DE10062988A1

DE10062988A1 - Piston for master/slave cylinders for hydraulic actuator in IC engines has plastic piston with piston link head providing ball seat for articulated support of tappet ball

Info

Publication number: DE10062988A1
Application number: DE10062988A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ries; Dieter Gebauer; Boleslaw Tulaczko
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-12-16
Filing date: 2000-12-16
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2020-12-17
Also published as: DE10062988B4

Abstract

The piston (1) is a plastic component, and has a piston link head (7), with ball seat for articulated support for a first tappet ball (14), which is connected to the piston. The piston link head completely encloses the tappet ball. The piston including its surface (6), is an injection-molded component without cutting finishing. The piston surface is structured to prevent screeching noises. The piston contains an internal cylinder, and the piston link head is located inside it with matching outer cylinder (8).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, der in einem Geberzylinder oder in ei nem Nehmerzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen eingebaut sein kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston in a master cylinder or in egg Nem slave cylinder of a hydraulic actuator on motor vehicles can be installed, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 198 20 578.3 ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Ver stellen von Aggregaten, insbesondere an Kraftfahrzeugen, bekannt, die einen Neh merzylinder mit einem Gehäuse und einem Kolben, der in einem Zylinder des Ge häuses und/oder einer Führungshülse verschiebbar angeordnet ist und/oder einen mit diesem Nehmerzylinder hydraulisch verbundenen Geberzylinder, wobei der Zy linder entlang einer seiner Mantellinien einen Verbindungskanal aufweist, der zur Entlüftung des Zylinders beim Befüllen des Systems Luftblasen in entsprechend an geordnete Kanäle leitet. Der Erfindungsgedanke liegt darin, dass der Zylinder ge genüber dem Kraftfahrzeug, in welches er eingebaut ist, eine Neigung aufweist, die größer Null ist, um den Luftblasen beim Befüllen den Weg nach außen zu erleich tern.From DE 198 20 578.3 a hydraulic actuating device for Ver make known from aggregates, in particular on motor vehicles, a Neh mer cylinder with a housing and a piston which in a cylinder of the Ge Housing and / or a guide sleeve is slidably arranged and / or one with this slave cylinder hydraulically connected master cylinder, the Zy linder has along one of its surface lines a connecting channel leading to Vent the cylinder when filling the system with air bubbles accordingly ordered channels. The idea of the invention is that the cylinder ge Compared to the motor vehicle in which it is installed, has an inclination that is greater than zero in order to make it easier for the air bubbles to travel outwards when filling you.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jedoch einen Kolben gemäß dem heutigen Stand der Technik, der aus einem Tiefziehteil aus Metall besteht, welches über ein Kunststoff teil gestülpt ist, welches seinerseits über eine Schnappverbindung mit einer Stößel kugel eines Stößels verbunden ist. Da die Zylindergehäuse von Geber- und Nehmer zylinder sowie deren Führungshülsen und Dichtungen aus Kunststoff bestehen, hat es sich bisher als zweckmäßig erwiesen, die Oberfläche des Kolbens aus Stahl mit polierter Oberfläche zu gestalten, um das Verschleißverhalten des Kolbens ge genüber insbesondere den Dichtungen über einen längeren Zeitraum zu gewährleis ten. Man liegt damit auf der sicheren Seite, was Funktion, Lebensdauer und Ge räuschverhalten betrifft, erkauft sich diesen Vorteil jedoch durch höhere Herstellkos ten.However, the Fig. 1 and 2 show a piston according to the present state of the art, consisting of a deep-drawn part made of metal, which is placed over a plastic part, which ball for its part via a snap connection with a plunger of a plunger is connected. Since the cylinder housing of the master and slave cylinders and their guide sleeves and seals are made of plastic, it has so far proven to be expedient to design the surface of the piston from steel with a polished surface in order to reduce the wear behavior of the piston compared to the seals in particular to guarantee a longer period of time. You are on the safe side in terms of function, service life and noise behavior, but you buy this advantage through higher production costs.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, einen Kunststoffkolben oh ne Stahlummantelung direkt gegen Zylindergehäuse, Führungshülsen und Dich tungen zu betreiben, jedoch nicht auf die Schnappverbindung zu verzichten, die sich bei dem Kolben gemäß dem Stand der Technik als zweckmäßig erwiesen hat. Der Stößel wird nämlich gemäß dem Stand der Technik in das Kunststoffteil des Kolbens eingeschnappt, bevor dieses seinerseits in das Tiefziehteil des Kolbens eingescho ben und dort durch Umlegen des stirnseitigen Endes des Tiefziehteils verstemmt wird. In der Nähe des Kugelsitzes im Kunststoffteil sind Schlitze angeordnet, die in Achsrichtung verlaufen und durch Bildung von Zungen dem verbleibenden Material erlauben, sich auf zu spreizen, wenn die Kugel in den Kugelsitz eingeschoben wird. Ohne äußere Fixierung könnte bei Zugbeanspruchung der Stößel aus diesem Kugel sitz wieder herausgezogen werden, wobei sich die Aufspreizung in der ähnlichen Weise wie bei der Montage erfolgt. Nach Einschieben des Kunststoffteils in das Stahl - Tiefziehteil des Kolbens kann das Kunststoffteil durch das Verstemmen des Tief ziehteils nicht mehr aus diesem herausgezogen werden, wodurch auch die Aufsprei zung nicht mehr stattfinden kann und der Kolben in beiden axialen Richtungen sicher mit dem Stößel verbunden ist.According to the present invention it is proposed to use a plastic piston oh ne steel casing directly against the cylinder housing, guide sleeves and you to operate, but not to do without the snap connection that is has proven to be useful in the piston according to the prior art. The According to the prior art, the plunger is inserted into the plastic part of the piston snapped before it in turn pushed into the deep-drawn part of the piston ben and caulked there by folding the front end of the deep-drawn part becomes. Slits are arranged in the vicinity of the ball seat in the plastic part Axial direction and the remaining material by forming tongues allow to spread when the ball is inserted into the ball seat. Without external fixation, the plunger could pull out of this ball be pulled out again, with the spread in the similar Way as done during assembly. After inserting the plastic part into the steel - The deep-drawn part of the piston can be used to caulk the plastic part by caulking the deep pulled part can no longer be pulled out of this, which also causes the spread tongue can no longer take place and the piston in both axial directions safely is connected to the plunger.

