BETÄTIGEN EINER KUPPLUNG ODER EINER BREMSE

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 009 022 A1 ist ein konzentrischer Nehmerzylinder bekannt, der einen Federtopf sowie einen Druckteiler aufweist, die durch eine Mehrzahl von an dem Außenumfang des Nehmerzylinders angeordnete Druckfedern zum Aufbringen einer Vorlast auf ein durch den Nehmerzylinder betätig bares Ausrücklager gekennzeichnet sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 201 1 081 298 A1 ist ein Nehmerzylinder (CSC) bekannt, insbesondere für ein hyd raulisches Ausrücksystem einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem im Wesentlichen konzentrischen Nehmerzylindergehäuse mit einer Längsachse, wel ches zur Bildung eines kreisringförmigen Druckraums einen Ringraum aufweist, in dem ein Ringkolben, der druckraumseitig mit einer Dichtung versehen ist, axial ver schiebbar geführt wird, wobei der Ringkolben auf ein Ausrücklager wirkt und am Nehmerzylindergehäuse in Richtung zum Ausrücklager wenigstens ein elastisches und/oder federndes Element angeordnet ist, welches einen Toleranzausgleich zu ei nem Anschlag des Nehmerzylindergehäuses für das Ausrücklager in einer hinteren Endstellung (Minimal-Extension) des Ringkolbens bildet. Aus der deutschen Offenle gungsschrift DE 10 2017 127 102 A1 ist ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang ei nes Kraftfahrzeugs bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines fluidischen Betätigungssystems zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt, zu ver einfachen. Die Aufgabe ist bei einem fluidischen Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung, mit einem Ringkolben, der in einem Ringraum einen Fluiddruckraum begrenzt, dadurch gelöst, dass der Ringkol ben mindestens einen ersten Kolbenkörper und einen zweiten Kolbenkörper umfasst, der seine Lage relativ zu dem ersten Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeaufschla gung des Fluiddruckraums so verändert, dass ein Dichtspalt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und einer Gehäusefläche minimiert wird. Der Ringkolben stellt vorzugs weise einen Nehmerkolben in einem konzentrischen Nehmerzylinder dar. Derartige konzentrische Nehmerzylinder werden auch mit den englischen Begriffen Concentric Slave Cylinder, kurz CSC, bezeichnet. Der Ringkolben in dem beanspruchten kon zentrischen Betätigungssystem hat vorzugsweise einen relativ großen Durchmesser, der insbesondere fünfzig bis einhundert Millimeter groß ist. Bei so großen Ringkolben hat sich die vorzugsweise zweiteilige Ausführung des Ringkolbens mit einem ersten Kolbenkörper und einem zweiten Kolbenkörper als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch die zweiteilige Ausführung des Ringkolbens kann insbesondere ein sich aus ei ner unerwünschten Spaltextrusion ergebender relativ großen Spalt zwischen dem Ringkolben und der Gehäusefläche minimiert werden. Dadurch wird vorteilhaft ein un erwünschtes Versagen einer dem Ringkolben zugeordneten Dichtung verhindert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenkörper als radial innerer Ringkörper und der zweite Kolbenkörper als radial äußerer Ringkörper ausgeführt sind. Die beiden Kol benkörper sind vorzugsweise als geschlossene Ringkörper ausgeführt. Je nach Aus führung könnte es aber auch vorteilhaft sein, mindestens einen der Ringkörper, vor zugsweise den radial äußeren Ringkörper, zumindest teilweise, geschlitzt auszufüh ren.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenkörper Gleitflächen aufweisen, mit denen die Kolbenkörper aneinander anliegen und mit denen die Kolbenkörper bei einer Flu iddruckbeaufschlagung des Fluiddruckraums aneinander gleiten. Besonders vorteil haft führt nur der zweite Kolbenkörper eine Gleitbewegung relativ zu dem ersten Kol benkörper aus. Durch diese gewünschte Gleitbewegung unter Fluiddruckbeaufschla gung kann sich einer der Kolbenkörper, insbesondere der radial äußere Ringkörper, der den zweiten Kolbenkörper darstellt, so aufweiten, dass der Dichtspalt zwischen dem zweiten Kolbenkörper und der Gehäusefläche minimiert wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitflächen, in einem Querschnitt durch die Kol benkörper betrachtet, in einem Winkel schräg zu einer Längsachse angeordnet sind, parallel zu welcher der Ringkolben hin und her bewegbar ist. Durch die Längsachse wird eine axiale Bewegungsrichtung des Ringkolbens im Betrieb des fluidischen Betä tigungssystems definiert. