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Die Erfindung betrifft eine Nehmervorrichtung für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges.
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Bei Nehmervorrichtungen, wie z. B. Zentralausrückern, stellt die Reibung eine entscheidende Größe bei der Auslegung der Kupplungsbetätigungsaktorik (Clutch Actuation Sub System, CASS) von Hybridsystemen dar. Denn eine erhöhte Reibung zwischen einem Kolbenelement und einem Gehäuse einer Nehmervorrichtung bedarf eines höheren Maßes an Druck auf ein druckbeaufschlagbares Fluid, um das Kolbenelement zu verfahren. Für die Erzeugung höheren Drucks bedarf es einer erhöhten Menge an Energie. Ferner erschwert Reibung ein schnelles Betätigen einer Nehmervorrichtung für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass für z. B. Zentralausrücker oder Kupplungsnehmerzylinder in der Regel Nutringe als Dichtelemente verwendet werden, und zwar mit und ohne Armierungen. Diese verursachen aufgrund ihrer Überdeckung und der damit verbundenen Normalkraft auf das Gehäuse, z. B. eines Zentralausrückers, große Reibkräfte. Die Normalkraft bzw. die dadurch hervorgerufene Reibkraft steigt beispielsweise bei Hybrid-Zentralausrückern, bei denen große Durchmesser vorhanden sind.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nehmervorrichtung für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist, eine verbesserte Dichteinrichtung zwischen einem Kolbenelement und einem Gehäuse der Nehmervorrichtung aufweist und/oder die Reibung zwischen der Dichteinrichtung und dem Gehäuse minimiert.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die vorliegende Erfindung umfasst eine Nehmervorrichtung, beispielsweise eine Zentralausrückvorrichtung, für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges.
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Die Nehmervorrichtung weist ein Kolbenelement zum Aktivieren und Deaktivieren einer Kupplungs- oder Bremseinrichtung sowie ein Gehäuse auf, in welchem das Kolbenelement angeordnet und axial verschiebbar ist.
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Ferner umfasst die Nehmervorrichtung eine Dichteinrichtung, die zwischen dem Kolbenelement und dem Gehäuse angeordnet ist und die ein Austreten eines druckbeaufschlagbaren Fluids zwischen Gehäuse und Kolbenelement unterbindet, jedoch ein Verschieben des Kolbenelements relativ zum Gehäuse zulässt.
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Dabei weist die Dichteinrichtung eine Membran auf, welche zusammen mit dem Gehäuse einen Druckraum bildet, in welchen ein druckbeaufschlagbares Fluid ein- und ausströmen kann, und welche am Gehäuse angeordnet ist. Diese Ausgestaltung mit einer Membran am Gehäuse hat den Vorteil, dass mit deren Hilfe eine verbesserte Abdichtung des Druckraums sowie eine Reduzierung einer Gleitreibung zwischen Membran und Gehäuse möglich ist.
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Dabei kann die Membran teilweise am Gehäuse fest angeordnet oder befestigt oder eingespannt sein, um Gleitreibung im Betrieb zwischen Gehäuse und Membran zu unterbinden. Auf diese Weise wird also eine schleifende Bewegung oder eine Gleitreibung zwischen Membran und Gehäuse eliminiert. Ferner kann durch die feste Anordnung oder Befestigung oder Einspannung am Gehäuse die Verformung der Membran von einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements in einen ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements vereinfacht realisiert und/oder kontrolliert werden.
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Zudem kann die Membran in radialer Richtung eine Länge oder Breite aufweisen, die so ausgebildet oder so ausgestaltet ist, dass die Membran sowohl in einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements als auch in einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements eine Form einnimmt, die im Querschnitt einem „W‟ oder einem „M“ oder zwei nebeneinander angeordneten und verbundenen „V V“ ähnelt. Aufgrund dieser Ausgestaltung kontaktiert die Membran in dem ein- und ausgefahrenen Zustand sowie während des Übergangs von einem in den anderen Zustand nicht das Gehäuse. Somit wird eine Gleitreibung zwischen Gehäuse und Membran im Betrieb unterbunden. Ferner kann sich die Membran aufgrund oben genannter Ausgestaltung an einer Fläche des Kolbenelements, an welcher sie an einem Vorsprung des Kolbenelements bzw. an welcher sie an dem Kolbenelement anliegt bzw. an welcher sie das Kolbenelement kontaktiert, nicht derart relativ zum Kolbenelement bewegen, dass zwischen beiden eine Gleitreibung verursacht wird. D.h., dass aufgrund der Verwendung einer Membran zwischen der Membran und dem Kolbenelement die Reibung so erhöht ist, dass Haftreibung und keine Gleitreibung vorliegt. Anders ausgedrückt, wird die Reibung zwischen Membran und Gehäuse dadurch minimiert, dass die Membran am Kolbenelement anliegt, jedoch die Membran weder eine Kontaktfläche des Kolbenelements noch eine Kontaktfläche des Gehäuses schleifend kontaktiert. So berühren sich also mithilfe der Ausgestaltung der Dichteinrichtung mittels einer Membran die Membran und das Kolbenelement, aber sowohl in einem eingefahrenen Zustand als auch in einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements oder auch im Wechsel zwischen den beiden Zuständen tritt keine Gleitreibung an den Kontaktflächen zwischen Membran und Kolbenelement oder zwischen Membran und Gehäuse auf. Im Gegenteil an den Kontaktflächen zwischen Membran und Kolbenelement liegt Haftreibung vor bzw. ist die Membran am Gehäuse angeordnet oder fest angeordnet.
