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Die Erfindung betrifft einen konzentrischen Nehmerzylinder zur Betätigung einer Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungsanordnung mit dem Nehmerzylinder.
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Konzentrische Nehmerzylinder (CSC) werden üblicherweise in hybriden als auch in rein elektrischen Antrieben von Fahrzeugen eingesetzt. Diese dienen beispielsweise zum Trennen des Elektromotors vom Verbrennungsmotor oder zum Gangwechsel. Derartige Nehmerzylinder bestehen im Wesentlichen aus einem Ringgehäuse und einem in dem Ringgehäuse axial verlagerbaren Ringkolben, wobei der Ringkolben bei einer Betätigung eines Geberzylinders auf ein kupplungsseitiges Ausrücklager wirkt, so dass die Kupplung betätigt, insbesondere geschlossen, wird. Der Ringkolben ist dabei üblicherweise über ein oder mehrere Dichtringe gegen das Ringgehäuse abgedichtet. Während der Betätigung des Nehmerzylinders in Kombination mit einer schiefgestellten Kupplung können hohe Schwingungen und Dynamiken auftreten, welche sich als starke Taumelbewegung des Ringkolbens bemerkbar machen. Durch diese Taumelbewegungen werden die Dichtringe des Ringkolbens extrem belastet.
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Die Druckschrift
DE 10 2020 109 989 A1 offenbart eine Kupplungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Hybridgetriebe umfasst. Die Kupplungseinrichtung weist eine Welle auf, wobei sich die Welle axial erstreckt. Die Kupplungseinrichtung umfasst einen Kupplungsabschnitt, wobei der Kupplungsabschnitt koaxial zu der Welle angeordnet ist und mit der Welle rotiert. Die Kupplungseinrichtung umfasst ein Ausrücklager, welches zur Übertragung einer Betätigungskraft auf den Kupplungsabschnitt axialbeweglich ist. Gerade bei Hybridgetriebeanwendungen können durch hohe Drehzahlen eines Elektromotors des Fahrzeugs bei der Rotation der Welle starke axiale und radiale Kräfte auf den Kupplungsabschnitt und/oder auf die Welle wirken. Zumindest die radialen Kräfte können einen Radialversatz des Kupplungsabschnitts verursachen. Eine im System vorhandene Schiefstellung des Kupplungsabschnitts und/oder der Welle kann zusammen mit den hohen Drehzahlen nachteilige Auswirkungen auf die Kupplungseinrichtung haben. Es wird daher vorgeschlagen, das Ausrücklager in radialer Richtung durch die Welle und/oder auf dieser zu führen, um einen Ausgleich oder eine Kompensation des Radialversatzes und/oder der Schiefstellung erreichen zu können.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen konzentrischen Nehmerzylinder vorzuschlagen, welcher sich durch eine hohe Betriebssicherheit bei Taumelbewegungen des Ringkolbens auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch einen konzentrischen Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 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 konzentrischer Nehmerzylinder, auch als „Concentric-Slave-Cylinder (CSC)“ bekannt, welcher zur Betätigung einer Kupplungsvorrichtung, insbesondere einer Reibkupplung, vorzugsweise einer Reiblamellenkupplung, ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der konzentrische Nehmerzylinder als ein Zentralausrücker ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Betätigungszylinder hydraulisch betätigbar.
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Der Nehmerzylinder weist einen Ringkolben auf, welcher zur Übertragung einer Betätigungskraft auf die Kupplungsvorrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Betätigungskraft als eine in Bezug auf eine Hauptachse axial gerichtete Druckraft zu verstehen. Vorzugsweise ist der Ringkolben in Bezug auf die Hauptachse rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Der Nehmerzylinder weist ein Ringgehäuse mit einem die Hauptachse umlaufenden Ringraum auf, wobei der Ringkolben axial in Bezug auf die Hauptachse beweglich in dem Ringraum des Ringgehäuses aufgenommen ist. Vorzugsweise sind der Ringkolben und das Ringgehäuse in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Das Gehäuse weist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung, insbesondere eine Bohrung, auf, durch welche in einer Einbausituation des Betätigungszylinders eine Welle hindurchgeführt sein kann. Bevorzugt ist die Hauptachse durch eine Rotationsachse der Welle definiert.
