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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinder, insbesondere einen
Geberzylinder einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung
für eine Kupplung.
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Ein
derartiger Zylinder umfasst wenigstens einen Körper mit
einer Innenbohrung, in der ein Kolben entlang einer Hauptachse X
axial verschiebbar gelagert ist, eine Hydraulikkammer, die durch
einen vorderen Teil des Körpers des Zylinders, durch die
Innenbohrung und durch eine vorderseitige Fläche des Kolbens
begrenzt ist, Dichtungsmittel, die radial zwischen dem Körper
des Zylinders und dem Kolben eingefügt sind, eine Druckstange,
die mit dem Kolben durch eine Gelenkverbindung verbunden ist, die
in der Art eines Kugelgelenks ausgeführt ist und die durch
ein vorderes Ende der Druckstange gebildet wird, welches mit einem
komplementären Teil eines Einsatzes zusammenwirken kann,
der in einer rückseitigen Aushöhlung des Kolbens
angebracht ist, wobei die Druckstange ein hinteres axiales Ende
umfasst, das mit Betätigungsmitteln, insbesondere mit einem
Kupplungspedal, verbunden werden kann, um während des Betriebs
gezielt die axiale Verschiebung des Kolbens wenigstens zwischen
einer vorderen Betätigungsposition und einer hinteren Ruhe-Endposition,
die durch hintere Anschlagmittel bestimmt ist, herbeizuführen,
wobei die Druckstange einen radialen Kragen umfasst, der axial hinter
der Gelenkverbindung angeordnet ist.
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Es
sind zahlreiche Zylinder dieser Art bekannt, insbesondere als "Geber"
oder "Nehmer" bezeichnete Hydraulikzylinder, die beispielsweise
in hydraulischen Betätigungsvorrichtungen zur Betätigung einer
Kupplung oder Bremse verwendet werden.
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Die
Druckschrift
FR-A-2.794.507 beschreibt zum
Beispiel einen Geberzylinder einer Betätigungsvorrichtung
mit einem Kolben, der aus einer rohrförmigen Buchse aus
Aluminium und einem Kunststoffeinsatz besteht, der über
ein Kugelgelenk mit der Druckstange des Kolbens zusammenwirkt.
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Um
vor allem die Herstellungskosten des Kolbens eines solchen Zylinders
zu verringern, ist vorgeschlagen worden, den Kolben vollständig
aus Kunststoff oder Thermoplast herzustellen, wodurch eine Fertigung
des Kolbens als Formteil, insbesondere aus warmhärtendem
Kunststoff vom Typ "Thermodur", ermöglicht wird.
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Bei
bestimmten Zylindergestaltungen umfasst die Druckstange des Kolbens
einen radialen Kragen, dessen rückseitige Fläche
mit Verbindungsmitteln zusammenwirkt, die in der Lage sind, die Druckstange
mit dem Kolben in einer axialen Verschiebebewegung nach vorn (bei
Druckbeanspruchung), aber auch nach hinten (bei Zugbeanspruchung)
zu verbinden.
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Derartige
Verbindungsmittel bestehen beispielsweise aus einer Federscheibe,
die einerseits mit der rückseitigen Fläche des
Kragens und andererseits mit dem hinteren Ende des Kolbens axial
zusammenwirkt, in dessen Innern sich der Kragen erstreckt.
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Um
zum Beispiel die Anbringung des hinteren Endes der Druckstange am
Kupplungspedal vorzunehmen, ist es erforderlich, die Druckstange
winklig von der Hauptachse X des Zylinders, in deren Richtung der
Kolben axial verschiebbar gelagert ist, weg zu bewegen, wobei diese Winkelauslenkung,
die durch das Kugelgelenk ermöglicht wird, jedoch dazu führt,
dass der äußere radiale Umfang des Kragens Biegebeanspruchungen
auf die zylindrische Wand des Kolbens ausübt.
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Die
Einwirkung derartiger Biegebeanspruchungen auf die Metallbuchse
eines Kolbens der vorgenannten Art hat zwar an sich keine Probleme
hinsichtlich der mechanischen Festigkeit zur Folge, was aber nicht
der Fall ist, wenn der Kolben aus Thermoplast oder ähnlichem
Material ausgeführt ist.
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So
weist ein aus solchen Werkstoffen hergestellter Kolben zwar in der
Regel eine sehr gute Festigkeit gegenüber axialen Beanspruchungen
auf, wie sie etwa während des Betriebs unter Druckbeanspruchung
durch die Stange ausgeübt werden, aber nur eine mäßige
bzw. geringe Festigkeit gegenüber den Biegebeanspruchungen,
wie sie ein radialer Kragen ausüben kann, was wiederum
Bruchbeschädigungen am Kolben während der vorgenannten
Montagearbeiten am Zylinder zur Folge haben kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
zu beseitigen und einen zuverlässigen Zylinder mit niedrigen
Fertigungskosten vorzuschlagen, der einen solchen Kolben aus Kunststoff
oder ähnlichem Material umfasst.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zylinder
nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Wesentlich
bei der erfindungsgemäßen Lösung ist
es, dass der Kragen der Druckstange eine vorderseitige Fläche
umfasst, die, wenn die Druckstange über einen bestimmten
Winkel hinaus im Verhältnis zur Achse X winklig verstellt
wird, mit einem rückseitigen Rand des Kolbens zusammenwirkt,
auf den der Kragen der Stange dann eine axiale Druckbeanspruchung
ausüben kann.