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse des Ringkolbens. Analog bedeutet radial quer zur Längsachse. Der Winkel zwischen den Gleitflächen und der Längsachse beträgt zum Beispiel fünfundvierzig Grad. Je nach Ausführung kann der Winkel größer oder kleiner als fünfundvierzig Grad gewählt wer den, um ein gewünschtes Aufweitverhalten eines der Kolbenkörper, insbesondere des zweiten Kolbenkörpers, der als radial äußerer Ringkörper ausgeführt ist, in Größe und/oder Stärke, einzustellen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörper aus einem elastischen Mate rial gebildet ist, das eine gewünschte Verformung ermöglicht, wenn der zweite Kol benkörper seine Lage relativ zu dem ersten Kolbenkörper bei einer Fluiddruckbeauf schlagung des Fluiddruckraums verändert. Durch das elastische Material wird ermög licht, dass sich der zweite Kolbenkörper relativ zu dem ersten Kolbenkörper ausrei chend aufweitet, um den Dichtspalt zu minimieren. Der zweite Kolbenkörper ist zu diesem Zweck vorteilhaft aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Besonders kosten günstig können beide Kolbenkörper aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Herstellung der Kolbenkörper aus dem Kunststoffmaterial erfolgt zum Beispiel in gro ßen Stückzahlen kostengünstig im Spritzgussverfahren. Dabei sind die beiden Kol benkörper vorzugsweise nicht aus dem gleichen Material gebildet. Der erste Kolben körper ist zum Beispiel aus einem mit Glasfasern verstärkten Kunststoffmaterial gebil det. Der zweite Kolbenkörper ist vorzugsweise aus einem unverstärkten Kunststoffma terial gebildet, um die gewünschte elastische Verformung des zweiten Kolbenkörpers im Betrieb zu ermöglichen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolbenkörper gemeinsam einen Aufnahme raum für eine Dichtung begrenzen. Die Dichtung dient in an sich bekannter Art und Weise dazu, den Fluiddruckraum abzudichten. Durch die Darstellung des Aufnahme raums für die Dichtung mit den beiden Kolbenkörpern wird auf einfache Art und Weise eine wirksame Abdichtung zwischen den Kolbenkörpern erreicht. Dadurch wird ver hindert, dass Fluid aus dem Fluiddruckraum an den Gleitflächen vorbei zwischen den Kolbenkörpern austritt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum zur verliersicheren Aufnahme der Dichtung schwalbenschwanzartig ausgeführt ist. Die schwalbenschwanzartige Ausfüh rung dient zur Darstellung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels einer formschlüs sigen Verbindung zwischen der Dichtung und dem Ringkolben.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenkörper einen umlaufenden Absatz zur Montage des Ringkolbens auf einem Betätigungslager aufweist. Der umlaufende Ab satz verhindert vorteilhaft, dass der Ringkolben zu tief in den Fluiddruckraum ein taucht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des fluidischen Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolbenkörper radial außen eine der Gehäu sefläche zugewandte potentielle Kontaktfläche mit Vertiefungen aufweist, um die Grö ße der potentiellen Kontaktfläche zu verkleinern. Die Vertiefungen sind zum Beispiel als ringnutartige Vertiefungen ausgeführt. An sich ist ein Kontakt zwischen dem zwei ten Kolbenkörper und der Gehäusefläche im Betrieb des fluidischen Betätigungssys tems aufgrund der damit verbundenen Reibung unerwünscht. Für den Fall, dass es jedoch trotzdem zu einem Kontakt kommt, dann können die Auswirkungen der Rei bung zwischen dem zweiten Kolbenkörper und der Gehäusefläche durch die Verklei nerung der potentiellen Kontaktfläche gering gehalten werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Ringkolben, einen Kolbenkörper und/oder eine Dichtung für ein vorab beschriebenes fluidisches Betätigungssystem. Die ge nannten Teile sind separat oder in einer Montageeinheit zusammen handelbar.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Montieren eines vorab beschriebenen fluidischen Betätigungssystems. Bei der Montage wird insbesondere der Ringkolben mit den beiden Kolbenkörpern und der Dichtung in einer Montageein heit zusammengefasst.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Bausatz für ein vorab beschriebenes fluidisches Betätigungssystem. Das fluidische Betätigungssystem kommt zum Beispiel in einem Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, wie es in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2017 127 102 A1 beschrieben ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschie dene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines fluidischen Betätigungssystems zum fluidischen Betätigen einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung mit einem Ringkolben im Längsschnitt;

