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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder (CSC, Clutch Slave Cylinder) zum Betätigen einer Kupplung und/oder einer Bremse für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, einem axial verschieblich in einem durch das Gehäuse gebildeten Druckraum angeordneten Kolben, der so ausgelegt ist, dass er bei seiner axialen Verlagerung eine Betätigung der Kupplung und/oder der Bremse erwirkt, einem Dichtelement zum Abdichten des Druckraums gegenüber dem Kolben, und mit einem Dichtringträger, der an seinem ersten Ende einen Dichtelementhaltebereich zum beispielsweise formschlüssigen Halten des Dichtelements besitzt.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Nehmerzylinder zum Betätigen einer Kupplung bekannt. Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass im Betrieb oftmals die entstehenden dynamischen Kräfte und Vibrationen der Kupplung an die Bauteile des Nehmerzylinders übertragen werden, was jedoch zu einem Taumeln des Kolbens führen kann. Da der Kolben, ein Dichtringträger zum Halten einer Dichtung an dem Kolben und das Dichtelement/die Dichtung einen Zusammenbau bilden, der durchgehend eine relative Bewegung zu dem Gehäuse erfährt, wirkt sich das Taumeln des Kolbens auch negativ auf die Dichtung aus. Es wird also eine Reibung zwischen dem Kolben und einem Gehäuse des Nehmerzylinders erhöht, so dass sowohl das Gehäuse als auch der Kolben stark verschlissen werden. Insbesondere bei der Ausbildung des Gehäuses und/oder des Kolbens aus einem glasfaserverstärkten Werkstoff können dadurch die Glasfasern freigelegt werden, was sich zusätzlich negativ beispielsweise auf den Verschleiß der Dichtung und zu einer erhöhten Ausfallwahrscheinlichkeit bzw. einer kürzeren Lebensdauer der Dichtung auswirken kann.
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Auch offenbart die noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung
DE 10 2018 105 465 einen Ringkolben für einen Nehmerzylinder, wobei der Ringkolben einstückig ausgebildet ist, wobei ein Dichtringträger an dem Ringkolben ausgeformt ist. Dabei ist der Dichtringträger einen Abschnitt aufweist, der auf der Innenseite des Kolbens angeordnet ist, so dass er einen Kontakt des Ringkolbens an seiner Innenseite zu einem Gehäuse des Nehmerzylinders vermeidet. Nachteilig an der Lösung ist jedoch, dass der Dichtringträger nicht ausreichend am Kolben mitgeführt wird und ein Kontakt des Ringkolbens auf seiner Außenseite zu dem Gehäuse nicht vermieden wird.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Nehmerzylinder bereitgestellt werden, der auch bei einem Taumeln des Kolbens den Verschleiß des Kolbens, des Gehäuses und vor allem des Dichtelements/der Dichtung verhindert oder zumindest verringert. Insbesondere soll ein Aufrauen in einem Laufbereich des Dichtelements, also einem Bereich des Gehäuses, entlang dem das Dichtelement bei einer axialen Verlagerung des Kolbens entlanggleitet, ausgeschlossen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dichtringträger an seinem zweiten Ende, das dem ersten Ende in Axialrichtung gegenüberliegt, einen zum zweiten Ende hin und radial nach innen angepfeilt zulaufenden Radialvorsprung aufweisenden Kolbenhaltebereich zum insbesondere formschlüssigen Halten des Kolbens besitzt.
