DE102009004717A1

DE102009004717A1 - Kolben für einen Hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE102009004717A1
Application number: DE102009004717A
Authority: DE
Inventors: Tatiana Eiltelwein; Saulo Ribeiro
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Hydraulikzylinder, insbesondere einen Geberzylinder für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges, der in einem Gehäuse axial verschiebbar ist, wobei zwischen dem Kolben und dem Gehäuse eine dynamische Dichtung und eine statische Dichtung abdichten, und erfindungsgemäß der Kolben radial geteilt ist, in einen ersten Bereich, auf dem die dynamische Dichtung abdichtet und in einen zweiten Bereich, auf dem die statische Dichtung sitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Hydraulikzylinder, insbesondere einen Geberzylinder für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Gattungsgemäße Geberzylinder weisen ein hohlzylindrisch gestaltetes Gehäuse auf, welches mit einem Zulaufanschluss und einem Druckanschluss verbunden ist und zur Aufnahme eines längsverschiebbaren Kolbens dient. Am Kolben wird üblicher Weise eine schwenkbar angelenkte Kolbenstange befestigt, die eine Verbindung zu einer Pedalvorrichtung herstellt. Der Kolben begrenzt einen auf einer Primärseite des Geberzylinders befindlichen mit einem Druckmittel befüllbaren Primärdruckraum, welcher mit einem Nachlaufbehälter zum Ausgleich von Druckmittel mittels einer Nachlaufleitung auf einer Sekundärseite des Geberzylinders mit einem Sekundärdruckraum verbindbar ist, und mit einer zwischen dem Kolben und dem Gehäuse wirksamen Dichtung, die die Primärseite gegenüber der Sekundärseite abdichtet. Dabei werden meist eine statische und eine dynamische Dichtung verwendet. An die Oberflächenqualität des Kolbens werden dabei unterschiedliche Genauigkeitsanforderungen gestellt, in Abhängigkeit davon, welche Dichtung auf welchem Kolbenbereich entlanggleitet bzw. angeordnet ist. An den Kolbenbereich, der in der dynamischen Dichtung gleitet, werden dabei besonders hohe Genauigkeits- und Qualitätsanforderungen gestellt.
Aus DE 298 22 705 U1 ist ein Geberzylinder für Fahrzeughydraulik bekannt, bei welchem die Abdichtung des Kolbens über eine ortsfest angeordnete Primärdichtung und eine ortsfest angeordnete Sekundärdichtung erfolgt, wobei die Dichtungen axial zueinander versetzt angeordnet sind. Zwischen beiden Dichtungen sitzt eine Distanzscheibe, welche radial ausgerichtete Durchtritte aufweist, die in einen Ringspalt zwischen Kolben und Distanzscheibe mündet und in Neutrallage eine Verbindung zum Druckraum herstellt. In dieser Neutrallage des Kolbens wird zwischen der radial inneren Dichtlippe der Primärdichtung und dem Kolben ein Ringspalt gebildet, der eine Strömungsverbindung vom Zulauf (der Nachlaufleitung) zum Druckraum sicherstellt. Die Distanzscheibe weist axial ausgerichtete Vorsprünge auf, die über den Umfang verteilt angeordnet sind und zwischen denen sich die Durchtritte erstrecken. Nachteilig ist der komplizierte Aufbau. Der Kolben besteht aus einer Stahlbuchse, in die zwei Kunststoffhalbschalen eingepasst sind und muss an seiner gesamten Oberfläche eine hohe Genauigkeit hinsichtlich Oberflächenqualität sowie der Form- und Lageabweichungen aufweisen, wodurch die Herstellung sehr preisintensiv ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben für einen Hydraulikzylinder, insbesondere einen Geberzylinder für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges zu entwickeln, der einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Kolben für einen Hydraulikzylinder, insbesondere einen Geberzylinder für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges, ist in einem Gehäuse axial verschiebbar, wobei zwischen dem Kolben und dem Gehäuse eine dynamische Dichtung und eine statische Dichtung abdichten, weist erfindungsgemäß eine Teilung auf, in einen ersten Bereich, auf dem die dynamische Dichtung abdichtet und in einen zweiten Bereich, auf dem die statische Dichtung sitzt. Der erste Bereich und der zweite Bereich des Kolbens sind miteinander verbunden, wobei die Verbindung durch eine Steckverbindung (formschlüssig), eine stoffschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige Verbindung oder eine kombinierte Fügeverbindung erfolgen kann (z. B. durch Form- und Stoffschluss) und die stoffschlüssige Verbindung insbesondere eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung ist.
