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Die Erfindung betrifft einen Kupplungszylinder für eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit dem Kupplungszylinder.
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Es sind Kupplungsnehmerzylinder bekannt, welche beispielsweise im Fahrzeugbereich zur Betätigung von Kupplungen eingesetzt werden. Derartige Kupplungsnehmerzylinder weisen üblicherweise ein Gehäuse mit einem Druckraum auf, in dem ein axial verlagerbarer Kolben geführt ist. Durch Betätigung eines Kupplungspedals wird ein Kupplungsgeberzylinder betätigt, welcher über eine hydraulische Leitung fluidtechnisch mit Kupplungsnehmerzylinder in Wirkverbindung steht. Dabei wird der in dem Druckraum angeordnete Kolben axial verschoben, welcher wiederum auf ein kupplungsseitiges Ausrücklager wirkt, sodass die Kupplung betätigt wird. Zum Schutz des Gehäuses ist es bekannt Faltenbälge einzusetzen, wobei vorzugsweise ein Übergangsbereichs zwischen Gehäuse und Ausrücklager durch den Faltenbalg gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 219 592 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen Nehmerzylinder für ein hydraulisches Ausrücksystem zur Betätigung einer Reibungskupplung, mit einem Gehäuse und zumindest einem in diesem ausgebildeten Druckraum, in dem ein Kolben axial verschiebbar zur Betätigung eines Ausrücklagers aufgenommen ist. Das Ausrücklager weist einen radial innen liegenden Lagerinnenring und einen radial außen liegenden Lageraußenring auf und ist über eine Vorlastfeder, die radial außerhalb des Druckraums angeordnet ist, vorgespannt. Der Nehmerzylinder weist einen Abstützring auf, der mit dem Ausrücklager in Wirkverbindung steht und auf dem sich die Vorlastfeder axial abstützt, wobei der Abstützring zumindest ein Haltemittel aufweist, an dem ein Schmutzschutz zur Verhinderung von Schmutzeintrag in den Druckraum axial fixiert ist. Der Abstützring ist aus Blech gebildet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kupplungszylinder vorzuschlagen, welcher sich durch eine hohe Dichtheit gegenüber einen Fremdpartikeleintrag auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kupplungszylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Kupplungszylinder, welcher für eine Kupplungsvorrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Kupplungszylinder dient insbesondere zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung. Besonders bevorzugt ist der Kupplungszylinder hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbar.
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Der Kupplungszylinder weist ein Gehäuse auf. Insbesondere ist das Gehäuse als ein hohlzylindrisches und/oder ringförmiges Gehäuse ausgebildet. Das Gehäuse weist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung, insbesondere eine Bohrung, auf, durch welche in einer Einbausituation des Kupplungszylinders eine Welle, vorzugsweise eine Getriebewelle eines Getriebes, hindurchgeführt sein kann. Das Gehäuse ist insbesondere als ein Kunststoffgehäuse oder als ein Blechgehäuse ausgebildet.
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Das Gehäuse weist einen Druckraum auf, welcher zur Aufnahme eines Betätigungskolbens ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Druckraum als ein Ringraum ausgebildet, welcher in einer axialen Richtung begrenzt und in einer axialen Gegenrichtung geöffnet ist. Insbesondere ist der Betätigungskolben als ein Ringkolben ausgebildet, welcher den Druckraum in der axialen Gegenrichtung begrenzt und/oder abdichtet. Vorzugsweise ist der Betätigungskolben in dem Druckraum, insbesondere bei einer Betätigung des Kupplungszylinders, axial verlagerbar.
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Besonders bevorzugt sind der Betätigungskolben und das Gehäuse in Bezug auf eine Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet.
