DE102022113925A1

DE102022113925A1 - Nehmerzylinder mit zweiteiligen Ringkolben für ein hydraulisches Ausrücksystem sowie Kupplungs- oder Bremsanordnung mit dem Nehmerzylinder

Info

Publication number: DE102022113925A1
Application number: DE102022113925.5A
Authority: DE
Inventors: Aurelien Grauss; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Es wird ein Nehmerzylinder 1 für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Kupplungs- oder Bremsanordnung, mit einem eine Hauptachse 100 umlaufenden Ringgehäuse 2, wobei das Ringgehäuse 2 einen die Hauptachse 100 umlaufenden Druckraum 4 aufweist, welcher in radialer Richtung durch eine äußere Lauffläche 10 und in einer radialen Gegenrichtung durch eine innere Lauffläche 11 begrenzt ist, mit einem konzentrisch zu dem Ringgehäuse 2 angeordneten Ringkolben 3, wobei der Ringkolben 3 axial in Bezug auf die Hauptachse 100 zwischen einer Grundstellung 101 und einer Betätigungsstellung 102 in dem Druckraum 4 verlagerbar ist, wobei der Ringkolben 3 einen radial äußeren und einen radial inneren Kolbenteil 19, 20 aufweist, mit einem Dichtring 12, wobei der Dichtring 12 druckraumseitig zwischen den beiden Kolbenbauteilen 19, 20 gehalten ist und wobei der Dichtring 12 mit einer äußeren Dichtlippe 13 radial an der äußeren Lauffläche 10 anliegt und mit einer inneren Dichtlippe 14 radial an der inneren Lauffläche 11 anliegt, vorgeschlagen, wobei der äußere Kolbenteil 19 als ein Dichtringträger 21 und der innere Kolbenteil 20 als eine an der inneren Lauffläche 11 gleitend gelagerte Gleithülse 22 ausgebildet ist, wobei der Innenring 7 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung an einem Außenumfang der Gleithülse 22 festgelegt ist, um den Dichtringträger 21 an der Gleithülse 22 gegen verlieren zu sichern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Kupplungs- oder Bremsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungs- oder Bremsanordnung mit dem Nehmerzylinder.
Es sind Betätigungszylinder bekannt, welche beispielsweise im Fahrzeugbereich zur Betätigung von Kupplungen eingesetzt werden. Derartige Betätigungszylinder sind auch als sogenannte Nehmerzylinder bekannt, welche, insbesondere in einer konzentrischen Ausführung, im Wesentlichen aus einem Ringgehäuse und einem in dem Ringgehäuse axial verlagerbaren Ringkolben bestehen. Durch Betätigung eines Geberzylinders, welcher über eine hydraulische Leitung fluidtechnisch mit Nehmerzylinder in Wirkverbindung steht, wird der Ringkolben axial verschoben, welcher wiederum auf ein kupplungsseitiges Ausrücklager wirkt, sodass die Kupplung betätigt wird. Der Ringkolben ist dabei üblicherweise über einen Dichtring gegen das Ringgehäuse abgedichtet.
Die Druckschrift DE 10 2019 120 072 A1 offenbart eine fluidisches Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt, wobei der Ringkolben mindestens einen ersten Kolbenkörper und einen zweiten Kolbenkörper umfasst, der seine Lage relativ zu dem ersten Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeaufschlagung des Fluiddruckraums so verändert, dass ein Dichtspalt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und einer Gehäusefläche minimiert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Nehmerzylinder für ein hydraulisches Ausrücksystem vorzuschlagen, welcher sich durch einen robusten und kompakten Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch einen Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Nehmerzylinder, welcher für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Kupplungsanordnung, insbesondere einer Reibkupplung, oder einer Bremsanordnung, insbesondere eine Reibbremse, ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Nehmerzylinder dient insbesondere dazu die Kupplungs- bzw. Bremsanordnung zu betätigen. Der Nehmerzylinder ist hierzu vorzugsweise hydraulisch betätigbar. Insbesondere ist der Nehmerzylinder als ein konzentrischer Nehmerzylinder, auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bekannt, ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist der konzentrische Nehmerzylinder als ein Zentralausrücker ausgebildet.
Der Nehmerzylinder weist ein eine Hauptachse umlaufendes Ringgehäuse auf, welches einen die Hauptachse umlaufenden, insbesondere mit einem Betriebsmedium befüllbaren, Druckraum aufweist. Der Druckraum ist in radialer Richtung, also nach radial außen, durch eine äußere Lauffläche und in einer radialen Gegenrichtung, also nach radial innen, durch eine innere Lauffläche begrenzt ist. Insbesondere ist der Druckraum durch einen die Hauptachse umlaufenden Ringraum definiert. Bevorzugt ist der Druckraum über einen Fluidanschluss fluidtechnisch mit einem Geberzylinder verbunden und/oder verbindbar. Das Gehäuse weist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung, insbesondere eine Bohrung, auf, durch welche in einer Einbausituation des Nehmerzylinders eine Welle, beispielsweise eine Antriebs- oder Getriebewelle, koaxial zur Hauptachse hindurchgeführt sein kann.
