DE102010036170A1

DE102010036170A1 - Kupplungsgeberzylinder

Info

Publication number: DE102010036170A1
Application number: DE102010036170A
Authority: DE
Inventors: Jochen Blauhut
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für hydraulische Betätigungssysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse ausgebildeten Kolbenraum, den ein axial verschiebbarer Kolben begrenzt, einem in den Kolbenraum mündenden Anschluss für ein Fluid zu einem Nehmerzylinder und einem Nachlaufanschluss für ein Fluid mit einem Nachlaufkanal zur Herstellung einer Fluidverbindung des Kolbenraums mit einem Nachlaufbehälter, wobei der Nachlaufanschluss einen endseitigen Anschlussstutzen aufweist und erfindungsgemäß bei Druckaufbau des Fluiddruckes durch den Staudruck die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Kolbenraum mittels eines in den Nachlaufanschluss integrierten Sperrelementes durch den auf das Sperrelement wirkenden Fluiddruck trennbar ist, und dass die Fluidverbindung bei sinkendem Fluiddruck durch das Sperrelement freigebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für hydraulische Betätigungssysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Geberzylinder dienen als Hauptzylinder zur Betätigung hydraulischer Bremsen oder Kupplungen. Damit im Kolbenraum ein Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit stattfinden kann, der beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder durch Verschleiß an den Betätigungsorganen (Brems- oder Kupplungsbeläge) notwendig wird, ist der im Geberzylinder ausgebildete Kolbenraum mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Nachlaufbehälter verbunden. Damit im Kolbenraum Druck aufgebaut werden kann, muss in der Druckaufbauphase der Nachlaufbehälter vom Kolbenraum abgetrennt werden. Die bekannten Geberzylinder sind hierzu mit einem Primär- und einem Sekundärraum versehen. Der Primärraum dient zum Druckaufbau, der Sekundärraum ist während der Druckaufbauphase mit dem Nachlaufbehälter verbunden. Der Sekundärraum wird durch einen Ringspalt zwischen Kolben und Gehäusewand ausgebildet, der in axialer Richtung durch zwei am Kolben angeordnete Dichtungen begrenzt wird. Wird der Kolben zum Druckaufbau betätigt, fährt die vordere Kolbendichtung über die die Verbindung zwischen Kolbenraum und Nachlaufbehälter herstellende Schnüffelbohrung hinweg und trennt diese somit vom Primärraum ab. Dennoch kann es zu einer unerwünschten Druckausbreitung in den Nachlauf kommen.
Um dies zu vermeiden, ist aus DE 196 53 270 B4 ein Geberzylinder bekannt, der ein Schließelement aufweist, welches in dem im Gehäuse ausgebildeten Zulaufkanal angeordnet ist. Das Schließelement ist in Form eines Stößels ausgebildet, der in der geöffneten Stellung in den Kolbenraum hineinragt und in der geschlossenen Stellung auf einen in Richtung zum Nachlaufbehälter angeordneten Dichtring einwirkt. Über diesen Dichtring erfolgt die Abtrennung des Zulaufkanals. Der Stößel übernimmt die Funktion eines Steuerkolbens und weist relativ lange Führungsflächen auf, was fertigungstechnisch nachteilig ist. Der Stößel wird durch den Kolben des Geberzylinders in die geschlossene Stellung bewegt. Durch das Gleiten des Stößels auf dem Kolben wird dabei ein Reibmoment erzeugt, welches ebenfalls nachteilig wirkt. Weiterhin ist diese Lösung anfällig für Fluidverschmutzungen durch Abrieb etc., der in den Dichtungen bzw. Führungen hängen bleibt und die Funktion gefährdet.