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Der Kupplungszylinder weist eine Lagereinrichtung auf, welche zur Übertragung einer Betätigungskraft von dem Betätigungskolben auf die Kupplungsvorrichtung ausgebildet und/oder ausgebildet ist. Hierzu kann der Druckraum mit einem Betriebsmedium, z.B. Hydrauliköl oder Druckluft, befüllt sein, wobei bei einer Betätigung des Kupplungszylinders der Druck auf das Betriebsmedium verändert wird. Insbesondere wird die Betätigungskraft aufgrund des in dem Druckraum steigenden Drucks erzeugt und auf den Betätigungskolben übertragen, sodass dieser axial in dem Druckraum bewegt wird. Vorzugsweise sind der Betätigungskolben und die Lagereinrichtung miteinander wirkverbunden und/oder bewegungsgekoppelt, sodass eine Bewegung des Betätigungskolbens auf die Lagereinrichtung übertragen wird. Die Lagereinrichtung ist insbesondere als ein Wälzlager, vorzugsweise als ein sogenanntes Ausrücklager ausgebildet. In Bezug auf die Hauptachse ist die Lagereinrichtung radial außerhalb des Gehäuses angeordnet. Bevorzugt ist die Lagereinrichtung in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zu dem Gehäuse angeordnet.
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Der Kupplungszylinder weist eine Federeinrichtung auf, welche zur Vorspannung der Lagereinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Federeinrichtung ist vorzugsweise als eine Druckfeder, insbesondere als eine Schraubendruckfeder, ausgebildet. Die Federeinrichtung ist zwischen dem Gehäuse und der Lagereinrichtung angeordnet, wobei sich die Federeinrichtung, vorzugsweise in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse, einerseits an dem Gehäuse und andererseits an der Lagereinrichtung abstützt. Besonders bevorzugt sind das Gehäuse und/oder der Betätigungskolben zumindest abschnittsweise innerhalb der Federeinrichtung angeordnet. Im Speziellen ist die Federeinrichtung in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zu dem Gehäuse angeordnet.
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Der Kupplungszylinder weist einen Faltenbalg auf, welcher zum Schutz des Gehäuses gegen einen Fremdpartikeleintrag ausgebildet und/oder geeignet ist. Bevorzugt ist unter einem Fremdpartikeleintrag neben dem Eintrag von Schmutz- und Staubpartikel ebenso ein Eintrag von Flüssigkeiten, z.B. Spritzwasser, Feuchtigkeit etc., zu verstehen. Der Faltenbalg weist vorzugsweise mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Falten auf, welche in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zusammengefaltet und auseinandergefaltet werden können. Der Faltenbalg ist einerseits mit einem Endabschnitt an dem Gehäuse und andererseits in einer Gegenrichtung mit einem weiteren Endabschnitt an der Lagereinrichtung angeordnet. Vorzugsweise sind der Endabschnitt und/oder der weitere Endabschnitt als flanschartig ausgebildet. Bevorzugt ist die Federeinrichtung innerhalb des Faltenbalgs angeordnet. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen, dass die Federeinrichtung außerhalb des Faltenbalgs angeordnet ist. Im Speziellen ist der Faltenbalg als ein zylindrischer oder konischer Faltenbalg ausgebildet sein. Der Faltenbalg ist vorzugsweise in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zu dem Gehäuse angeordnet.
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Der Kupplungszylinder weist einen Stützring auf, welcher zur Abstützung der Federeinrichtung an dem Gehäuse ausgebildet und/oder geeignet ist. Bevorzugt dient der Stützring zur axialen und/oder radialen Abstützung der Federeinrichtung an dem Gehäuse. Der Stützring kann als ein ringförmiges Blechbauteil oder als ein ringförmiges Kunststoffbauteil ausgebildet sein. Insbesondere kann der Stützring je nach Anordnung der Federeinrichtung innerhalb oder außerhalb des Faltenbalgs angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der Stützring in Bezug auf die Drehachse koaxial und/oder konzentrisch an dem Gehäuse angeordnet.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Endabschnitt zwischen dem Stützring und dem Gehäuse spielfrei angeordnet ist. Insbesondere ist der Endabschnitt kraftschlüssig zwischen dem Gehäuse und dem Stützring aufgenommen. Der Stützring ist derart ausgebildet, dass dieser eine Federkraft der Federeinrichtung aufnehmen und diese auf den Endabschnitt übertragen kann. Somit wird der Endabschnitt über die Federeinrichtung aktiv gegen das Gehäuse gedrückt. Dabei ist die Federeinrichtung derart dimensioniert, dass der Endabschnitt in allen Toleranzlagen, insbesondere in einem betätigten Zustand der Kupplungseinrichtung, dauerhaft mit der Federkraft beaufschlagt und somit gegen das Gehäuse gedrückt wird. Der Endabschnitt ist vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet, wobei der Endabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Stützring elastisch verformt und/oder verformbar ist.