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Dank
der Erfindung kann die Montage des Zylinders ohne Biegebeanspruchung
durch den Kragen der Druckstange ausgeübt werden, so dass
gewährleistet werden kann, dass der Kunststoffkolben nach
Abschluss der Einbauarbeiten am Fahrzeug völlig unbeschädigt
bleibt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Gestaltung kann der hintere
Anschlag des Kolbens, der seine Ruheposition bestimmt, jedoch nicht
mehr durch Zusammenwirken des hinteren zylindrischen Rands des Kolbens
mit den Anschlagmitteln herbeigeführt werden.
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Vorteilhafterweise
wird die hintere Ruhe-Endposition des Kolbens durch das Zusammenwirken
der rückseitigen Fläche des radialen Kragens der
Druckstange mit den hinteren Anschlagmitteln bestimmt, etwa mit
den Schenkeln einer Klammer, die rechtwinklig zur Achse X des Kolbens
angeordnet und am hinteren Teil des Zylinderkörpers gelagert
ist, durch den sie hindurchgehen, um wenigstens teilweise in der
Innenbohrung zu münden.
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Gemäß weiteren
optionalen Merkmalen der Erfindung kann folgendes vorgesehen sein:
- – der Einsatz umfasst axial einen
vorderen Teil, der mit ersten Mitteln zur axialen Sicherung des Einsatzes
im Kolben versehen ist, die mit einer Innenwand eines vorderen Teilstücks
der Aushöhlung des Kolbens zusammenwirken können.
- – der Einsatz umfasst axial einen hinteren Teil mit einer
konkaven Aufnahme, die axial nach hinten offen ist und die mit einem
entsprechend geformten konvexen Kugelelement der Druckstange zusammenwirken
kann, um das Kugelgelenk zwischen der Druckstange und dem Kolben
zu bilden.
- – wenigstens ein Abschnitt des hinteren Teils des Einsatzes
kann, bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kugelelements
der Druckstange in der Aufnahme, mit einer Innenwand eines hinteren
Teilstücks der zylindrischen Aushöhlung des Kolbens
zusammenwirken, um zweite Mittel zur axialen Sicherung des Einsatzes
im Kolben zu bilden.
- – die konkave Aufnahme des Einsatzes ist axial rückseitig
durch Sicherungsfinger begrenzt, die insgesamt axial ausgerichtet
und umfangsmäßig um die konkave Aufnahme herum
verteilt sind und die mit der Rückseite des Kugelelements
so zusammenwirken können, dass die Druckstange axial verschiebbar
mit dem Einsatz und dem Kolben verbunden wird.
- – die Sicherungsfinger des Einsatzes können
sich entlang einer insgesamt radialen Richtung im Verhältnis
zur Hauptachse X elastisch verformen, um unabhängig vom
Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kolbens um den Einsatz
herum, das Einsetzen des das Kugelgelenk bildenden konvexen Kugelelements
in die konkave Aufnahme des Einsatzes zu ermöglichen.
- – das hintere freie Ende jedes Sicherungsfingers, der
sich zur Hauptachse X hin krümmt, weist ein radiales Spiel
im Verhältnis zur Innenwand des hinteren Teilstücks
der zylindrischen Aushöhlung des Kolbens auf, das dazu
bestimmt ist, im Innern der inneren Aushöhlung des Kolbens
eine radiale elastische Verformung jedes Fingers zur axialen Sicherung
des Kugelelements der Druckstange mit dem Einsatz zu ermöglichen,
insbesondere um bei der Montage des Kolbens, des Einsatzes und der
Druckstange des Zylinders ein axiales Einführen des Kugelelements
der Druckstange in die konkave Aufnahme des Einsatzes, der vorab fest
am Kolben montiert wurde, zu erlauben.
- – die Winkelverstellung der Druckstange über
den bestimmten Winkel hinaus bewirkt vor allem beim Zusammenbau
des Kolbens, des Einsatzes und der Druckstange die durch die vorderseitige
Fläche des Kragens der Druckstange erfolgende Ausübung
einer axialen Druckbeanspruchung auf den rückseitigen Rand
des Kolbens, die größer als ein gegebener Schwellenwert
ausfällt, bei dessen Überschreitung die Druckstange
aufsetzt und das Kugelelement die elastischen Sicherungsfinger radial
nach außen beaufschlagt, die sich verformen, um ein Heraustreten
des Kugelelements der Druckstange aus der Aufnahme des Einsatzes
zu ermöglichen, um sicherzustellen, dass der Kolben nach
Abschluss des Zusammenbaus unbeschädigt bleibt.
- – die rückseitige Fläche des radialen
Kragens der Druckstange kann mit den hinteren Anschlagmitteln zusammenwirken,
welche die hintere Ruhe-Endposition des Kolbens bestimmen.
- – die rückseitige Anschlagfläche
des radialen Kragens besteht aus einer konvexen Kugelfläche,
die mit einer entsprechenden Fläche der hinteren Anschlagmittel
des Kolbens zusammenwirken kann und auf den Mittelpunkt des konvexen
Kugelelements, welches das Kugelgelenk der Gelenkverbindung zwischen
der Druckstange und dem Einsatz bildet, zentriert ist, so dass der
Kolben in seiner hinteren Endposition unbeweglich verharrt, wenn
die Druckstange des Kolbens kurzzeitig von einer Ausgangsposition,
in der die Druckstange insgesamt koaxial zur Hauptachse verläuft,
zu einer geneigten Position winklig verstellt wird, in der die Druckstange
im Verhältnis zur Hauptachse um einen gegebenen Winkel,
höchstens gleich dem bestimmten Winkel, geneigt ist und
das hintere Ende der Druckstange mit den Betätigungsmitteln,
etwa mit einem Kupplungspedal, verbunden werden kann.