Figur 2 die vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus Figur 1 ;

Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 2 vor der Beaufschlagung eines

Fluiddruckraums mit einem Fluiddruck; und

Figur 4 die gleiche Darstellung wie in Figur 3 nach der Beaufschlagung des

Fluiddruckraums mit dem Fluiddruck.

In Figur 1 ist ein fluidisches Betätigungssystem 1 zum fluidischen Betätigen einer Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 vereinfacht dargestellt. Das fluidische Betä tigungssystem 1 wird vorzugsweise mit einem Hydraulikmedium betrieben und kann daher auch als hydraulisches Betätigungssystem 1 bezeichnet werden. Die nur durch ein Rechteck angedeutete Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet.

Das fluidische Betätigungssystem 1 umfasst einen Ringzylinder 3, in dem ein Ringkol ben 4 mit einer Längsachse 17 axial hin und her bewegbar ist. Der Begriff axial be zieht sich auf die Längsachse 17 des vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgeführ ten Ringkolbens 4. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 17. Ana log bedeutet radial quer zur Längsachse 17.

Der Ringkolben 4 ist über ein ebenfalls nur angedeutetes Betätigungslager 5 mit der Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung 2 gekoppelt. Auf seiner dem Betätigungslager 5 abgewandten Seite ist dem Ringkolben 4 in an sich bekannter Art und Weise eine Dichtung 6 zugeordnet. Die Dichtung 6 begrenzt mit dem Ringkolben 4 in einem Ring raum 8 des Ringzylinders 3 einen Fluiddruckraum 7.

Bei einer Betätigung des fluidisches Betätigungssystems 1 wird der Fluiddruckraum 7 mit einem Fluiddruck beaufschlagt. Dieser Fluiddruck in dem Fluiddruckraum 7 führt zu einer Bewegung des Ringkolbens 4 in axialer Richtung in Figur 1 nach rechts. Die se Bewegung des Ringkolbens 4 wird über das Betätigungslager 5 auf die Kupplungs und/oder Bremseinrichtung 2 übertragen.

Der Ringzylinder 3, der Ringkolben 4 und das Betätigungslager 5 umfassen gemein sam ein zentrales Durchgangsloch 9. Durch das zentrale Durchgangsloch 9 erstreckt sich zum Beispiel mindestens eine Welle hindurch, die im Antriebsstrang des Kraft fahrzeugs zur Drehübertragung dient.

Der Ringzylinder 3 mit dem Ringkolben 4 wird auch als konzentrischer Nehmerzylin der 10 bezeichnet. Bei derartigen konzentrischen Nehmerzylindern 10 ergibt sich kon struktionsbedingt radial außen zwischen dem Ringkolben 4 und dem Ringzylinder 3 ein Dichtspalt 13.

Wenn der Dichtspalt 13 zu groß wird, dann kann es passieren, dass die Dichtung 6 aufgrund des Fluiddrucks in dem Fluiddruckraum 7 in den Dichtspalt 13 zwischen dem Ringkolben 4 und dem Ringzylinder 3 hineingedrückt wird. Dann spricht man auch von einer Spaltextrusion. Diese unerwünschte Spaltextrusion kann zu einem Versagen der Dichtung 6 und somit zu einer verstärkten Leckage bis zum Totalausfall des konzent rischen Nehmerzylinders 10 führen.

In der vergrößerten Darstellung der Figur 2 sieht man, dass der Ringkolben 4 zweitei lig mit einem ersten Kolbenkörper 1 1 und einem zweiten Kolbenkörper 12 ausgeführt ist. Die Geometrie der beiden Kolbenkörper 1 1 und 12 ist so konstruiert, dass bei ei ner Druckbeaufschlagung des Fluiddruckraums 7 der zweite Kolbenkörper 12 in radia ler Richtung nach außen gedrückt wird und den Dichtspalt 13 schließt, wie sich aus einer Zusammenschau der Figuren 3 und 4 ergibt.

Der erste Kolbenkörper 1 1 ist als radial innerer Ringkörper 1 1 ausgeführt. Der radial innere Ringkörper 1 1 umfasst einen umlaufenden Absatz 19, der, wie man in Figur 2 sieht, zur Montage des Ringkolbens 4 auf dem Betätigungslager 5 dient. Der umlau fende Absatz 19 ist radial außen an dem ersten Kolbenkörper 1 1 ausgebildet. Radial innen weist der erste Kolbenkörper 1 1 einen umlaufenden Absatz 26 auf, durch wel chen der Ringkolben 4 axial hin und her bewegbar in oder an dem Ringzylinder 3 ge führt ist. Der umlaufende Absatz 26 verhindert vorteilhaft, dass der Ringkolben 4 zu tief in den Fluiddruckraum 7 eintaucht.