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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die kraftschlüssige Anbindung durch die Federeinrichtung, der Faltenbalg über den Stützring spielfrei an das Gehäuse gedrückt werden kann. Dadurch kann der Faltenbalg dichtend, insbesondere fluiddicht, an das Gehäuse angebunden werden, sodass eine erhöhte Abdichtung des Gehäuses gegenüber den äußeren Einflüssen realisiert werden kann. Durch die dichtende Anbindung des Faltenbalgs können die inneren Systemkomponenten, insbesondere der Betätigungskolben, des Kupplungszylinders deutlich besser gegenüber Staub, Feuchtigkeit, Schmutzwasser etc. geschützt werden. Somit kann die Dichtheit, die Lebensdauer und die Betriebssicherheit des Kupplungszylinders deutlich erhöht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützring einen umlaufenden Stützabschnitt aufweist. Vorzugsweise ist der Stützring in einer Grundform als eine Zylinderhülse ausgebildet, wobei der Stützabschnitt zumindest annähernd radial ausgerichtet ist. Dabei ist „annähernd radial“ dahingehend zu verstehen, dass der Stützabschnitt winklig absteht oder im einfachsten Fall sich innerhalb einer Radialebene erstreckt. Der Stützabschnitt liegt umlaufend an dem Endabschnitt an, sodass die Federkraft gleichmäßig auf den Endabschnitt verteilt wird. Besonders bevorzugt kontaktiert der Stützabschnitt den Endabschnitt in Umfangsrichtung entlang eines Teilkreisdurchmessers. Optional kann vorgesehen sein, dass der Endabschnitt eine kreisringförmige Vertiefung aufweist, welche zur Aufnahme des Stützabschnitts ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Stützabschnitt kann endseitig eine umlaufende Kante aufweisen, welche umlaufend den Endabschnitt kontaktiert. Im Speziellen kann der Stützabschnitt, insbesondere mit seiner umlaufenden Kante, formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig in der Vertiefung aufgenommen sein.
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Durch den Stützabschnitt wird somit über den gesamten Umfang, die Federkraft gleichmäßig auf den Endabschnitt übertragen. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Schwachstellen gebildet werden, welche zu einer Undichtigkeit des Faltenbalgs führen können. Zudem kann über den kompletten Umfang eine dauerhafte Anlage des Faltenbalgs an dem Gehäuse gewährleistet werden.
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In einer konkreten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützring einen Flanschabschnitt und einen Zylinderabschnitt aufweist. Insbesondere ist der Zylinderabschnitt als eine zylindrische Hülse ausgebildet. Der Stützabschnitt und der Flanschabschnitt schließen sich in radialer Richtung gegengerichtet an den Zylinderabschnitt an. Insbesondere ist der Flanschabschnitt radial nach innen gerichtet und der Stützabschnitt radial nach außen gerichtet. In einem Querschnitt betrachtet ist der Stützring somit vorzugsweise zumindest annähernd Z-förmig ausgebildet. Die Federeinrichtung ist in der axialen Richtung an dem Flanschabschnitt abgestützt. Bevorzugt ist die Federeinrichtung endseitig zumindest abschnittsweise in dem Zylinderabschnitt aufgenommen. Zur verbesserten axialen Krafteinleitung können die Endwindungen der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Federeinrichtung eine reduzierte Windungssteigung aufweisen und/oder plan geschliffen sein.