Der erste Bereich, der in der dynamischen Dichtung gleitet und zu dieser andichtet, weist dabei einen Außendurchmesser mit einer hohen Oberflächenqualität auf.
Weiterhin ist/sind in dem ersten Bereich des Kolbens in Richtung zu seinem zweiten Bereich wenigstens eine, bevorzugt jedoch mehrere über den Umfang verteilte Schnüffelnuten vorgesehen. Die Schnüffelnuten sind radial nach außen und axial in Richtung zum zweiten Bereich des Kolbens offen.
Weiterhin weist der erste Bereich des Kolbens in Richtung zu seinem zweiten Bereich eine stirnseitige erste Ausnehmung auf, in welche der zweite Bereich eingreifbar ist.
An seinem, dem seinem zweiten Bereich abgewandten Ende, weist der erste Bereich des Kolbens an eine stirnseitige zweite Ausnehmung auf, welche zur Aufnahme einer Kolbenstange dient.
Der zweite Bereich des Kolbens weist einen ersten Außendurchmesser zur Aufnahme der statischen Dichtung auf.
An den ersten Außendurchmesser des zweiten Bereiches des Kolbens schließt sich in Richtung zum ersten Bereich ein Flansch an, an den sich wiederum in Richtung zum ersten Bereich ein Vorsprung anschließt, der korrespondierend zu der ersten Ausnehmung des ersten Bereiches ausgebildet ist und im montierten Zustand in diese eingreift.
In Richtung zur dynamischen Dichtung ist am Flansch eine erste Stirnfläche ausgebildet und in Richtung zur statischen Dichtung weist der Flansch eine zweite Stirnfläche auf, an der die statische Dichtung axial anliegt.
Weiterhin ist am zweiten Bereich des Kolbens an seiner dem ersten Bereich abgewandten Seite ein zweiter Außendurchmesser vorgesehen, der im Vergleich zum ersten Außendurchmesser reduziert ist.
In den Bereich des ersten Außendurchmessers des zweiten Bereiches des Kolbens sind aus Richtung der ersten Stirnfläche des Flansches mehrere über den Umfang verteilte, sich axial erstreckende Ausnehmungen eingebracht, die eine radiale Federwirkung gewährleisten, wodurch eine radiale Klemmwirkung in Bezug auf die statische Dichtung erzielt wird, so dass diese sicher auf dem ersten Außendurchmesser des zweiten Bereiches des Kolbens sitzt.
Der zweite Bereich des Kolbens kann dabei in einer geringeren Qualitätsstufe bearbeitet werden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin begründet, dass durch die radiale Teilung des Kolbens nur der Bereich mit einer hohen Oberflächenqualität am Außendurchmesser zu versehen ist, für welchen dies erforderlich ist. Durch die separate Ausbildung dieses Bereiches ist dies einfacher möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Längsschnitt eines ersten Bereiches eines Kolbens,
2: Dreidimensionale Darstellung des ersten Bereiches eines Kolbens,
3: Seitenansicht eines zweiten Bereiches eines Kolbens,
4: Vorderansicht des zweiten Bereiches eines Kolbens aus Richtung des ersten Bereiches,
5: Längsschnitt B-B dem. 4,
6: Geberzylinder im Längsschnitt mit einer ersten Endposition des Kolbens,
7: Geberzylinder im Längsschnitt mit einer zweiten Endposition des Kolbens.
In 1 ist der erste Bereich 2.1 eines Kolbens 2 im Längsschnitt und in 2 in dreidimensionaler Darstellung dargestellt. Der erste Bereich 2.1 dichtet zu einer hier nicht dargestellten dynamischen Dichtung mit seinem Außendurchmesser D2.1 ab, der eine hohe Oberflächenqualität aufweist.
An einem Ende des ersten Bereiches 2.1 des Kolbens 2, welches in Richtung zu seinem zweiten Bereich 2.2 liegt, sind mehrere über den Umfang verteilte Schnüffelnuten 5 eingebracht, die radial nach außen und axial in Richtung zum zweiten Bereich 2.2 des Kolbens 2 offen sind.