Der Anschluss, welcher mit dem Nachlaufbehälter gekoppelt wird, ist mit einem Fortsatz des Gehäuses mittels einer Steckverbindung verbunden, die keine axiale Sicherung aufweist, so dass die Gefahr des sich Lösens der Steckverbindung besteht.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Geberzylinder mit einem Anschluss für einen Nachlaufbehälter zu entwickeln, wobei in den Anschluss eine Rückschlageinheit integriert ist, die einen einfachen und funktionssicheren Aufbau besitzt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der für hydraulische Betätigungssysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugen einsetzbare Geberzylinder weist einen in einem Gehäuse ausgebildeten Kolbenraum auf, den ein axial verschiebbarer Kolben begrenzt, wobei in den Kolbenraum ein Anschluss für ein Fluid zu einem Nehmerzylinder und einem Nachlaufanschluss für ein Fluid mit einem Nachlaufkanal zur Herstellung einer Fluidverbindung des Kolbenraums mit einem Nachlaufbehälter münden und wobei der Nachlaufanschluss einen endseitigen Anschlussstutzen aufweist und dass erfindungsgemäß bei Druckaufbau des Fluiddruckes im Kolbenraum die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Kolbenraum mittels eines in den Nachlaufanschluss integrierten Sperrelementes durch den auf das Sperrelement wirkenden Fluiddruck trennbar und die Fluidverbindung bei sinkendem Fluiddruck durch das Sperrelement freigebbar ist.
Derartige Geberzylinder sind für alle Anwendungen, bei denen der axiale Bauraum begrenzt ist, einsetzbar. Weiterhin ist dieses Prinzip beliebig auf alle Bauarten von Geberzylindern erweiterbar. Durch die fluidgesteuerte Volumenstrombetätigung des Kolbens ist das System unanfällig gegen Verschmutzungen im Fluid und nicht verschleißanfällig. Hierdurch kann ein einfacher Geberzylinder gebaut werden, der nicht die Nachteile nachsaugender Dichtung hat und bei dem die Betätigung vollhydraulisch erfolgt.
Dabei wirkt auf das Sperrelement eine Kraft eines ersten Kraftspeichers derart, dass die Fluidverbindung bei Druckaufbau des Fluiddruckes P1 entgegen der Kraft des ersten Kraftspeichers trennbar ist und bei sinkendem Fluiddruck P1 durch die auf das Sperrelement wirkende Kraft des ersten Kraftspeichers freigebbar ist.
Das Sperrelement ist vorteilhafter Weise in einer, eine Längsachse aufweisenden, gehäuseartigen Rückschlageinheit des Nachlaufanschlusses integriert, die einen Anschlag mit einer Dichtfläche aufweist, an welchem das Sperrelement bei getrennter Fluidverbindung durch Druckaufbau des Fluiddruckes im Geberzylinder die Fluidverbindung zum Nachlaufbehälter trennend anliegt.
Der Nachlaufanschluss weist insbesondere ein erstes Teil in Form eines gehäuseseitigen Fortsatzes und ein zweites Teil mit dem endseitigen Anschlussstutzen auf, wobei sich das erste und das zweite Teil an ihren aufeinander zuweisenden Bereichen zu der gehäuseartigen Rückschlageinheit erweitern und miteinander verbunden sind und der Anschlag in dem zweiten Teil oder an einem separaten Anschlagteil ausgebildet ist.
Das Sperrelement kann in verschiedenen Varianten gestaltet sein. Es kann z. B. eine in Richtung zum Anschlag im Wesentlichen sphärisch gekrümmte Dichtfläche oder eine im Wesentlichen ebene oder auch ringförmig umlaufende Dichtfläche aufweisen, die geeignet ist, am Anschlag abzudichten.
Alternativ kann das Sperrelement in Form einer Dichtmembran ausgebildet sein.
Das Sperrelement wird mittels eines Befestigungselementes und/oder des ersten Kraftspeichers in der Rückschlageinheit befestigt und/oder geführt bzw. lagefixiert.
Der erste Kraftspeicher kann in Form einer Druckfeder, z. B. als Spiralfeder/Wendelfeder oder Tellerfeder oder auch in der Art einer Membranfeder ausgebildet sein.
Es ist z. B. möglich, das Befestigungselement in der Art einer Führungshülse mit einem Befestigungsflansch zu gestalten und dieses am Befestigungsflansch zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der Rückschlageinheit zu befestigen. Das Sperrelement weist in diesem Fall z. B. einen zylindrischen Bereich auf und wird in Richtung zur Längsachse der Rückstelleinheit mit dem zylindrischen Bereich axial verschiebbar an dem Befestigungselement aufgenommen.