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Dabei kann die Membran flexibel ausgebildet sein, sodass sich deren Form verändern kann. Dies erlaubt es, dass sich die Membran beim Wechsel zwischen einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements verformt. Anders ausgedrückt, kann sich die Membran so verformen, dass diese zwar in einem eingefahrenen und in einem ausgefahrenen Zustand im Querschnitt einem „W‟ oder einem „M“ oder zwei nebeneinander angeordneten und verbundenen „V V“ ähnelt. Die konkreten Formen können sich jedoch in den beiden Zuständen durch die Länge der Schenkel unterscheiden. So können beispielsweise in einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements die äußeren Schenkel der „W“-förmigen Membran kürzer sein als die inneren. In einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements jedoch können die inneren Schenkel der „W“-förmigen Membran kürzer sein als die äußeren. Mit anderen Worten ausgedrückt, rollt die Membran am Kolbenelement oder an Seitenflächen des Kolbenelements ab, ohne dass dies eine Gleit- oder Haftreibung verursacht. Somit wird also die Reibung minimiert. Im Ergebnis liegt nur noch eine Reibung vor, welche durch die Verformung der Membran beim Wechsel zwischen dem eingefahrenen und dem ausgefahrenen Zustand hervorgerufen wird.
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Das Kolbenelement kann in einem eingefahrenen Zustand den Druckraum auf ein Minimum verkleinern. Dabei kann im eingefahrenen Zustand des Kolbenelements ein Anschlag des Kolbenelements wenigstens ein Anschlagelement des Gehäuses kontaktieren bzw. kann der Abstand zwischen Anschlag und Anschlagelement nahezu gegen null tendieren oder null sein.
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In einem ausgefahrenen Zustand kann das Kolbenelement maximal relativ zum Gehäuse verfahren sein. Dabei kann im ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements ein Anschlag des Kolbenelements maximal von wenigstens einem Anschlagelement des Gehäuses beabstandet sein.
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Zudem kann die Membran ein Elastomer aufweisen. Dadurch ist die Membran elastisch und kann ihre Form flexibel ändern.
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Ferner kann die Membran ein Gewebe aufweisen, um beispielsweise Zugdehnungen aufnehmen zu können. Denn das Gewebe kann die Elastizität in eingeschränkten Rahmen begrenzen und die Membran stellenweise aussteifen, sodass eine größere Kontaktfläche zum Kolbenelement generierbar ist.
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Außerdem kann die Membran eine erste und eine zweite Schicht aufweisen, wobei die zweite Schicht von dem Elastomer und die erste Schicht von dem Gewebe gebildet werden kann, um die Dehnung des Elastomers einzuschränken und/oder der Membran eine definierte Form zu verleihen.
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Alternativ ist es auch möglich, dass das Gewebe innerhalb des Elastomers angeordnet ist, um die Dehnung des Elastomers einzuschränken und/oder der Membran eine definierte Form zu verleihen.
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Des Weiteren kann die Membran eine erste und eine zweite Seite aufweisen.
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Die Membran kann an ihrer ersten Seite zumindest teilweise ausgebildet sein, wenigstens eine Aufnahme für ein Einspannelement zu bilden, mit welchem die Membran sicher gegen das Gehäuse spannbar ist.
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Auch kann die Membran einen äußeren und/oder einen inneren Rand umfassen, welcher oder welche auf der ersten Seite der Membran wenigstens eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Einspannelements aufweist. Dadurch ist die Membran bzw. der äu-ßere und/oder innere Rand zwischen dem Gehäuse und einem Einspannelement sicher einspannbar.
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Des Weiteren kann die Membran an ihrer zweiten Seite zumindest teilweise ausgebildet sein, gegen das Gehäuse anzuliegen.
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Hierbei kann die Membran einen äußeren und/oder einen inneren Rand umfassen, welcher oder welche auf der zweiten Seite der Membran wenigstens eine Anlagefläche zur Anlage gegen das Gehäuse aufweist. Somit kann die Membran definiert an dem Gehäuse anliegen und die Dichtwirkung erhöht werden.
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Ferner kann die Membran - wie bereits erwähnt - einen äußeren und/oder einen inneren Rand umfassen.
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Der äußere und/oder innere Rand kann wulstartig ausgebildet sein, um Kräfte, hervorgerufen durch ein Einspannen der Membran, aufzunehmen und um einer Beschädigung der Membran durch ein Einspannen entgegenzuwirken und um die Abdichtung zwischen Membran und Gehäuse zu verbessern.
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Die Membran kann kreis- oder kreisringförmig ausgebildet sein. Eine kreisringförmig Ausbildung ist z. B. bei Realisierung eines Zentralausrückers bzw. einer Zentralausrückvorrichtung sinnvoll.
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Der innere Rand kann in radialer Richtung einen kürzeren Abstand zu einer Symmetrieachse der kreisringförmig ausgebildeten Membran aufweisen als der äußere Rand.