Der vorgeschlagene Kunststoffkolben weist einen Innenzylinder analog zum Tief ziehteil des Standes der Technik auf, wo ein Kolbengelenkkopf eingeführt werden kann, der einen Außenzylinder aufweist, der sich in den Innenzylinder einfügt. Im Bereich seines Außenzylinders ist der Kolbengelenkkopf geschlitzt und weist dort Zungen auf, die nach außen federn können und eine Stößelkugel des Stößels in einem Kugelsitz aufnehmen kann, wodurch eine Schnappverbindung analog zum Stand der Technik dargestellt wird. Hierbei wird die Stößelkugel vom Kolbengelenkkopf vollständig aufgenommen und auf diese Weise optimal gelagert. Hierbei ergeben sich die folgenden zusätzlichen Vorteile:
The proposed plastic piston has an inner cylinder analogous to the deep-drawn part of the prior art, where a piston rod head can be inserted, which has an outer cylinder that fits into the inner cylinder. The piston joint head is slotted in the area of its outer cylinder and there has tongues which can spring outwards and can accommodate a tappet ball of the tappet in a ball seat, as a result of which a snap connection is represented analogously to the prior art. Here, the plunger ball is completely absorbed by the piston joint head and optimally supported in this way. This has the following additional advantages:

- The assembly of the piston works almost in the cylinder backlash-free, since no tolerance overlaps have to be considered are;
- The wear to be expected is optimal due to the selection Friction partner in both a pulling direction and in a push direction low;
- The optimal choice of the friction partners results in no noise when actuating, especially when deflecting the interference SSELS.