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Somit wird ein Stützring vorgeschlagen, welcher sich durch eine besonders kompakte und einfache Bauform auszeichnet. Der Vorteil besteht darin, dass die Federkraft direkt über den Flanschabschnitt in den Stützring eingeleitet und über den Stützabschnitt gleichmäßig auf den Flanschabschnitt übertragen wird. Zudem kann durch die Steifigkeit des Stützringes die Federkraft auch dann auf den gesamten Umfang verteilt werden, wenn die Federeinrichtung selbst nicht über den gesamten Umfang an dem Flanschabschnitt abgestützt sein sollte.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Flanschabschnitt und/oder der Zylinderabschnitt eine Aussparung aufweist. Insbesondere dient die Aussparung zur Aufnahme eines Gehäuseabschnitts. Der Gehäuseabschnitt kann vorzugsweise einen Anschluss für das Betriebsmedium in den Druckraum bilden. Die Aussparung kann als ein Ausschnitt oder ein Durchbruch oder eine Bohrung ausgebildet sein. Insbesondere kann der Gehäuseabschnitt zumindest abschnittsweise durch die Aussparung hindurchgeführt sein. Besonders bevorzugt ist kann der Stützring passgenau zu dem Gehäuse, insbesondere dem Gehäuseabschnitt, ausgebildet sein. Insbesondere sind der Flanschabschnitt und/oder der Zylinderabschnitt zumindest in Umlaufrichtung durch die Aussparung unterbrochen, wobei der Stützabschnitt umlaufend ununterbrochen an dem Endabschnitt anliegt.
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Somit wird ein Stützring vorgeschlagen, welcher ausgebildet ist, möglich Bereiche ohne Federkontakt, insbesondere die Aussparung, zu überbrücken. Durch den durchgehend umlaufenden Stützabschnitt wird sichergestellt, dass der Faltenbalg auch in dem Bereich der Aussprung und/oder in Bereichen an denen kein Federkontakt besteht, mit dem Gehäuse verpresst ist. Zudem kann durch die Aussparung gewährleistet werden, dass Teile des Gehäuses abgesetzt sein können, wie es zum Beispiel für den Zufluss des Betriebsmediums notwendig ist.
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In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung weist das Gehäuse eine plane Anlagefläche auf. Insbesondere bildet die Anlagefläche eine glatte Dichtfläche für den Endabschnitt. Die Anlagefläche ist vorzugsweise als eine Kreisringfläche ausgebildet, welche sich in Bezug auf die Hauptachse in einer Radialebene erstreckt. Der Endabschnitt liegt umlaufend, vorzugsweise dichtend, an der Anlagefläche an. Insbesondere liegt der Endabschnitt in Umfangsrichtung um die Hauptachse flächig, insbesondere vollflächig, an der Anlagefläche an.
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Durch die plane Anlagefläche kann eine deutlich verbesserte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Endabschnitt umgesetzt werden. Zudem wird sichergestellt, dass die auf den Endabschnitt wirkende Federkraft gleichmäßig in das Gehäuse eingeleitet werden kann.
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In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher insbesondere zur Aufnahme des Stützrings ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Aufnahmeabschnitt ist vorzugsweise radial außerhalb des Druckraums angeordnet. Bevorzugt ist der Aufnahmeabschnitt in radialer Richtung zwischen der Anlagefläche und dem Druckraum in das Gehäuse eingebracht. Insbesondere ist der Aufnahmeabschnitt als eine ringförmige Vertiefung ausgebildet. Vorzugsweise bildet der Aufnahmeabschnitt zumindest annähernd einen Konturpartner zu dem Stützring. Der Stützring ist zumindest abschnittsweise formschlüssig in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen. Insbesondere ist der Stützring in Bezug auf die Hauptachse in axialer und/oder radialer Richtung und/oder in Umlaufrichtung formschlüssig in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen. Im Speziellen ist der Stützring mit dem Flanschabschnitt innerhalb des Aufnahmeabschnitts angeordnet und mit dem Stützabschnitt außerhalb des Aufnahmeabschnitts an dem Endabschnitt abgestützt ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Gehäuseabschnitt zumindest abschnittsweise in radialer und/oder axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse innerhalb des Aufnahmeabschnitts
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Somit wird ein Kupplungszylinder vorgeschlagen, welcher sich durch eine besonders kompakte Ausgestaltung auszeichnet. Zudem wird durch den Aufnahmeabschnitt eine stabile Abstützung des Stützrings an dem Gehäuse sichergestellt, wobei insbesondere ein Verkippen des Stützrings verhindert wird.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kupplungszylinder einen weiteren Stützring aufweist, welcher zur Abstützung der Federeinrichtung an der Lagereinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Bevorzugt dient der weitere Stützring zur axialen und/oder radialen Abstützung der Federeinrichtung an der Lagereinrichtung. Insbesondere kann der weitere Stützring abschnittsweise innerhalb und/oder außerhalb des Faltenbalgs angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der Stützring in Bezug auf die Drehachse koaxial und/oder konzentrisch an der Lagereinrichtung angeordnet. Der weitere Endabschnitt ist an dem weiteren Stützring festgelegt. Insbesondere kann der weitere Endabschnitt formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem weiteren Stützring verbunden sein. Besonders bevorzugt ist der weitere Endabschnitt fluiddicht mit dem weiteren Stützring verbunden.
