DE102011104370A1

DE102011104370A1 - Geberzylinder

Info

Publication number: DE102011104370A1
Application number: DE102011104370A
Authority: DE
Inventors: Jan Grabenstätter; Christophe Goussu; Stephane Rocquet
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2011-12-29
Also published as: WO2012000477A1; DE112011104072A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein hydraulisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, der auf der einen Seite von einem in dem Zylindergehäuse axial verschiebbar angeordneten Kolben und auf der anderen Seite von einem Gehäuseboden des Zylindergehäuses begrenzt ist, wobei gehäusebodenseitig ein nach radial außen gerichtetes Anschlussteil zur Aufnahme einer eine Verbindung mit einem Nehmerzylinder herstellenden Druckmittelleitung vorgesehen ist, und eine Primärseite des Geberzylinders über eine Ausgleichsöffnung/Schnüffelbohrung zum Ausgleich von Druckmittel und/oder Luft mit einer Sekundärseite des Geberzylinders verbindbar ist. Erfindungsgemäß sind in/an dem Zylindergehäuse des Geberzylinders gehäusebodenseitig Mittel vorgesehen, die unabhängig von der Einbaulage des Geberzylinders einen Transport der Luft zu der Schnüffelbohrung hin und/oder von dieser weg ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein hydraulisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, der auf der einen Seite von einem in dem Zylindergehäuse axial verschiebbar angeordneten Kolben und auf der anderen Seite von einem Gehäuseboden des Zylindergehäuses begrenzt ist, wobei gehäusebodenseitig ein nach radial außen gerichtetes Anschlussteil zur Aufnahme einer eine Verbindung mit einem Nehmerzylinder herstellenden Druckmittelleitung vorgesehen ist, und eine Primärseite des Geberzylinders über eine Ausgleichsöffnung/Schnüffelbohrung zum Ausgleich von Druckmittel und/oder Luft mit einer Sekundärseite des Geberzylinders verbindbar ist.
Gemäß dem Stand der Technik werden Geberzylinder hydraulischer Ausrücksysteme mit einer leicht nach unten geneigten Einbaulage vorgesehen. Das heißt, die sekundärseitig in dem Zylindergehäuse des Geberzylinders vorhandenen Ausgleichs- oder Schnüffelbohrungen befinden sich räumlich gesehen oberhalb des primärseitig in dem Zylindergehäuse angeordneten und mittels einer Druckleitung mit einem Nehmerzylinder in Verbindung stehenden Druckraums. Diese bei beispielsweise nach dem Tauchkolben-Prinzip arbeitenden Geberzylindern verwendete Einbaulage ist begründet durch die Eigenschaft der Luft, nach oben zu steigen. Dadurch gelangt die innerhalb des Geberzylinders vorhandene Luft über die Primärseite mit der Sekundärseite verbindende Schnüffelnuten an die höher gelegenen Schnüffelbohrungen und strömt durch diese in den Sekundärraum. Dabei wird die Luft beim Rückhub des Kolbens an die Schnüffelnuten gebracht, um dann beim anschließenden Vorhub des Kolbens zusammen mit der Flüssigkeit über die Schnüffelnuten in den Sekundärraum zu strömen. Dieser Vorgang der Selbstentlüftung ist für die einwandfreie Funktion des Kupplungssystems notwendig.
Bei bestehendem Kundenwunsch bzw. aus technischen Gründen kann aber eine andere als die nach unten geneigte Einbaulage des Geberzylinders erforderlich sein. Ein Geberzylinder in einer schräg nach oben gerichteten Einbaulage, d. h. in einer Ausrichtung, bei der sich die Ausgleichs- oder Schnüffelbohrungen unterhalb des primärseitigen Druckraums befinden, weist allerdings eine ungenügende Selbstentlüftungsfunktionalität auf Grund der weiter oben beschriebenen Eigenschaft der Luft auf.
So haben Entlüftungsversuche an transparenten Geberzylindern, die sich in einer um 27,3° nach oben geneigten Einbaulage befanden, gezeigt, dass im Vergleich zu einer um 10° nach unten geneigten Einbaulage fast zehnmal soviel Betätigungen des Ausrücksystems benötigt wurden, um den gewünschten Ausrückweg zu erreichen. Dabei wird ein Großteil (86%) der eingebrachten Luft in die Flüssigkeit gedrückt und es entsteht nur scheinbar ein steifes System. Nach einer Ruhephase wird ein Großteil dieser Luft wieder ausgasen und damit erneut den Ausrückweg reduzieren.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Geberzylinder bereitzustellen, der auch in einer Einbaulage mit einer gegenüber der Sekundärseite höher gelegenen Primärseite eine ausreichende Selbstentlüftungsfunktionalität besitzt.