- – die Beanspruchung zur axialen Sicherung des Einsatzes
im Verhältnis zum Kolben, die durch die ersten und/oder
zweiten Mittel ausgeübt wird, fällt größer
als eine nach hinten gerichtete axiale Rückstellkraft aus,
die durch Rückstellmittel der Betätigungsmittel
als Zugbeanspruchung auf die Druckstange ausgeübt wird
und den Kolben zu seiner hinteren Endposition zurückstellen
kann.
- – der Kolben ist aus Thermoplast ausgeführt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die
beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im
Einzelnen:
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1 eine
Axialschnittansicht zu einem Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Zylinders;
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2 eine
Axialschnittansicht mit einer detaillierten Darstellung des hinteren
Endes eines Zylinders nach 1, wobei
sich der Kolben in seiner hinteren Ruhe-Endposition befindet, und
mit einer Veranschaulichung der Druckstange in einer axialen Position,
in der sie insgesamt koaxial zur Achse X des Zylinders verläuft
und die der Position entspricht, die sie im unbelasteten Zustand
vor dem Einbau des Zylinders am Fahrzeug bzw. nach dem Einbau in
Betriebsposition des Zylinders einnimmt;
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3 eine ähnliche
Axialschnittansicht wie 2 zur Veranschaulichung der
Druckstange in einer im Verhältnis zur Achse X um einen
bestimmten Winkel winkelversetzten Position, wobei bei diesem Winkel
die vorderseitige Fläche des Kragens den hinteren Rand
des Kolbens axial beaufschlagt und besagter Winkel insbesondere
der geneigten Position entspricht, die die Druckstange bei der Anbringung ihres
hinteren Endes an den Betätigungsmitteln einnimmt;
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4 eine
perspektivische Ansicht, die als Explosionszeichnung vor dem Zusammenbau
mit dem Zylinderkörper den Kolben, den Einsatz und die Druckstange
des Kolbens, die eine Baugruppe bilden können, darstellt;
und
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5 eine
Axialschnittansicht zur Darstellung der Baugruppe von 4 und
zur Veranschaulichung des Austretens der Kugel der Druckstange aus
der Aufnahme des Einsatzes, wenn die Stange über einen
bestimmten Winkel hinaus im Verhältnis zur Achse X geneigt
ist.
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Vereinbarungsgemäß und
ohne einschränkende Wirkung werden im Folgenden die Ausdrücke "axial",
"vorderer" oder "hinterer", "oberer" oder "unterer" sowie die Richtungsangaben
"längs", "quer" oder "vertikal" zur Bezeichnung von Elementen
gemäß den Definitionen verwendet, die in der Beschreibung
sowie unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Achsenkreuz
(L, V, Q) angeführt werden.
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Im
weiteren Fortgang der Beschreibung werden gleichartige oder identische
Teile jeweils durch die gleichen Bezugsnummern bezeichnet.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders 10 dargestellt
worden, bei dem es sich hier um einen hydraulischen Geber einer
Betätigungsvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung handelt.
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Eine
solche (nicht dargestellte) Betätigungsvorrichtung umfasst
bekanntlich einen Geberzylinder 10, der durch eine Leitung
mit einem Nehmerzylinder zu verbinden ist.
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Der
in 1 dargestellte Geberzylinder 10 entspricht
dem Lieferzustand des Zylinders, d. h. insbesondere seinem Zustand,
bevor er für seine Inbetriebnahme am Fahrzeug eingebaut
wird.
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Der
Zylinder 10 umfasst wenigstens einen insgesamt rohrförmigen
Körper 12, der sich axial entlang einer in Längsrichtung
angeordneten Achse X erstreckt. Der Körper 12 besteht
aus mindestens zwei Teilen, und zwar aus einem vorderen Teil 12A und
einem hinteren Teil 12B.
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Der
einseitig geschlossene vordere Teil 12A wird axial nach
vorn durch einen quer ausgerichteten Boden 14 begrenzt,
während der hintere Teil 12B, der axial nach hinten
offen ist, durch eine Verschlusskappe 16 verschlossen werden
kann, die am hinteren Ende 12 fest angefügt ist.
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Der
Körper 12 des Zylinders 10 enthält
eine Innenbohrung 18, in der ein Kolben 20 axial
verschiebbar gelagert ist, wobei er sich nach vorn oder nach hinten
entlang der Hauptachse X zwischen wenigstens einer als Betätigungsposition
bezeichneten vorderen Endposition und einer als Ruheposition bezeichneten
hinteren Endposition bewegen kann.
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Der
Kolben 20 ist vorteilhafterweise aus Kunststoff oder Thermoplast
ausgeführt, vorzugsweise aus einem warmhärtenden
Kunststoff wie etwa aus Thermodur oder aus einem anderen ähnlichen Material.
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Der
Zylinder 10 enthält vorn eine Hydraulikkammer 22 mit
veränderlichem Volumen, die von vorn nach hinten durch
den Boden 14 des vorderen Teils 12A des Körpers 12 des
Zylinders, durch die Innenbohrung 18 und durch einen vorderen
Teil 24, etwa eine Fläche, des Kolbens 20 begrenzt
wird.
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Der
Zylinder 10 umfasst Dichtungsmittel 28, die radial
zwischen dem Körper 12 des Zylinders und dem Kolben 20 eingefügt
sind, und eine Druckstange 28, die durch eine Gelenkverbindung 30 in
der Ausführung als Kugelgelenk beweglich mit dem Kolben 20 verbunden
ist.