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Somit wird ein Kupplungszylinder vorgeschlagen, welcher sich durch eine besonders hohe Dichtheit gegenüber einen Fremdpartikeleintritt auszeichnet. Durch den weiteren Stützring wird zudem sichergestellt, dass die Federeinrichtung lagerichtig zu dem Gehäuse positioniert werden kann.
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In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Lagereinrichtung einen Innenring und einen Außenring aufweist. Insbesondere sind zwischen dem Innenring und dem Außenring mehrere Wälzkörper, insbesondere Kugeln, abwälzend angeordnet. Bevorzugt sind Betätigungskolben und der weitere Stützring mit dem Innenring verbunden. Insbesondere ist der weitere Stützring formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Innenring verbunden. Bevorzugt ist der weitere Stützring in axialer und/oder radialer Richtung an einer Stirnseite und/oder an einem Innendurchmesser des Innenrings abgestützt. Die Federeinrichtung ist über den weiteren Stützring in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse an dem Innenring abgestützt. Im Speziellen ist der weitere Stützring gestuft ausgebildet, wobei die Federeinrichtung in der axialen Richtung an einer somit gebildeten Stufe abgestützt ist.
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In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist der Kupplungszylinder als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC) ausgebildet ist. Insbesondere zeichnen sich derartige Kupplungszylinder durch einen konzentrischen Aufbau des Gehäuses, der Federeinrichtung, der Lagereinrichtung, des Faltenbalgs und/oder der Stützringe aus. Besonders bevorzugt ist der konzentrische Nehmerzylinder als ein Zentralausrücker ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Kupplungszylinder koaxial und/oder konzentrisch um die Getriebewelle angeordnet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist den Kupplungszylinder auf, wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der Kupplungszylinder ist zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung ausgebildet und/oder geeignet. Insbesondere ist die Kupplungsvorrichtung als eine Reibungskupplung ausgebildet. Bevorzugt dient der als Nehmerzylinder ausgebildete Kupplungszylinder zum Aus- oder Einrücken eines Betätigungselements, insbesondere einer Druckplatte, der Kupplungsvorrichtung. Vorzugsweise ist der Nehmerzylinder über den Gehäuseabschnitt fluidtechnisch mit einem Geberzylinder verbunden, wobei bei einer Betätigung der Kupplungsvorrichtung eine Fluidsäule verschoben von dem Geberzylinder zu dem Nehmerzylinder verschoben wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Kupplungszylinder als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2a, b in einer schematischen Schnittdarstellung jeweils eine Detailansicht des Kupplungszylinders.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Kupplungszylinder 1 für eine Kupplungsvorrichtung, nicht dargestellt, als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Kupplungszylinder 1 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC) ausgebildet und dient zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung. Beispielsweise ist der Kupplungszylinder 1 in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut.
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Der Kupplungszylinder 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 ist als ein Ringgehäuse ausgebildet und kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Das Gehäuse 2 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 3 auf, wobei beispielsweise in einer Einbausituation des Kupplungszylinders 1, eine Getriebewelle eines Getriebes des Antriebsstrangs durch die Durchgangsöffnung 3 geführt ist. Der Kupplungszylinder 1 ist beispielsweise konzentrisch zu der Getriebewelle angeordnet. Beispielsweise bildet die Getriebewelle einen Getriebeeingang in das Getriebe.