Um zu verhindern, das sich der Kolbengelenkkopf bei Zugbelastung am Stößel aus dem Kolben herausbewegt, ist im Inneren des Kolbens ein Innengewinde und am Kolbengelenkkopf ein Gewinde angeordnet, die miteinander verschraubt werden können. Der Kolbengelenkkopf ist somit mit dem Kolben über ein Gewinde verbun den und kann bis zu einem Anschlag durch beispielsweise einen Bund in den Kolben hineingedreht werden.To prevent the piston rod head from pulling out on the tappet moved out of the piston, there is an internal thread inside the piston and Piston joint head arranged a thread that are screwed together can. The piston joint head is thus connected to the piston via a thread the and can up to a stop by, for example, a collar in the piston be screwed in.

Da Geber- bzw. Nehmerzylinder hohen Belastungen bei einer Vielzahl von Last spielen ausgesetzt sind, ist es erforderlich, entweder ein Gewinde zu verwenden, welches sich nach der Montage des Kolbengelenkkopfes nicht mehr löst, oder aber eine Sicherung vor zu sehen, die insbesondere entgegen der Einschraubrichtung wirksam wird und einen Formschluss herstellt, der sich im Betrieb nicht mehr löst. Als Maßnahmen zur Verhinderung des Lösens der Schraubverbindung bieten sich folgende Möglichkeiten an:
Since master or slave cylinders are exposed to high loads with a large number of loads, it is necessary either to use a thread that cannot be loosened after installing the piston rod head, or to provide a fuse that is particularly counter to the The direction of screwing takes effect and creates a positive connection that no longer comes loose during operation. The following options are available as measures to prevent the screw connection from becoming loose:

- Use of a self-locking fine thread;
- Improve the connection of the piston to the piston rim steering head by applying an adhesive in the thread;
- The two parts can be ultra welded; in this case le can be on a thread and on an axial lock be waived;
- The already mentioned positive connection can consist of at least one Locking tooth and at least one locking groove, which a Ver Do not allow rotation against the screwing direction. A such catch connection can also be designed so that they turn slightly in the screwing direction and counter to the on difficult to operate screwing direction.

Der Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, dass es sich beim Kolben und beim Kolbengelenkkopf um werkzeugfallende Kunststoffteile handelt, die keiner spanen den Nacharbeit mehr bedürfen, wobei der Kolben zur Herbeiführung optimaler Reib partnerschaft vorzugsweise aus Duroplast - Material besteht. Außerdem ist die Mon tage des Stößels mit dem Kolbengelenkkopf und die Montage des vorgenannten Zu sammenbaus mit dem Kolben einfach und nahezu ohne größere Hilfsmittel möglich.The advantage of the invention lies in the fact that it is the piston and the Piston joint head deals with plastic parts that fall into the mold and do not cut the rework need more, whereby the piston to bring about optimal friction partnership preferably consists of thermoset material. In addition, the Mon days of the plunger with the piston rod head and the assembly of the aforementioned Zu assembly with the piston is easy and almost without any additional aids.

Die Erfindung hat es sich somit zur Aufgabe gemacht, einen kostengünstigen Kolben für einen Geber- oder Nehmerzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen darzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik Vereinfa chungen und in der Herstellung Verbilligungen aufweist, ohne Beeinträchtigungen in der Funktion in Kauf nehmen zu müssen.The invention has therefore set itself the task of an inexpensive piston for a master or slave cylinder of a hydraulic actuator To represent motor vehicles that simplify the state of the art and in the manufacture of cheapnesses, without impairments in to accept the function.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches be schrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is in the characterizing part of the main claim wrote. Refinements can be found in the subclaims.

Anhand von drei Zeichnungen wird ein Kolben für eine hydraulische Betätigungs einrichtung und dessen Verbindungsmittel mit einem Stößel dargestellt. Es zeigen: Using three drawings, a piston for hydraulic actuation device and its connecting means shown with a plunger. Show it:

Fig. 1 einen Kolben mit einem Kolbengelenkkopf, der einen Kugelsitz zur Auf nahme einer Stößelkugel eines Stößels aufweist und mittels eines Gewin des mit dem Kolben verbunden ist; Figure 1 shows a piston with a piston rod head having a ball seat for taking on a plunger ball of a plunger and by means of a thread which is connected to the piston.