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Das
Kugelgelenk 30 wird durch formschlüssiges Zusammenwirken
zwischen dem vorderen Ende der Druckstange 28 und einem
dazu passenden Teil eines Einsatzes 32 gebildet, mit dem
dieses Ende zusammenwirkt und der in einer Aushöhlung 34 gelagert
ist, die der Kolben 20 rückseitig enthält.
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Der
(nicht dargestellte) Nehmerzylinder einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung
für eine Kupplung, der grundsätzlich einen ähnlichen
Aufbau wie der vorstehend beschriebene Geberzylinder 10 aufweist,
umfasst einen Kolben, der axial beweglich im Innern eines Körpers
gelagert ist und eine hydraulische Druckkammer mit veränderlichem
Volumen begrenzt.
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Die
Druckstange 28 des Kolbens 20 des Geberzylinders 10 umfasst
ein hinteres axiales Ende 28B, das hier mit Anbringungsmitteln 36 versehen
ist und mit (nicht dargestellten) Betätigungsmitteln, insbesondere
mit einem Kupplungspedal oder mit einer Betätigungseinrichtung,
verbunden werden kann.
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Die
Betätigungsmittel haben die Aufgabe, es dem Fahrzeugführer
zu ermöglichen mit dem Fuß (im Falle eines Kupplungspedals)
gezielt ein Auskuppeln über die axiale Verschiebung des
Kolbens 20 von der hinteren Ruhe-Endposition zu einer vorderen
Betätigungsposition herbeizuführen.
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In
diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass der Geberzylinder 10 einer
hydraulischen Kupplungsbetätigungsvorrichtung während
des Betriebs die Aufgabe hat, eine Hydraulikflüssigkeit, etwa Öl,
das in der Hydraulikkammer 22 enthalten ist, zum Nehmerzylinder
zu befördern.
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Der
vordere Teil 12A des Körpers umfasst dazu einen
Anschluss 38, der sich hier seitlich in einem Winkel von
45° bezogen auf die Hauptachse X erstreckt und der an einem
Ende mit der Hydraulikkammer 22 über eine Öffnung 40 in
Verbindung steht, die durch den Querboden 14 des Körpers 12 hindurchgeht,
und dessen anderes Ende die Anfügung einer Anschlussleitung 42 ermöglicht.
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In 1 ist
das Ansatzstück einer solchen Leitung 42 dargestellt,
die an den Anschluss 38 angefügt ist, an dem sie
vorzugsweise durch Verriegelungsmittel 44, etwa durch einen
Sicherungsstift, als Variante durch Verschrauben, in Position gehalten werden
kann.
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Das
andere Ansatzstück der Leitung 42 ist entsprechend
an einen Anschluss des Nehmerzylinders angeschlossen, so dass die
jeweiligen Hydraulikkammern des Geberzylinders 10 und des
Nehmerzylinders miteinander in Verbindung stehen.
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Wenn
daher die Kupplung eingerückt ist, fällt das Volumen
der Hydraulikkammer 22 des Geberzylinders 10 maximal
aus, während das Volumen der Betätigungskammer
des Nehmerzylinders minimal ausfällt.
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Beim
Ausrück- oder Auskuppelvorgang bewirkt die Betätigung
der Druckstange 28 des Kolbens 20 seine axiale
Verschiebung nach vorn, wodurch wiederum eine Verringerung des Volumens
der Hydraulikkammer 22 herbeigeführt wird, aus
der die Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 42 zur
Betätigungskammer des Nehmerzylinders befördert
wird, deren Volumen sich entsprechend vergrößert.
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Die
Veränderung des Volumens der Hydraulikflüssigkeit
in der Betätigungskammer des Nehmerzylinders bewirkt dann
die Verschiebung des Kolbens, der wiederum auf Ausrückmittel
einwirken kann, in der Regel auf ein Ausrücklager, das
für mindestens eine Membranfeder vorgesehen ist, die zur Kupplung
gehört, und zwar entweder direkt im Falle eines hydraulischen
Ausrücklagers oder indirekt über eine Stange,
die auf eine Gabel und ein mechanisches Ausrücklager einwirkt.
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Der
Geberzylinder 10 umfasst in der Regel Rückstellmittel
für den Kolben, etwa eine Feder, die in der Hydraulikkammer
angeordnet ist und zwischen der Innenwand des Querbodens 14 und
dem vorderen Teil 24 des Kolbens 20 wirksam ist.
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Wie
dies in 1 für den Zylinder 10 dargestellt
ist, kann eine solche Feder vorteilhafterweise entfallen, wenn die
Betätigungsmittel, etwa das Kupplungspedal, bereits Rückstellmittel
umfassen, die den Kolben axial nach hinten zurückstellen
können, indem sie eine Zugbeanspruchung auf die Druckstange
ausüben.
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Wenn
daher der Fahrer den Fuß vom Pedal nimmt (bzw. wenn die
Betätigungseinrichtung zu ihrer ursprünglichen
Einrück- oder Einkuppelposition zurückkehrt),
beaufschlagen die Rückstellmittel den Kolben 20 des
Geberzylinders 10 zu seiner hinteren Ruhe-Endposition,
während im Nehmerzylinder die Rückstellfeder des
Kolbens erneut durch die Membranfeder zusammengedrückt
wird, die sie axial nach hinten beaufschlagt und dadurch den Kolben
des Nehmerzylinders zu seiner Ausgangsruheposition zurückstellt.