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Dies hat den Vorteil, dass der Dichtringträger somit eine geeignete Führung für den Kolben entlang des Gehäuses bereitstellt bei gleichzeitig minimiertem Verschleiß durch Reibung.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Außerdem ist es von Vorteil, wenn der Dichtringträger so von seiner Geometrie auf den Kolben und das Gehäuse abgestimmt ist, dass er den Kolben und das Gehäuse, insbesondere am Innendurchmesser des Kolbens, vorzugsweise am Innendurchmesser und am Außendurchmesser des Kolbens voneinander beabstandet hält. Beispielsweise kann der Dichtringträger einen sich axial, im Wesentlichen parallel zu dem Gehäuse und dem Kolben erstreckenden ersten Abschnitt aufweisen, welcher in Radialrichtung an dem Innendurchmesser des Kolbens anliegt oder ihm zumindest zugewandt ist. Bevorzugterweise erstreckt sich der erste Abschnitt in Axialrichtung bis zu einer Stirnseite des Kolbens hin. Beispielsweise kann der Dichtringträger auch einen sich axial, im Wesentlichen parallel zu dem Gehäuse und dem Kolben erstreckenden zweiten Abschnitt aufweisen, welcher in Radialrichtung an dem Außendurchmesser des Kolbens anliegt oder ihm zumindest zugewandt ist. Bevorzugterweise erstreckt sich der zweite Abschnitt in Axialrichtung in Richtung zu der Stirnseite des Kolbens hin. Der erste Abschnitt liegt also radial innerhalb des zweiten Abschnitts des Dichtringträgers. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Abschnitt in Axialrichtung weiter zu der Stirnseite des Kolbens hin als der zweite Abschnitt.
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In der bevorzugten Ausführungsform umgibt der Dichtringträger den Kolben sowohl radial außerhalb, also an der radialen Außenseite, als auch radial innerhalb, also an der radialen Innenseite. Dadurch wird gewährleistet, dass der Kolben beim Ausrücken und Einrücken keinen Reibkontakt zu dem Gehäuse besitzt. Der Gleitkontakt des Zusammenbaus aus dem Kolben, der Dichtung und dem Dichtringträger zu dem Gehäuse findet lediglich zwischen dem Dichtringträger und dem Gehäuse statt.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Radialvorsprung radial nach außen hervorsteht, beispielsweise als Schnapphaken ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Radialvorsprung an dem ersten Abschnitt des Dichtringträgers angeordnet, so dass er eine Führung des ersten Abschnitts mit dem Kolben gewährleistet. Durch den als Schnapphaken ausgebildeten Radialvorsprung kann der Dichtringträger einfach an dem Kolben angebracht werden und sichert gleichzeitig eine Positionierung der beiden Bauteile gegenüber einander. Mit anderen Worten wird der Dichtringträger, insbesondere der erste Abschnitt, an der radialen Innenseite des Kolbens zur Befestigung eingeschnappt.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Radialvorsprung eine Arretierfläche aufweist, die orthogonal zur Axialrichtung ausgerichtet ist. Vorzugsweise liegt die Arretierfläche an einer korrespondierenden Anschlagsfläche des Kolbens an, so dass eine Axialbewegung des Kolbens eine Axialbewegung des Dichtringträgers zwangsweise bewirkt. Außerdem wird somit ein axialer Anschlag für den Dichtringträger zu seinem zweiten Ende in Axialrichtung hin gebildet.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn der Radialvorsprung einem Innendurchmesser des Kolbens gegenüberliegt, d.h. in Richtung zu dem Innendurchmesser des Kolbens hin hervorsteht. Mit anderen Worten befestigt der Radialvorsprung den Dichtringträger radial innen an dem Kolben, so dass eine Führung des Dichtringträgers bzw. des Kolbens gegeben ist. Somit kann vorteilhafterweise ein Taumeln des Kolbens ausgeglichen bzw. reduziert werden.
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Auch ist es von Vorteil, wenn der Kolben an seinem Innendurchmesser eine Nut aufweist, in die der Radialvorsprung eingreift. Somit kann durch die Nut in einfacher Weise eine Schnapphakenverbindung zwischen dem Dichtringträger und dem Kolben realisiert werden. Beispielsweise kann eine in Radialrichtung ausgerichtete Seitenfläche der Nut als die Anschlagsfläche für die Arretierfläche dienen. Vorzugsweise ist die Nut nicht umlaufend, d.h. in Umfangsrichtung unterbrochen, ausgebildet, so dass gleichzeitig eine Position des Dichtringträgers in Umfangsrichtung relativ zu dem Kolben festgelegt werden kann. So wird vorteilhafterweise eine Relativbewegung zwischen dem Dichtringträger und dem Kolben im Betrieb ausgeschlossen.