Alternativ kann ein Sperrelement im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sein und an seinem Außenumfang mittels einer Membranfeder oder mittels Federzungen einer Tellerfeder in axialer Richtung verstellbar aufgenommen werden, wobei die Membranfeder bzw. die Tellerfeder an ihrem Außenumfang eingespannt wird.
Auch eine scheibenförmige Gestaltung eines Sperrelementes kann zu der erfindungsgemäßen Abdichtung verwendet werden. Das scheibenförmige Sperrelement kann z. B. mit Hilfe des ersten Kraftspeichers oder zwischen dem ersten Kraftspeicher und einem weiteren Kraftspeicher axial verstellbar aufgenommen sein.
Der erste Kraftspeicher kann in der Art einer Tellerfeder oder einer Spiralfeder und der weitere Kraftspeicher ebenfalls in der Art einer Tellerfeder oder einer Spiralfeder ausgebildet sein.
Um das Durchströmen der Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten, muss das Befestigungselement mit Durchströmöffnungen versehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Sperrelement auch in Form einer Dichtmembran ausgebildet sein, wodurch die Verwendung eines ersten Kraftspeichers entfallen kann. Die Dichtmembran ist dann vorzugsweise an dem Durchströmöffnungen aufweisenden Befestigungselement oder anderweitig in Richtung zum Geberzylinder befestigt, so dass sie sich das bei Druckaufbau des Fluiddruckes im Kolbenraum an die Durchbrüche im Befestigungselement bzw. im Anschlagteil verschließen und somit die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Kolbenraum trennend an dem Anschlag anlegt, wobei auch der Anschlag am Befestigungsteil ausgebildet sein kann.
Das Befestigungsteil bzw. das Anschlagteil und die Dichtmembran sind entweder im Wesentlichen eben oder kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet und werden vorzugsweise mit dem Außenumfang an der Rückschlageinheit befestigt.
Der erste Teil und der zweite Teil der Rückschlageinheit werden insbesondere mit einer Schnellverbindung, z. B. mittels eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden.
Der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen in der geringen Anzahl der benötigten Bauteile, im einfachen konstruktiven Aufbau sowie den geringen Fertigungskosten und im geringen Bauraumbedarf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines Geberzylinders mit Rückschlagsperreinheit zum Gewährleisten der Befüll- und Nachlauffunktion bei nicht betätigtem Kolben,
2 eine Prinzipdarstellung eines Geberzylinders mit Rückschlagsperreinheit bei Druckaufbau im Kolbenraum durch die Betätigung des Kolbens,
3 die Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit mit einem Sperrelement, welches axial verschiebbar in einem Befestigungselement geführt wird und eine sphärisch gekrümmte Dichtfläche aufweist,
4 die Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit mit kugelförmigem Sperrelement, welches durch eine Membranfeder eingespannt ist,
5 die Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit mit einem scheibenförmigen Sperrelement, welche zwischen einem ersten Kraftspeicher in Form einer Tellerfeder und einer Spiralfeder aufgenommen ist,
6 die Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit mit einem scheibenförmigen Sperrelement, welches von einem ersten Kraftspeicher in Form einer Spiralfeder aufgenommen ist,
7 eine Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit, bei welcher eine ebene Dichtmembran verwendet wird und
8 eine Prinzipdarstellung einer Rückschlageinheit mit einer kegelstumpfförmigen Dichtmembran.
1 und 2 zeigen eine Prinzipdarstellung eines Geberzylinders 1 mit Rückschlagsperreinheit 10 zum Gewährleisten der Befüll- und Nachlauffunktion bei nicht betätigtem Kolben 2. Der Geberzylinder 1 wird insbesondere für hydraulische Betätigungssysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt und weist ein Gehäuse 3 auf, in dem der Kolben 2 entlang der Gehäuseachse AG axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben 2 einen Kolbenraum 4 begrenzt. In den Kolbenraum 4 münden ein Anschluss 5 für ein Fluid zu einem hier nur schematisch angedeuteten Nehmerzylinder 6 und ein Nachlaufanschluss 7 für ein Fluid mit einem Nachlaufkanal 8 zur Herstellung einer Fluidverbindung des Kolbenraums 4 mit einem eben falls schematisch dargestellten Nachlaufbehälter 9, wobei der Nachlaufanschluss 7 einen gehäuseseitigen Fortsatz 7.1 und einen endseitigen Anschlussstutzen 7.2 aufweist. In den Nachlaufanschluss 7, der eine Längsachse A aufweist, ist die Rückschlagsperreinheit 10, die hier ebenfalls nur schematisch angedeutet ist, zwischen dem gehäuseseitigen Fortsatz 7.1 und dem Anschlussstutzen 7.2 integriert.