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Das Gehäuse 2 weist einen Druckraum 4 auf, wobei ein Betätigungskolben 5 in dem Druckraum 4 in axialer Richtung in Bezug auf eine Hauptachse H beweglich aufgenommen ist. Beispielsweise ist der Kupplungszylinder 1 hydraulisch betätigbar, wobei der Druckraum 4 hierzu mit einem hydraulischen Betriebsmedium, z.B. Hydrauliköl, befüllt ist. Der Druckraum 4 ist als ein Ringraum ausgebildet, welcher in einer axialen Richtung AR durch das Gehäuse 2 begrenzt und in einer axialen Gegenrichtung GR geöffnet ist. Der Betätigungskolben 5 ist als ein Ringkolben ausgebildet und liegt in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H dichtend an dem Druckraum 4 an, sodass der Druckraum 4 in der axialen Gegenrichtung GR durch den Betätigungskolben 5 begrenzt bzw. abgedichtet ist.
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Der Kupplungszylinder 1 weist eine Lagereinrichtung 6 auf, wobei die Lagereinrichtung 6 mit dem Betätigungskolben 5 in Wirkverbindung steht. Die Lagereinrichtung 6 ist als ein Ausrücklager ausgebildet und weist einen Innenring 6a und einen Außenring 6b auf. Zwischen dem Innen- und dem Außenring 6a, b sind eine Mehrzahl von Wälzkörpern 6c abwälzend angeordnet. Der Betätigungskolben 5 ist zur Übertragung einer Betätigungskraft F1 zumindest in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H formschlüssig mit dem Innenring 6a verbunden. Beispielsweise ist der Druckraum 4 über eine hydraulische Strecke mit einem Geberzylinder der Kupplungsvorrichtung, nicht dargestellt, verbunden, wobei bei einer Betätigung des Geberzylinders, z.B. durch Drücken eines Kupplungspedals, eine hydraulische Säule in Richtung des Nehmerzylinders verschoben und die Betätigungskraft F1 erzeugt wird. Dabei wird der Betätigungskolben 5 und somit die Lagereinrichtung 6 in der axialen Gegenrichtung GR bewegt und die Betätigungskraft F1 über die Lagereinrichtung z.B. auf eine Membranfeder der Kupplungsvorrichtung übertragen.
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Der Kupplungszylinder 1 weist eine Federeinrichtung 7 auf, welche zur Vorspannung der Lagereinrichtung 6 ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Federeinrichtung 7 ist als eine Schraubendruckfeder ausgebildet und beaufschlagt die Lagereinrichtung 6 in der axialen Gegenrichtung GR mit einer Federkraft F2. Hierzu ist die Federeinrichtung 7 zwischen dem Gehäuse 2 und der Lagereinrichtung 6 angeordnet, wobei sich die Federeinrichtung 7 in der axialen Richtung AR an dem Gehäuse 2 und in der axialen Gegenrichtung GR an der Lagereinrichtung 6 abstützt. Die Federeinrichtung 7 ist radial außerhalb des Druckraums 4 und in Bezug auf die Hauptachse H konzentrisch zu dem Gehäuse 2 angeordnet.
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Zum Schutz des Druckraums 4 gegenüber äußeren Einflüssen, wie z.B. Schmutzwasser, Staub, Sand etc., weist der Kupplungszylinder 1 einen Faltenbalg 8 auf. Der Faltenbalg 8 ist als ein zylindrischer Faltenbalg ausgebildet und weist mehrere axial hintereinander angeordnete Falten auf, welche eine axiale Längenänderung des Faltenbalgs 8 bei einer Betätigung des Kupplungszylinders 1 ermöglichen. Der Faltenbalg 8 ist in der axialen Richtung AR an dem Gehäuse 2 und in der axialen Gegenrichtung GR an dem Innenring 6a befestigt. In Bezug auf die Hauptachse H ist der Faltenbalg 8 konzentrisch zu dem Gehäuse 2 angeordnet, wobei die Federeinrichtung 7 radial innerhalb des Faltenbalgs 8 angeordnet ist.