Fig. 2 den Kolben, den Kolbengelenkkopf und den Stößel in Explosivdarstellung, wobei der Bereich des Kugelsitzes des Kolbengelenkkopfes geschlitzt aus geführt ist; Figure 2 shows the piston, the piston rod head and the plunger in an exploded view, the region of the ball seat of the piston rod head being slotted out;

Fig. 3 den Kolben und den Kolbengelenkkopf im Bereich des Gewindes mit einem Rastzahn und einer Rastnut zur Verdrehsicherung entgegen der Ein schraubdrehrichtung; Figure 3 shows the piston and the piston rod head in the area of the thread with a locking tooth and a locking groove to prevent rotation against a screw rotation direction.

Fig. 4 die Elemente gemäß Fig. 1 mit einer Führungshülse als Baueinheit zur Mon tage in einem Geber/Nehmerzylinder. Fig. 4 shows the elements of FIG. 1 with a guide sleeve as a unit for Mon days in a master / slave cylinder.

Wird mit 1 ein Kolben für einen Geberzylinder und/oder einen Nehmerzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen bezeichnet, so weist die ser eine vielfältige gestaltbare Kolbenoberfläche 2, einen Innenzylinder 3, ein Innen gewinde 4 sowie eine ringförmige Stirnfläche 5 auf. Der Kolben besteht aus Kunst stoff und ist vorzugsweise aus Duroplast gefertigt, welches hohe Festigkeit mit güns tigen Laufeigenschaften im Geber- bzw. Nehmerzylinder gewährleistet. Von der end seitigen, ringförmigen Stirnfläche 5 aus gesehen sind der Innenzylinder 3 und das Innengewinde 4 derart angeordnet, dass ein Kolbengelenkkopf 7 eingeschraubt werden kann, der einen Außenzylinder 8 und eine Gewinde 9 aufweist, welches mit dem Innengewinde 4 des Kolbens 1 verschraubt werden kann, wobei der Außenzy linder 8 sich an den Innenzylinder 7 des Kolbens 1 anschmiegt und solange einge dreht werden kann, bis sich ein Bund 11 am Kolbengelenkkopf 7 an die ringförmige Stirnfläche 5 des Kolbens 1 anlegt. If 1 denotes a piston for a master cylinder and / or a slave cylinder of a hydraulic actuating device on motor vehicles, then this water has a versatile piston surface 2 , an inner cylinder 3 , an internal thread 4 and an annular end face 5 . The piston is made of plastic and is preferably made of duroplastic, which ensures high strength with favorable running properties in the master or slave cylinder. Seen from the end-side, annular end face 5 , the inner cylinder 3 and the internal thread 4 are arranged such that a piston joint head 7 can be screwed in, which has an outer cylinder 8 and a thread 9 , which can be screwed to the internal thread 4 of the piston 1 wherein the Außenzy relieving 8 conforms to the inner cylinder 7 of the piston 1 and is as long as can be rotated, until a collar 11 on the piston rod end 7 to the annular end face 5 of the piston 1 applies.