Wenn das Pedal wie in 1 nicht betätigt ist, kann aufgrund der geöffneten Rückschlagsperreinheit 10 Fluid F in den Kolbenraum 4 (Druckraum) nachfließen, wobei die sog. Schnüffelfunktion bestehen bleibt und wobei der Kolbenraum 4 mit Fluid befüllt werden kann. Fluid F kann somit aus dem Nachlaufbehälter 9 über den Anschluss 5 durch die geöffnete Rückschlagsperreinheit 10 in den Kolbenraum 4 des Geberzylinders 1 strömen.
Gem. 2 wird bei Druckaufbau des Fluiddruckes P1 im Kolbenraum 4 die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter 9 und dem Kolbenraum 4 mittels eines in die Rückschlagsperreinheit 10 des Nachlaufanschlusses 7 integrierten Sperrelementes 11 (s. 3 bis 8) durch den auf das Sperrelement 11 wirkenden Fluiddruck P1 getrennt, wodurch kein Fluid F über den Nachlaufanschluss 7 in den Nachlaufbehälter 9 strömen kann. Dies erfolgt, wenn das Pedal betätigt wird durch den entstehenden Volumenstrom, der das Ventil über den Staudruck schließt. Hierdurch steigt der Druck im Kolbenraum 4 an und wird entsprechend über den Anschluss 5 an den Nehmerzylinder 6 weitergeleitet.
Bei sinkendem Fluiddruck P1 wird die Fluidverbindung zwischen Nachlaufbehälter 9 und Kolbenraum 4 durch das Sperrelement 11 wieder freigegeben, so dass gem. 1 aus dem Nachlaufbehälter 9 wieder Fluid F in den Kolbenraum 4 strömen kann.
Gestaltungsvarianten der Rückschlagsperreinheit 10 in geöffneter Position werden in den 3 bis 7 dargestellt.
In 8 ist die Rückschlagsperreinheit 10 links geöffnet und rechts geschlossen.
Aus allen Darstellungen gemäß 3 bis 8 ist ersichtlich, dass sich die Rückschlagsperreinheit 10 in der Nachlaufleitung 7 gehäuseartig erweitert. Dabei ist der Nachlaufanschluss 7 zweiteilig ausgebildet, wobei das erste Teil 10.1 aus dem gehäuseseitigen Fortsatz 7.1 gebildet wird, der sich umfangsseitig erweitert. Das zweite Teil 10.2 weist den Anschlussstutzen 7.2 auf und erweitert sich in Richtung zum ersten Teil 10.1. Die Erweiterungen bilden das Gehäuse der Rückschlagsperreinheit 10, in welcher das Sperrelement 11 angeordnet ist. Beide Teile 10.1 und 10.2 sind über eine Schnellverbindung in Form eines Bajonettverschlusses 12 oder durch eine Schnappverbindung miteinander verbunden.
Gem. 3 ist das Sperrelement 11 mit einer sphärisch gekrümmten Oberfläche 11.1 versehen, an die sich ein umlaufender Flansch 11.2 anschließt. Weiterhin weist das Sperrelement 11 einen zylinderförmigen Bereich 11.3 auf. Das Sperrelement 11 wird von einem Befestigungselement 13 aufgenommen, welches in Form eines Blechformteiles ausgebildet ist und einen Befestigungsflansch 13.1 mit Durchbrüchen 13.2 aufweist, an den sich ein zylinderförmiger Durchzug 13.3 anschließt, in dem der zylinderförmige Bereich 11.3 des Sperrelementes 11 axial verschiebbar gelagert ist. Der Befestigungsflansch 13.1 wird zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 10.1, 10.2 befestigt und abgedichtet.