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Der Ringraum ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse durch den Ringkolben begrenzt, so dass ein mit einem Betriebsmedium befüllbarer Druckraum zwischen dem Ringkolben und dem Ringgehäuse gebildet ist. Insbesondere ist der Ringraum hierzu in der durch den Ringkolben begrenzten axialen Richtung einseitig geöffnet und in einer axialen Gegenrichtung geschlossen ausgebildet. Bei einer Betätigung des Nehmerzylinders wird der Druck auf das Betriebsmedium erhöht, wobei die Betätigungskraft aufgrund des in dem Druckraum steigenden Drucks erzeugt und auf den Ringkolben übertragen wird, so dass dieser axial ausgerückt wird. Insbesondere ist das Betriebsmedium eine hydraulische Flüssigkeit, im Speziellen ein Hydrauliköl.
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Der Nehmerzylinder weist einen äußeren und einen inneren Dichtring auf, welche jeweils zur fluiddichten Abdichtung des Druckraums ausgebildet und/oder geeignet sind. Hierzu weist der Ringkolben an seinem Außenumfang eine äußere Dichtungsaufnahme zur Aufnahme des äußeren Dichtrings und an seinem Innenumfang eine innere Dichtungsaufnahme zur Aufnahme des inneren Dichtrings auf. Insbesondere dienen die beiden Dichtringe dazu, ein Entweichen des Betriebsmediums aus dem Druckraum, insbesondere während der axialen Bewegung des Ringkolbens, zu verhindern. Der Ringkolben liegt hierzu in einer radialen Richtung über den äußeren Dichtring an einer radial äußeren Gehäusewand des Ringgehäuses dichtend an und in einer radialen Gegenrichtung über den inneren Dichtring an einer radial inneren Gehäusewand des Ringgehäuses dichtend an. Insbesondere begrenzen die innere und die äußere Gehäusewand den Ringraum beidseitig in radialer Richtung. Vorzugsweise sind die innere und die äußere Gehäusewand durch zwei in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gleichgerichtete und/oder parallel zueinander angeordnete Hohlzylinder gebildet. Die beiden Dichtringe können an dem Ringkolben derart montiert sein, dass diese bei einer Relativbewegung zwischen Ringkolben und Ringgehäuse dichtend an dem Ringgehäuse, vorzugsweise der jeweils zugehörigen Gehäusewand, anlaufen. Besonders bevorzugt sind die beiden Dichtringe jeweils als ringförmige Berührungsdichtung, insbesondere als ein Nutdichtring, ausgebildet.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest der innere Dichtring ein Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b < 1 aufweist, so dass der innere Dichtring bei einer Taumelbewegung des Ringkolbens gegen Verkippen gesichert ist. Alternativ oder optional ist vorgesehen, dass der äußere Dichtring ebenfalls ein Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b < 1 aufweist. Vorzugsweise beträgt das Höhen/Breiten-Verhältnis weniger als 0,9, vorzugsweise weniger als 0,7, im Speziellen weniger als 0,5. Anders formuliert, weisen die Höhe und die Breite des Dichtrings ein Verhältnis von mindestens 1:1,1 vorzugsweise mindestens 1:1,5; vorzugsweise von mindestens 1:2 auf.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Dichtringe bei einer Taumelbewegung des Ringkolbens extrem belastet werden und zugleich ein Spalt zwischen Dichtring und Ringgehäuse vergrößert wird. Dies führt dazu, dass die Dichtringe im ungünstigsten Fall verdreht bzw. tordiert werden und somit nicht mehr einwandfrei funktionieren. Dies kann zur Leckage des Nehmerzylinders führen, wodurch ein Druckaufbau nicht mehr möglich ist. Es hat sich dabei gezeigt, dass das Höhen/Breiten-Verhältnis eines Dichtringes einen signifikanten Einfluss auf die Verdrehung bzw. Verkippung des Dichtrings hat. Dabei wurde festgestellt, dass alle Dichtringe, die zum Verdrehen neigen, ein Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b = 1 oder h/b > 1 aufweisen.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Reduzierung des Höhen/Breiten-Verhältnisses ein verbessertes Design für die Dichtringe, insbesondere den inneren Dichtring, erreicht wird, welches für einen hochdynamischen Betrieb des Nehmerzylinders mit hohen Taumelbewegungen des Ringkolbens geeignete bzw. optimiert ist. Somit kann eine dauerhafte und sichere Abdichtung des Druckraums gewährleistet werden, wodurch eine hohe Betriebssicherheit des Nehmerzylinders bei Taumelbewegungen des Ringkolbens sichergestellt werden kann.
