elastisch federnde Elemente des Halterings eine gegenüber der axialen Richtung formschlüssige Verbindung mit dem Kolben ausbilden. Aufgrund der üblicherweise vorliegenden Materialpaarung von Stahl (Haltering) und Kunststoff (Kolben) können hierbei Grate des Kolbens vom Kolben gelöst werden, die im Betrieb der Betätigungsvorrichtung zu Leckagen führen können. Zudem ist die Herstellung derartiger Haltering komplex und kostspielig.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenanordnung bereitzustellen, insbesondere für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplung, die kostengünstiger herstellbar ist und mit der eine Loslösung von Graten am Kolben verhindert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kolbenanordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird eine Kolbenanordnung für eine Betätigungsvorrichtung einer Reibungskupplung vorgeschlagen. Die Kolbenanordnung weist zumindest einen hohlzylindrischen Kolben, der sich parallel zu einer Drehachse entlang einer axialen Richtung erstreckt, sowie ein Ein-/Ausrücklager und einen Haltering. Der Kolben weist ein stirnseitiges erstes Ende zur Ausbildung einer Dichtfläche mit einem, zusammen mit dem Kolben einen Druckraum bildenden Gehäuse auf. Weiter weist der Kolben ein stirnseitiges zweites Ende auf. Der Kolben ist mit dem stirnseitigen zweiten Ende über den Haltering mit dem Ein-/Ausrücklager verbunden. Der Haltering ist mit einem (im Wesentlichen) zylindrischen ersten Abschnitt an einer Innenumfangsfläche des Kolbens angeordnet und erstreckt sich mit einem zweiten Abschnitt ausgehend von dem ersten Abschnitt entlang einer radialen Richtung über das zweite Ende.
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Der Haltering ist insbesondere mit dem Kolben verbunden und dient der Befestigung des Ein-/Ausrücklagers am Kolben.
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Das Ein-/Ausrücklager umfasst einen Außenring und einen Innenring, die über Wälzkörper zueinander verdrehbar miteinander verbunden sind. Zumindest eines von Innenring und Außenring ist mit dem Haltering verbunden. Insbesondere ist das Ein-/Ausrücklager in einer radialen Richtung außerhalb des Kolbens angeordnet.
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Insbesondere weist das Ein-/Ausrücklager einen Außenring und einen Innenring sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper auf, wobei der Innenring mit einer inneren Umfangsfläche entlang der axialen Richtung zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Kolben und gegenüber der axialen Richtung formschlüssig angeordnet ist.
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Insbesondere erstreckt sich der Innenring im Bereich der inneren Umfangsfläche im Wesentlichen entlang der radialen Richtung. Insbesondere erstreckt sich der Innenring entlang der radialen Richtung weiter nach innen als ein Außendurchmesser des zweiten Abschnitts des Halterings und einer Außenumfangsfläche des Kolbens.
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Insbesondere stützt sich der Innenring gegenüber der axialen Richtung an einem Absatz des Kolbens ab, wobei der Absatz an einer Außenumfangsfläche des Kolbens und (im Bereich des zweiten Endes aber) beabstandet von dem zweiten Ende angeordnet ist. Der Absatz weist insbesondere einen größeren (Außen-)Durchmesser auf, als der Durchmesser der inneren Umfangsfläche des Innenrings.
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Bevorzugt ist zwischen Haltering und Innenring ein in der axialen Richtung elastisch verformbares Federelement angeordnet.
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Das Federelement dient insbesondere der Entkopplung von Taumelbewegungen und Verkippungen der Reibungskupplung von der Kolbenanordnung bzw. der Betätigungsvorrichtung. Das Federelement kann insbesondere auch teilweise elastisch verformt (z. B. komprimiert) werden, so dass die über das Ein-/Ausrücklager auf den Haltering (ggf. nicht konzentrisch) wirkende Kraft der Reibungskupplung über das zweite Ende des Kolbens gleichmäßiger eingebracht werden kann. Eine Schiefstellung des Kolbens bzw. ein auf den Kolben wirkendes Kippmoment kann damit zumindest verringert werden. Dass mindestens eine Federelement kann daher den Verschleiß z. B. an einer Wandung des Gehäuses, die mit dem Kolben zusammenwirkt, zumindest verringern.
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Das Federelement kann über eine Außenumfangsfläche des Kolbens gegenüber der Drehachse koaxial ausgerichtet sein bzw. ausgerichtet werden. Insbesondere liegt das Federelement an einer Außenumfangsfläche des Kolbens an.
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Insbesondere ist der Haltering mit dem Kolben gegenüber der axialen Richtung formschlüssig verbunden.