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Der Kupplungszylinder 1 weist einen Stützring 9 zur Abstützung der Federeinrichtung 7 an dem Gehäuse 2 und einen weiteren Stützring 10 zur Abstützung der Federeinrichtung 7 an der Lagereinrichtung 6 auf. Hierzu sind die beiden Stützringe 9, 10 jeweils als eine gestufte Zylinderhülse ausgeführt, wobei die Federeinrichtung 7 jeweils mit einer Endwindung 7a, b in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H an einer Stufe des Stützrings 9, 10 abgestützt sind. Der Faltenbalg 8 weist einen Endabschnitt 8a und einen weiteren Endabschnitt 8b auf, wobei der Endabschnitt 8a an dem Stützring 9 und der weitere Endabschnitt 8b an dem weiteren Stützring 10 fluiddicht festgelegt ist. Der Stützring 9 ist dabei über die Federeinrichtung 7 in der axialen Richtung AR kraftschlüssig mit dem Gehäuse 2 verbunden, wobei der Endabschnitt 8a zwischen dem Stützring 9 und dem Gehäuse 2 spielfrei angeordnet ist. Der weitere Stützring 10 ist über die Federeinrichtung 7 in der axialen Gegenrichtung GR zumindest kraftschlüssig mit dem Innenring 6a verbunden, wobei der weitere Endabschnitt 8b an einer radialen Außenseite des weiteren Stützrings 10 kraftschlüssig und/oder formschlüssig, z. B. über eine Presspassung, mit dem weiteren Stützring 10 fluiddicht verbunden ist.
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2a zeigt in einer Detailansicht die Anbindung des Endabschnitts 8a an das Gehäuse 2. Aufgrund von steigenden Anforderung bezüglich der Dichtheit des Kupplungszylinders 1, soll der Faltenbalg 8 deutlich dichter angebunden werden um die inneren Systemkomponenten (Kolben, Dichtringträger, Dichtung, etc.) zu schützen.
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Der Stützring 9 weist hierzu einen Stützabschnitt 9a, einen Zylinderabschnitt 9b sowie einen Flanschabschnitt 9c auf. Der Stützabschnitt 9a und der Flanschabschnitt 9c schließen sich in radialer Richtung gegengerichtet an den Zylinderabschnitt 9b, sodass der Stützring 9 in einem Längsschnitt entlang der Hauptachse H betrachtet, Z-förmig bzw. gestuft ausgebildet ist. Der Stützabschnitt 9a ist radial nach außen gerichtet und der Flanschabschnitt 9c ist radial nach innen gerichtet. Der Stützring 9 ist beispielsweise als einstückiges, insbesondere durch Umformen gebildetes, Blechformbauteil ausgebildet.
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Der Endabschnitt 8a ist axial zwischen dem Stützabschnitt 9a und dem Gehäuse 2 angeordnet und liegt in der axialen Richtung AR an einer Anlagefläche 11 des Gehäuses 2 vollflächig an. Der Stützabschnitt 9a ist in Richtung des Endabschnitts umgeformt und liegt in der axialen Richtung AR mit einer umlaufenden Kante 12 umlaufend an dem Endabschnitt 8a an. Beispielsweise kann der Stützring 9 mit der umlaufenden Kante 12 an dem Endabschnitt 8a des Faltenbalgs 8 vormontiert sein. Beispielsweise kann der Endabschnitt 8a hierzu eine ringförmige Vertiefung, z. B. eine Nut, zur Aufnahme der Kante 12 aufweisen, wobei der Stützring 9 vorzugsweise verliersicher in der Vertiefung aufgenommen ist.
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Die Federeinrichtung 7 ist mit der Endwindung 7a radial innerhalb des Zylinderabschnitts 9b angeordnet und in der axialen Richtung AR mit der Endwindung 7a an dem Flanschabschnitt 9c abgestützt. Das Gehäuse 2 weist einen Aufnahmeabschnitt 13 auf, welcher zur Aufnahme des Stützrings 9 dient. Der Aufnahmeabschnitt 13 ist radial außerhalb des Druckraums 4 angeordnet und ist beispielsweise als eine ringförmige Vertiefung ausgebildet. Der Stützring 9 ist in der axialen Richtung AR mit dem Flanschabschnitt 9c in dem Aufnahmeabschnitt 13 versenkt aufgenommen.