Das zweite Teil 10.2 der Nachlaufleitung 7 weist einen Anschlag 14 in Form einer Schräge auf, an dem eine Anschlagfläche 14.1 ausgebildet ist, an die sich ein Absatz 15 anschließt, der einen ersten Kraftspeicher 16 aufnimmt, der als Schraubenfeder ausgebildet ist und sich mit seinem anderen Ende am Flansch 11.2 des Sperrelementes 11 abstützt. Das Sperrelement 11 gibt hier die Fluidverbindung frei, so dass Fluid F ungehindert durch den Nachlaufkanal 8, d. h. über den Anschlussstutzen 7.2, den Abstand zwischen Anschlag 14 und Sperrelement 11, die Durchbrüche 13.2 und den gehäuseseitigen Fortsatz 7.1, in den hier nicht dargestellten Kolbenraum fließen kann.
Wird der hier nicht dargestellte Kolben durch das Pedal betätigt, so wirkt der sich dadurch aufbauende Überdruck als Staudruck auf die in Richtung zum gehäuseseitigen Fortsatz 7.1 weisende Unterseite des kolbenartigen Sperrelementes 11, wodurch dieses in dem Befestigungsteil 13 in Richtung zum Anschlussstutzen 7.2 verschoben wird und sich mit seiner sphärisch gekrümmten Oberfläche 11.1 an den Anschlag 14 dichtend anlegt und dadurch die Verbindung zum Nachlaufbehälter trennt.
Der Befestigungsflansch 13.1 des Befestigungselementes wird über zwei nicht bezeichnete O-Ringe außen an der Verbindung zwischen erstem und zweitem Teil 10.1, 10.2 der Schnappverbindung abgedichtet.
Die Rückstellfeder 16 ist so zu konzipieren, dass die einzelnen Federwindungen ineinander liegen.
Anstelle der Verwendung einer Zentrierung und Führung des Kolbens mittels des Befestigungsteils 13 kann gem. einer nicht dargestellten Variante auch mit Hilfe von Rippen (z. B. am ersten Teil 10.1) eine Führung und Zentrierung des Kolbens (Sperrelementes 11) realisiert werden. Lediglich ein Verkippen des Sperrelementes 11 muss verhindert werden.
Gem. 4 ist das Sperrelement 11 kugelförmig ausgebildet und weist dadurch ebenfalls eine sphärisch gekrümmte Oberfläche 11.1 auf. Es wird an seinem Außenumfang mit einer Rückstellfeder 16 in Form einer Membranfeder aufgenommen, die Durchbrüche 16.1 aufweist und umfangsseitig zwischen dem ersten Teil 10.1 und dem zweiten Teil 10.2 dicht eingespannt ist. Der zweite Teil 10.2 der Nachlaufleitung 7 weist wie in 3 einen Anschlag 14 in Form einer Schräge auf, an dem eine Anschlagfläche 14.1 ausgebildet ist. Die 4 zeigt die geöffnete Position der Rückschlagsperreinheit 10, bei welcher das Fluid F zwischen der Anschlagfläche 14.1 und der sphärisch gekrümmten Oberfläche 11.1 hindurchfließen kann. Das Fluid F strömt weiter über die Durchbrüche 16.1 der Rückstellfeder 16 und den gehäuseseitigen Fortsatz 7.1 und somit insgesamt durch den Nachlaufkanal 8 des Anschlussstutzens 7.
Bei Druckaufbau im Druckraum (nicht dargestellt) des Geberzylinders wirkt der Druck gegen die Unterseite des kugelförmigen Sperrelementes 11, wodurch dieses mit seiner sphärisch gekrümmten Oberfläche 11.1 gegen die Anschlagfläche 14.1 des Anschlages 14 gepresst wird und die Rückschlagsperreinheit 10 dadurch die Fluidverbindung zum Nachlaufbehälter trennt.
Das Sperrelement 11 in Form des kugelförmigen Kolbens kann auch über die Zungen einer Tellerfeder zentriert werden und wird durch die Zungen bei Bewegung axial geführt (nicht dargestellt).
Das Sperrelement 11 in Form des kugelförmigen Kolbens ist im unteren Bereich ausgespart, um ein Befüllen auch unter Druck zu gewährleisten.