Der Nehmerzylinder weist einen konzentrisch in dem Druckraum angeordneten Ringkolben auf, welcher axial in Bezug auf die Hauptachse zwischen einer Grundstellung und einer Betätigungsstellung in dem Druckraum verlagerbar ist. Insbesondere wird der Ringkolben bei einer Betätigung des Nehmerzylinders axial von der Grundstellung in die Betätigungsstellt verlagert. Bei der Betätigung des Nehmerzylinders wird der Druck auf das Betriebsmedium erhöht, wobei eine Betätigungskraft aufgrund des in dem Druckraum steigenden Drucks erzeugt und auf den Ringkolben übertragen wird, sodass dieser zur Betätigung der Kupplungs- oder Bremsanordnung axial in die Betätigungsstellung bewegt wird. Insbesondere ist das Betriebsmedium eine hydraulische Flüssigkeit, im Speziellen ein Hydrauliköl. Der Ringkolben weist einen inneren und einen äußeren Kolbenteil auf, welche vorzugsweise in radialer Richtung aneinander abgestützt sind. Bevorzugt ist der innere Kolbenteil im Wesentlichen als ein radial innenliegender Ringkörper und der äußere Kolbenteil im Wesentlichen als ein radial außenliegender Ringkörper zu verstehen.
Der Nehmerzylinder weist einen Dichtring auf, welcher druckraumseitig radial zwischen den beiden Kolbenbauteilen gehalten ist. Der Dichtring weist eine innere und eine äußere Dichtlippe auf, wobei der Dichtring mit der inneren Dichtlippe radial an der inneren Lauffläche und mit der äußeren Dichtlippe radial an der äußeren Lauffläche anliegt. Insbesondere dient der Dichtring zur fluiddichten Abdichtung des Druckraums bzw. zur fluiddichten Abdichtung des Ringkolbens gegenüber dem Ringgehäuse. Bevorzugt ist der Dichtring derart zwischen den beiden Kolbenteilen festgelegt, dass der Dichtring bei einer Relativbewegung zwischen Ringkolben und Ringgehäuse mit den Dichtlippen dichtend an der jeweiligen Lauffläche anläuft. Vorzugsweise ist die innere Lauffläche durch eine innere Zylindermantelfläche eines radial außenliegenden Zylinderabschnittes und die äußere Lauffläche durch eine äußere Zylindermantelfläche eines radial innenliegenden Zylinderabschnittes des Ringgehäuses definiert.
Der Nehmerzylinder weist ein Ausrücklager auf, welches insbesondere zur Übertragung der Betätigungskraft auf die Kupplungs- bzw. Bremsanordnung dient. Hierzu ist der Ringkolben mit dem Ausrücklager bewegungsgekoppelt, so dass eine axiale Bewegung des Ringkolbens das Ausrücklager axial verschiebt. Das Ausrücklager weist dabei einen Innenring und einen Außenring sowie mehrere zwischen Innenring und Außenring abwälzend angeordnete Wälzkörper auf. Insbesondere das Ausrücklager als Wälzlager, vorzugsweise als ein Schrägkugellager, ausgebildet. Vorzugsweise sind der Innenring und der Außenring als Massivbauteile ausgebildet.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der innere Kolbenteil als eine an der inneren Lauffläche gleitend gelagerte Gleithülse und der äußere Kolbenteil als ein Dichtringträger ausgebildet ist. Der Innenring ist dabei in axialer Richtung und in Umfangsrichtung an einem Außenumfang der Gleithülse festgelegt, um den Dichtringträger an der Gleithülse gegen Verlieren zu sichern. Insbesondere bilden der Dichtringträger, die Gleithülse und der Innenring eine selbsthaltende Baugruppe. Insbesondere weist die Gleithülse am Innenumfang eine Gleitfläche auf, über welche die Gleithülse an der inneren Lauffläche gleitend anliegt. Vorzugsweise weist die Gleitfläche selbstschmierende Eigenschaften auf. Insbesondere ist zwischen dem Dichtringträger und der äußeren Lauffläche ein minimaler Dichtspalt gebildet. Der Dichtspalt weist eine Spaltbreite von insbesondere weniger als 0,5 Millimeter, vorzugsweise weniger als 0,1 Millimeter auf. Im Speziellen weist der Ringkolben bzw. Druckraum einen Durchmesser von mehr als 50 Millimeter, vorzugsweise mehr als 100 Millimeter auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bekannte Ausrücksysteme üblicherweise einen einteiligen Kolben aufweisen. Hierbei sind Kolben und Gehäuse entweder aus geeigneten Kunststoffen, um eine geeignete Reibpaarung zu bilden, oder aus Aluminium gefertigt. Heutige Ausrücksysteme werden immer größer und Lösungen für Hybridanwendungen benötigen mehrere Kupplungen, bei welchen die dazugehörigen Ausrücksysteme in neuartigen Anordnungen verschachtelt werden, was zu komplexeren und größeren Ausrücksystemen führt. Da die Fertigung von Kolben und Gehäuse als Kunststoffteile schwierig, u.a. wegen des Verzugs des Werkstoffes, und als zerspante Aluminiumteile teurer und fehleranfälliger, u.a. wegen erhöhter Reibung bei Aluminium auf Aluminium, werden, müssen zusätzliche Lösungen, wie z.B. Gleithülsen, implementiert werden.