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Des Weiteren kann die Dichteinrichtung wenigstens ein Einspannelement umfassen, das so ausgebildet und so zwischen dem Gehäuse und der Membran angeordnet sein kann, dass dieses eine Druckkraft zur Erhöhung der Dichtwirkung erzeugt, welche die Membran in Richtung des Gehäuses presst.
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Das wenigstens eine Einspannelement kann dabei ähnlich einer Tellerfeder ausgebildet sein.
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Auch kann das wenigstens eine Einspannelement kreisringförmig und/oder federnd ausgebildet sein.
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Zudem kann das wenigstens eine Einspannelement im Querschnitt, und beispielsweise ober- oder unterhalb einer Symmetrieachse, halbkreisförmig mit einer konkaven und einer konvexen Seite ausgebildet sein.
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Hierbei kann die konkave Seite als Aufnahme für ein Stützelement der Dichteinrichtung dienen, welches die Position einer Führungshülse am Gehäuse selbst bei unterschiedlichen Temperaturen gewährleistet.
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Die konvexe Seite kann zur Anlage gegen die Membran, beispielsweise gegen deren inneren und/oder äußeren Rand dienen, um eine Druckkraft in Richtung des Gehäuses zu erzeugen, sodass eine verbesserte Dichtwirkung gewährleistbar ist.
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Des Weiteren kann die Dichteinrichtung wenigstens eine Führungshülse zum geführten Verschieben des Kolbenelements aufweisen. Dabei hat die wenigstens eine Führungshülse den Vorteil, dass das Gehäuse keiner Nachbearbeitung bedarf, um Führungsflächen zum geführten Verschieben des Kolbenelements zu generieren. Dies senkt die Herstellungskosten.
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Die wenigstens eine Führungshülse kann hohlzylindrisch ausgebildet sein und mit einer Mantelfläche am Gehäuse anliegen. Somit sind Störgeräusche unterbindbar.
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Eine erste Führungshülse kann mit ihrer äußeren Mantelfläche am Gehäuse anliegen.
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Eine zweite Führungshülse kann mit ihrer inneren Mantelfläche am Gehäuse anliegen.
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Die erste Führungshülse kann einen größeren Durchmesser aufweisen als die zweite Führungshülse. Aufgrund der Differenz im Durchmesser ist das Kolbenelement dazwischen platzierbar.
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Des Weiteren kann die Dichteinrichtung wenigstens ein Stützelement zur axialen Sicherung der Position relativ zum Gehäuse und zum Vorspannen einer Führungshülse der Dichteinrichtung aufweisen. Dadurch kann die Führungshülse selbst bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder z. B. beim Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe ortsfest angeordnet und ein Bewegungsspiel dieser verhindert werden.
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Das wenigstens eine Stützelement kann in einer konkaven Seite wenigstens eines Einspannelements der Dichteinrichtung aufgenommen sein, um eine sichere Positionierung des Stützelements relativ zum Gehäuse zu gewährleisten.
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Ferner kann das wenigstens eine Stützelement ein elastisches Material aufweisen. Konkret geschildert kann das wenigstens eine Stützelement von einem O-Ring gebildet werden. Die Realisierung mit einem elastischen Material gewährleistet bei unterschiedlichen Einsatztemperaturen ein sicheres Vor- und Verspannen einer Führungshülse.
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Des Weiteren kann das Kolbenelement in axialer Richtung ein erstes und ein zweites Ende aufweisen.
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Das zweite Ende kann, beispielsweise anstelle einer Aufnahme zum Einknüpfen einer Dichtung, einen Vorsprung umfassen, welcher sich in Richtung des Druckraums, gebildet zwischen Membran und Gehäuse, erstreckt. Aufgrund der Ausgestaltung der Dichteinrichtung mit einer Membran bedarf es keiner Befestigung einer Dichtung an dem Kolbenelement. Der Vorsprung des Kolbenelements dient dazu, das Zusammenspiel zwischen Membran und Kolbenelement zu verbessern und auch den Verschleiß der Membran zu verringern. Denn mithilfe des Vorsprungs, der sich in Richtung des Druckraums erstreckt, kann die Membran so verformt werden, dass diese sowohl in einem eingefahrenen Zustand als auch in einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements eine Form einnimmt, die im Querschnitt einem „W“ oder einem „M“ oder zwei nebeneinander angeordneten und verbundenen „V V“ ähnelt. Aufgrund dieser Ausgestaltung im Zusammenspiel mit der Membran bewegt sich die Membran an der Fläche, an welcher sie an dem Vorsprung bzw. an dem Kolbenelement anliegt, nicht relativ zum Kolbenelement. D.h., dass dadurch zwischen der Membran und dem Kolbenelement Gleitreibung minimiert und Haftreibung erhöht wird, da Membran und Kolbenelement lediglich aneinander anliegen, jedoch die Membran nicht eine Kontaktfläche des Kolbenelements schleifend kontaktiert.
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Ferner kann das Kolbenelement kreisringförmig ausgebildet sein sowie ober- und/oder unterhalb einer Symmetrieachse des Kolbenelements einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Der V-förmige Querschnitt kann so ausgerichtet und orientiert sein, dass die offene Seite des V-förmigen Querschnitts das erste Ende des Kolbenelements und die geschlossene Seite das zweite Ende bildet.
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Dabei kann sich das Kolbenelement in axialer Richtung betrachtet stufenförmig verjüngen. Somit kann auf einfache Weise ein Vorsprung gebildet werden, an dem die Membran anliegt.