Die Rückstellfeder 13 in Form der Membranfeder oder in Form der Tellerfeder dient dazu, auch bei Unterdruck im Druckraum ein Nachlaufen zu gewährleisten und die Öffnungszeit des Ventils zu erhöhen. Wenn nur ein Sperrelement 11 (Kolben) verwendet wird, ist es auch möglich, nur durch die Schwerkraft des Sperrelementes 11 in Form des kugelförmigen Kolbens die Öffnungsbewegung einleiten. Eine thermische Ausdehnung des Fluids erfolgt mit einem sehr geringen Geschwindigkeitsgradienten. Hydrodynamisch gesehen kann sich also kein ausreichender Staudruck ausbilden. Daher wird bei der Ausdehnung der Sperrelemente des Ventils umströmt, ohne zu schließen. Schmutzpartikel gleiten oben an der Kugelform ab und können so nicht die Dichtwirkung negativ beeinflussen.
Gem. 5 und 6 ist das Sperrelement 11 scheibenförmig ausgebildet.
In Richtung zum Anschlussstutzen 7.2 wird das Sperrelement 11 gem. 5 mittels eines ersten Kraftspeichers 16 in Form einer eine Rückstellfunktion ausübenden Tellerfeder und in Richtung zum Fortsatz 7.1 mittels eines zweiten Kraftspeichers 17 in Form einer Wendelfeder lagefixiert. Dazu weist das Sperrelement 11 zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge 11.4 auf, durch die jeweils ein Absatz zur Aufnahme der Rückschlagfeder 16 und der zweiten Feder 17 gebildet wird. Die Rückstellfeder 16, welche mit Durchbrüchen 16.1 versehen ist, stützt sich weiterhin an der Anschlagfläche 14.1 des Anschlages 14 und die zweite Feder 17 an einem Anschlag 18 am ersten (Gehäuse) Teil 10.1 ab. Das Fluid F strömt hier über den Anschlussstutzen 7.2, die Durchbrüche 16.1 der Rückschlagfeder 16 um das Sperrelement 11 und durch den Fortsatz 7.1 (insgesamt Nachlaufkanal 8) in den hier nicht dargestellten Kolbenraum des Geberzylinders.
Bei Druckaufbau im Kolbenraum (hier nicht sichtbar) wirkt der Überdruck als Staudruck auf die Unterseite des Sperrelementes 11 und verschiebt das Sperrelement 11 mit seinem in Richtung zum Anschlag 14 entlang der Achse A in Richtung zum Anschlussstutzen. Die Tellerfeder (Rückstellfeder 16) klappt nach innen und das Sperrelement 11 wird dichtend gegen die Anschlagfläche 14.1 gepresst, wodurch die Fluidzufuhr in der Rückschlagsperreinheit 10 in Richtung zu dem hier nicht dargestellten Nachlaufbehälter unterbrochen wird.
Gem. 6 erfolgt im Unterschied zu 5 die Befestigung und Zentrierung des Sperrelementes 11 über die Federführung einer einzigen Spiralfeder, die als Rückstellfeder 16 wirkt. Diese kann so ausgeführt werden, dass beim Einfedern die Windungen ineinander gehen.
In den vorgenannten Ausführungsbeispielen gem. 3 bis 6 ist das Sperrelement 11 in der Art eines axial bewegbaren Kolbens ausgeführt, der mittels der Rückstellfeder 16 unter Vorspannung gehalten wird und der die Schließbewegung zum Trennen der Verbindung zum Nachlaufbehälter entgegen der Kraft der Rückstellfeder 16 vollführt.
Gem. 7 und 8 ist das Sperrelement 11 in Form einer Dichtmembran ausgeführt, wodurch ggf. auf die Verwendung einer separaten Rückstellfeder verzichtet werden kann.