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Weiterhin ist es günstig, wenn der Radialvorsprung die in Radialrichtung ausgerichtete Seitenfläche der Nut in Axialrichtung hintergreift. Somit wird bei einer axialen Verlagerung des Kolbens in Richtung zu dem zweiten Ende des Dichtringträgers hin der Dichtringträger mitverlagert. Gleichzeitig bleibt die Möglichkeit bestehen, den Dichtringträger in Richtung von dem ersten Ende des Dichtringträgers aus auf den Kolben aufzuschieben, bis der Radialvorsprung die Seitenfläche der Nut hintergreift.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn der Dichtringträger einen zweiten, vorzugsweise radial nach innen hervorstehenden, beispielsweise als Schnapphaken ausgebildeten, zu dem zweiten Ende hin und radial nach außen angepfeilt zulaufenden Radialvorsprung aufweist. Mit anderen Worten besitzt der Dichtringträger dann zwei Kolbenhaltebereiche, einen auf einer radialen Innenseite des Kolbens und einen auf einer radialen Außenseite des Kolbens. Der Dichtringträger wird also in Radialrichtung beidseitig des Kolbens beispielsweise durch jeweils eine Schnapphakenverbindung an dem Kolben angebracht, was zum einen eine besonderes ruhige, d.h. in Axialrichtung ausgerichtete, Führung des Kolbens unterstützt und zum anderen einen Schutz vor Abrieb bzw. Reibung zwischen dem Gehäuse und dem Kolben auf beiden Radialseiten des Kolbens bietet. Der Dichtringträger fungiert somit nicht nur als Träger für das Dichtelement, sondern auch als Verschleißschutz.
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Bevorzugt ist es, wenn der zweite Radialvorsprung einem Außendurchmesser des Kolbens gegenüberliegt, d.h. diesem von außen zugewandt ist. Somit wird auch ein Anliegen, insbesondere Reiben, der radialen Außenseite des Kolbens mit dem Gehäuse vermieden.
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Auch ist es bevorzugt, wenn der erste Radialvorsprung und der zweite Radialvorsprung eine unterschiedliche Neigung besitzen. Vorzugsweise ist die Neigung des zweiten Radialvorsprungs größer als die des ersten Radialvorsprungs, wodurch ermöglicht wird, dass eine größere Kraft über die durch den zweiten Radialvorsprung gebildete Schnapphakenverbindung übertragen wird. Dabei wird die Neigung durch einen Winkel zwischen einer zu der Axialrichtung parallelen Achse, von der der jeweilige Radialvorsprung in Radialrichtung aus absteht, und einer schrägen Oberfläche des jeweiligen Radialvorsprungs definiert.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Dichtringträger Polyphthalamid, beispielsweise den Werkstoff mit dem Markennamen PA9T, enthält oder daraus besteht. Dieser Kunststoff ist insbesondere reibungsoptimiert und ohne Glasfaserverstärkung ausgebildet, so dass das eingangs beschriebene Problem der freigelegten Glasfasern vermieden wird, und der Verschleiß zwischen den reibenden Kontaktpartnern, in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Dichtringträger und dem Gehäuse, möglichst gering gehalten wird. Somit wird bei der Betätigung des Nehmerzylinders ein Laufbereich der Dichtung nicht durch den Kolben verschlissen.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Dichtringträger für einen Nehmerzylinder, der einen Verschleiß an einer Lauffläche des Dichtelements verringert oder verhindert. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, einen Kontakt zwischen dem Kolben und dem Gehäuse zu verhindern, indem an dem Dichtringträger Schnapphaken, die an dem Innendurchmesser des Kolbens eingreifen, zusätzlich zu Schnapphaken, die an dem Außendurchmesser des Kolbens eingreifen, ausgebildet sind. Diese zusätzlichen Schnapphaken dienen zur Führung eines Zusammenbaus aus dem Kolben, dem Dichtringträger und dem Dichtelement im Gehäuse. Insbesondere ist der Dichtringträger aus einem reibungsoptimierten Kunststoff, wie zum Beispiels PA9T, ohne Glasfaserverstärkung ausgebildet, was auch bei einem starken Taumelnd des Kolbens einen Kontakt zu dem Gehäuse ausschließt. Somit wird vermieden, dass durch die Betätigung des Nehmerzylinders ein Laufbereich der Dichtung durch die axiale Verlagerung des Kolbens aufgeraut wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nehmerzylinders.