Auf der Seite, auf welcher sich die Schnüffelnuten befinden, weist der erste Bereich 2.1 des Kolbens eine stirnseitige erste Ausnehmung 6 auf und an seinem gegenüberliegenden Ende ist eine zweite stirnseitige zweite Ausnehmung 7 eingebracht, welche zur Aufnahme einer nicht dargestellten Kolbenstange dient.
In 3 bis 5 ist der zweite Bereich 2.2 des Kolbens 2 dargestellt. Dieser weist einen ersten Außendurchmesser D2.2-1 zur Aufnahme der hier nicht dargestellten statischen Dichtung auf. An den ersten Außendurchmesser D2.2-1 des zweiten Bereiches 2.2 schließt sich in Richtung zum ersten Bereich 2.1 ein Flansch 8 und an diesen wiederum ein in Richtung zum ersten Bereich 2.1 weisender Vorsprung 9 an, der korrespondierend zu der ersten Ausnehmung 6 des ersten Bereiches 2.1 ausgebildet ist und im montierten Zustand in diese eingreift. Der Flansch 8 weist eine erste Stirnfläche 8.1 auf, an der die dynamische Dichtung axial anlegbar ist. Weiterhin besitzt der Flansch 8 eine zweite Stirnfläche 8.2.
Der zweite Bereich 2.2 des Kolbens 2 besitzt an seiner dem ersten Bereich 2.1 des Kolbens 2 abgewandten Seite einen zweiten Außendurchmesser D2.2-2, der im Vergleich zum ersten Außendurchmesser D2.2-1 reduziert ist.
In den Bereich des ersten Außendurchmessers D2.2-1 des zweiten Bereiches 2.2 des Kolbens 2 sind aus Richtung der ersten Stirnfläche 8.1 des Flansches 8 mehrere über den Umfang verteilte, sich axial erstreckende Ausnehmungen 10 eingebracht, durch die ein sicherer Sitz der statischen Dichtung 4 gewährleistet wird.
Der erste Bereich 2.1 und der zweite Bereich 2.2 des Kolbens 2 werden miteinander verbunden und damit der erfindungsgemäße Kolben 2 gem. 6 und 7 gebildet. Dabei greift der Vorsprung 9 des zweiten Bereiches 2.2 in die erste Ausnehmung 6 des ersten Bereiches 2.1 ein und der Flansch 8 liegt an dem ersten Bereich 2.1 mit seiner ersten Stirnfläche an.
Die 6 und 7 zeigen den Längsschnitt eines Geberzylinders, welcher ein Gehäuse 1 mit einem Befestigungsflansch 1.1 aufweist, wobei in dem Gehäuse 1 eine Führungsbuchse 13 sitzt, in welcher der Kolben 2 axial geführt wird. Am Kolben 2 ist eine Kolbenstange K in der zweiten Ausnehmung 7 schwenkbar angelenkt, die eine Verbindung zu einer nicht darge stellten Pedalvorrichtung herstellt. In das Gehäuse 1 münden eine Nachlaufleitung 11 und ein Druckanschluss 12. Die Führungsbuchse 13 sitzt zwischen der Einmündung der Nachlaufleitung 11 und dem Befestigungsflansch 1.1. An das in Richtung zur Nachlaufleitung 11 weisende Ende der Führungsbuchse 13 schließt sich die dynamische Dichtung 3 an, die durch die Führungsbuchse 13 axial begrenzt wird. Die dynamische Dichtung 3 dichtet am Außendurchmesser D2.1 des ersten Bereiches 2.1 des Kolbens 2 und am Innendurchmesser des Gehäuses 1 ab. Die auf dem zweiten Bereich 2.2 des Kolbens 2 angeordnete statische Dichtung 4 dichtet ebenfalls am Innendurchmesser des Gehäuses 1 ab. Zwischen statischer und dynamischer Dichtung 3, 4 mündet die Nachlaufleitung 11 in das Gehäuse 1.
In 6 ist der Geberzylinder in einer Ausgangsstellung dargestellt, die bei einem nicht betätigten Pedal eingenommen wird. Dabei befindet sich der Kolben 2 in einer vorderen Endstellung. 7 zeigt den Geberzylinder bei Betätigung eines Pedals, wobei sich der Kolben 2 in einer hinteren Endstellung befindet.