In 7 wird eine Variante mit erstem Kraftspeicher 16 dargestellt, bei dem die Dichtmembran (Sperrelement 11) an einem Befestigungselement 13 mit einer mittigen Führung 11.5 axial verschiebbar befestigt ist. Ein randseitiger Spannbereich 11.6 des Sperrelementes 11 wird in der Darstellung oberhalb des Befestigungselementes 13 mittels einer Rückstellfeder 16 mit einer Vorspannung gegen das Befestigungselement 13 gepresst. Das Befestigungsteil 13 weist Durchbrüche 13.2 und der Spannbereich 11.6 Durchbrüche 11.6' auf und das Befestigungsteil 13 sowie die Dichtmembran (Sperrelement 11) sind hier im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Die Dichtmembran (Sperrelement 11) ist hier von dem Befestigungsteil 13 in Richtung zum Fortsatz 7.1 beabstandet, wodurch Fluid F durch den Nachlaufkanal 8 und somit die Durchbrüche 13.2 und den nicht bezeichneten Spalt zwischen Befestigungsteil 13 und der Dichtmembran (Sperrelement 11) strömen kann. Wenn somit das Pedal nicht betätigt ist, ist die Dichtmembran (Sperrelement 11) durch die obere Druckfeder (Rückstellfeder 16) geöffnet. Dadurch kann das Fluid über die Öffnungen in der Blechfassung in den Kolbenraum gelangen und die Befüll- und Nachlauffunktion ist gewährleistet.
Wird im Kolbenraum Druck aufgebaut, wenn nun das Pedal betätigt wird, steigt der Druck im Kolbenraum an. Der Überdruck wirkt als Staudruck auf die Unterseite des Sperrelementes 11 (Membrandichtung) und verschiebt das Sperrelement 11 nach oben und presst dieses dichtend gegen die als Anschlagfläche 14.1 ausgebildete Unterseite des Befestigungselementes 13. Das Befestigungselement 13 wirkt somit als Anschlagelement.
Das Sperrelement 11 wird bevorzugt durch ein Befestigungselement 13 in Form einer Blechfassung geführt. Hier kann ein sehr geringer Verlustweg realisiert werden. Wenn das Befestigungselement 13 in das erste Teil 10.1 eingefasst wird, kann die Abdichtung nach außen entfallen. Die Membrandichtung (Sperrelement 11) kann in die Blechfassung hinein gespritzt werden.
8 zeigt eine Ausführungsvariante ohne Rückstellfeder, wobei das Befestigungselement 13 und die Dichtmembran (Sperrelement 11) im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet und mittig miteinander verbunden sind. Das Befestigungselement weist Durchbrüche 13.2 auf und besitzt in Richtung zum Sperrelement 11 eine Anschlagfläche 14.1.
In der linken Seite der 8 ist die Durchflussvariante dargestellt, bei welcher die Dichtmembran (Sperrelement 11) von der Anschlagfläche 14 des Befestigungselementes 13 abgehoben ist, wodurch die Durchbrüche 13.2 frei sind und Fluid F über den Anschlussstutzen 7.2 und die Durchbrüche 13.2 sowie den Fortsatz (insgesamt Nachlaufkanal 8) in den nicht dargestellten Kolbenraum strömen kann. Auf der rechten Seite der 8 hat sich die Dichtmembran (Sperrelement 11) durch einen Druckaufbau im Kolbenraum an die Anschlagfläche 14 des Befestigungsteils 13 angelegt und somit die Durchbrüche 13.2 verschlossen, wodurch die Druckmittelzufuhr für das Fluid F unterbrochen ist.
Die erfindungsgemäße Rückschlagsperreinheit 10 (Ventil) benötigt zum Schließen eine gewisse Pedalgeschwindigkeit, die versuchstechnisch zu ermitteln ist. Anschließend bleibt es durch den Systemdruck geschlossen. Der Kolbenhub kann bis kurz vor die Nachlaufbohrung erfolgen, um weiterhin Dichtheit gewährleisten zu können. Hierdurch kann ein einfacher Geberzylinder gebaut werden, der nicht die Nachteile nachsaugender Dichtung hat und bei dem die Betätigung vollhydraulisch erfolgt.