Die Fig. 2 zeigt den Kolbengelenkkopf 7, der im Bereich des Bundes 11 mehrere Schlitze 10 aufweist, die bewirken, dass das verbleibende Material Zungen 6 bildet, die sich federnd nach außen und innen bewegen können. Innerhalb dieser Zungen 6 ist ein Kugelsitz 12 angeordnet, welcher eine erste Stößelkugel 14 eines Stößels 13 aufnehmen kann, wobei die beiden Teile durch die federnden Zungen eine Schnapp verbindung miteinander eingehen können. Diese Verbindung stellt eine gelenkige Lagerung des Stößels 13 mit dem Kolbengelenkkopf 7 dar, wobei eine zweite Stö ßelkugel 15 je nach Bauart des Zylinders mit einem Pedal zur Betätigung des Kol bens oder mit einem zu betätigenden Aggregat verbunden wird. Fig. 2 shows the piston rod end 7, has in the region of the collar 11 a plurality of slots 10 which have the effect that the remaining material forms tongues 6, which can move resiliently outwards and inwards. Within these tongues 6 , a ball seat 12 is arranged, which can receive a first plunger ball 14 of a plunger 13 , the two parts being able to form a snap connection with one another through the resilient tongues. This connection represents an articulated mounting of the plunger 13 with the piston joint head 7 , a second plunger ball 15 depending on the design of the cylinder being connected to a pedal for actuating the piston or to a unit to be actuated.

Gemäß Fig. 3 wird eine Verdrehsicherung zwischen dem Kolbengelenkkopf 7 und dem Kolben 1 gezeigt, die aus einer Rastnut 16 im Kolben 1 und einem Rastzahn 17 im Kolbengelenkkopf 7 besteht. Es ist ersichtlich, dass der Kolbengelenkkopf 7 ge mäß Fig. 3 gegenüber dem Kolben 1 nur im Uhrzeigersinn verdreht werden kann, wobei der Rastzahn 17 in die für diesen vorgesehene Nut im Kolbengelenkkopf 7 einfedert und die Drehung ermöglicht. Eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn des Kolbengelenkkopfes 7, die einer Bewegung entgegen der Einschraubdrehrichtung gleich kommt, ist somit nicht möglich, und die beiden ineinander geschraubten Teile sind gesichert. Wie schon erwähnt, sind andere Form- und Reibschlusssicherungen möglichReferring to FIG. 3, a rotation lock between the piston rod end 7 and the piston 1 is shown, which consists of a locking groove 16 in the piston 1 and a latching tooth 17 in the piston rod end 7. It can be seen that the piston joint head 7 according to FIG. 3 can only be rotated clockwise relative to the piston 1 , the locking tooth 17 deflecting into the groove provided for this in the piston joint head 7 and allowing the rotation. A counter-clockwise rotation of the piston joint head 7 , which is equivalent to a movement counter to the screw-in direction of rotation, is therefore not possible, and the two parts screwed into one another are secured. As already mentioned, other form and friction locks are possible

Gemäß Fig. 4 ist die Baueinheit, bestehend aus dem Kolben 1, dem Kolben gelenkkopf 7 und dem Stößel 13 dargestellt, wie sie gemeinsam mit einer Führungs buchse 18 in den Geber/Nehmerzylinder eingeschoben werden kann. Zur Aufnahme der Betätigungskräfte in einer Zugrichtung 20 ist am stößelseitigen Ende der Füh rungsbuchse 18 ein Ringbund 19 angeordnet, an welchem der Bund 11 des Kolben gelenkkopfes 7 anschlagen kann, wenn entweder aus dem hydraulischen System, oder vom Stößel 13 her Kräfte in der Zugrichtung 20 auftreten. Sollen vom Stößel 13 Kräfte auf den Kolben 1 in einer Druckrichtung 21 aufgebracht werden, so werden diese über den Kolbengelenkkopf 7 auf den Kolben 1 entweder über das Innengewinde 4, und/oder über einen Anschlag 22 übertragen. According to FIG. 4 is the structural unit represented consisting of the piston 1, the piston rod end 7 and the plunger 13 as bushing together with a guiding 18 slave cylinder can be inserted in the encoder /. To absorb the actuating forces in a pulling direction 20 , an annular collar 19 is arranged at the plunger-side end of the guide bush 18 , on which the collar 11 of the piston joint head 7 can strike, if either from the hydraulic system or from the plunger 13, forces in the pulling direction 20 occur. If forces are to be applied by the tappet 13 to the piston 1 in a pressure direction 21 , these are transmitted via the piston joint head 7 to the piston 1 either via the internal thread 4 and / or via a stop 22 .