Durch die Ausgestaltung des inneren Kolbenteils als Gleithülse kann sichergestellt werden, dass der Ringkolben mit dem Ringgehäuse reibungsarm zusammenwirkt. Durch die Anordnung des Ausrücklagers auf der Gleithülse kann eine besonders kompakte Ausgestaltung des Nehmerzylinders realisiert werden, wobei der Innenring des Ausrücklagers zugleich zur axialen Sicherung des Dichtringträgers genutzt werden kann. Es wird somit ein Nehmerzylinder vorgeschlagen, welcher sich durch einen besonders robusten und kompakten Aufbau auszeichnet.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Nehmerzylinder einen Sicherungsring aufweist, welcher in einer am Außenumfang der Gleithülse angeordneten Aufnahmenut montiert ist. Der Innenring ist dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse zwischen dem Sicherungsring und dem Dichtringträger formschlüssig gehalten. Insbesondere ist somit der Innenring in axialer Richtung an der Gleithülse festgelegt und der Dichtringträger zugleich in axialer Richtung durch den Innenring gegen Verlieren gesichert. Es wird somit ein Nehmerzylinder vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache Montage sowie einen besonders robusten Aufbau auszeichnet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sicherungsring als ein Keilring ausgebildet ist und die Aufnahmenut eine zu dem Keilring komplementäre Keilform aufweist, wobei der Keilring derart mit der Aufnahmenut zusammenwirkt, dass der Sicherungsring den Innenring in axialer Richtung gegen den Dichtringträger mit einer Axialkraft beaufschlagt. Insbesondere ist der Dichtringträger zumindest in axialer Richtung an der Gleithülse derart abgestützt, dass der Innenring, der Dichtringträger und die Gleithülse durch die Axialkraft gegeneinander verspannt sind. Im Speziellen ist unter einem Keilring ein zumindest einseitig abgeschrägter, keilförmiger Sicherungssprengring zu verstehen. Es wird somit ein Ringkolben vorgeschlagen, welcher sich durch eine spielfreie Anbindung des Innenrings und des Dichtringträgers an der Gleithülse auszeichnet, wodurch ungünstige Schwingungen vermieden werden können.
In einer konstruktiven Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gleithülse am Außenumfang eine umlaufende Stützkontur aufweist, an welcher der Dichtringträger zumindest in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig abgestützt ist. Insbesondere dient die Stützkontur dazu, die auf den Dichtringträger einwirkende Axialkraft abzustützen. Anders formuliert, sind der Innenring und der Dichtringträger in axialer Richtung zwischen dem Sicherungsring und der Stützkontur formschlüssig bzw. kraftschlüssig gehalten. Insbesondere weist der Dichtringträger am Innenumfang eine komplementäre Gegenstützkontur auf, welche zumindest in der axialen Richtung an der Stützkontur anliegt. Es wird somit ein Ringkolben vorgeschlagen, welcher sich durch einen besonders kompakten und spielfreien Zusammenbau auszeichnet.