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Bevorzugt ist die formschlüssige Verbindung von Haltering und Kolben über eine in der radialen Richtung nach innen vorstehende Nase des Kolbens und über den Haltering, der sich entlang der axialen Richtung beidseitig der Nase in der radialen Richtung weiter nach außen erstreckt, gebildet.
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Insbesondere schließt sich der zweite Abschnitt des Halterings unmittelbar an den ersten Abschnitt an.
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Weiter wird eine Betätigungsvorrichtung für eine Reibungskupplung vorgeschlagen. Die Betätigungsvorrichtung weist zumindest ein Gehäuse mit einem hohlzylindrischen Druckraum, und die bereits beschriebene Kolbenanordnung auf, wobei der Kolben in dem Druckraum parallel zu einer Drehachse entlang einer axialen Richtung gegenüber dem Gehäuse verlagerbar angeordnet ist; wobei der Kolben mit einem stirnseitigen ersten Ende eine Dichtfläche mit dem Gehäuse ausbildet.
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Die Betätigungsvorrichtung umfasst insbesondere einen sogenannten Concentric Slave Cylinder (CSC) der z. B. über einen Geberzylinder betätigbar ist. Dabei wird ausgehend von dem Geberzylinder ein hydraulisches Fluid hin zum CSC verlagert, so dass ein Kolben der Betätigungsvorrichtung zur Betätigung der Reibungskupplung entlang einer axialen Richtung verlagerbar ist.
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Insbesondere sind das Gehäuse und damit der Druckraum aus einem Kunststoff ausgeführt.
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Insbesondere erstrecken sich Druckraum und Kolben, sowie ggf. auch Haltering und Ein-/Ausrücklager konzentrisch zueinander bzw. zur Drehachse. Über den Kolben kann der Haltering und über den Haltering das Ein-/Ausrücklager entlang der axialen Richtung gegenüber dem Gehäuse verlagert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Reibungskupplung durch die Verlagerung des Kolbens über das Ein-/Ausrücklager betätigbar.
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Weiter wird ein Verfahren zum Zusammenbau der bereits beschriebenen Kolbenanordnung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen des Ein-/Ausrücklagers, das einen Außenring und einen Innenring sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper aufweist, des Kolbens und des Halterings;
- b) Anordnen des Kolbens am Innenring und Anordnen des Halterings am zweiten Ende des Kolbens;
- c) Verformen des zylindrischen ersten Abschnitts des Halterings zur Ausbildung einer gegenüber der axialen Richtung formschlüssigen Verbindung von Haltering und Kolben an der Innenumfangsfläche des Kolbens.
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Insbesondere wird in Schritt a) ein elastisch verformbares Federelement bereitgestellt, das in Schritt b) zwischen Innenring und Haltering angeordnet wird.
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Es wird weiter ein Kupplungsmechanismus vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Reibungskupplung und die bereits beschriebene Betätigungsvorrichtung, wobei die Reibungskupplung zumindest eine Gegenplatte und eine entlang der axialen Richtung gegenüber der Gegenplatte verlagerbare Anpressplatte aufweist, wobei die Anpressplatte über die Betätigungsvorrichtung betätigbar ist.
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Es wird weiter ein Kraftfahrzeug mit einem bereits beschriebenen Kupplungsmechanismus vorgeschlagen, zumindest weiter aufweisend eine Antriebseinheit und ein Getriebe mit mehreren schaltbaren Getriebeübersetzungen, wobei Antriebseinheit und Getriebe über den Kupplungsmechanismus drehmomentübertragend verbindbar sind.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine Betätigungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
- 2: einen (nicht erfindungsgemäßen) Kupplungsmechanismus in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 3: eine nicht erfindungsgemäße Ausführung einer Kolbenanordnung in einer Seitenansicht im Schnitt, vor dem Zusammenbau;
- 4: die Kolbenanordnung nach 3 im zusammengebauten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 5: ein Detail der Kolbenanordnung nach 4;
- 6: ein Ein-/Ausrücklager und einen Kolben gemäß Schritt a) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 7: die Baugruppe nach 6 und ein Federelement, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 8: die Baugruppe nach 7 und einen Haltering, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 9: eine Kolbenanordnung gemäß Schritt b) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 10: die Kolbenanordnung nach 9 nach Schritt c) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 11: eine Explosionsdarstellung der Kolbenanordnung nach 9 und 10 in einer perspektivischen Ansicht;
- 12: die Kolbenanordnung nach 9 bis 11 in einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 2 in einer perspektivischen Ansicht. Die Betätigungsvorrichtung 2 umfasst einen sogenannten Concentric Slave Cylinder (CSC) der z. B. über einen Geberzylinder 26 betätigbar ist. Dabei wird ausgehend von dem Geberzylinder 26 ein hydraulisches Fluid hin zum CSC verlagert, so dass ein Kolben 4 der Betätigungsvorrichtung 2 zur Betätigung der Reibungskupplung 3 entlang einer axialen Richtung 6 verlagerbar ist.