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Wenn
der Zylinder vorzugsweise Rückstellmittel für
den Kolben umfasst, die aus einer Schraubenfeder bestehen, enthält
die Innenwand des Querbodens 14 Zentriermittel 46,
die mit dem vorderen axialen Ende der (nicht dargestellten) Feder
zusammenwirken können, deren hinteres Ende axial in das Innere
des Kolbens 20 eindringt, der dazu in seinem vorderen Teil
mit einer entsprechenden Aufnahme 48 versehen ist.
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Der
Wegfall einer solchen Rückstellfeder für den Kolben 20 ermöglicht
vorteilhafterweise eine Vereinfachung des Geberzylinders 10 – durch
eine Vereinfachung des Kolbens und/oder durch den Wegfall der Zentriermittel – und
dadurch eine entsprechende Reduzierung der Herstellungskosten.
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Der
mittlere Teil des Geberzylinders 10, der durch den Teil 12B des
Körpers gebildet wird, umfasst vorzugsweise Befestigungsmittel
zur Befestigung des Geberzylinders 10 an einem ortsfesten
Teil des Fahrzeugs, etwa an einer Spritzwand.
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Derartige
Befestigungsmittel bestehen zum Beispiel aus einer Platte 50 mit
Nasen (in 1 nicht dargestellt), die Löcher
für den Durchgang von Befestigungsorganen, etwa von Schrauben,
enthalten, wobei die besagten Nasen quer verlaufen, das heißt in
einer radial ausgerichteten Ebene senkrecht zur Hauptachse X.
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Der
Geberzylinder 10 umfasst ferner einen weiteren Anschluss 52,
der mittig angeordnet und fest mit dem Teil 12B des Körpers
ausgebildet ist und dessen Aufgabe darin besteht, den Anschluss
der Hydraulikkammer 22 des Zylinders 10 insbesondere an
einen (nicht dargestellten) Behälter zum Nachfüllen
von Hydraulikflüssigkeit in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung
generell zu ermöglichen.
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Der
Nachfüllbehälter ist in der Regel außerhalb
des Geberzylinders 10 angebracht und über eine
Leitung 54 mit dem oberen freien Ende des Anschlusses 52 verbunden,
der einen Kanal 56 enthält, der durch den Körper 12 hindurchgeht
und radial innen in den mittleren Abschnitt der Innenbohrung 18 führt.
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Die
Abdichtung der Hydraulikkammer 22 nach außen erfolgt
durch Dichtungsmittel 26, die wenigstens eine dynamische
Dichtung umfassen, hier eine vordere Dichtung 58 in der
Ausführung als Verbunddichtung, zu der ein Teller 60 gehört,
und eine hintere Dichtung 62.
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Jede
Dichtung 58, 62 ist in eine entsprechende Aufnahme
des Körpers 12 eingesetzt, die eine Dichtungskammer
bildet, und umfasst eine radiale Dichtlippe, die dazu bestimmt ist,
mit einer zylindrischen Außenfläche 64 des
Kolbens 20 zusammenzuwirken.
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Während
des Betriebs übernimmt die vordere Dichtung 58 die
Abdichtung zwischen der Hydraulikkammer 22 und dem Nachfüllkanal 56,
der axial zwischen den Dichtungen 58, 62 mündet,
während die hintere Dichtung 62 für die
Abdichtung zwischen dem Kolben 20 und dem Körper 12B hinter
dem Kanal 56 sorgt.
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Während
jedoch die hintere Dichtung 62 ständig, unabhängig
von der jeweiligen Position des Kolbens 20, die Abdichtung
bewirkt, ist dies bei der vorderen Dichtung 58 nicht der
Fall, die das Auffüllen der Kammer 22 mit Hydraulikflüssigkeit über
den Kanal 56 ermöglichen soll, wenn sich der Kolben 20 in seiner
hinteren Ruhe-Endposition befindet.
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Dazu
enthält das vordere Ende des Kolbens 20, axial
gegenüber der Dichtlippe der vorderen Dichtung 58,
axiale Nuten 66, die umfangsmäßig verteilt und
in der Dicke des Kolbens 20 ausgebildet sind und zwischen
der Dichtlippe der Dichtung 58 und der zylindrischen Außenfläche 64 des
Kolbens 20 Öffnungen schaffen, durch die die Zirkulation
der Hydraulikflüssigkeit erfolgt, wodurch das Auffüllen
ermöglicht wird.
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Das
Auffüllen erfolgt nur dann, wenn sich der Kolben 20 in
der in 1 dargestellten hinteren Ruhe-Endposition befindet,
die durch hintere axiale Anschlagmittel, etwa durch eine Klammer 68,
genau bestimmt ist.
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Sobald
der durch die Druckstange 28 angetriebene Kolben 20 die
Ruheposition verlässt, um sich axial nach vorn zu bewegen,
verschieben sich die axialen Nuten 66 ebenfalls axial nach
vorn über die Dichtlippe der Dichtung 58 hinaus,
die dann durch das vollständige Zusammenwirken mit der
zylindrischen Außenfläche 64 des Kolbens 20 die
Hydraulikkammer 22 isoliert.
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Der
Geberzylinder 10 umfasst vorteilhafterweise axial vor der
vorderen Dichtung 58 einen Führungsring 70,
der an der Verbindungsstelle des vorderen 12A und hinteren
Teils 12B des Zylinderkörpers angefügt
ist, wobei der besagte Ring 70 eine vordere erste Führungsfläche 72 zur
Führung des Kolbens 20 aufweist.
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Vorteilhaftweise
ist eine hintere zweite Führungsfläche 74 direkt
in der Innenbohrung 18 des hinteren Teils 12B des
Körpers des Zylinders 10 ausgebildet, so dass
der Kolben 20 durch die besagten vorderen 72 und
hinteren Flächen 74 präzise geführt wird,
wenn sich der Kolben 20 während des Betriebs axial
in beide Richtungen verschiebt, das heißt von hinten nach
vorn und umgekehrt.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst
die Druckstange 28 einen radialen Kragen 76, der
axial hinter dem Kugelgelenk 30 angeordnet ist.