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Das Kolbenelement kann einen Anschlag gegen das Gehäuse ausbilden, um das Einfahren des Kolbenelements in Richtung des Druckraums, gebildet zwischen Membran und Gehäuse, zu begrenzen.
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Der Anschlag kann sich in radialer Richtung nach außen erstrecken und am ersten Ende angeordnet sein. Dies erleichtert die Realisierung des Anschlags.
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Zudem kann das Kolbenelement eine erste, radial äußere und/oder eine zweite, radial innere Führungsfläche aufweisen, um ein Verschieben des Kolbenelements in axialer Richtung zu kontrollieren und/oder um die Reibung zu reduzieren.
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Das Kolbenelement kann an seinem ersten Ende eine Aufnahme für ein Ausrücklager aufweisen.
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Ferner kann an dem Kolbenelement ein Ausrücklager befestigt sein.
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Des Weiteren kann das Gehäuse einen Aufnahmebereich für das Kolbenelement aufweisen, in welchen das Kolbenelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Der Aufnahmebereich kann an die Geometrie des Kolbenelements und/oder an die Geometrie wenigstens einer Führungshülse der Dichteinrichtung angepasst sowie im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet sein. Somit ist ein reibungsarmes Verschieben oder Verfahren des Kolbenelements relativ zum Gehäuse möglich. „Im Wesentlichen hohlzylindrisch“ kann im vorliegenden Zusammenhang so verstanden werden, dass von der üblichen, strengen Definition eines Hohlzylinders abgewichen werden kann, und sich z. B. in den Innenraum der hohlzylindrischen Ausbildung des Aufnahmebereichs auch Gehäuseteile hinein erstrecken können.
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Das Gehäuse kann in axialer Richtung ein erstes und ein zweites Ende umfassen.
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Das Kolbenelement kann auf Seiten des ersten Endes des Gehäuses in den Aufnahmebereich ein- und ausschiebbar sein.
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Ferner kann das Gehäuse an seinem ersten Ende wenigstens ein Anschlagelement in axialer Richtung aufweisen, gegen welches ein Anschlag des Kolbenelements anschlagen kann, um ein Verschieben des Kolbenelements in axialer Richtung zu kontrollieren oder zu begrenzen.
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Das wenigstens eine Anschlagelement kann eine Rastnase umfassen oder ausbilden, mit welcher eine Führungshülse der Dichteinrichtung verrasten kann, um die relative Bewegung in axialer Richtung zwischen Rastnase und Gehäuse zu limitieren.
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Außerdem kann das Gehäuse am zweite Ende eine in radialer Richtung verlaufende Fluidzuführung aufweisen, welche mit dem Druckraum fluidkommunizierend verbunden ist, sodass ein Fluid in den und aus dem Druckraum strömen kann, um das Kolbenelement zu bewegen.
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Der Aufnahmebereich kann wenigstens einen Dichtabschnitt aufweisen, welcher in Umfangsrichtung verläuft und in welchem die Membran am Gehäuse angeordnet ist.
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Der wenigstens eine Dichtabschnitt oder der Aufnahmebereich kann eine Hinterschneidung in axialer Richtung aufweisen, welche eine Stützfläche für ein Einspannelement der Dichteinrichtung bildet, wobei die axiale Richtung einen Normalenvektor für die Stützfläche bildet. Somit kann sich an dieser Stützfläche ein Einspannelement abstützen, um eine Druckkraft in axialer Richtung zu erzeugen.
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Das Gehäuse kann einen Kunststoff umfassen oder vollständig aus Kunststoff bestehen.
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Ferner kann das Gehäuse wenigstens eine Aufnahmetasche für eine radial wirkende Dichtung ausbilden. Die wenigstens eine Aufnahmetasche kann in Form einer umlaufenden Nut im Gehäuse ausgebildet sein.
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In der wenigstens einen Aufnahmetasche kann eine Dichtung, ausbildbar als O-Ring, angeordnet sein.
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Des Weiteren kann das Gehäuse an dem zweiten Ende wenigstens ein Verrastelement aufweisen, mit welchem das Gehäuse an einem Gehäuse einer Kupplungs- oder Bremseinrichtung verrasten kann. Somit ist ein einfaches und schnelles Befestigen des Gehäuses an einem Gehäuse einer Kupplungs- oder Bremseinrichtung möglich.
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Außerdem kann sich das wenigstens eine Verrastelement in axialer Richtung erstrecken.
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Zudem ist es möglich, dass das wenigstens eine Verrastelement als Haken ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
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Ausgehend von einem optimalen Dichtungskonzept für z. B. einen Kupplungsnehmerzylinder ist es wünschenswert, dass dieses reibungs- und leckagefrei funktioniert und dabei trotzdem ein schnell reagierendes Betätigen z. B. einer Kupplung ermöglicht. Gleichzeitig soll der Druck auf einem konstanten Niveau gehalten werden, um die Funktion zu gewährleisten.
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Die vorliegende Erfindung verwendet eine Membran, z. B. eine abrollende Membran, als dichtendes Element. Diese kann nahezu reibungsfrei an einem Gehäuse z. B. eines Kupplungsnehmerzylinders bzw. einer Nehmervorrichtung abrollen und gleichzeitig den Druckraum hermetisch abdichten, wodurch ein Kupplungsnehmerzylinder bzw. eine Nehmervorrichtung leckagefrei konstruierbar ist.
