DE102008058704A1 - Hydraulikzylinder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder in einer hydraulischen Strecke für eine Kupplungs- oder Bremsbetätigung eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Dichtflächen des sich axial aus Kolben und Kolbenstange zusammengesetzten, im Innern des Hydraulikzylinders axial verlagerbaren Bauteils zur Umgebung hin trotz Reduzierung der Anzahl der Dichtelemente sicher geschützt sind, in dem der im Innern des Hydraulikzylinders axial bewegbare Bereich der Kolbenstange von einem Balg dichtend umhüllt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder in einer hydraulischen Strecke für eine Kupplungs- oder Bremsbetätigung eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• In einer hydraulischen Strecke zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeuges ist u. a. ein Geberzylinder vorhanden, der an einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter angeschlossen ist. Dieser Geberzylinder besteht aus einem hohlzylinderförmigen Gehäuse, in dessen Innerem ein Kolben axial verlagerbar angeordnet ist. Der Kolben begrenzt im Gehäuseinneren eine Druckkammer und kann mittels eines Kupplungspedals oder eines elektromotorischen Antriebs mechanisch mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden. Die Druckkammer des Geberzylinders ist über eine Druckleitung mit einer Druckkammer eines Nehmerzylinders hydraulisch verbunden, so dass der durch Niederdrücken des Kupplungspedals oder durch eine elektromotorische Verschiebung des Kolbens in der Druckkammer des Geberzylinders erzeugte Druck über die Flüssigkeitssäule in der Druckleitung auf die Druckkammer des Nehmerzylinders übertragen wird. Der Nehmerzylinder weist ebenfalls eine Gehäuse mit einer Längsbohrung auf, in der ein die Druckkammer des Nehmerzylinders begrenzender und somit mit dem im Geberzylinder erzeugten Druck beaufschlagbarer Kolben längsverschieblich aufgenommen ist. Dem Kolben des Nehmerzylinders ist eine Kolbenstange zugeordnet, die an einem Kupplungshebel zur Betätigung eines Ausrücklagers einer Kupplung angreift.
• In der EP 0 295 395 A1 wird ein Geberzylinder mit diesem Aufbau beschrieben, dessen hier als Längsbohrung bezeichneter Innenraum mittels dreier unterschiedlicher Dichtelemente nach außen hin abgedichtet wird. So wird in dessen Längsbohrung ein Druckraum durch einen von einer Betätigungsstange verschiebbaren Kolben begrenzt, der gegenüber der Längsbohrung mittels einer Primärdichtmanschette abgedichtet ist, die in Lösestellung eine Verbindung zwischen dem Druckraum und einem Nachlaufraum ermöglicht. Außerdem dient ein den Kolben außerhalb des Gehäuses abdeckender und an der Betätigungsstange befestigter Balg als Schutz vor dem Eindringen von Schmutz in die Längsbohrung. Weiterhin wird diese noch radial nach außen hin mittels einer Sekundärdichtung abgedichtet.
• Ebenso wie die Längsbohrung des Geberzylinders muss zur möglichst verlustfreien Übertragung einer Druckkraft auch die den Druckraum bildende Längsbohrung des Nehmerzylinders nach außen hin abgedichtet werden.
• In der DE 103 41 470 A1 wird ein Nehmerzylinder beschrieben, dessen Kolben und Kolbenstange aus einem Bauteil gebildet werden. Der Druckraum wir durch ein stirnseitig am Kolben angebrachtes Dichtelement abgedichtet. Nach außen werden die beweglichen Teile des Nehmerzylinders gegenüber der Umgebung durch einen außenumfangseitig am Gehäuse verankerten Faltenbalg geschützt.
• Bedingt durch die Axialbewegung des Kolbens in einem Hydraulikzylinder und damit der am Kolben angeordneten, als Primärdichtmanschette ausgebildeten Dichtung, wird deren Lebensdauer und die der bei dieser Bewegung kontaktierten Sekundärdichtung durch deren Verschleiß verringert. Außerdem entstehen bei der Kolbenbewegung durch die Reibung der Dichtung an der Innenwand der Längsbohrung des Gehäuses Riefen auf der Oberfläche des aus Kunststoff hergestellten Kolbens, die zur Herabsetzung der Dichtwirkung führen. Der außen liegende, die bewegliche Kolbenstange des Hydraulikzylinders nach außen schützende Gummibalg verdrängt eine Menge Luft, die bei jeder Kupplungsbetätigung ausgetauscht werden muss, was einer hermetischen Abdichtung entgegensteht. Außerdem benötigt dieser außen liegende Gummibalg einen erheblichen Platzbedarf.