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In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der äußere und/oder innere Dichtring, insbesondere der innere Dichtring, eine in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gemessene Breite und eine in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gemessene Höhe aufweist, wobei die Breite größer als die Höhe ist. Insbesondere entspricht die Breite mindestens dem 1,5-fachen, vorzugsweise mindestens 2-fachen, im Speziellen mindestens 2,5-fachen Wert der Höhe. Es wird somit ein Dichtring vorgeschlagen, welcher sich durch eine geringe Kippneigung gegenüber dem Ringkolben auszeichnet.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Höhe einer Differenz zwischen einem minimalen Innendurchmesser und einem maximalen Außendurchmesser des jeweiligen Dichtrings, insbesondere des inneren Dichtrings, entspricht. Der minimale Innendurchmesser ist im Querschnitt betrachtet durch die größte radiale Ausprägung am Innendurchmesser und der maximale Außendurchmesser durch die größte radiale Ausprägung am Außendurchmesser des Dichtrings zu verstehen. Im Speziellen wird die Höhe in einem unbelasteten und/oder demontierten Zustand des Dichtrings gemessen.
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In einer konstruktiven Weiterbildung weisen der äußere und der innere Dichtring, insbesondere der innere Dichtring, einen Dichtungsgrundkörper auf, an welchem sich axial in Bezug auf die Hauptachse in Richtung des Druckraumes eine erste und eine zweite Dichtlippe erstrecken. Die erste Dichtlippe ist über eine erste Dichtkontur umlaufend dichtend mit dem Ringkolben kontaktiert und die zweite Dichtlippe ist über eine zweite Dichtkontur umlaufend dichtend mit dem Ringgehäuse kontaktiert. Der Dichtungsgrundkörper ist dabei im Wesentlichen auf einer dem Druckraum abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet. Somit sind die beiden Dichtlippen dem Druckraum bzw. dem Bereich mit höherem Druck zugewandt, wobei durch den Druckunterschied die erste Dichtlippe an den Ringkolben und die zweite Dichtlippe an das Ringgehäuse selbstverstärkend andrückbar ist und/oder angedrückt wird. Bevorzugt ist die erste Dichtlippe als eine statische Dichtlippe und die zweite Dichtlippe als eine dynamische Dichtlippe ausgebildet. Dies bedeutet, dass die zweite Dichtlippe im eingebauten Zustand mit ihrer Dichtkontur mit der relativ zum Dichtring bewegbaren Gehäusewand des Ringgehäuses zusammenwirkt. Konkret formuliert, ist die erste Dichtlippe des inneren Dichtrings radial außenseitig und die zweite Dichtlippe radial innenseitig ausgebildet. Entsprechend ist die erste Dichtlippe des äußeren Dichtrings radial innenseitig und die zweite Dichtlippe radial außenseitig ausgebildet. Insbesondere definiert die Dichtkontur der radial außenliegenden Dichtlippe den maximalen Außendurchmesser und die Dichtkontur der radial innenliegenden Dichtlippe den minimalen Innendurchmesser. Im Speziellen bilden die beiden Dichtlippen einen Schwalbenschwanz. Es wird somit ein Dichtring vorgeschlagen, welcher sich durch eine besonders sichere und dauerhafte Abdichtung des Druckraums auszeichnet.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass eine axiale Erstreckung der ersten Dichtlippe in Bezug auf die Hauptachse größer oder gleich der zweiten Dichtlippe ist, wobei die Breite einer Differenz zwischen einer axialen Stirnfläche des Grundkörpers und einer axialen Stirnfläche der ersten Dichtlippe entspricht. Anders formuliert, entspricht die Breite bezogen auf die Hauptachse einer maximalen axialen Erstreckung des Dichtrings. Im Speziellen wird die Breite in einem unbelasteten und/oder demontierten Zustand des Dichtrings gemessen.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Nehmerzylinder einen axialfest an dem Ringkolben montierten Haltering aufweist, welcher zur axialen Sicherung der beiden Dichtringe an dem Ringkolben bzw. in der jeweiligen Dichtungsaufnahme ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Haltering weist einen äußeren Stützabschnitt zur axialen Abstützung des äußeren Dichtrings und einen inneren Stützabschnitt zur axialen Abstützung des inneren Dichtrings auf. Insbesondere dienen die beiden Stützabschnitte dazu, den jeweiligen Dichtring gegen axiales Herunterrutschen von dem Ringkolben zu sichern. Hierzu erstrecken sich der äußere und der innere Stützabschnitt jeweils in einer Radialebene um die Hauptachse. Insbesondere erstreckt sich der äußere Stützabschnitt in radialer Richtung nach außen und der innere Stützabschnitt in radialer Richtung nach innen. Der Haltering kann zumindest in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Ringkolben festgelegt sein. Bevorzugt ist der Haltering als ein Blechbauteil ausgebildet.