1: Gehäuse
1.1: Flansch des Gehäuses 1
2: Kolben
2.1: erster Bereich des Kolbens 2
2.2: zweiter Bereich des Kolbens 2
3: dynamische Dichtung
4: statische Dichtung
5: Schnüffelnuten
6: erste Ausnehmung
7: zweite Ausnehmung
8: Flansch
8.1: erste Stirnfläche des Flansches 8
8.2: zweite Stirnfläche des Flansches 8
9: Vorsprung
10: Ausnehmungen
11: Nachlaufleitung
12: Druckanschluss
13: Führungsbuchse
D2.1: Außendurchmesser des ersten Bereiches
D2.2-1: erster Außendurchmesser des zweiten Bereiches
D2.2-2: zweiter Außendurchmesser des zweiten Bereiches
K: Kolbenstange

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

- DE 29822705 U1 [0003]

Claims

Kolben für einen Hydraulikzylinder, insbesondere einen Geberzylinder für Kupplungs- oder Bremssysteme eines Kraftfahrzeuges, der in einem Gehäuse (1) axial verschiebbar ist, wobei zwischen dem Kolben (2) und dem Gehäuse (1) eine dynamische Dichtung (3) und eine statische Dichtung (4) abdichten, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben radial geteilt ist – in einen ersten Bereich (2.1), auf dem die dynamische Dichtung (3) abdichtet und – in einen zweiten Bereich (2.2) auf dem die statische Dichtung (4) sitzt.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) und der zweite Bereich (2.2) des Kolbens (2) miteinander verbunden sind.
Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) und der zweite Bereich (2.2) des Kolbens (2) miteinander durch eine Steckverbindung, eine stoffschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige Verbindung oder eine kombinierte Fügeverbindung miteinander verbunden sind.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) einen mit der dynamischen Dichtung (3) abdichtenden Außendurchmesser (D2.1) aufweist, der eine hohe Oberflächenqualität aufweist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) des Kolbens (2) in Richtung zu seinem zweiten Bereich (2.2) wenigstens eine Schnüffelnut (5) aufweist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) des Kolbens (2) mehrere über den Umfang verteilte Schnüffelnuten (5) aufweist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüffelnut/en (5) radial nach außen und axial in Richtung zum zweiten Bereich (2.2) des Kolbens (2) offen sind.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) des Kolbens (2) in Richtung zu seinem zweiten Bereich (2.2) eine stirnseitige erste Ausnehmung (6) aufweist, in welche der zweite Bereich (2.2) eingreifbar ist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (2.1) des Kolbens (2) an seinem dem zweiten Bereich (2.2) abgewandten Ende eine stirnseitige zweite Ausnehmung (7) aufweist, welche zur Aufnahme einer Kolbenstange dient.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2.2) des Kolbens (2) einen ersten Außendurchmesser (D2.2-1) zur Aufnahme der statischen Dichtung (4) aufweist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den ersten Außendurchmesser (D2.2-1) des zweiten Bereiches (2.2) in Richtung zum ersten Bereich (2.1) ein Flansch (8) anschließt.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Flansch (8) des zweiten Bereiches (2.2) in Richtung zum ersten Bereich (2.1) ein Vorsprung (9) anschließt, der korrespondierend zu der ersten Ausnehmung (6) des ersten Bereiches ausgebildet ist und im montierten Zustand in diese eingreift.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (8) in Richtung zur dynamischen Dichtung (3) eine erste Stirnfläche (8.1) aufweist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (8) in Richtung zur statischen Dichtung (4) eine zweite Stirnfläche (8.2) aufweist, an der die statische Dichtung (4) axial anliegt.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (2.2) des Kolbens (2) an seiner dem ersten Bereich (2.1) des Kolbens (2) abgewandten Seite einen zweiten Außendurchmesser (D2.2-2) aufweist, der im Vergleich zum ersten Außendurchmesser (D2.2-1) reduziert ist.
Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereich des ersten Außendurchmessers (D2.2-1) des zweiten Bereiches (2.2) des Kolbens (2) aus Richtung der ersten Stirnfläche (8.1) des Flansches (8) mehrere über den Umfang verteilte, sich axial erstreckende Ausnehmungen (10) eingebracht sind.
Hydraulikzylinder mit einem Kolben nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.