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Wie
eingangs dargelegt, ist es, wenn ein Geberzylinder 10,
wie der in Lieferposition in 1 und im
Detail in 2 veranschaulichte Zylinder,
an einem Fahrzeug eingebaut werden soll, insbesondere notwendig,
in einem ersten Montageschritt die Anbringung des hinteren Endes 28B der
Druckstange 28 an den Betätigungsmitteln, etwa
an einem (nicht dargestellten) Kupplungspedal, vorzunehmen, bevor in
einem zweiten Montageschritt der Geberzylinder 10 im Fahrzeug,
beispielsweise durch Verschraubung der Befestigungsplatte 50 an
einer Spritzwand befestigt wird.
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Im
Hinblick auf die Anbringung der Druckstange 28 ist es oft
erforderlich, diese zu neigen, das heißt sie im Verhältnis
zur Hauptachse X des Zylinders winklig zu verstellen, wie dies beispielsweise
in 3 im Vergleich zu 2 dargestellt
ist.
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Im
Verlauf eines solchen Vorgangs kommt es in einem Geberzylinder nach
dem Stand der Technik dazu, dass der radiale Kragen 76 mit
dem aus Kunststoff ausgeführte Kolben 20 zusammenwirkt,
indem er, in der Regel auf dessen Innenwand, Biegebeanspruchungen
ausübt, die einen mechanischen Bruch des Kolbens zur Folge
haben können.
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Denn
Kunststoffe oder Thermoplaste sind, wie vorstehend dargelegt, besonders
empfindlich gegenüber Biegebeanspruchungen.
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Um
insbesondere dieses Problem zu lösen, schlägt
die Erfindung daher eine neuartige Gestaltung vor, bei der der radiale
Kragen 76 nicht mehr solche Biegebeanspruchungen auf den
Kolben ausüben kann, um jedes Bruchrisiko am Kolben 20 beim
Einbau des Zylinders 10 auszuschließen.
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Erfindungsgemäß umfasst
der radiale Kragen 76 der Druckstange 28 des Kolbens 20 eine
vorderseitige Fläche 78, die, wenn die Druckstange 28 über
einen bestimmten Winkel θ hinaus im Verhältnis zur
Hauptachse X winklig verstellt wird, mit einem rückseitigen
Rand 80 des Kolbens 20 zusammenwirkt, auf den
der Kragen 76 der Stange 28 ausschließlich
eine axiale Druckbeanspruchung ausübt, das heißt
eine von hinten nach vorn gerichtete axiale Beanspruchung.
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Dank
der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Kolben 20 vor
der Ausübung der geringsten Biegebeanspruchung durch den
Kragen 76 geschützt, durch die er beschädigt
werden könnte, wenn die Druckstange 28 zur Anbringung
am Kupplungspedal aus der in 2 dargestellten
Ausgangsposition, in der die Stange 28 insgesamt koaxial
zur Achse X verläuft, zu einer in 3 dargestellten
geneigten Endposition winklig verstellt wird, in der die Druckstange 28 um
einen bestimmten Winkel, höchstens gleich dem Winkel θ,
nach oben oder nach unten winklig versetzt ist.
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Wenn
der Neigungswinkel der Stange 28 den Wert des Winkels θ erreicht,
wirkt vorteilhafterweise die vorderseitige Fläche 78 des Kragens 76 mit einer
hinteren vertikalen Fläche 82 zusammen, die der
hintere ringförmige Rand 80 des Kolbens aufweist.
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Der
Einsatz 32 umfasst vorzugsweise axial einen vorderen Teil 32A,
der mit ersten Mitteln 84 zur axialen Sicherung des Einsatzes 32 im
Kolben 20 versehen ist, die mit einer Innenwand 86 des
vorderen Teilstücks 88 der zylindrischen Aushöhlung 34 des
Kolbens 20 zusammenwirken können.
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Die
ersten axialen Sicherungsmittel 84 bestehen vorteilhafterweise
aus wenigstens einem ringförmigen Wulst 90, von
dem hier drei vorgesehen sind, die sich vom vorderen Teil 32A des
Einsatzes aus radial nach außen erstrecken und die im Axialschnitt
ein Sägezahnprofil aufweisen.
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Der
vordere Teil 32A des Einsatzes 32 enthält
mittig eine axiale Aussparung 92, die von einer Seite zur
anderen axial durch ihn hindurchgeht und in einem hinteren Teil 32B des
Einsatzes 32 mündet.
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Der
Einsatz 32 umfasst daher axial noch einen hinteren Teil 32B,
der eine konkave Aufnahme 94 enthält, die sich
axial nach hinten öffnet.
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Die
konkave Aufnahme 94 kann mit einer dazu passenden konvexen
Kugel 96 zusammenwirken, die das vordere Ende 28A der
Druckstange 28 bildet, um so das Kugelgelenk 30 zwischen
der Druckstange 28 und dem Kolben 20 zu bilden.
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Als
Variante ist das Kugelgelenk 30 durch eine Umkehrung der
Elemente ausgeführt, so dass die Kugel 96 am Einsatz 32 angebracht
ist, während die zugehörige Aufnahme 94 fest
mit der Druckstange 28 verbunden ist.