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Gemäß dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass der äußere Stützabschnitt eine größere radiale Überdeckung zu dem äußeren Dichtring als der innere Stützabschnitt zu dem inneren Dichtring aufweist. Alternativ oder optional ergänzend weist der äußere Stützabschnitt eine radiale Überdeckung von mindestens 50% der Höhe des äußeren Dichtrings auf. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der innere Dichtring trotz Haltering bei Taumelbewegungen des Ringkolbens verdreht. Dabei wurde festgestellt, dass die radiale Überdeckung des inneren Stützabschnitts zum Dichtring nicht ausreichend ist. Da eine höhere Überdeckung jedoch bauraumbedingt nicht möglich ist, weist der innere Dichtring in vorteilhafter Weise das Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b < 1 auf. Anders formuliert, weist der äußere Stützabschnitte eine ausreichend hohe radiale Überdeckung auf, um ein Verdrehen bzw. Verkippen des äußeren Dichtrings zu verhindern, so dass der äußere Dichtring ein Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b >= 1 aufweisen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass der äußere Dichtring das Höhen/Breiten-Verhältnis von h/b < 1 aufweist, wenn bauraumbedingt die geforderte radiale Überdeckung des äußeren Stützabschnittes zu dem äußeren Dichtring nicht möglich ist. Es wird somit ein Nehmerzylinder vorgeschlagen, dessen Dichtungskonzept in Abhängigkeit des Bauraums optimal für einen hochdynamischen Betrieb angepasst werden kann.
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In einer konkreten konstruktiven Ausführung weist der Ringkolben einen Kolbengrundkörper auf, wobei die innere und die äußere Dichtungsaufnahme jeweils durch einen an dem Kolbengrundkörper ausgebildeten radialen Absatz gebildet sind. Der innere und der äußere Dichtring ist, insbesondere formschlüssig und/oder mit einem axialen Spiel, zwischen dem jeweiligen Absatz und dem jeweiligen Stützabschnitt des Halterings angeordnet. Insbesondere weist der Kolbengrundköper an einer ersten axialen Stirnseite eine Abstützfläche zur Abstützung an einem Ausrücklager und an einer zweiten axialen Stirnseite eine Anschlagfläche zur Abstützung an dem Ringgehäuse in einer maximalen Einrückstellung auf, wobei der Haltering an der zweiten Stirnseite angeordnet ist. Bevorzugt dienen der äußere und der innere radiale Absatz des Kolbengrundkörpers zusätzlich zur axialen Führung des Ringkolbens in dem Ringraum. Hierzu kann zumindest der innere radiale Absatz über eine Gleitfläche gleitend an der inneren Gehäusewand abgestützt und/oder abstützbar sein. Optional kann zumindest der äußere radiale Absatz mit einem radialen Spiel zu der äußeren Gehäusewand angeordnet sein und dient somit als ein Verkippschutz, so dass ein Taumeln des Ringkolbens im geringen Maß ermöglicht ist. Bevorzugt sind der Ringkolben und das Ringgehäuse aus einem Kunststoff aus der Gruppe der Polymere, wie z.B. Polyethylen oder Polystyrol, gefertigt, so dass ein Verschleiß insbesondere bei Polymer-Polymer-Kontakt reduziert ist. Es wird somit ein Nehmerzylinder vorgeschlagen, welcher sich durch ein verbessertes Betriebsverhalten sowie eine hohe Funktionssicherheit im hochdynamischen Betrieb auszeichnet.