In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Gleithülse am Außenumfang eine Formschlusskontur aufweist, welche in Umfangsrichtung in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig mit einer an dem Innenring angeordneten Formschlussgegenkontur in Eingriff steht. Alternativ oder optional ist vorgesehen, dass die Gleithülse am Innenumfang eine weitere Formschlusskontur aufweist, welche in Umfangsrichtung in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig mit einer an dem Ringgehäuse angeordneten weiteren Formschlussgegenkontur in Eingriff steht. Insbesondere erstrecken sich die Formschlusskontur und/oder die weitere Formschlusskontur in axialer Richtung an der Gleithülse, sodass ein Zusammenbau, insbesondere ein Aufschieben des Innenrings auf die Gleithülse bzw. ein Einschieben der Gleithülse in den Druckraum, in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse möglich ist und eine Verdrehung in Umfangsrichtung verhindert ist. Vorzugsweise ist die Formschlusskontur und/oder die weitere Formschlusskontur durch mindestens oder genau eine axial in Bezug auf die Hauptachse erstreckende Erhebung, wie z.B. Rippe, Steg oder dergleichen, gebildet. Entsprechend kann die Formschlussgegenkontur und/oder die weitere Formschlussgegenkontur durch mindestens oder genau eine axial in Bezug auf die Hauptachse erstreckende Vertiefung, wie z.B. Nut, Schlitz oder dergleichen, ausgebildet sein. Aufgrund von auf das Ausrücklager wirkenden Schleppmomenten könnte der Ringkolben durch den Innenring rotatorisch angetrieben werden, was zu einem schnelleren Verschleiß des Dichtrings führen würde. Durch die drehfeste Verbindung zwischen Innenring und Gleithülse sowie zwischen Gleithülse und Ringgehäuse können die auf den Innenring bzw. die Gleithülse einwirkenden Dreh- und Schleppmomente abgestützt und eine Verdrehung um die Hauptachse verhindert werden.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Gleithülse und der Dichtringträger gemeinsam über eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Dichtring zu einer Baueinheit verliersicher miteinander verbunden sind, wobei der Dichtring relativ zu der Gleithülse bzw. dem Ringgehäuse verdrehbar ist. Insbesondere bilden die Gleithülse und der Dichtringträger gemeinsam eine die Hauptachse umlaufende Dichtringaufnahme, insbesondere eine trapezförmige Nut, in welche der Dichtring mit einer komplementären, insbesondere trapezförmigen Haltekontur zwischen den beiden Kolbenteilen eingeknüpft ist. Insbesondere ist der Dichtring in dieser Dichtringaufnahme frei verdrehbar aufgenommen, sodass sich der Dichtring trotz der Verdrehsicherung zwischen Gleithülse und Ringgehäuse über die Gesamtlebensdauer relativ zu dem Ringgehäuse verdrehen kann. Dadurch wird zum einen ein verliersicherer Zusammenbau der beiden Kolbenteile mit dem Dichtring sichergestellt, zum anderen wird verhindert, dass das Betriebsmedium aus dem Druckraum zwischen den beiden Kolbenteilen hindurch austritt. Durch die freie Verdrehung des Dichtrings ist sichergestellt, dass sich der Dichtring im Laufe der Zeit relativ zu dem Ringgehäuse verdrehen kann, z.B. bis auf 30° über die Gesamtlebensdauer. Wegen des Verschleißes an den Dichtlippen und/oder an den Laufflächen können somit durch die Verdrehung des Dichtrings die hochbelasteten Kontaktflächen minimiert werden.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleithülse aus Kunststoff und der Dichtringträger aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Insbesondere ist die aus Kunststoff gefertigte Gleithülse reibungsoptimiert und der aus Aluminium gefertigte Dichtringträger gegen Spaltextrusion und Wärmeausdehnung optimiert. Die Gleithülse, vorzugsweise die Gleitfläche, kann hierzu einen geringeren Rauigkeitswert bzw. Mittenrauwert als der Dichtringträger aufweisen. Beispielsweise weist zumindest die Gleitfläche einen Rauigkeitswert von weniger als 50 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 10 Mikrometer auf. Insbesondere ist der Dichtringträger gegen Spaltextrusion und Wärmeausdehnung optimiert, indem er einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 50*10^ 6 1/K, vorzugsweise von weniger als 30*10^ 6 1/K, im Speziellen von weniger als 20*10^ 6 1/K aufweist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Dichtspalt zwischen dem Ringgehäuse und dem Dichtringträger bei wechselnder Temperatur unverändert bleibt und somit eine unerwünschte Spaltextrusion verhindert wird.
Besonders bevorzugt ist die Gleithülse aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. Ein Vorteil bei der Verwendung von PEEK und Aluminium besteht darin, dass beide Werkstoffe einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Besonders bevorzugt ist das Ringgehäuse ebenfalls aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung gefertigt. Dies ermöglicht zum einen eine gute Herstellbarkeit des Ringgehäuses bei großen Durchmessern und zum anderen eine geringe Reibung zu der Gleithülse.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kupplungs- oder Bremsanordnung mit dem Nehmerzylinder, wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Insbesondere sind Kupplungs- oder Bremsanordnung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges angeordnet. Die Kupplungsanordnung kann als eine Doppel- oder Dreifachkupplung ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Kupplungsanordnung eine Trennkupplung, auch K0-Kupplung genannt, zur Kupplung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotor, und/oder eine erste Kupplung, auch K1-Kupplung genannt, zur Kupplung eines ersten Teilgetriebes eines Getriebes und eine zweite Kupplung, auch K2-Kupplung genannt, zur Kupplung eines zweiten Teilgetriebes des Getriebe auf, wobei der Nehmerzylinder zur Betätigung der Trennkupplung und/oder der ersten Kupplung und/oder der zweite Kupplung ausgebildet und/oder geeignet ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines Nehmerzylinders als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine dreidimensionale Schnittdarstellung einer Gleithülse des Nehmerzylinders aus 1;
3 eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines Innenrings eines Ausrücklagers des Nehmerzylinders aus 1;
4 eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines Ringgehäuses des Nehmerzylinders aus 1.