Diese Aufgabe wird mit einem Geberzylinder mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einem Geberzylinder für ein hydraulisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, einem mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, der auf der einen Seite von einem in dem Zylindergehäuse axial verschiebbar angeordneten Kolben und auf der anderen Seite von einem Gehäuseboden des Zylindergehäuses begrenzt ist, wobei gehäusebodenseitig ein nach radial außen gerichtet es Anschlussteil zur Aufnahme einer eine Verbindung mit einem Nehmerzylinder herstellenden Druckmittelleitung vorgesehen ist, und eine Primärseite des Geberzylinders über eine Ausgleichsöffnung/Schnüffelbohrung zum Ausgleich von Druckmittel und/oder Luft mit einer Sekundärseite des Geberzylinders verbindbar ist, sind erfindungsgemäß in/an dem Zylindergehäuse des Geberzylinders gehäusebodenseitig Mittel vorgesehen, die unabhängig von der Einbaulage des Geberzylinders einen Transport der Luft zu der Schnüffelbohrung hin und/oder von dieser weg ermöglichen. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung sind in dem Zylindergehäuse zwei in Abhängigkeit vom Kupplungszustand wirkende Zuläufe vorgesehen, wobei der eine Zulauf mit dem Druckraum und der andere Zulauf mit einem in dem Kolben befindlichen Hohlraum kommuniziert. Dabei ist der Hohlraum von einem an dem Kolben fixierten Verschlusselement begrenzt. Die Zuläufe sind in dem die Druckmittelverbindung zu dem Nehmerzylinder herstellenden Anschlussteil vorgesehen, wobei jeder Zulauf in einen separaten Bereich eines als Luftspeicher dienenden Raumes mündet. Eine am Verschlusselement angeordnete Nase greift rotatorisch fixierend in eine an dem Kolben befindliche Kerbe derart ein, dass ein die Schnüffelbohrung bildender Spalt vorhanden ist.
Beim Ausrücken der Kupplung ist über den am höchstgelegenen Punkt des Druckraums endenden Zulauf die Luft in Richtung der Druckmittelverbindung zum Nehmerzylinder entfernbar. Beim Einrücken der Kupplung ist die Luft mit dem Druckmittel über ein zylindergehäuseseitiges Rohr in den Hohlraum transportierbar. Eine mögliche Ausbildung sieht in dem Zylindergehäuse einen den Zulauf beim Einrücken der Kupplung verschließenden, verdrehgesichert angeordneten, Ventilkörper vor.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist innerhalb des Zylindergehäuses eine in etwa parallel zu dem Gehäuseboden angeordnete Wand vorgesehen, welche eine Durchlassöffnung für das aus Richtung Anschlussteil zwischen den Gehäuseboden und die Wand strömende Druckmittel aufweist. Dabei ist die Durchlassöffnung am höchstgelegenen Punkt des Druckraums in der Wand angebracht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Geberzylinders nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
1a eine Einzelheit nach 1 beim Auskuppeln,
1b eine Einzelheit nach 1 beim Einkuppeln,
2 eine schematische Darstellung eines Geberzylinders nach dem Stand der Technik in einer nach unten geneigten Einbaulage,
3 eine schematische Darstellung eines Geberzylinders nach dem Stand der Technik in einer nach oben geneigten Einbaulage,
3a eine Einzelheit nach 3,
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geberzylinders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4a eine Einzelheit nach 4.
In einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 kommt ein Geberzylinder 1 mit einem Zylindergehäuse 2 in einer nach oben geneigten Einbaulage zum Einsatz, das heißt, die Primärseite 1A ist höher gelegen als die Sekundärseite 1B.
In an sich bekannter Weise ist in dem Zylindergehäuse 2 ein Kolben 3 mittels einer Kolbenstange 4 axial verschiebbar, welcher auf der Primärseite 1A des Geberzylinders 1 einen mit einem Druckmittel befüllbaren Druckraum 5 begrenzt. Zwischen Kolben 3 und Zylindergehäuse 2 sind Dichtungen 6 vorgesehen, die die Primärseite 1A gegenüber der Sekundärseite 1B des Geberzylinders 1 abdichten. Über eine Ausgleichsbohrung erfolgt ein Ausgleich von Druckmittel und/oder Luft mit einem hier nicht gezeigten Nachlaufbehälter auf der Sekundärseite 1B. Auf axialer Höhe eines Gehäusebodens 2.1 des Zylindergehäuses 2 befindet sich ein nach radial außen gerichtetes Anschlussteil 2.2. Mittels einer durch einen Stecker 8 an dem Anschlussteil 2.2 des Zylindergehäuses 2 befestigten Druckmittelleitung 7 wird eine Verbindung mit einem hier nicht gezeigten Nehmerzylinder hergestellt. An dem Stecker 8 ist innerhalb des Anschlussteils 2.2 des Zylindergehäuses 2 ein Raum 9 vorgesehen, welcher zwei Bereiche 9.1, 9.2 aufweist. Außerdem sind an dem Stecker 8 zwei Einmündungen für zwei Zuläufe 10, 11 vorgesehen. Der Zulauf 10 führt in den unteren Bereich 9.1 und endet am höchsten Punkt des Druckraums 5. In den oberen Bereich 9.2 mündet der Zulauf 11, der weiter in ein zu dem Zylindergehäuse 2 gehörendes Rohr 2.3 führt, welches mit einem Hohlraum 3.1 des Kolbens 3 verbunden ist. Der Hohlraum 3.1 wird druckraumseitig durch ein Verschlusselement 12 begrenzt, das am Ende des Kolbens 3 angeordnet ist. Dabei weist der Kolben 3 eine Kerbe 3.2 auf, in die eine an dem Verschlusselement 12 befindliche Nase 12.1 eingreift und somit den Kolben 3 zu dem Verschlusselement 12 in rotatorischer Richtung fixiert. Die Nase 12.1 reicht hierbei nicht ganz bis zum Boden der Kerbe 3.2. Der daraus resultierende Spalt bildet eine Schnüffelbohrung 3.3. Über eine axiale Nut 12.2 des Verschlusselementes 12 und eine am Rohr 2.3 befindliche Nase ist das Verschlusselement 12 gegenüber dem Zylindergehäuse 2 in rotatorischer Lage so fixiert, dass sich die Schnüffelbohrung 3.3 an der höchsten Stelle befindet. An der tiefsten Stelle des Verschlusselementes 12 befindet sich eine Öffnung 12.3.