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Vorteilhafterweise
kann wenigstens ein Abschnitt des hinteren Teils 32B des
Einsatzes 32, bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
der Kugel 96 der Stange 28 in der Aufnahme 94,
mit einer Innenwand 98 eines hinteren Teilstücks 88B der
zylindrischen Aushöhlung 34 des Kolbens 20 zusammenwirken,
so dass zweite Mittel 100 zur axialen Sicherung des Einsatzes 32 im
Kolben 20 gebildet werden.
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Die
zweiten Sicherungsmittel 100 werden vorzugsweise durch
einen starren Teil des Einsatzes 32 gebildet, dessen Außendurchmesser
in etwa gleich dem Innendurchmesser des hinteren Teilstücks 88B der
Aushöhlung 34 ausfällt, die durch die Innenwand 98 begrenzt
wird, so dass eine feste Anbringung durch axiale Einpassung des
Einsatzes 32 in der Aushöhlung 34 des
Kolbens 20 ermöglicht wird.
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Der
Außendurchmesser der konvexen Kugel 96 ist vorteilhafterweise
größer oder gleich dem Innendurchmesser der konkaven
Aufnahme 94 des Einsatzes 32, so dass das Zusammenwirken
zwischen dem Einsatz 32 und der Wand 98 der Aushöhlung 34 des
Kolbens 20 herbeigeführt oder verstärkt wird,
um die axiale Sicherung durch eine Erhöhung des Maximalwerts
der axialen Krafteinwirkung zu verbessern, die als Zugbeanspruchung
durch die Druckstange 28 auf den Einsatz 32 ausgeübt
wird, ohne eine axiale Verschiebung des Einsatzes 32 im
Verhältnis zur Aushöhlung 34 und damit
zum Kolben 20 zu bewirken.
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Die
konkave Aufnahme 94 des Einsatzes wird axial nach hinten
durch Sicherungsfinger 102 begrenzt, die insgesamt axial
ausgerichtet und in der Art von "Blütenblättern"
umfangsmäßig um die konkave Aufnahme 94 herum
verteilt sind.
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Zwischen
den einzelnen Fingern 102 verläuft ein axialer
Schlitz 104.
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Die
Finger 102 können mit der rückseitigen Fläche
der Kugel 96 zusammenwirken, die nahezu vollständig
in der Aufnahme 94 des Einsatzes 32 enthalten
ist, so dass die Druckstange 28 axial verschiebbar mit
dem Einsatz 32 und dem Kolben 20 verbunden ist.
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Nach
einem wichtigen Merkmal der Erfindung können sich die Sicherungsfinger 102 des
Einsatzes 32 entlang einer insgesamt radialen Richtung im
Verhältnis zur Hauptachse X elastisch verformen, um, unabhängig
vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kolbens 20 um
den Einsatz 32 herum, das Einsetzen der zur Bildung des
Kugelgelenks dienenden konvexen Kugel 96 in der konkaven
Aufnahme 94 des Einsatzes zu ermöglichen.
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Während
der Montage der Bestandteile des Geberzylinders 10 kann
daher die Zusammenfügung der Druckstange 28 und
des Einsatzes 32 vorteilhafterweise vor oder nach dem Zusammenbau
des Einsatzes 32 und des Kolbens 20 vorgenommen
werden.
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Nach
einer ersten Möglichkeit wird der Zusammenbau der in 4 dargestellten
Teile, die den beweglichen Teil des Geberzylinders 10 bilden,
wie folgt durchgeführt: Zunächst werden der Einsatz 32 und
der Kolben 32 zusammengebaut, die eine einheitliche Baugruppe
bilden, woraufhin die Kugel der Druckstange 28 eingepasst
wird.
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Nach
einer zweiten Möglichkeit werden zunächst die
Druckstange 28 und der Einsatz 32 zusammengebaut,
woraufhin die Baueinheit axial von hinten nach vorn in die Aushöhlung 34 des
Kolbens 20 eingesetzt wird.
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Das
hintere freie Ende jedes Sicherungsfingers 102 krümmt
sich vorteilhafterweise zur Hauptachse X hin, wobei die Finger 102 ein
gegebenes radiales Spiel im Verhältnis zur Innenwand 98 des
hinteren Teilstücks 88B der zylindrischen Aushöhlung 34 des
Kolbens 20 aufweisen.
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Das
radiale Spiel der Finger 102 des Einsatzes 32 im
Verhältnis zum Kolben 20 ist so bestimmt, dass
im Innern der inneren Aushöhlung 34 des Kolbens 20 eine
radiale elastische Verformung jedes axialen Sicherungsfingers 102 der
Kugel 96 der Druckstange 28 mit dem Einsatz 32 ermöglicht
wird.
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Ein
solches radiales Spiel ermöglicht insbesondere beim Zusammenbau
des Kolbens 20, des Einsatzes 32 und der Druckstange 28 des
Geberzylinders 10 ein axiales Einsetzen der Kugel 96 der Stange 28 in
die konkave Aufnahme 94 des Einsatzes 32, auch
nachdem der Einsatz 32 zuvor fest mit dem Kolben 20 montiert
worden ist.
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Wie
dies in 5 veranschaulicht wird, weist die
Erfindung zudem den Vorteil auf, dass der Kolben 20 bei
diesen Vorgängen zum Zusammenbau der Teile, die den beweglichen
Teil des Zylinders 10 bilden, unbeschädigt bleibt.
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Denn
beim Einpassen der konvexen Kugel 96 der Stange 28 in
die konkave Aufnahme 94 des Einsatzes 32 kann
sich die Druckstange 28 winklig so verstellen, dass die
vorderseitige Fläche 78 mit der vertikalen Fläche 82 des
rückseitigen Rands 80 des Kolbens 20 zusammenwirkt.