1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung einen Nehmerzylinder 1, welcher wahlweise zur Betätigung einer - nicht dargestellten - Kupplungsvorrichtung, z.B. eine Lamellenkupplung, oder einer - nicht dargestellten - Bremsvorrichtung, z.B. eine Lamellenbremse, geeignet ist. Beispielsweise kann der Nehmerzylinder 1 in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut sein. Der Nehmerzylinder 1 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC) ausgebildet und kann beispielsweise konzentrisch zu einer Welle des Antriebstrangs angeordnet sein.
Der Nehmerzylinder 1 weist ein Ringgehäuse 2 sowie einen Ringkolben 3 auf, welche in Bezug auf eine Hauptachse 100 koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Ringkolben 3 ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 zwischen einer Grundstellung 101 und einer Betätigungsstellung 102 in einem Druckraum 4 des Ringgehäuses 3 verschiebbar aufgenommen, wobei der Ringkolben 3 den Druckraum 4 in axialer Richtung begrenzt. Der Druckraum 4 ist dabei als ein die Hauptachse 100 umlaufender Ringraum ausgebildet. Beispielsweise ist der Nehmerzylinder 1 hydraulisch betätigbar, wobei der Druckraum 4 hierzu in einem Betriebszustand mit einem hydraulischen Betriebsmedium, z.B. ein Hydrauliköl, befüllt ist.
Der Ringkolben 3 ist über ein Ausrücklager 5 an einem Innendurchmesser eines Drucktopfes 6 der Kupplungs- und/oder Bremsanordnung abgestützt, sodass eine axiale Bewegung des Ringkolbens 3 über das Ausrücklager 5 auf den Drucktopf 6 übertragen wird. Das Ausrücklager 5 ist beispielsweise als ein Schrägkugellager ausgebildet, welches mehrere zwischen einem Innenring 7 und einem Außenring 8 abwälzend angeordnete Wälzkörper 9 umfasst.
Der Druckraum 4 ist in radialer Richtung einerseits durch eine äußere Lauffläche 10 und in radialer Gegenrichtung andererseits durch eine innere Lauffläche 11 begrenzt, welche jeweils durch eine Zylindermantelfläche gebildet sind. Zur Abdichtung des Druckraums 4 ist dem Ringkolben 3 auf seiner dem Ausrücklager 5 abgewandten Stirnseite ein Dichtring 12 zugeordnet, welcher mit einer äußeren Dichtlippe 13 an der äußeren Lauffläche 10 und mit einer inneren Dichtlippe 14 an der inneren Lauffläche 11 dichtend anläuft. Der Dichtring 12 ist beispielsweise als eine berührende Elastomerdichtung ausgebildet.
Das Ringgehäuse 2 weist einen Fluidanschluss 15 auf, welcher dazu dient, den Druckraum 4 über eine in den Fluidanschluss 15 eingepresste Fluidleitung 16 mit einem Geberzylinder, nicht dargestellt, fluidtechnisch zu verbinden. Bei einer Betätigung des Geberzylinders, z.B. durch Drücken eines Pedals, wird eine hydraulische Säule in Richtung des Nehmerzylinders 1 verschoben, wobei der Ringkolben 3 in axialer Richtung von der Grundstellung 101 in die Betätigungsstellung 102 bewegt wird und eine Betätigungskraft über das Ausrücklager 5 und den Drucktopf 6 auf die Kupplungs- oder Bremsanordnung übertragen wird. Aufgrund der Reibung des Lamellenpaketes der Lamellenkupplung bzw. Lamellenbremse wird diese Betätigungskraft in ein Drehmoment umgewandelt. Die Rückstellung des Ringkolbens 3 in die Grundstellung 101 erfolgt beispielsweise durch eine in Lamellenkupplung bzw. Lamellenbremse integrierte Wellfeder, Tellerfeder, Druck- oder Zugfeder, etc.