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In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Haltering über eine Schnappverbindung an dem Ringkolben montiert ist. Insbesondere weist der Haltering mindestens eine Schnappkontur auf, welche mit einer am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Ringkolbens ausgebildeten Gegenkontur zusammenwirkt. Der Haltering kann eine die Hauptachse umlaufende Schnappkontur aufweisen, welche zur Bildung einer Ringschnappverbindung mit einer die Hauptachse umlaufenden Ringnut in Eingriff steht. Alternativ kann der Haltering mehrere in Umfangsrichtung verteilte Schnapphaken aufweisen, welche zur Bildung einer Schnapphakenverbindung mit einer die Hauptachse umlaufenden Ringnut oder einzelnen um die Hauptachse verteilten Vertiefungen in Eingriff stehen. Besonders bevorzugt ist der Haltering über die Schnappverbindung entgegen einer Montagerichtung unlösbar mit dem Ringkolben verrastet. Es wird somit ein Haltering vorgeschlagen, welcher sich zum einen durch eine einfache Montage an dem Ringkolben auszeichnet und zum anderen eine axiale Sicherung der beiden Dichtringe im hochdynamischen Betrieb sicherstellt.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mit der Kupplungsvorrichtung und dem Nehmerzylinder, wie diese bereits zuvor beschrieben wurden, wobei der Ringkolben zur Übertragung der Betätigungskraft mit der Kupplungsvorrichtung wirkverbunden ist. Der Antriebsstrang kann als ein hybrider oder elektrischer Antriebsstrang ausgebildet sein. Insbesondere ist die Kupplungsvorrichtung als eine Trennkupplung (K0-Kupplung) zur Unterbrechung eines Antriebsmoments zwischen Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine in dem hybriden Antriebsstrang bzw. zum Gangwechsel in dem elektrischen Antriebsstrang ausgebildet.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass zumindest die Kupplungsvorrichtung in Bezug auf die Hauptachse in einer Schiefstellung zu dem Nehmerzylinder angeordnet und/oder anordbar ist. Die Schiefstellung kann in einem Betrieb des Antriebsstrangs aufgrund von axial und radial wirkenden Kräften verursacht werden. Alternativ kann die Schiefstellung durch einen geforderten Schiefwinkel der Kupplungsvorrichtung von beispielsweise mehr als +/- 0,5 Grad, vorzugsweise mehr als +/- 1 Grad, im Speziellen mehr als +/- 5 Grad gegenüber der Hauptachse gebildet sein.
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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 einer Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs;
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines inneren Dichtrings eines Nehmerzylinders der Kupplungsanordnung;
- 3 eine schematische Schnittdarstellung des Nehmerzylinders.
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1 zeigt eine Kupplungsanordnung 1 für einen hybriden oder elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs in einer schematischen Schnittdarstellung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kupplungsanordnung 1 ist im Wesentlichen aus einem Nehmerzylinder 2, einer Übertragungsvorrichtung 3 sowie einer Kupplungsvorrichtung 4 aufgebaut, welche in Bezug auf eine Hauptachse 100 koaxial zueinander angeordnet sind.
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Der Nehmerzylinder 2 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC) ausgebildet, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu einer Eingangswelle 5 des Antriebstrangs angeordnet ist. Die Hauptachse 100 ist beispielsweise durch eine Rotationsachse der Eingangswelle 5 definiert. Der Nehmerzylinder 2 dient zur Erzeugung einer Betätigungskraft 101, welche über die Übertragungsvorrichtung 3 auf die Kupplungsvorrichtung 4 übertragen wird, um die Kupplungsvorrichtung 4 zu betätigen.
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Der Nehmerzylinder 2 weist einen Ringkolben 6 sowie ein Ringgehäuse 7 auf, welche in Bezug auf die Hauptachse 100 koaxial und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Das Ringgehäuse 7 weist einen in einer axialen Richtung 102 geöffneten Ringraum 8 auf, wobei der Ringkolben 6 axial in Bezug auf die Hauptachse 100 verschiebbar in dem Ringraum 8 aufgenommen ist. Der Ringkolben 6 liegt innerhalb des Ringraums 8 in radialer Richtung dichtend an dem Ringgehäuse 7 an, so dass ein Druckraum 9 in der axialen Richtung 102 durch den Ringkolben 6 begrenzt bzw. abgedichtet ist. Beispielsweise ist der Nehmerzylinder 2 hydraulisch betätigbar, wobei der Druckraum 9 hierzu in einem Betriebszustand mit einem hydraulischen Betriebsmedium 10, z.B. ein Hydrauliköl, befüllt ist.