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Wenn
beim Zusammenbau des Kolbens 20, des Einsatzes 32 und
der Druckstange 28 der Winkelversatz der Druckstange 28 den
besagten bestimmten Winkel θ überschreitet, hat
dies zur Folge, dass durch die vorderseitige Fläche 78 des
Kragens 76 der Stange 28 eine axiale Druckbeanspruchung (nach
vorn) auf den rückseitigen Rand 80 des Kolbens 20 ausgeübt
wird, die größer als ein Schwellenwert ausfällt.
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Beim Überschreiten
dieses Schwellenwerts setzt die Druckstange 28 vorteilhafterweise
auf, wobei die Kugel 96 die Finger 102 radial
nach außen beaufschlagt, die sich daraufhin verformen,
um automatisch ein Austreten der Kugel 96 der Stange 28 aus der
Aufnahme 94 des Einsatzes 32 zu bewirken.
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Ein
solches automatisches Austreten sorgt dafür, dass sichergestellt
werden kann, dass der Kolben 20 des Geberzylinders 10 nach Abschluss
des Zusammenbaus des Kolbens 20, des Einsatzes 32 und
der Druckstange 28 unbeschädigt bleibt.
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In
dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die rückseitige
Fläche 106 des radialen Kragens 76 der
Druckstange 28 mit den hinteren Anschlagmitteln 68 zusammenwirken,
die die hintere Ruhe-Endposition des Kolbens 20 bestimmen.
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Die
hinteren Anschlagmittel 68 bestehen vorzugsweise aus einer
am Körper 12 des Zylinders 10 angebrachten
Klammer, wobei die insgesamt "U"-förmig ausgebildete Klammer 68 zwei
Schenkel 108 umfasst, die sich im Innern der Innenbohrung 18 in Querrichtung,
das heißt rechtwinklig zur Hauptachse X, erstrecken.
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Die
Anschlagrückseite 106 des radialen Kragens 76 besteht
vorteilhafterweise aus einer konvexen Kugelfläche, die
mit einer entsprechenden Fläche 110 der Schenkel 108 der
hinteren Anschlagklammer des Kolbens 20 zusammenwirken
kann.
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Die
hintere konvexe Kugelfläche 106 ist vorteilhafterweise
auf den Mittelpunkt O der konvexen Kugel 96 zentriert,
die das Kugelgelenk 30 zwischen der Druckstange 28 und
dem Einsatz 32 bildet, so dass der Kolben 20 in
seiner hinteren Endposition unbeweglich verharrt, wenn die Druckstange 28 des Kolbens 20 im
Verhältnis zur Achse X winklig verstellt wird.
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Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn man, um die Verbindung des
hinteren Endes 28B der Druckstange 28 mit den
Betätigungsmitteln, etwa mit einem Kupplungspedal, zu ermöglichen,
die Stange 28 von einer Ausgangsposition aus, in der die
Stange 28 insgesamt koaxial zur Hauptachse X verläuft,
zu einer geneigten Position winklig verstellt, in der die Stange 28 im
Verhältnis zur Hauptachse X um einen gegebenen Winkel geneigt
ist, der höchstens gleich dem bestimmten Winkel θ ausfällt.
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Die
Beibehaltung der hinteren Endposition des Kolbens 20 ermöglicht
es vorteilhafterweise, die axiale Position der Nuten 66 im
Verhältnis zur Dichtlippe der vorderen Dichtung 58 und
demzufolge das korrekte Auffüllen der Hydraulikkammer 22 des
Zylinders 10 sicherzustellen.
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Denn
bei Nichtvorhandensein einer solchen auf dem Mittelpunkt O der Kugel 96 zentrierten
hinteren Kugelfläche 106 bewirkt die Winkelverstellung der
Druckstange 28 in entsprechender Weise das Zusammenwirken
der Fläche 106 des Kragens 76 mit der
Fläche 110 der Klammer 68, die axial
unbeweglich bleibt und auf den Kragen 76 eine Gegendruckbeanspruchung
ausübt, die wiederum über die vorderseitige Fläche 78 an
den Kolben 20 übertragen wird, wobei diese vorderseitige
Fläche den Kolben 20 axial so weit nach vorne
verschieben kann, dass jedes Auffüllen der Kammer 22 mit
Hydraulikflüssigkeit über die Nuten 66 verhindert
wird.
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Die
Druckstange 28 enthält vorteilhafterweise eine
Einsenkung 112, axial hinter dem Kragen 76, die
gegenüber den Schenkeln 108 der Klammer angeordnet
ist, um wenigstens eine Winkelauslenkung um den Winkel θ für
das Kugelgelenk 30 sicherzustellen.
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Die
Kraft zur axialen Sicherung des Einsatzes 32 im Verhältnis
zum Kolben 20, die insbesondere durch die ersten 84 und/oder
zweiten Mittel 100 ausgeübt wird, ist größer
als eine nach hinten gerichtete axiale Rückstellkraft,
die durch die Rückstellmittel der Betätigungsmittel
als Zugbeanspruchung auf die Druckstange 28 ausgeübt
wird und den Kolben 20 zu seiner hinteren Endposition zurückstellen
kann.
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Wie
bereits dargelegt, kann von daher vorteilhafterweise das Rückstellorgan
für den Kolben 20 entfallen, das üblicherweise
aus einer Schraubenfeder besteht, die in der Hydraulikkammer 22 des
Zylinders 10 angeordnet ist, wodurch wiederum eine entsprechende
Kostenreduzierung und eine Vereinfachung des Geberzylinders 10 ermöglicht
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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