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2 zeigt einen (nicht erfindungsgemäßen) Kupplungsmechanismus 28 in einer Seitenansicht im Schnitt, umfassend eine Reibungskupplung 3 und eine Betätigungsvorrichtung 2. Die Reibungskupplung 3 umfasst zumindest eine Gegenplatte 29 und eine entlang der axialen Richtung 6 gegenüber der Gegenplatte 29 verlagerbare Anpressplatte 30, wobei die Anpressplatte 30 über die Betätigungsvorrichtung 2 betätigbar ist. Die Betätigungsvorrichtung 2 weist ein Gehäuse 12 mit einem hohlzylindrischem Druckraum 11, einen ringförmigen Kolben 4, der in dem Druckraum 11 parallel zu einer Drehachse 5 entlang einer axialen Richtung 6 gegenüber dem Gehäuse 12 verlagerbar angeordnet ist, sowie ein Ein-/Ausrücklager 7 und einen Haltering 8 auf. Der Kolben 4 bildet mit einem stirnseitigen ersten Ende 9 eine Dichtfläche 10 mit dem Gehäuse 12 aus und ist mit einem stirnseitigen zweiten Ende 13 über den Haltering 8 mit dem Ein-/Ausrücklager 7 verbunden.
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3 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführung einer Kolbenanordnung 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, vor dem Zusammenbau. 4 zeigt die Kolbenanordnung 1 nach 3 im zusammengebauten Zustand, in einer Seitenansicht im Schnitt. 5 zeigt ein Detail der Kolbenanordnung nach 4. Die 3 bis 5 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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Die Kolbenanordnung 1 weist einen hohlzylindrischen Kolben 4, der sich parallel zu einer Drehachse 5 entlang einer axialen Richtung 6 erstreckt, sowie ein Ein-/Ausrücklager 7 und einen Haltering 8 auf. Der Kolben 4 weist ein stirnseitiges erstes Ende 9 zur Ausbildung einer Dichtfläche 10 mit einem, zusammen mit dem Kolben 4 einen Druckraum 11 bildenden Gehäuse 12 auf (siehe 2). Weiter weist der Kolben 4 ein stirnseitiges zweites Ende 13 auf. Der Kolben 4 ist mit dem stirnseitigen zweiten Ende 13 über den Haltering 8 mit dem Ein-/Ausrücklager 7 verbunden. Der Haltering 8 ist mit dem Kolben 4 verbunden und dient der Befestigung des Ein-/Ausrücklagers 7 am Kolben 4. Das Ein-/Ausrücklager 7 umfasst einen Außenring 18 und einen Innenring 19, die über Wälzkörper 20 zueinander verdrehbar miteinander verbunden sind. Der Innenring 19 ist mit dem Haltering 8 verbunden. Das Ein-/Ausrücklager 7 ist in einer radialen Richtung 17 außerhalb des Kolbens 4 angeordnet.
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Elastisch federnde Elemente des Halterings 8 bilden eine gegenüber der axialen Richtung 6 formschlüssige Verbindung mit dem Kolben 4 aus. Aufgrund der üblicherweise vorliegenden Materialpaarung von Stahl (Haltering 8) und Kunststoff (Kolben 4) können hierbei Grate des Kolbens 4 vom Kolben 4 gelöst werden, die im Betrieb der Betätigungsvorrichtung 2 zu Leckagen führen können. Zudem ist die Herstellung derartiger Halteringe 8 komplex und kostspielig.
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6 zeigt ein Ein-/Ausrücklager 7 und einen Kolben 4 gemäß Schritt a) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt. 7 zeigt die Baugruppe nach 6 und ein Federelement 24, in einer Seitenansicht im Schnitt. 8 zeigt die Baugruppe nach 7 und einen Haltering 8, in einer Seitenansicht im Schnitt. 9 zeigt eine Kolbenanordnung 1 gemäß Schritt b) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt. 10 zeigt die Kolbenanordnung 1 nach 9 nach Schritt c) des Verfahrens, in einer Seitenansicht im Schnitt. 11 zeigt eine Explosionsdarstellung der Kolbenanordnung 1 nach 9 und 10 in einer perspektivischen Ansicht. 12 zeigt die Kolbenanordnung 1 nach 9 bis 11 in einer perspektivischen Ansicht. Die 6 bis 12 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den 1 und 2 wird Bezug genommen.