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Zur Abdichtung des Druckraums 9 weist der Nehmerzylinder 2 einen äußeren und einen inneren Dichtring 11, 12 auf, wobei der Ringkolben 6 in radialer Richtung über den äußeren Dichtring 11 an einer radial äußeren Gehäusewand 13 und über den inneren Dichtring 12 an einer radial inneren Gehäusewand 14 dichtend anliegt. Die beiden Dichtringe 11, 12 sind jeweils als eine Elastomerdichtung, insbesondere als Nutdichtringe, ausgebildet. Der äußere Dichtring 11 ist dabei in einer äußeren Dichtungsaufnahme 15 und der innere Dichtring 12 in einer inneren Dichtungsaufnahme 16 verliersicher aufgenommen.
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Der Nehmerzylinder 2 weist einen Haltering 17 auf, welcher ausgebildet ist, die beiden Dichtringe 11, 12 in einer axialen Gegenrichtung 103 in Bezug auf die Hauptachse 100 gegen Verlieren und/oder gegen Verrutschen in der jeweils zugehörigen Dichtungsaufnahme 15, 16 zu sichern. Der Haltering 17 weist dabei einen äußeren und einen inneren Stützabschnitt 18, 19 auf, wobei sich der äußere Stützabschnitt 18 radial nach außen und der innere Stützabschnitt 19 radial nach innen erstreckt.
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Die innere und die äußere Gehäusewand 13, 14 begrenzen den Druckraum 9 in radialer Richtung, wobei die äußere Gehäusewand 13 eine Fluidöffnung 20 aufweist, über welche der Druckraum 9 mit einem Geberzylinder, nicht dargestellt, fluidtechnisch verbunden bzw. verbindbar ist. Das Ringgehäuse 7 ist dabei in einem Getriebegehäuse 21, z.B. eines Hybridgetriebes (DHT), aufgenommen, wobei radial zwischen der äußeren Gehäusewand 13 und dem Getriebegehäuse 21 ein die Hauptachse 100 umlaufender Zwischenraum 22 gebildet ist, welcher über eine hydraulische Strecke fluidtechnisch mit dem Geberzylinder verbunden bzw. verbindbar ist. Die Fluidöffnung 20 verbindet dabei den Druckraum 9 mit dem Zwischenraum 22. Bei einer Betätigung des Geberzylinders, z.B. durch Drücken eines Pedals, wird eine hydraulische Säule in Richtung des Nehmerzylinders 2 verschoben und eine Betätigungskraft 101 auf den Ringkolben 6 übertragen. Dabei wird der Ringkolben 6 in der axialen Richtung 102 bewegt und die Betätigungskraft 101 über die Übertragungsvorrichtung 3 auf die Kupplungsvorrichtung 4 übertragen.
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Die Übertragungsvorrichtung 3 weist hierzu ein Ausrücklager 23, einen Drucktopf 24 sowie eine Zwischenscheibe 25, z.B. eine Shim-Scheibe, auf, wobei der Ringkolben 6 in der axialen Richtung 102 über die Zwischenscheibe 25 an einem Außenring 26 des Ausrücklagers 23 abgestützt ist und der Drucktopf 24 in der axialen Gegenrichtung 103 an einem Innenring 27 des Ausrücklagers 23 abgestützt ist.
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Die Kupplungsvorrichtung 4 weist einen Außenlamellenträger 28 und einen Innenlamellenträger 29 auf, wobei der Außenlamellenträger 28 mehrere als Stahllamellen ausgebildete Außenlamellen 30 und der Innenlamellenträger 29 mehrere als Reiblamellen ausgebildete Innenlamellen 31 trägt, welche abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Der Außenlamellenträger 28 ist dabei mit der Eingangswelle 5 und der Innenlamellenträger 29 mit einer Ausgangswelle 32 drehfest verbunden. Die Eingangswelle 5 und die Ausgangswelle 32 sind dabei in Bezug auf die Hauptachse 100 koaxial und/oder konzentrische zueinander angeordnet, wobei die Eingangswelle 5 als eine Hohlwelle und die Ausgangswelle 32 als eine durch die Hohlwelle geführte Vollwelle ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Eingangswelle 5 durch eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine und die Ausgangswelle 32 durch eine Rotorwelle einer elektrischen Maschine definiert sein, wobei die Kupplungsvorrichtung 4 als eine KO-Kupplung zu Unterbrechung eines Antriebsmoments zwischen Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine ausgebildet ist. Bei Betätigung der Kupplungsvorrichtung 4 wird die Betätigungskraft 101 über die Übertragungsvorrichtung 3, insbesondere den Drucktopf 24, auf die Außen- bzw. Innenlamellen 30, 31 übertragen, wodurch die Innen- und Außenlamellen 30, 31 reibschlüssig zusammengepresst werden, um die Kupplungsvorrichtung 4 zu schließen.