Es wird die Verwendung eines Kupplungsgeberzylinders mit adaptiver hydrodynamisch betätigter Rückschlagsperreinheit ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Geberzylinder
2: Kolben
3: Gehäuse
4: Kolbenraum
5: Anschluss
6: Nehmerzylinder
7: Nachlaufanschluss
7.1: Fortsatz
7.2: Anschlussstutzen
8: Nachlaufkanal
9: Nachlaufbehälter
10: Rückschlagsperreinheit
10.1: erstes Teil
10.2: zweites Teil
11: Sperrelement
11.1: sphärisch gekrümmte Oberfläche
11.2: Flansch
11.3: zylinderförmiger Bereich
11.4: Vorsprung
11.5: Führung
11.6: Spannbereich
12: Bajonettverschluss
13: Befestigungselement
13.1: Befestigungsflansch
13.2: Durchbrüche im Befestigungsflansch
13.3: Durchzug
14: Anschlag
14.1: Anschlagfläche
15: Absatz
16: Rückstellfeder/erster Kraftspeicher
16.1: Durchbrüche in der Rückstellfeder
17: zweite Feder/zweiter Kraftspeicher
18: Anschlag
A: Längsachse
AG: Gehäuseachse
F: Fluid
P1: Fluiddruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19653270 B4 [0003]

Claims

Geberzylinder (1) für hydraulische Betätigungssysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse (3) ausgebildeten Kolbenraum (4), den ein axial verschiebbarer Kolben (2) begrenzt, einem in den Kolbenraum (4) mündenden Anschluss (5) für ein Fluid (F) zu einem Nehmerzylinder (6) und einem Nachlaufanschluss (7) für ein Fluid (F) mit einem Nachlaufkanal (8) zur Herstellung einer Fluidverbindung des Kolbenraums (4) mit einem Nachlaufbehälter (9), wobei der Nachlaufanschluss (7) einen endseitigen Anschlussstutzen (7.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Druckaufbau des Fluiddruckes (P1) im Kolbenraum (4) die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter (9) und dem Kolbenraum (4) mittels eines in den Nachlaufanschluss (7) integrierten Sperrelementes (11) durch den auf das Sperrelement (11) wirkenden Fluiddruck (P1) trennbar ist – und dass die Fluidverbindung bei sinkendem Fluiddruck (P1) durch das Sperrelement (11) freigebbar ist.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Sperrelement (11) eine Kraft eines ersten Kraftspeichers (16) wirkt und dass die Fluidverbindung – bei Druckaufbau des Fluiddruckes (P1) entgegen der Kraft des ersten Kraftspeichers (16) trennbar ist und – bei sinkendem Fluiddruck (P1) durch die auf das Sperrelement (11) wirkende Kraft des ersten Kraftspeichers (16) freigebbar ist.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) in einer, eine Längsachse (A) aufweisenden, gehäuseartigen Rückschlagsperreinheit des Nachlaufanschlusses (7) angeordnet ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) in Form einer Dichtmembran ausgebildet ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) mittels eines Befestigungselementes (13) und/oder des ersten Kraftspeichers (16) in der Rückschlageinheit befestigt und/oder geführt ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftspeicher (16) als Druckfeder, Spiralfeder/Wendelfeder, Tellerfeder oder Membranfeder ausgebildet ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13) in der Art einer Führungshülse ausgebildet ist und dass das Sperrelement (11) einen zylindrischen Bereich (11.3) aufweist und in Richtung zur Längsachse (A) der Rückstelleinheit mit dem zylindrischen Bereich (11.3) axial verschiebbar an dem Befestigungselement (13) aufgenommen ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) kugelförmig ausgebildet ist und an seinem Außenumfang mittels des ersten Kraftspeichers (16) in Form einer Membranfeder oder mittels Federzungen einer Tellerfeder aufgenommen ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) scheibenförmig ausgebildet ist und an dem ersten Kraftspeicher (16) oder zwischen dem ersten Kraftspeicher (16) und einem zweiten Kraftspeicher (17) aufgenommen ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (11) in Form einer Dichtmembran an dem Durchströmöffnungen aufweisenden Befestigungselement (13) in Richtung Geberzylinder (1) befestigt ist und sich bei Druckaufbau des Fluiddruckes (P1) im Kolbenraum (4) die Durchbrüche (13.2) im Befestigungselement (13) verschließend und somit die Fluidverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter (9) und dem Kolbenraum (4) trennend an das Befestigungselement (13) anlegt.