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Durch eine hermetische Abdichtung kann dieses Konzept der Verwendung einer Membran außerdem sowohl für nasse, als auch trockene Anwendungen in Betracht gezogen werden.
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Die Membran kann dabei durch ein Gewebe bzw. eine Gewebeeinlage verstärkt werden, um starke Dehnungen zu vermeiden und somit Verluste zu reduzieren und einen vorzeitigen Ausfall durch Verschleiß auszuschließen. Die Membran kann dabei wartungsfrei arbeiten, da der Verschleiß durch das Abrollen minimal ist. Die Gewebeeinlage kann Zugspannungen aufnehmen und ein Elastomeranteil kann für die Dichtigkeit sowie die notwendige Elastizität sorgen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 eine Schnittansicht auf eine Nehmervorrichtung für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges;
- 2 eine vergrößerte Schnittansicht auf den in 1 umrahmten Bereich der Nehmervorrichtung;
- 3 und 4 ähnlich zu 2, eine vergrößerte Schnittansicht auf den in 1 umrahmten Bereich der Nehmervorrichtung, jedoch in einem eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand eines Kolbenelements; und
- 5 eine Schnittansicht auf ein alternativ ausgestaltetes Gehäuse einer Nehmervorrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
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1 zeigt eine Schnittansicht auf eine Nehmervorrichtung 1 für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges. In 2 ist hingegen eine vergrößerte Schnittansicht auf den in 1 umrahmten Bereich der Nehmervorrichtung 1 gezeigt. 3 und 4 zeigen die Nehmervorrichtung 1 in einem eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand eines Kolbenelements.
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Aufgrund des Umstandes, dass die 1 bis 4 dieselbe Nehmervorrichtung 1 zeigen, werden die vorgenannten Figuren der Einfachheit und Kürze halber nachstehend gemeinsam beschrieben.
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So zeigen die 1 bis 4 eine Nehmervorrichtung 1 für eine Kupplungs- oder Bremseinrichtung eines Fahrzeuges. Die Nehmervorrichtung 1 hat ein Kolbenelement 2 zum Aktivieren und Deaktivieren einer Kupplungs- oder Bremseinrichtung und ein Gehäuse 3, in welchem das Kolbenelement 2 angeordnet und axial verschiebbar ist.
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Ferner hat die Nehmervorrichtung 1 eine Dichteinrichtung 4, die zwischen dem Kolbenelement 2 und dem Gehäuse 3 angeordnet ist und die ein Austreten eines druckbeaufschlagbaren Fluids zwischen Gehäuse 3 und Kolbenelement 2 unterbindet, jedoch ein Verschieben des Kolbenelements 2 relativ zum Gehäuse 3 zulässt.
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Des Weitern zeigen die 1 bis 4, dass die Dichteinrichtung 4 eine Membran 5 umfasst, welche zusammen mit dem Gehäuse 3 einen Druckraum D bildet, in welchen ein druckbeaufschlagbares Fluid ein- und ausströmen kann, und welche am Gehäuse 3 angeordnet ist. Die Membran 5 verbessert die Abdichtung des Druckraums D.
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Genau genommen ist die Membran 5 teilweise fest am Gehäuse 3 angeordnet bzw. am Gehäuse 3 eingespannt, um Gleitreibung im Betrieb zwischen Gehäuse 3 und Membran 5 zu unterbinden. Somit wird eine schleifende Bewegung oder eine Gleitreibung zwischen Membran 5 und Gehäuse 3 eliminiert. Auch kann durch die Einspannung am Gehäuse 3 oder durch die feste Anordnung die Verformung der Membran 5 von einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 in einen ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 vereinfacht realisiert und kontrolliert werden.
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Wie 1 bis 4 ferner zeigen, hat die Membran 5 in radialer Richtung R eine Länge oder Breite, die so ausgebildet ist, dass die Membran 5 sowohl in einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 als auch in einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 eine Form einnimmt, die im Querschnitt einem „W“ oder einem „M“ oder zwei nebeneinander angeordneten und verbundenen „V V“ ähnelt. Diese Ausgestaltung erlaubt es, dass sich die Membran 5 an einer Fläche des Kolbenelements 2, an welcher sie an einem Vorsprung 19 des Kolbenelements 2 bzw. an welcher sie an dem Kolbenelement 2 anliegt bzw. an welcher sie das Kolbenelement 2 kontaktiert, nicht derart relativ zum Kolbenelement 2 bewegen kann, dass zwischen beiden eine Gleitreibung eintritt bzw. verursacht wird. D.h., dass aufgrund der Verwendung der Membran 5 zwischen der Membran 5 und dem Kolbenelement 2 die Reibung so erhöht ist, dass Haftreibung und keine Gleitreibung vorliegt. Anders ausgedrückt, wird die Reibung zwischen Membran 5 und Gehäuse 3 dadurch minimiert, dass die Membran 5 am Kolbenelement 2 anliegt, jedoch die Membran 5 weder eine Kontaktfläche des Kolbenelements 2 noch eine Kontaktfläche des Gehäuses 3 schleifend kontaktiert. So berühren sich also mithilfe der Ausgestaltung der Dichteinrichtung 4 mittels einer Membran 5 die Membran 5 und das Kolbenelement 2, aber sowohl in einem eingefahrenen Zustand als auch einen ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 oder auch im Wechsel zwischen den beiden Zuständen tritt keine Gleitreibung an den Kontaktflächen zwischen Membran 5 und Kolbenelement 2 oder zwischen Membran 5 und Gehäuse 3 auf. Im Gegenteil an den Kontaktflächen zwischen Membran 5 und Kolbenelement 2 liegt Haftreibung vor bzw. ist die Membran 5 am Gehäuse 3 angeordnet oder fest angeordnet.