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Hydraulikzylinder zu schaffen, bei dem die Dichtflächen der beweglichen Bauteile trotz Reduzierung der Anzahl der Dichtelemente zur Umgebung hin sicher geschützt sind und der außerdem kostengünstig herstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird mit einem Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Dieser Hydraulikzylinder besteht aus einem hohlzylinderförmigen Gehäuse, in dessen Innenraum ein aus Teillängen zusammengesetztes Bauteil axial verlagerbar geführt ist. Dieses Bauteil vereinigt die Funktionen Kolben und Kolbenstange. Bei der Verlagerung dieses Bauteils verbleiben mindestens dessen erste beiden Teillängen im Innern des Gehäuses. Die Dichtlippe eines in die Mantelfläche der ersten Teillänge des Bauteils eingesetzten Dichtelements liegt dabei zur Abdichtung des Druckraumes an der Innenwand des Gehäuses an. Die Abdichtung der zweiten mit Hydraulikflüssigkeit angefüllten Teillänge des Bauteils, und damit eine Teillänge des als Kolbenstange fungierenden Bereiches des Bauteils gegenüber dem Gehäuse, wird von einem diese Teillänge umhüllenden Balg übernommen.
• Durch diese konstruktive Lösung kann einerseits eine ins Gehäuse eingesetzte Sekundärdichtung entfallen und außerdem wird kein Bauraum zur Umhüllung der aus dieser herausragenden Teillänge der Kolbenstange benötigt. Bei dieser Art der Abdichtung müssen auch im Gegensatz zur üblicherweise verwendeten Sekundärdichtung keine Toleranzen und keine Oberflächenbeschaffenheit beachtet werden.
• In vorteilhafter Weise ist der Balg aus einem elastischen Material ausgeführt, wodurch sichergestellt ist, dass trotz der sich bei der Bewegung des Kolbens verändernden Länge des Kolbenstangenbereichs innerhalb des Gehäuses, dieser Bereich zur Umgebung hin abgedichtet ist. Weiterhin erlaubt dieser Balg eine reibungsfreie Bewegung der Kolbenstange, so dass der Verschleiß an dieser gesenkt und dadurch deren Lebensdauer erhöht wird. Außerdem ist endseitig am Balg ein Dichtelement angebracht, das in vorteilhafter Weise an dieses angegossen ist. Mit Hilfe dieses Dichtelements wird der Balg, der am anderen Ende den Durchmesser des Kolbenstangenbereiches fest umschließt, radial und axial am Zylindergehäuse fixiert. Für dieses Dichtelement wird vorzugsweise eine Formdichtung, verwendet, die so ausgebildet ist, dass sie mit dem Gehäuse lösbar verbunden werden kann. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Verrasten der beiden miteinander in Eingriff stehenden Bauteile erfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, ggfs. bei Bedarf eine Auswechslung bzw. Erneuerung des Balges vornehmen zu können. Über die Formdichtung ist der Hydraulikzylinder, der vorzugsweise als Geberzylinder ausgebildet ist, dichtend an der Spritzwand im Motorraum anbringbar, so dass durch diese Gestaltung des Balges gleichzeitig die Dichtungsproblematik an dieser Stelle mit gelöst ist.
• Dieser erfindungsgemäße Hydraulikzylinder kann als Geberzylinder ausgeführt sein, der in einer hydraulischen Strecke zur Kupplungs- oder Bremsbetätigung eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Geberzylinders,
• 2 die Ansicht A-A des Geberzylinders aus 1.
• 1 zeigt einen Geberzylinder in einer Teilschnittdarstellung. Dieser Geberzylinder, der ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke darstellt, besteht aus einem aus Kunststoff hergestellten Gehäuse 1, das aus einem hohlzylinderförmigen Grundkörper gebildet wird. An diesem Grundkörper sind in einer Richtung über den Umfang verteilt mehrere Stege 1.1 gleicher Länge, in diesem Beispiel sind es vier Stege 1.1, angespritzt, die im Innern zum Grundkörper eine Stufe 1.2 bilden. An einer Stelle der Stufe 1.2 mündet in diese eine Bohrung eines Anschlussstutzens, die im Bereich der Stufe 1.2 als Schnüffelbohrung 1.3 fungiert. Über diesen Anschlussstutzen ist der Geberzylinder mit einem nicht dargestellten Hydraulikbehälter verbunden. An den Grundkörper ist weiterhin endseitig ein Stutzen für einen Hydraulikanschluss zur Übertragung eines aufgebauten Druckes an nachfolgende Bauteile innerhalb der hydraulischen Strecke angegossen. In die von den Stegen 1.1 gebildete Öffnung ist eine Hülse 2 eingesetzt, die endseitig einen Boden 2.1 aufweist, in dem eine zentrische Aussparung 2.2 eingebracht ist. Die Verbindung zwischen Gehäuse 1 und Hülse 2 ist beispielsweise mittels an der Hülse 2 befindlichen Schnapphaken herstellbar, die mit den Stegen 1.1 des Gehäuses 1 verrasten. Für die Herstellung