Das Ringgehäuse 2 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 17 auf, wobei beispielsweise in einer Einbausituation des Nehmerzylinders 1 die Welle des Antriebsstrangs, z.B. eine Antriebs- oder Getriebewelle, koaxial in Bezug auf die Hauptachse 100 durch die Durchgangsöffnung 17 geführt ist. Derartige Nehmerzylinder 1 werden auch als konzentrische Nehmerzylinder bezeichnet, bei denen sich konstruktionsbedingt radial außen zwischen dem Ringkolben 3 und der äußeren Lauffläche 10 ein Dichtspalt 18 ergibt. Die Änderung dieses Dichtspaltes 18, vor allem bei Lösungen mit Kunststoffteilen, kann zu Spaltextrusion der äußeren Dichtlippe 13 und somit zum Versagen des Dichtringes 12 führen. An der inneren Lauffläche 11 ist die Gefahr einer Spaltextrusion geringer, da der Ringkolben 3 zur axialen Führung mit einem geringeren Radialspiel ausgelegt ist.
Der Ringkolben 3 ist daher zweiteilig ausgebildet, wobei ein äußerer Kolbenteil 19 als ein Dichtringträger 21 und ein innerer Kolbenteil 20 als eine Gleithülse 22 ausgebildet ist. Der Dichtringträger 21 ist aus einem gegen Spaltextrusion und Wärmeausdehnung optimierten metallischen Material, insbesondere mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 25*10^ 6 1/K, gefertigt. Beispielsweise ist der Dichtringträger 21 spanend aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, sodass der Dichtspalt 18 zwischen der inneren Lauffläche 10 und dem Dichtringträger 21 bei wechselnder Temperatur aufgrund des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten unverändert bleibt bzw. sich nur geringfügig ändert. Die Gleithülse 22 ist hingegen aus einem reibungsoptimierten Kunststoff, wie beispielsweise PEEK, gefertigt, welcher eine reibungsreduzierte Paarung mit der inneren Lauffläche 11 des Ringgehäuses 2 ermöglicht. Weiterhin hat eine Materialpaarung von PEEK und Aluminium den Vorteil, dass beide einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wodurch eine temperaturbedingte Änderung des Dichtspaltes 18 verhindert wird. Das Ringgehäuse 2 kann ebenfalls aus Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung gefertigt sein, was eine gute Herstellbarkeit des Ringgehäuses 2 mit großen Durchmessers ermöglicht. Es wird somit eine kostengünstige und robuste Lösung für einen Nehmerzylinder 2 mit großem Druckraumdurchmesser vorgeschlagen.
Weiterhin erfolgt über die Gleithülse 22 eine spielfreie Anbindung des Ausrücklagers 5, um ungünstige Schwingungen zu vermeiden. Der Innenring 7 des Ausrücklagers 5 ist dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 form- bzw. kraftschlüssig zwischen dem Dichtringträger 21 und einem Sicherungsring 23 festgelegt.
Die Gleithülse 22 weist hierzu im Bereich des Dichtringträgers 21 eine umlaufende Stützkontur 24, z.B. eine die Hauptachse 100 umlaufende Ringschulter, auf, über welche der Dichtringträger 21 mit einer komplementären Stützgegenkontur 25, z.B. eine die Hauptachse 100 umlaufende Gegenschulter, in einer axialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 abgestützt ist. Zudem weist die Gleithülse 22 im Bereich des Sicherungsrings 23 eine Aufnahmenut 26, z.B. eine Ringnut, auf, in welche der Sicherungsring 23 montiert ist. Der Sicherungsring 23 ist dabei als ein einseitig abgeschrägter Keilring ausgebildet, welcher derart mit einer komplementären Keilfläche der Aufnahmenut 26 zusammenwirkt, dass dieser im Montagezustand in Richtung des Innenrings 7 eine axial gerichtete Axialkraft aufbringt. Somit kann der Innenring 7 benutzt werden, um die beiden Kolbenteile 19, 20 gegeneinander zu verspannen bzw. miteinander zu fixieren.
Bei einer Montage wird in einem ersten Schritt der Dichtringträger 21 axial auf die Gleithülse 22 bis zur Anlage der Stützkontur 24 mit der Stützgegenkontur 25 aufgeschoben. Dabei bilden der Dichtringträger 21 und die Gleithülse 22 gemeinsam eine schwalbenschwanzförmige Dichtringaufnahme 27 für den Dichtring 27, welcher über eine entsprechende schwalbenschwanzförmige Haltekontur in der Dichtringaufnahme 27 zwischen den beiden Kolbenteilen 19, 20 montiert wird. Der Dichtring 27 ist dabei in axialer und radialer Richtung formschlüssig sowie in Umfangsrichtung frei verdrehbar in der Dichtringaufnahme 27 aufgenommen. In einem zweiten Schritt wird das Ausrücklager 5 auf die Gleithülse 22 bis zur Anlage des Innenrings 7 an dem Dichtringträger 21 aufgeschoben, wobei abschließend der Sicherungsring 23 zur Sicherung des Aufbaus in die Aufnahmenut 26 montiert wird.