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In einem Betrieb wirken axiale und radiale Kräfte auf die Kupplungsvorrichtung 4 ein, welche eine Schiefstellung der Kupplungsvorrichtung 4 bezogen auf die Hauptachse 100 verursachen können. Während der Betätigung des Nehmerzylinders 2 in Kombination mit der schief stehenden Kupplungsvorrichtung 4, treten hohe Schwingungen auf, die sich als Taumelbewegung im Ringkolben 6 wiederspiegeln. Durch diese Taumelbewegungen werden die Dichtringe 11, 12 extrem belastet. Zusätzlich wird bei der Taumelbewegung des Ringkolbens 6 der Spalt zwischen Dichtring 11, 12 und Ringgehäuse 7 vergrößert. Dies führt dazu, dass im ungünstigsten Fall eine Verdrehung bzw. Tordierung der Dichtringe 11, 12, insbesondere des inneren Dichtrings 12, trotz Haltering 17 erfolgen kann. Dies ist insbesondere durch eine nicht ausreichende Überdeckung der Stützabschnitte 18, 19 zum jeweiligen Dichtring 11, 12 bedingt, da eine höhere Überdeckung aus Platzgründen (Kollision Haltering 17 zum Ringgehäuse 7) nicht möglich ist. Es wird daher vorgeschlagen, zumindest den inneren Dichtring 12 derart zu dimensionieren, dass dieser gegen eine Verdrehung in der inneren Dichtungsaufnahme 16 gesichert ist. Hierzu weist zumindest der innere Dichtring 12 ein Höhe/Breite-Verhältnis von h/b < 1, wie nachfolgend beschrieben, auf.
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2 zeigt den inneren Dichtring 12 in einer schematischen Schnittdarstellung. Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Beschreibung des inneren Dichtrings 12 analog auch auf bei der Gestaltung des äußeren Dichtrings 12 angewendet werden kann.
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Der innere Dichtring 12 weist einen Dichtungsgrundkörper 33 auf, wobei sich an den Dichtungsgrundkörper 33 axial in Bezug auf die Hauptachse 100 in Richtung des Druckraumes eine erste und eine zweite Dichtlippe 34, 35 erstrecken. Die erste und die zweite Dichtlippe 34, 35 sind umlaufend um die Hauptachse 100 ausgestaltet und radial voneinander beabstandet. Die erste Dichtlippe 34 weist am Außenumfang eine erste Dichtkontur 36 und die zweite Dichtlippe 35 am Innenumfang eine zweite Dichtkontur 37 auf, wobei der innere Dichtring 12 über die erste Dichtkontur 36 an dem Ringkolben 6 und über die zweite Dichtkontur 37 an dem Ringgehäuse 7 umlaufend dichtend anliegt. Der Dichtungsgrundkörper 33 sowie die erste und die zweite Dichtlippe 34, 35 sind vorzugsweise aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt.
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Der innere Dichtring 12 weist eine in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 gemessene Breite 104 und eine in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 gemessene Höhe 105 auf, wobei die Höhe 105 geringer als die Breite 104 ist, um ein Höhe/Breite-Verhältnis von h/b < 1 zu erreichen. Beispielsweise kann die Höhe 105 mindesten das 0,5-fache der Breite 104 betragen. Die erste Dichtlippe 34 weist dabei in Bezug auf die Hauptachse 100 eine größere axiale Erstreckung als die zweite Dichtlippe 35 auf, wobei die Breite 104 einer Differenz zwischen einer ersten axialen Stirnfläche 38 des Dichtungsgrundkörpers 33 und einer zweiten axialen Stirnfläche 39 der ersten Dichtlippe 34 entspricht. Die Höhe 105 entspricht hingegen einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten Dichtkontur 36, 37.