der Verbindung liegt die Hülse 2 mit ihrem Bund an der von den Stegen 1.1 erzeugten Stirnfläche an. Der Durchmesser des Bundes fluchtet dabei mit dem Außendurchmesser der Stege 1.1. Im Innenraum des Gehäuses 1 und damit auch im Innenraum der Hülse 2 ist ein sich aus Teillängen A, B und C zusammensetzendes Bauteil 4 axial bewegbar angeordnet, dessen Länge durch die Aussparung 2.2 in der Bodenfläche der Hülse 2 hindurch geht, um mit einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung, wie beispielsweise einem Pedal, verbunden werden zu können. Die Teillängen A, B und C weisen unterschiedliche Durchmesser auf. So ist der Durchmesser der ersten Teillänge A an den Innendurchmesser des Innenraumes des Grundkörpers des Gehäuses 1 angepasst, währenddem der Durchmesser der dritten Teillänge C mit dem Durchmesser der Aussparung 2.2 in der Bodenfläche der Hülse 2 korrespondiert. Das Bauteil 4 kann sowohl als Kolben als auch als Kolbenstange bezeichnet werden kann, da es beide Funktionen in sich vereinigt. Zur Wegbegrenzung des Bauteils 4 bzw. Kolbens im Innenraum des Gehäuses 1 ist zwischen den beiden Teillängen B und C ein scheibenförmiger Bund 4.1 angespritzt. Mit diesem Bund 4.1 werden an diesem beidseitig ringförmige Stirnflächen a, b gebildet, die sich aus der Differenz des Außendurchmessers des Bundes 4.1 zu den Durchmessern der Teillängen B und C des Bauteils 4 ergeben, die als Anschlagflächen fungieren. Die Stirnfläche a des Bundes 4.1 schlägt somit in der einen Bewegungsrichtung des Kolbens 4 an der Stufe 1.2 im Innern des Grundkörpers des Gehäuses 1 an, während in entgegengesetzter Bewegungsrichtung des Kolbens 4 die Stirnfläche b am Boden 2.1 der Hülse 2 anschlägt. Zur Abdichtung bzw. Erzeugung eines Druckraumes 6 ist in die Mantelfläche der ersten Teillänge A des Bauteils 4 ein zum Druckraum gerichtetes Dichtelement 5 eingesetzt, dessen dynamische Dichtlippe an der Innenwand des Grundkörpers des Gehäuses 1 anliegt. Weiterhin wird die zweite Teillänge B des Bauteils 4 im Innern der Hülse 2 über ihren Weg von einem Balg 3 aus elastischem Material abgedichtet, so dass die sich dazwischen befindende Hydraulikflüssigkeit nicht entweichen kann. Der Balg 3, an den endseitig ein scheibenförmiges Dichtelement 3.1 angespritzt ist, wird r beispielsweise mittels der Hülse 2 am Gehäuse 1 verpresst. Durch diese Abdichtung zur Volumennachlaufleitung wird sichergestellt, dass keine Flüssigkeitsbewegung über diese erfolgen kann. Am anderen Ende ist der Balg 3 zwischen der Stirnfläche a des Bundes 4.1 und der Stufe 1.2 des Gehäuses 1 eingeklemmt. Da die Durchmesser am Balgende die gleiche Größe aufweisen, findet auch hier keine Flüssigkeitsbewegung während der axialen Bewegung des Bauteils 4 statt. Somit bleibt das Flüssigkeitsvolumen zwischen Balg 3 und Teillänge B des Bauteils 4 immer konstant.
• Die eigentliche Arretierung des Balges 3 im Gehäuse 1 erfolgt über dessen angespritztes Dichtelement 3.1. Dazu weist das Dichtelement 3.1 mehrere über seinen Umfang verteilte Fenster auf, die zwischen den Stegen 1.1 des Gehäuses 1 verrasten. Mit diesem Dichtelement 3.1, das als Formdichtung ausgeführt ist, wird beim Einbau des Geberzylinders in den Motorraum gleichzeitig das Problem der Spritzwandabdichtung gelöst.
• Wird die Betätigungseinrichtung mit Druck beaufschlagt, verschiebt sich das Bauteil 4 bzw. die Kolbenstange, ausgehend von ihrer Endlage, im Innern des Gehäuses 1 axial so weit, bis die Stirnfläche a des Bundes 4.1 an der Stufe 1.2 des Gehäuses 1 anliegt. Bei dieser Bewegung wird mittels des in die Mantelfläche der ersten Teillänge A des Bauteils 4 eingesetzten Dichtelements 5 im Druckraum 6 ein entsprechender Druck aufgebaut, der in der hydraulischen Strecke weiter beispielsweise bis zur nicht dargestellten Kupplung übertragen wird. Während dieser Bewegung des Bauteils 4 wird die sich zwischen Balg 3 und zweiter Teillänge B befindliche Hydraulikflüssigkeit mitbewegt, Über eine im Bereich der Nachlaufleitung vorgesehene Schnüffelbohrung 1.3 findet der für die Bewegung erforderliche Luftaustausch sowie ein Auffüllen eines im Druckraum 6 entstandenen Hydraulikflüssigkeitsdefizits zum nicht dargestellten Nachlaufbehälter statt.
• In 2 ist die Ansicht A-A des Geberzylinders dargestellt, aus der die Anordnung der an den Grundkörper des Gehäuses 1 angespritzten Stege 1.1 und die in diese eingesetzte Hülse 2 ersichtlich ist.