Weiterhin übernimmt die Gleithülse 22 eine axiale Führung sowie eine Verdrehsicherung des Ausrücklagers 5, was nachfolgend anhand der 2 bis 4 näher beschrieben werden soll.
2 zeigt die Gleithülse 22 in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung. Die Gleithülse 22 weist am Außenumfang eine Formschlusskontur 28 und am Innenumfang eine weitere Formschlusskontur 29 auf. Die Formschlusskontur 28 dient zur Verdrehsicherung des Innenrings 7 an der Gleithülse 22 und die weitere Formschlusskontur 29 dient zur Verdrehsicherung der Gleithülse 22 an dem Ringgehäuse 2. Anders formuliert, sind der Innenring 7 und die Gleithülse 22 in Umfangsrichtung drehfest mit dem Ringgehäuse 2 verbunden und in axialer Richtung relativ zu dem Ringgehäuse 2 beweglich. In der Betätigungsstellung 102 können auf das Ausrücklager 5 bzw. den Innenring 7 Dreh- und Schleppmomente einwirken, welche über die Formschlusskontur 28 auf die Gleithülse 22 und über die weitere Formschlusskontur 8 auf das Ringgehäuse 2 übertragen werden. Dadurch wird eine Rotation des Ringkolbens 3 um die Hauptachse 100 verhindert, wodurch ein Verschleiß des Dichtrings 12 reduziert werden kann.
Die Formschlusskontur 28 und die weitere Formschlusskontur 29 sind jeweils durch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung erstreckende Rippen gebildet.
Die Gleithülse 22 weist eine radial nach innen gerichtete Anschlagkontur 30 auf, welche einen axialen Endanschlag für den Ringkolben 3 in der Grundstellung 101 bildet. Hierzu ist die Gleithülse 22 in der Grundstellung 101 in der axialen Richtung über die Anschlagkontur 30 an einer axialen Stirnseite des Ringgehäuses 2 abgestützt. Die Anschlagkontur 30 ist beispielsweise als ein die Hauptachse 100 umlaufender Bund ausgebildet.
3 zeigt eine Detailansicht des Innenrings 7 in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung. Der Innenring 7 weist am Außenumfang eine die Hauptachse 100 umlaufende Wälzlaufbahn 31 auf, an welcher die Wälzkörper 9 abwälzen. Am Innenumfang weist der Innenring 7 eine zu der Formschlusskontur 28 komplementäre Formschlussgegenkontur 32 auf. Die Formschlussgegenkontur 32 ist dabei durch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung erstreckende Nuten gebildet.
4 zeigt eine Detailansicht des Ringgehäuses 2 in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung. Das Ringgehäuse 2 ist im Wesentlichen durch einen äußeren und einen inneren Zylinderabschnitt 34, 35 gebildet, welche zur Bildung des Druckraums 4 radial voneinander beabstandet sind. Dabei ist die äußere Lauffläche 10 durch eine innere Zylindermantelfläche des äußeren Zylinderabschnittes 34 und die innere Lauffläche 11 durch eine äußere Zylindermantelfläche des inneren Zylinderabschnittes 35 gebildet.
Das Ringgehäuse 2 weist in axialer Verlängerung zu dem innere Zylinderabschnitt 35 einen Führungsabschnitt 36 zur axialen Führung der Gleithülse 22 auf. Der Führungsabschnitt 36 ist als ein zylindrischer Ansatz ausgebildet, welcher sich über eine Einführfase 38 für den Dichtring 12 an den inneren Zylinderabschnitt 35 anschließt.
Der Führungsabschnitt 36 weist eine zu der weiteren Formschlusskontur 29 komplementäre weitere Formschlussgegenkontur 33 auf. Die weitere Formschlussgegenkontur 33 ist dabei durch mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte und in axialer Richtung erstreckende Schlitze gebildet. Die Schlitze erstrecken sich dabei ausgehend von einer axialen Stirnfläche 37 abschnittsweise so weit in axialer Richtung, dass die Gleithülse 22 zwischen der Grundstellung 101 und der Betätigungsstellung 102 axial verschiebbar bzw. geradgeführt ist. Die Stirnfläche 37 des Führungsabschnitts 36 dient dabei als Anschlagfläche bzw. Endanschlag für die Anschlagkontur 30 der Gleithülse 22.