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3 zeigt den Nehmerzylinder 2, wie in 1 beschrieben, in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Ringkolben 6 weist einen Kolbengrundkörper 40 auf, welcher in axialer Richtung stirnseitig eine Abstützfläche 41 zur Abstützung an dem Ausrücklager 23 sowie stirnseitig an einer der Abstützfläche 41 abgewandten Seite eine Anschlagfläche 42 zur Abstützung an dem Ringgehäuse 7 in einer maximalen Einrückstellung aufweist. Zur Bildung der äußeren und der inneren Dichtungsaufnahme 15, 16, sind an dem Kolbengrundkörper 40 jeweils ein radialer Absatz 43, 44 gebildet, so dass die äußere Dichtungsaufnahme 15 in axialer Richtung durch den äußeren Absatz 43 und den äußeren Stützabschnitt 18 und die innere Dichtungsaufnahme 16 durch den inneren Absatz 44 und den inneren Stützabschnitt 19 begrenzt ist. Der innere und der äußere Dichtring 11, 12 sind dabei in axialer Richtung formschlüssig oder zumindest mit einem geringen axialen Spiel zwischen dem jeweils zugehörigen Absatz 43, 44 und dem jeweils zugehörigen Stützabschnitt 18, 19 angeordnet. Der äußere Stützabschnitt 20 weist dabei eine größere radiale Überdeckung zu dem äußeren Dichtring 11 als der innere Stützabschnitt 19 zu dem inneren Dichtring 12 auf, so dass der äußere Dichtring 11 mit einem Höhe/Breite-Verhältnis von h/b = 1 oder h/b > 1 ausgebildet sein kann.
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Wie der 3 weiter zu entnehmen, weist der Haltering 17 eine Schnappkontur 45 zur Bildung einer Schnappverbindung auf, wobei der Haltering 17 über die Schnappkontur 45 axialfest an dem Kolbengrundkörper 40 gehalten ist. Die Schnappkontur 45 kann beispielsweise durch mehrere um die Hauptachse 100 verteilte Schnapphaken gebildet sein, welche in eine an dem Kolbengrundkörper 40 angeordnete Gegenkontur, z.B. eine umlaufende Ringnut, in Eingriff stehen. Dabei ist die Schnappkontur 45 so ausgerichtet, dass der Haltering 17 in der axialen Gegenrichtung 103 formschlüssig bzw. unlösbar an dem Kolbengrundkörper 40 festgelegt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
- Nehmerzylinder
- 3
- Übertragungsvorrichtung
- 4
- Kupplungsvorrichtung
- 5
- Eingangswelle
- 6
- Ringkolben
- 7
- Ringgehäuse
- 8
- Ringraum
- 9
- Druckraum
- 10
- Betriebsmedium
- 11
- äußerer Dichtring
- 12
- innerer Dichtring
- 13
- äußere Gehäusewand
- 14
- innere Gehäusewand
- 15
- äußere Dichtungsaufnahme
- 16
- innere Dichtungsaufnahme
- 17
- Haltering
- 18
- äußerer Stützabschnitt
- 19
- innerer Stützabschnitt
- 20
- Fluidöffnung
- 21
- Getriebegehäuse
- 22
- Zwischenraum
- 23
- Ausrücklager
- 24
- Drucktopf
- 25
- Zwischenscheibe
- 26
- Außenring
- 27
- Innenring
- 28
- Außenlamellenträger
- 29
- Innenlamellenträger
- 30
- Außenlamellen
- 31
- Innenlamellen
- 32
- Ausgangswelle
- 33
- Dichtungsgrundkörper
- 34
- erste Dichtlippe
- 35
- zweite Dichtlippe
- 36
- erste Dichtkontur
- 37
- zweite Dichtkontur
- 38
- erste Stirnfläche
- 39
- zweite Stirnfläche
- 40
- Kolbengrundkörper
- 41
- Abstützfläche
- 42
- Anschlagfläche
- 43
- äußerer Absatz
- 44
- innerer Absatz
- 45
- Schnappkontur
- 100
- Hauptachse
- 101
- Betätigungskraft
- 102
- axiale Richtung
- 103
- axiale Gegenrichtung
- 104
- Breite
- 105
- Höhe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020109989 A1 [0003]