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Wie ebenfalls in den 1 bis 4 zu erkennen, ist die Membran 5 flexibel ausgebildet, sodass sich deren Form verändern kann (vgl. z. B. 3 und 4).
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Somit kann sich die Membran 5 derart verformen, dass diese zwar in einem eingefahrenen und einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 im Querschnitt einem „W“ oder einem „M“ oder zwei nebeneinander angeordneten und verbundenen „V V“ ähnelt. Die konkreten Formen unterscheiden sich in den beiden Zuständen durch die Länge der Schenkel. So sind mit Blick auf 3 in einem eingefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 die äußeren Schenkel der „W“-förmigen Membran 5 kürzer als die inneren. In einem ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 gemäß 4 sind die inneren Schenkel der „W“-förmigen Membran 5 kürzer als die äußeren.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, rollt die Membran 5 am Kolbenelement 2 oder an Seitenflächen des Kolbenelements 2 ab, ohne dass dies eine Gleit- oder Haftreibung verursacht. Somit wird also die Reibung minimiert. Im Ergebnis liegt nur noch eine Reibung vor, welche durch die Verformung der Membran 5 beim Wechsel zwischen dem eingefahrenen und dem ausgefahrenen Zustand hervorgerufen wird.
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Wie in 3 dargestellt, verkleinert das Kolbenelement 2 im eingefahrenen Zustand den Druckraum D auf ein Minimum. Dabei kontaktiert im eingefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 ein Anschlag 20 des Kolbenelements 2 ein Anschlagelement 27 des Gehäuses 3.
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Im ausgefahrenen Zustand ist das Kolbenelement 2 maximal relativ zum Gehäuse 3 verfahren. Dabei ist im ausgefahrenen Zustand des Kolbenelements 2 der Anschlag 20 des Kolbenelements 2 maximal von dem Anschlagelement 27 des Gehäuses 3 beabstandet.
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Bezugnehmend auf 2 hat die Membran 5 genau genommen ein Elastomer und ein Gewebe, um z. B. Zugdehnungen aufzunehmen.
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Wie in 2 zu erkennen, hat die Membran 5 eine erste und eine zweite Schicht 6, 7, wobei die zweite Schicht 7 von dem Elastomer und die erste Schicht 6 von dem Gewebe gebildet wird. Mithilfe des Gewebes kann eine Dehnung des Elastomers eingeschränkt und der Membran 5 eine definierte Form verliehen werden. Alternativ ist es möglich, dass das Gewebe innerhalb des Elastomers angeordnet ist, um eine Dehnung der Membran 5 zu unterbinden.
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In 2 ist zudem dargestellt, dass die Membran 5 an ihrer ersten Seite 6 zumindest teilweise ausgebildet ist, zwei Aufnahmen 8, 9 für jeweils ein Einspannelement 13 zu bilden, mit welchen die Membran 5 sicher gegen das Gehäuse 3 gespannt wird.
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Dabei hat die Membran 5 einen äußeren 11 und einen inneren Rand 10, welche auf der ersten Seite 6 der Membran 5 die Aufnahmen 8, 9 zum Aufnehmen eines Einspannelements 13 aufweisen. Dadurch wird die Membran 5 bzw. der äußere 11 und innere Rand 10 zwischen dem Gehäuse 3 und einem Einspannelement 13 sicher eingespannt.
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Des Weiteren zeigt 2, dass die Membran 5 an ihrer zweiten Seite 7 zumindest teilweise ausgebildet ist, gegen das Gehäuse 3 anzuliegen.
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Dabei hat die Membran 5 - wie bereits erwähnt - einen äußeren 11 und einen inneren Rand 10, welche auf der zweiten Seite 7 der Membran 5 jeweils eine Anlagefläche 12 zur Anlage gegen das Gehäuse 3 umfassen.
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Außerdem zeigen 1 bis 4, dass der äußere 11 und innere Rand 10 wulstartig ausgebildet sind, um Kräfte, hervorgerufen durch ein Einspannen der Membran 5, aufzunehmen und um einer Beschädigung der Membran 5 durch ein Einspannen entgegenzuwirken und um die Abdichtung zwischen Membran 5 und Gehäuse 3 zu verbessern.
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Konkreter beschrieben, ist die Membran 5 kreisringförmig ausgebildet, wobei der innere Rand 10 in radialer Richtung R einen kürzeren Abstand zu einer Symmetrieachse S (vgl. 1) der kreisringförmig ausgebildeten Membran 5 hat als der äu-ßere Rand 11.