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Die Kolbenanordnung 1 weist einen hohlzylindrischen Kolben 4, der sich parallel zu einer Drehachse 5 entlang einer axialen Richtung 6 erstreckt, sowie ein Ein-/Ausrücklager 7 und einen Haltering 8 auf. Der Kolben 4 weist ein stirnseitiges erstes Ende 9 auf. Weiter weist der Kolben 4 ein stirnseitiges zweites Ende 13 auf. Der Kolben 4 ist mit dem stirnseitigen zweiten Ende 13 über den Haltering 8 mit dem Ein-/Ausrücklager 7 verbunden. Der Haltering 8 ist mit einem (im Wesentlichen) zylindrischen ersten Abschnitt 14 an einer Innenumfangsfläche 15 des Kolbens 4 angeordnet und erstreckt sich mit einem zweiten Abschnitt 16 ausgehend von dem ersten Abschnitt 14 entlang einer radialen Richtung 17 über das zweite Ende 13 hinaus. Erkennbar schließt sich der (ringförmige) zweite Abschnitt 16 (erstreckt sich entlang der radialen Richtung 17) des Halterings 8 unmittelbar an den (ringförmigen) ersten Abschnitt 14 (erstreckt sich im Wesentlichen entlang der axialen Richtung 6) an.
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Das Ein-/Ausrücklager 7 umfasst einen Außenring 18 und einen Innenring 19, die über Wälzkörper 20 zueinander verdrehbar miteinander verbunden sind. Der Innenring 19 ist mit dem Haltering 8 verbunden. Das Ein-/Ausrücklager 7 ist in einer radialen Richtung 17 außerhalb des Kolbens 4 angeordnet. Der Innenring 19 ist mit einer inneren Umfangsfläche 21 entlang der axialen Richtung 6 zwischen dem zweiten Abschnitt 16 und dem Kolben 4 und gegenüber der axialen Richtung 6 formschlüssig angeordnet ist.
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Der Innenring 19 erstreckt sich im Bereich der inneren Umfangsfläche 21 im Wesentlichen entlang der radialen Richtung 17. Der Innenring 19 erstreckt sich entlang der radialen Richtung 17 weiter nach innen als ein Außendurchmesser des zweiten Abschnitts 16 des Halterings 8 und eine Außenumfangsfläche 23 des Kolbens 4.
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Der Innenring 19 stützt sich gegenüber der axialen Richtung 6 an einem Absatz 22 des Kolbens 4 ab, wobei der Absatz 22 an einer Außenumfangsfläche 23 des Kolbens 4 und beabstandet von dem zweiten Ende 13 angeordnet ist. Der Absatz 22 weist einen größeren (Außen-)Durchmesser auf, als der Durchmesser der inneren Umfangsfläche 21 des Innenrings 19.
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Zwischen Haltering 8 und Innenring 19 ist ein in der axialen Richtung 6 elastisch verformbares Federelement 24 angeordnet. Das Federelement 24 ist über eine Außenumfangsfläche 23 des Kolbens 4 gegenüber der Drehachse 5 koaxial ausgerichtet und liegt an einer Außenumfangsfläche 23 des Kolbens 4 an. Der Haltering 8 ist mit dem Kolben 4 gegenüber der axialen Richtung 6 formschlüssig verbunden. Die formschlüssige Verbindung von Haltering 8 und Kolben 4 erfolgt über eine in der radialen Richtung 17 nach innen vorstehende Nase 25 des Kolbens 4 und über den Haltering 8, der sich entlang der axialen Richtung 6 beidseitig der Nase 25 in der radialen Richtung 17 weiter nach außen erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolbenanordnung
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 3
- Reibungskupplung
- 4
- Kolben
- 5
- Drehachse
- 6
- axiale Richtung
- 7
- Ein-/Ausrücklager
- 8
- Haltering
- 9
- erstes Ende
- 10
- Dichtfläche
- 11
- Druckraum
- 12
- Gehäuse
- 13
- zweites Ende
- 14
- erster Abschnitt
- 15
- Innenumfangsfläche
- 16
- zweiter Abschnitt
- 17
- radiale Richtung
- 18
- Außenring
- 19
- Innenring
- 20
- Wälzkörper
- 21
- innere Umfangsfläche
- 22
- Absatz
- 23
- Außenumfangsfläche
- 24
- Federelement
- 25
- Nase
- 26
- Geberzylinder
- 27
- Umfangsrichtung
- 28
- Kupplungsmechanismus
- 29
- Gegenplatte
- 30
- Anpressplatte
- 31
- Werkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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