Bezugszeichenliste

1: Nehmerzylinder
2: Ringgehäuse
3: Ringkolben
4: Druckraum
5: Ausrücklager
6: Drucktopf
7: Innenring
8: Außenring
9: Wälzkörper
10: äußere Lauffläche
11: innere Lauffläche
12: Dichtring
13: äußere Dichtlippe
14: innere Dichtlippe
15: Fluidanschluss
16: Fluidleitung
17: Durchgangsöffnung
18: Dichtspalt
19: äußerer Kolbenteil
20: innerer Kolbenteil
21: Dichtringträger
22: Gleithülse
23: Sicherungsring
24: Stützkontur
25: Stützgegenkontur
26: Aufnahmenut
27: Dichtring
28: Formschlusskontur
29: weitere Formschlusskontur
30: Anschlagkontur
31: Wälzlaufbahn
32: Formschlussgegenkontur
33: weitere Formschlussgegenkontur
34: äußerer Zylinderabschnitt
35: innerer Zylinderabschnitt
36: Führungsabschnitt
37: Stirnfläche
38: Einführfase
100: Hauptachse
101: Grundstellung
102: Betätigungsstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019120072 A1 [0003]

Claims

Nehmerzylinder (1) für ein hydraulisches Ausrücksystem einer Kupplungs- oder Bremsanordnung, mit einem eine Hauptachse (100) umlaufenden Ringgehäuse (2), wobei das Ringgehäuse (2) einen die Hauptachse (100) umlaufenden Druckraum (4) aufweist, welcher in radialer Richtung durch eine äußere Lauffläche (10) und in einer radialen Gegenrichtung durch eine innere Lauffläche (11) begrenzt ist, mit einem konzentrisch zu dem Ringgehäuse (2) angeordneten Ringkolben (3), wobei der Ringkolben (3) axial in Bezug auf die Hauptachse (100) zwischen einer Grundstellung (101) und einer Betätigungsstellung (102) in dem Druckraum (4) verlagerbar ist, wobei der Ringkolben (3) einen radial äußeren und einen radial inneren Kolbenteil (19, 20) aufweist, mit einem Dichtring (12), wobei der Dichtring (12) druckraumseitig zwischen den beiden Kolbenbauteilen (19, 20) gehalten ist und wobei der Dichtring (12) mit einer äußeren Dichtlippe (13) radial an der äußeren Lauffläche (10) anliegt und mit einer inneren Dichtlippe (14) radial an der inneren Lauffläche (11) anliegt, mit einem Ausrücklager (5), wobei das Ausrücklager (5) einen Innenring (7) und einen Außenring (8) aufweist, wobei zwischen Innenring (7) und Außenring (8) mehrere Wälzkörper (9) abwälzend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kolbenteil (19) als ein Dichtringträger (21) und der innere Kolbenteil (20) als eine an der inneren Lauffläche (11) gleitend gelagerte Gleithülse (22) ausgebildet ist, wobei der Innenring (7) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung an einem Außenumfang der Gleithülse (22) festgelegt ist, um den Dichtringträger (21) an der Gleithülse (22) gegen Verlieren zu sichern.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sicherungsring (23), welcher in einer am Außenumfang der Gleithülse (22) angerordneten Aufnahmenut (26) montiert ist, wobei der Innenring (7) in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse (100) zwischen dem Sicherungsring (23) und dem Dichtringträger (21) formschlüssig gehalten ist.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (23) als ein Keilring ausgebildet ist und die Aufnahmenut (26) eine zu dem Keilring komplementäre Keilform aufweist, wobei der Sicherungsring (23) derart mit der Aufnahmenut (26) zusammenwirkt, dass der Sicherungsring (23) den Innenring (7) und den Dichtringträger (21) mit einer Axialkraft gegen die Gleithülse (22) verspannt.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (22) am Außenumfang eine umlaufende Stützkontur (24) aufweist, wobei der Dichtringträger (21) zumindest in axialer Richtung an der Stützkontur (24) formschlüssig abgestützt ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (22) am Außenumfang eine Formschlusskontur (28) aufweist, welche in Umfangsrichtung in Bezug auf die Hauptachse (100) formschlüssig mit einer an dem Innenring (7) angeordneten Formschlussgegenkontur (32) in Eingriff steht.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (22) am Innenumfang eine weitere Formschlusskontur (29) aufweist, welche in Umfangsrichtung in Bezug auf die Hauptachse (100) formschlüssig mit einer an dem Ringgehäuse (2) angeordneten weiteren Formschlussgegenkontur (33) in Eingriff steht.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (21) und die Gleithülse (22) gemeinsam über eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Dichtring (12) zu einer Baueinheit verliersicher miteinander verbunden sind, wobei der Dichtring (12) in Umfangsrichtung verdrehbar ist.
Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (21) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist und die Gleithülse (22) aus Kunststoff gefertigt ist.
Nehmerzylinder (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (22) aus Polyetheretherketon gefertigt ist.
Kupplungs- oder Bremsanordnung mit dem Nehmerzylinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.