Der zweite Kolbenkörper 12 ist als radial äußerer Ringkörper ausgeführt. Die beiden als Ringkörper ausgeführten Kolbenkörper 1 1 und 12 weisen einander zugewandte Gleitflächen 15, 16 auf. Die beiden Kolbenkörper 1 1 , 12 befinden sich mit ihren Gleit flächen 15, 16 in gleitender Anlage.

Die Gleitflächen 15, 16 verlaufen, wie man in Figur 2 sieht, in einem Winkel schräg nach oben. Der Winkel zwischen den Gleitflächen 15, 16 und der Längsachse (17 in Figur 1 ) hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Größe von fünfundvierzig Grad.

Über die Größe des Winkels kann vorteilhaft eingestellt werden, wie weit und wie leicht oder stark sich der zweite Kolbenkörper 12 relativ zu dem ersten Kolbenkörper 1 1 aufweitet, wenn der Fluiddruckraum 7 mit Fluiddruck beaufschlagt wird. Durch die Fluiddruckbeaufschlagung wird der radial äußere Ringkörper, der den zweiten Kol- benkörper 12 darstellt, in radialer Richtung nach außen gedrückt und dabei aufgewei tet.

In Figur 3 ist der Ausschnitt aus Figur 2 vor einer Beaufschlagung des Fluiddruck raums 7 dargestellt. Der Dichtspalt 13 ist relativ groß. In Figur 4 ist dargestellt, dass der zweite Kolbenkörper 12 durch den Fluiddruck im Fluiddruckraum 7 relativ zu dem ersten Kolbenkörper 1 1 radial nach außen verlagert wurde, so dass der Dichtspalt 13 minimiert ist.

Die zweiteilige Ausführung des Ringkolbens 4 ermöglicht besonders vorteilhaft die Verwendung von Kunststoffmaterialien zur Fierstellung des Ringkolbens 4, und zwar besonders vorteilhaft auch bei großen Kolbendurchmessern, die zum Beispiel fünfzig bis einhundert Millimeter betragen. Zur Fierstellung des Ringkolbens 4, insbesondere der Kolbenkörper 1 1 und/oder 12, kann vorteilhaft ein Kunststoff-Spritzgussverfahren verwendet werden. Filigrane Gleitringe, wie sie bei herkömmlichen Ringkolben zur Anwendung kommen, können entfallen.

In Figur 2 sieht man, dass die beiden Kolbenkörper 1 1 und 12 gemeinsam einen Auf nahmeraum 18 für die Dichtung 6 begrenzen. Der Aufnahmeraum 18 ist zur verliersi cheren Aufnahme der Dichtung 6 schwalbenschwanzartig ausgeführt. Durch den sich daraus ergebenden Formschluss wird zum einen verhindert, dass sich die vormontier te Dichtung 6 vor oder während der Montage des Ringkolbens 4 löst. Darüber hinaus verhindert die Dichtung 6 in dem Aufnahmeraum 18, dass Fluid aus dem Fluiddruck raum 7 zwischen den Gleitflächen 15, 16 hindurch austritt.

In Figur 2 sieht man darüber hinaus, dass eine potentielle Kontaktfläche 20 des zwei ten Kolbenkörpers 12, die der Gehäusefläche 14 zugewandt ist, mit ringnutartigen Vertiefungen 21 bis 24 ausgestattet ist. Die nutartigen Vertiefungen 21 bis 24 dienen dazu, die potentielle Kontaktfläche 20 zu reduzieren. Dadurch wird eventuell auftre tende Reibung minimiert, wenn der zweite Kolbenkörper 12 mit seiner potentiellen Kontaktfläche 20 in Kontakt mit der Gehäusefläche 14 kommt. Bei der Montage werden die beiden Kolbenkörper 11 , 12 vorteilhaft mit der Dichtung 6 in einer Montageeinheit 25 vormontiert. Diese Montageeinheit 25 wird dann bei der Montage des Fluidbetätigungssystems 1 in den Ringzylinder 3 montiert.

Bezuqszeichenliste

fluidisches Betätigungssystem

Kupplungs- und/oder Bremseinrichtung

Ringzylinder

Ringkolben

Betätigungslager

Dichtung

Fluiddruckraum

Ringraum

zentrales Durchgangsloch

konzentrischer Nehmerzylinder

erster Kolbenkörper

zweiter Kolbenkörper

Dichtspalt

Gehäusefläche

Gleitfläche

Gleitfläche

Längsachse

Aufnahmeraum

Absatz

Kontaktfläche

Vertiefung

Vertiefung

Vertiefung

Vertiefung

Montageeinheit

Absatz