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In einem montierten Zustand beaufschlagt die Federeinrichtung 7 den Flanschabschnitt 9c in der axialen Richtung AR mit der Federkraft F2 als eine Abstützkraft. Dabei wird der Endabschnitt 8a in der axialen Richtung AR über den Stützabschnitt 9a aktiv gegen die Anlagefläche 11 gedrückt. Die Anlagefläche 11 ist entsprechend umlaufend plan ausgebildet, sodass eine dichte Anbindung des Endabschnitts 8a gewährleistet wird. Beispielsweise ist die Anlagefläche 11 als eine plane Kreisringfläche definiert, welche sich in Bezug auf die Hauptachs H einer Radialebene erstreckt. Zudem kann der Endabschnitt 8a aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, gefertigt sein, sodass zudem Dichtleistung gegenüber dem Gehäuse 2 zusätzlich erhöht ist.
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Durch den durch die Federkraft F2 beaufschlagten Stützring 9, kann in allen Toleranzlagen eine kraftschlüssige Anbindung des Faltenbalgs 8 an das Gehäuse 2 garantiert werden. Außerdem wird durch die Steifigkeit des Stützringes 9 die Federkraft F2 über den gesamten Umfang des Endabschnitts 8a verteilt. Somit kann eine umlaufende Abdichtung des Faltenbalgs 8 gegen einen Fremdpartikeleintritt sichergestellt werden, wobei durch die spielfreie Anbindung des Endabschnitts 8a der Faltenbalg 8 gegenüber dem Gehäuse 2 vollständig und dauerhaft abgedichtet ist.
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2b zeigt in einer perspektivischen Schnittdarstellung eine weitere Detailansicht des Kupplungszylinders 1. Das Gehäuse 2 weist einen Gehäuseabschnitt 14 auf, welcher in der axialen Gegenrichtung GR in den Aufnahmeabschnitt 13 hineinragt. Beispielsweise kann der Gehäuseabschnitt 14 einen Zulauf für das Betriebsmedium in den Druckraum 4 bilden.
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Der Stützring 9 weist eine Aussparung 15 zur Aufnahme des Gehäuseabschnitts 14 auf. Die Aussparung 15 ist als ein Ausschnitt ausgebildet, wobei der Flanschabschnitt 9c und der Zylinderabschnitt 9b hierzu im Bereich des Gehäuseabschnitts 14 in der Umlaufrichtung abschnittsweise ausgespart sind. Beispielsweise bildet die Aussparung 15 einen Konturpartner zu dem Gehäuseabschnitt 14, sodass der Gehäuseabschnitt 14 in der Umlaufrichtung und in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H formschlüssig in der Aussparung 15 aufgenommen werden kann.
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Die Federeinrichtung 7 liegt im Bereich des Gehäuseabschnitts 14 partiell nicht an dem Stützring 9 an. Durch den steifen Stützabschnitt 9a kann jedoch der Bereich ohne Federkontakt überbrückt werden, sodass der Endabschnitt 8a auch in diesem Bereich mit dem Gehäuse 2 verpresst werden kann. Somit kann die Federkraft F2 in Umfangsrichtung um die Hauptachse H gleichmäßig auf den Endabschnitt 9a übertragen werden, wodurch eine Bildung von Schwachstellen, die zur Undichtigkeit des Faltenbalgs 8 führen können, ausgeschlossen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungszylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Durchgangsöffnung
- 4
- Druckraum
- 5
- Betätigungskolben
- 6
- Lagereinrichtung
- 6a
- Innenring
- 6b
- Außenring
- 6c
- Wälzkörper
- 7
- Federeinrichtung
- 7a,b
- Endwindungen
- 8
- Faltenbalg
- 8a, b
- Endabschnitte
- 9
- Stützring
- 9a
- Stützabschnitt
- 9b
- Zylinderabschnitt
- 9c
- Flanschabschnitt
- 10
- weiterer Stützring
- 11
- Anlagefläche
- 12
- Kante
- 13
- Aufnahmeabschnitt
- 14
- Gehäuseabschnitt
- 15
- Aussparung
- AR
- Axiale Richtung
- GR
- axiale Gegenrichtung
- F1
- Betätigungskraft
- F2
- Federkraft
- H
- Hauptachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016219592 A1 [0003]