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Die Zeichnung ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt einen Nehmerzylinder 1 zur Betätigung einer Kupplung. Der Nehmerzylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen ringförmigen Druckraum 3 ausbildet. In dem Druckraum 3 ist ein als Ringkolben ausgebildeter Kolben 4 axial verschieblich angeordnet. Bei einer axialen Verlagerung des Kolbens 4 wird ein nicht dargestelltes Ausrück-/Einrücklager betätigt, das wiederum die Betätigung der Kupplung erwirkt. Um den Kolben 4 in Axialrichtung zu verlagern, wird der Druckraum 3 mit Druck beaufschlagt, beispielsweise durch Einleiten eines Fluids.
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Zur Abdichtung des Druckraums 3 gegenüber dem Kolben 4 ist ein Dichtelement 5 vorhanden. Das Dichtelement 5 ist als ein Dichtring ausgebildet und wird bei einer axialen Verlagerung des Kolbens 4 mitverlagert. Dazu ist ein Dichtringträger 6 vorhanden, der an seinem ersten Ende 7, das ein axiales, druckraumzugewandtes Ende ist, einen Dichtelementhaltebereich 8 aufweist, an dem das Dichtelement 5 in den Dichtringträger 6 eingepresst ist. Der Kolben 4, das Dichtelement 5 und der Dichtringträger 6 bilden einen Zusammenbau, der gemeinsam verlagert wird.
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Der Dichtringträger 6 weist an seinem zweiten Ende 9, das ein axiales, druckraumabgewandtes Ende ist, einen Radialvorsprung 10 auf, der zu dem zweiten Ende 9 hin und radial nach innen angepfeilt ist. Der Radialvorsprung 10 bildet einen Kolbenhaltebereich 11 zum Halten des Kolbens 4 aus. Der Dichtringträger 6 ist also so aufgebaut, dass ein erster Abschnitt 12 sich von dem Dichtelementhaltebereich 8 in Axialrichtung von dem Druckraum 3 aus weg erstreckt. Der erste Abschnitt 12 ist in Radialrichtung zwischen dem Gehäuse 2 und einer radialen Innenseite/einem Innendurchmesser 13 angeordnet, so dass er den Kolben 4 von dem Gehäuse 2 beabstandet. Eine radiale Außenseite des ersten Abschnitts 12 ist der radialen Innenseite 13 des Kolbens 4 zugewandt bzw. liegt dieser in Radialrichtung direkt gegenüber.
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Der Radialvorsprung 10 steht von dem ersten Abschnitt 12 weg radial nach außen und bildet einen Schnapphaken 14. Der Radialvorsprung 10 verringert seinen Außendurchmesser zu dem zweiten Ende 9 des Dichtringträgers 6 hin. Der Radialvorsprung 10 weist eine orthogonal zu der Axialrichtung ausgerichtete Arretierfläche 15 auf. Die Arretierfläche 15 ist auf der druckraumzugewandten Seite des Radialvorsprungs 10 angeordnet. Der Radialvorsprung 10 greift in eine Nut 16 in der radialen Innenseite 13 des Kolbens 4, so dass er eine in Radialrichtung ausgerichtete Anschlagsfläche 17, die durch eine druckraumzugewandte Seitenfläche der Nut 16 gebildet wird, hintergreift. Dabei liegt die Arretierfläche 15 an der Anschlagsfläche 17 an.