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Des Weiteren ist in den 1 bis 4 zu erkennen, dass die Dichteinrichtung 4 zwei Einspannelemente 13, 14 hat, die so ausgebildet und so zwischen dem Gehäuse 3 und der Membran 5 angeordnet sind, dass diese eine Druckkraft zur Erhöhung der Dichtwirkung erzeugen, welche die Membran 5 in Richtung des Gehäuses 3 presst.
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Die Einspannelemente 13, 14 sind dabei kreisringförmig und federnd ausgebildet, wobei jedes Einspannelement 13, 14 im Querschnitt - ober- oder unterhalb der Symmetrieachse S - halbkreisförmig mit einer konkaven und einer konvexen Seite ausgebildet ist.
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Dabei dient die konkave Seite als Aufnahme für je ein Stützelement 17, 18 der Dichteinrichtung 4, welches die Position einer Führungshülse 15, 16 am Gehäuse 3 und bei unterschiedlichen Temperaturen gewährleistet.
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Die konvexe Seite hingegen dient zur Anlage gegen die Membran 5, um eine Druckkraft in Richtung des Gehäuses 3 zu erzeugen, sodass eine verbesserte Dichtwirkung gewährleistbar ist.
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Wie bereits angedeutet und wie in 1 bis 4 dargestellt, hat die Dichteinrichtung 4 zwei Führungshülsen 15, 16 zum geführten Verschieben des Kolbenelements 2.
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Dabei ist jede Führungshülse 15, 16 hohlzylindrisch ausgebildet und liegt mit einer Mantelfläche am Gehäuse 3 an. Genau genommen liegt eine erste Führungshülse 15 mit ihrer äußeren Mantelfläche am Gehäuse 3 an und eine zweite Führungshülse 16 liegt mit ihrer inneren Mantelfläche am Gehäuse 3 an. Dabei hat die erste Führungshülse 15 einen größeren Durchmesser als die zweite Führungshülse 16.
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Des Weiteren zeigt z. B. 2, dass die Dichteinrichtung 4 zwei Stützelemente 17, 18 zur axialen Sicherung der Position relativ zum Gehäuse 2 und zum Vorspannen der Führungshülsen 15, 16 der Dichteinrichtung 4 hat. Somit sind die Führungshülsen 15, 16 selbst bei unterschiedlichen Temperaturen ortsfest anordenbar und unterbinden ein Bewegungsspiel der Führungshülsen 15, 16.
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Dabei ist - wie in 1 bis 4 zu erkennen - jedes Stützelement 17, 18 in einer konkaven Seite eines Einspannelements 13, 14 der Dichteinrichtung 4 aufgenommen, um eine sichere Positionierung des Stützelements 17, 18 relativ zum Gehäuse 3 zu gewährleisten.
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Die Stützelemente 17, 18 haben ein elastisches Material und werden von einem O-Ring gebildet.
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Des Weiteren zeigt z. B. 2, dass das Kolbenelement 2 in axialer Richtung A ein erstes 2A und ein zweites Ende 2B hat.
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Dabei umfasst das zweite Ende 2B einen Vorsprung 19, welcher sich in Richtung des Druckraums D, gebildet zwischen Membran 5 und Gehäuse 3, erstreckt.
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Ferner ist das Kolbenelement 2 kreisringförmig ausgebildet und hat ober- und unterhalb einer Symmetrieachse S des Kolbenelements 2 einen V-förmigen Querschnitt (vgl. 1).
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Der V-förmige Querschnitt ist so ausgerichtet und orientiert, dass die offene Seite des V-förmigen Querschnitts das erste Ende 2A des Kolbenelements 3 und die geschlossene Seite das zweite Ende 2B bildet. Genauer beschrieben verjüngt sich das Kolbenelement 2 in axialer Richtung A betrachtet stufenförmig.
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Wie in 1 bis 4 gezeigt, bildet das Kolbenelement 2 einen Anschlag 20 gegen das Gehäuse 3 aus, um das Einfahren des Kolbenelements 2 in Richtung des Druckraums D, gebildet zwischen Membran 5 und Gehäuse 3, zu begrenzen. Der Anschlag 20 erstreckt sind in radialer Richtung R nach außen und ist am ersten Ende 2A angeordnet.
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Ferner hat das Kolbenelement 2 eine erste, radial äußere 21 und eine zweite, radial innere Führungsfläche 22, um ein Verschieben des Kolbenelements 2 in axialer Richtung A zu kontrollieren.
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Des Weiteren hat das Kolbenelement 2 an seinem ersten Ende 2A eine Aufnahme 23 für ein Ausrücklager 24 bzw. ist an dem Kolbenelement 2 ein Ausrücklager 24 befestigt.
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Des Weiteren zeigen z. B. 3 und 4, dass das Gehäuse 3 einen Aufnahmebereich 25 für das Kolbenelement 2 hat, in welchen das Kolbenelement 2 innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist.
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Der Aufnahmebereich 25 ist an die Geometrie des Kolbenelements 2 und an die Geometrie der Führungshülsen 15, 16 der Dichteinrichtung 4 angepasst sowie im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.
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Das Gehäuse 3 hat in axialer Richtung A ein erstes und ein zweites Ende, wobei das Kolbenelement 2 auf Seiten des ersten Endes in den Aufnahmebereich 25 ein- und ausschiebbar ist.