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kolben
piston

22

Kolbenoberfläche
piston surface

33

Innenzylinder
inner cylinder

44

Innengewinde
inner thread

55

ringförmige Stirnfläche
annular face

66

Zungen
tongues

77

Kolbengelenkkopf
Piston rod end

88th

Außenzylinder
outer cylinder

99

Gewinde
thread

1010

Schlitz
slot

1111

Bund
Federation

1212

Kugelsitz
ball seat

1313

Stößel
tappet

1414

erste Stößelkugel
first plunger ball

1515

zweite Stößelkugel
second plunger ball

1616

Rastnut
locking groove

1717

Rastzahn
ratchet

1818

Führungsbuchse
guide bush

1919

Ringbund
collar

2020

Zugrichtung
tensile direction

2121

Druckrichtung
print direction

2222

Anschlag
attack

Claims

1. Piston for a master cylinder and / or a slave cylinder of a hydraulic actuating device on motor vehicles with a ball seat for articulated storage of a plunger with a first plunger ball and a second tappet ball for transmitting the actuation paths and forces, the first plunger ball via a snap connection with the piston and the second plunger ball is connected to an actuating member, characterized in that the piston ( 1 ) is a plastic part and has a piston joint head ( 7 ) which has a ball seat ( 12 ) for the articulated reception of the first plunger ball ( 14 ) having.

2. Piston according to claim 1, characterized in that the piston joint head ( 7 ) completely closes the first plunger ball ( 14 ).

3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the piston ( 1 ) including its piston surface ( 6 ) is an injection molded part without machining.

4. Piston according to claim 1 or 3, characterized in that the piston surface ( 6 ) to avoid squeaking ge crosses or can be structured in a spiral shape.

5. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that the piston ( 1 ) has in its interior an inner cylinder ( 3 ) in which the piston joint head ( 7 ) with a matching outer cylinder ( 8 ) can be arranged.

6. Piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston ( 1 ) has an internal thread ( 4 ) in its interior, in which the piston joint head ( 7 ) with a matching thread ( 9 ) can be screwed ,

7. Piston according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piston joint head ( 7 ) in the region of the ball seat ( 12 ) has slots ( 10 ), which enable the snap connection to the first plunger ball ( 14 ).

8. Piston according to one of claims 1 to 7, characterized in that the piston joint head ( 7 ) has a collar ( 11 ) which serves for the axial positioning of the piston joint head ( 7 ) relative to the piston ( 1 ).

9. Piston according to one of claims 1 to 8, characterized in that between the piston joint head ( 7 ) and the piston ( 1 ) means are angeord net that prevent the thread ( 9 ) of the piston joint head ( 7 ) from the Internal thread ( 4 ) of the piston ( 1 ) can loosen.

10. Piston according to claim 9, characterized in that the means consist of at least one locking tooth ( 17 ) and at least one locking groove ( 16 ) which allow rotation of the ball joint head ( 7 ) compared to the piston ( 1 ) only in one screwing direction and thus result in a positive fit.

11. Piston according to claim 9 or 10, characterized, that the positive connection is a catch connection, which is in the screw direction easy and difficult to operate against the screwing direction.

12. Piston according to claim 9, characterized in that a frictional connection between the piston joint head ( 7 ) and the piston ( 1 ) is made by a fine thread.

13. Piston according to one of claims 8 to 12, characterized in that the piston joint head ( 7 ) in the piston ( 1 ) is glued or ultrasonically welded.

14. Piston according to one of claims 1 to 13, characterized in that the piston ( 1 ) in the master / slave cylinder and at least partially in egg ner guide bushing ( 18 ) is axially movably guided, said axially fixed in the Ge / slave cylinder and has an annular collar ( 19 ) on which the collar ( 11 ) of the piston joint head ( 7 ) can strike in one pulling direction ( 20 ) when the piston ( 1 ) is actuated.

15. Piston according to claim 14, characterized in that when the piston ( 1 ) is actuated in a pressure direction ( 21 ), the actuating forces from the tappet ( 13 ) are supported on the piston joint head ( 7 ) on the piston ( 1 ).