1

Gehäuse

1.1

Steg

1.2

Stufe

1.3

Schnüffelbohrung

2

Hülse

2.1

Boden

2.2

Aussparung

3

Balg

3.1

angespritztes Dichtelement/Spritzwandabdichtung

4

Bauteil/Kolben/Kolbenstange

4.1

Bund

5

Dichtelement

6

Druckraum

a

Stirnfläche

b

Stirnfläche

A

erste Teillänge

B

zweite Teillänge

C

dritte Teillänge

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - EP 0295395 A1 [0003]
• - DE 10341470 A1 [0005]

Claims (7)

1. Hydraulikzylinder mit einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (1), in dessen Innenraum ein aus Teillängen (A, B, C) zusammengesetztes Bauteil (4) axial verlagerbar geführt ist, wobei dabei mindestens dessen Teillängen (A, B) im Innern des Gehäuses (1) verbleiben und ein in die Mantelfläche der ersten Teillänge (A) des Bauteils (4) eingesetztes Dichtelement (5) an der Innenwand des Gehäuses (1) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teillänge (B) des Bauteils (4) dichtend von einem Balg (3) umhüllt wird.
2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (3) aus einem elastischen Material besteht.
3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (3) endseitig ein Dichtelement (3.1) aufweist.
4. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (3) über das Dichtelement (3.1) mit dem Gehäuse (1) verbindbar ist.
5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3.1) als Formdichtung ausgeführt ist.
6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Geberzylinder ausgeführt ist.
7. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mindestens einen Teil einer hydraulischen Strecke zur Kupplungs- oder Bremsbetätigung eines Kraftfahrzeuges bildet.