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Das Gehäuse 3 hat ferner an seinem ersten Ende zwei Anschlagelemente 26, 27 in axialer Richtung A, gegen welche ein Anschlag 20 des Kolbenelements 2 anschlagen kann, um ein Verschieben des Kolbenelements 2 in axialer Richtung A zu kontrollieren.
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Dabei bilden die zwei Anschlagelemente 26, 27 je eine Rastnase, mit welcher die Führungshülsen 15, 16 der Dichteinrichtung 4 verrastet sind, um die relative Bewegung in axialer Richtung A zwischen Rastnase und Gehäuse 2 zu limitieren.
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Des Weiteren zeigen 1 bis 4, dass das Gehäuse 2 am zweiten Ende eine in radialer Richtung R verlaufende Fluidzuführung 28 hat, welche mit dem Druckraum D fluidkommunizierend verbunden ist, sodass ein Fluid in den und aus dem Druckraum D strömen kann, um das Kolbenelement 2 zu bewegen.
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Zudem zeigen beispielsweise 3 und 4, dass der Aufnahmebereich 25 zwei Dichtabschnitte 29, 30 umfasst, welche in Umfangsrichtung verlaufen und in welchen die Membran 5 am Gehäuse 3 angeordnet ist.
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Die Dichtabschnitte 29, 30 haben eine Hinterschneidung in axialer Richtung A, welche Stützflächen für die Einspannelemente 13, 14 bilden, wobei die axiale Richtung A einen Normalenvektor für die Stützflächen bildet, sodass sich an jeder ein Einspannelement 13, 14 abstützen kann, um eine Druckkraft in axialer Richtung A zu erzeugen.
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Abschließend sei bemerkt, dass das Gehäuse 3 vollständig aus Kunststoff besteht.
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5 zeigt eine Schnittansicht auf ein alternativ ausgestaltetes Gehäuse 3 einer Nehmervorrichtung 1.
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Im Vergleich zu dem Gehäuse 3 gemäß den 1 bis 4 werden nachstehend lediglich die Unterschiede kurz erläutert.
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So bildet das Gehäuse 3 nach 5 zwei Aufnahmetaschen 31, 32 für je eine radial wirkende Dichtung aus, wobei in jeder Aufnahmetasche 31, 32 eine Dichtung, ausgebildet als O-Ring, anordenbar ist. Das Gehäuse 3 nach 1 bis 4 hat nur eine Aufnahmetasche 31.
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Bei Vergleich der 2 und 5 ist ebenfalls zu erkennen, dass in 2 das Gehäuse 3 an dem zweiten Ende Verrastelemente 33 aufweist, mit welchen das Gehäuse 3 an einem Gehäuse einer Kupplungs- oder Bremseinrichtung verrasten kann.
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Diese Verrastelemente 33 erstrecken sich in axialer Richtung A und sind als Haken ausgebildet.
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Im Gegensatz dazu fehlen die Verrastelemente 33 beim Gehäuse 3 gemäß 5.
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Nachstehend werden die Figuren nochmals mit anderen Worten geschildert.
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So hat die Nehmervorrichtung 1 ein Vollkunststoffgehäuse, in welchem sich ein Kolben bzw. ein Kolbenelement 2 axial hin und her bewegen kann. Geführt wird der Kolben bzw. das Kolbenelement 2 dabei von einer inneren Führungshülse 16.
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Stützfedern bzw. Einspannelemente 13, 14 verpressen Membranwulste bzw. innere und äußere Ränder 10, 11 der Membran 5, wodurch die Nehmervorrichtung 1 hermetisch abgedichtet werden kann. Außerdem dienen sie als Anlagefläche 12 für die Membran 5.
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Die Membran 5 rollt dabei an der inneren 16 und der äußeren Führungshülse 15 ab. Die Membran 5 ist dabei mit einem Gewebe bzw. mit einer Gewebeauflage versehen, welche die Zugdehnungen aufnimmt, wodurch der Elastomeranteil der Membran 5 nahezu nicht gedehnt wird. Das führt zu einem wartungsfreien Betrieb.
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Axial werden die Führungshülsen 15, 16 durch ein flexibles Spannelement (z. B. O-Ringe) bzw. durch Stützelemente 17, 18 und durch das umgeformte Gehäuse 3 fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmervorrichtung
- 2
- Kolbenelement
- 2A
- erstes Ende
- 2B
- zweites Ende
- 3
- Gehäuse
- 4
- Dichteinrichtung
- 5
- Membran
- 6
- erste Schicht / erste Seite
- 7
- zweite Schicht / zweite Seite
- 8
- Aufnahme
- 9
- Aufnahme
- 10
- innerer Rand
- 11
- äußerer Rand
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Einspannelement
- 14
- Einspannelement
- 15
- Führungshülse
- 16
- Führungshülse
- 17
- Stützelement
- 18
- Stützelement
- 19
- Vorsprung
- 20
- Anschlag
- 21
- erste, radial äußere Führungsfläche
- 22
- zweite, radial innere Führungsfläche
- 23
- Aufnahme
- 24
- Ausrücklager
- 25
- Aufnahmebereich
- 26
- Anschlagelement
- 27
- Anschlagelement
- 28
- Fluidzuführung
- 29
- Dichtabschnitt
- 30
- Dichtabschnitt
- 31
- Aufnahmetasche
- 32
- Aufnahmetasche
- 33
- Verrastelement
- D
- Druckraum
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
- S
- Symmetrieachse