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Der Dichtringträger 6 weist einen zweiten Abschnitt 18 auf, der sich von dem Dichtringhaltebereich 8 in Axialrichtung von dem Druckraum 3 aus weg erstreckt. Der zweite Abschnitt 18 liegt radial außerhalb des ersten Abschnitts 12. Der zweite Abschnitt 18 erstreckt sich in Axialrichtung weniger weit in Richtung von dem Druckraum 3 weg als der erste Abschnitt 12. Der zweite Abschnitt 18 ist in Radialrichtung zwischen dem Gehäuse 2 und einer radialen Außenseite/einem Außendurchmesser 19 angeordnet, so dass er den Kolben 4 von dem Gehäuse 2 beabstandet. Eine radiale Innenseite des zweiten Abschnitts 18 ist der radialen Außenseite 19 des Kolbens 4 zugewandt bzw. liegt dieser in Radialrichtung direkt gegenüber.
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Die beiden Abschnitte 12, 18 umgeben den Kolben 4 also auf der radialen Innenseite 13 und auf der radialen Außenseite 19 des Kolbens 4, so dass sie das Gehäuse 2 und den Kolben 4 voneinander trennen bzw. beabstandet halten.
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Der erfindungsgemäße Nehmerzylinder 1 arbeitet also wie folgt: Bei der axialen Verlagerung des Zusammenbaus gleitet das Dichtelement 5 entlang einer Lauffläche 20 des Gehäuses 2. Durch den erfindungsgemäßen Dichtringträger 6 wird die Lauffläche 20 nicht durch einen Kontakt zwischen dem Kolben 4 und dem Gehäuse 2 aufgeraut, da durch die erfindungsgemäße Geometrie des Dichtringträgers 6 lediglich der Dichtringträger 6 entlang des Gehäuses 2 gleitet. Dieser Dichtringträger 6 ist reibungsoptimiert hinsichtlich seines Werkstoffs ausgebildet, so dass die Lauffläche 20 nicht beschädigt wird. Beispielsweise ist der Dichtringträger 6 aus einem Polyphthalamid, z.B. der Werkstoff mit dem Markennamen PA9T, ausgebildet. Ferner wird eine Führung des Dichtringträgers 6 und des Kolbens 4 durch die Anbringung der beiden Bauteile aneinander unterstützt, so dass ein Taumeln, also ein Abweichen von der Axialrichtung, reduziert wird.
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An dem zweiten Abschnitt 18 weist der Dichtringträger 6 einen zweiten Radialvorsprung 21 auf, der radial nach innen hervorsteht. Der zweite Radialvorsprung 21 ist zu dem druckraumabgewandten Ende des Dichtringträgers 6 hin und radial nach außen angepfeilt, so dass ein Schnapphaken 22 gebildet wird. Der zweite Radialvorsprung 21 hintergreift einen Vorsprung 23 des Kolbens 4, so dass eine Führung unterstützt wird. Der Dichtringträger wird also in Radialrichtung beidseitig durch die Schnapphaken 14, 22 an dem Kolben angebracht. Der zweite Radialvorsprung 21 bildet also auch den Kolbenhaltebereich 11 aus. Der zweite Radialvorsprung 21 weist eine grö-ßere Neigung auf. Auch ist der zweite Radialvorsprung 21 in Axialrichtung näher zu dem Druckraum 3 angeordnet als der Radialvorsprung 10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Druckraum
- 4
- Kolben
- 5
- Dichtelement
- 6
- Dichtringträger
- 7
- erstes Ende
- 8
- Dichtelementhaltebereich
- 9
- zweites Ende
- 10
- Radialvorsprung
- 11
- Kolbenhaltebereich
- 12
- erster Abschnitt
- 13
- radiale Innenseite
- 14
- Schnapphaken
- 15
- Arretierfläche
- 16
- Nut
- 17
- Anschlagsfläche
- 18
- zweiter Abschnitt
- 19
- radiale Außenseite
- 20
- Lauffläche
- 21
- zweiter Radialvorsprung
- 22
- Schnapphaken
- 23
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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