Die Richtung des Lufttransports beim Einrücken bzw. beim Ausrücken der Kupplung ist mittels der Pfeile I, II dargestellt. Dabei zeigt der Pfeil I die Richtung des Lufttransports beim Einkuppeln und der Pfeil II die Richtung beim Auskuppeln an.
Beim Ausrücken kann die im Druckraum 5 befindliche Luft über den Zulauf 10 in Richtung Nehmerzylinder entfernt werden. Dabei wird die Luft in dem im Anschlussteil 2.1 vorhandenen, zweigeteilten Raum 9 gesammelt. Die Luft hat die Tendenz in den oberen Bereich 9.2 zu steigen, in den der Zulauf 11 mündet.
Wird beim Einrücken die Luft mit dem Druckmittel über das Rohr 2.3 in den Hohlraum 3.1 des Kolbens 3 transportiert, so sammelt sich die Luft im Bereich der Schnüffelbohrung 3.3. Das Verschlusselement 12 bildet dabei eine Barriere für die Luft. Nach dem Überfahren der Primärdichtung 6 kann die Luft über die Schnüffelbohrung 3.3 von der Primärseite 1A auf die Sekundärseite 1B gelangen.
Da das beim Einkuppeln in den Hohlraum 3.1 des Kolbens 3 zu fördernde Volumen deutlich kleiner ist als das in den Druckraum 5 zu fördernde Volumen, wird nicht nur Fluid über den Zulauf 10 sondern auch über die Öffnung 12.3 des Verschlusselementes 12 und somit das Rohr 2.3 transportiert. Dadurch wird der Volumenstrom im Rohr 2.3 vergrößert und somit der Lufttransport in den Hohlraum 3.1 unterstützt.
Eine mögliche Ausführungsvariante sieht hier ein Sperren des Zulaufs 10 in Einkuppelrichtung vor, um so die komplette, in den Geberzylinder 1 transportierte, Luft in den Hohlraum 3.1 des Kolbens 3 zu befördern.
1a stellt eine Einzelheit nach 1 dar, die in vergrößerter Darstellung die Bewegungsrichtung des Fluid- und Luftstroms beim Auskuppeln zeigt.
In 1b ist diese Einzelheit nach 1 beim Einkuppeln gezeigt.
Dabei ist ein Ventilkörper 13 vorgesehen, der einen Stift 13.1 aufweist. Der Stift 13.1 ist in dem Zylindergehäuse 2 geführt und verdrehgesichert vor dem Zulauf 10 angeordnet. Beim Einkuppeln wird der Zulauf 10 von dem Ventilkörper 13 verschlossen.
Bei dem gemäß den 1, 1a und 1b beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der erfindungsgemäße Geberzylinder 1 somit eine Vorrichtung auf, welche die Luft von seiner höchsten Stelle bis zu der tiefer gelegenen Schnüffelbohrung 3.3 transportiert. Diese Vorrichtung besteht aus den beiden Zuläufen 10, 11 und den zwei Luftkammern bildenden Bereichen 9.1, 9.2 des Raumes 9 im Zusammenwirken mit dem Verschlusselement 12. Somit ist unter Verwendung nur eines zusätzlichen Bauelementes, des Verschlusselementes 12, eine sichere und schnelle Entlüftung auch bei nach oben geneigten Geberzylindern erzielbar.
Da zwei Zuläufe 10, 11 existieren, werden die Volumenströme in den einzelnen Zuläufen verringert und dadurch die Gefahr von Verwirbelungen minimiert, die durch das Anströmen des Geberzylinders über einen Winkel bei höherer Strömungsgeschwindigkeit entstehen können.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Geberzylinders 1 ist in den 4 und 4a gezeigt.
Die 2 zeigt hingegen eine schematische Darstellung eines Geberzylinders nach dem Stand der Technik mit einer leicht nach unten geneigten Einbaulage, d. h. die Primärseite 1A ist etwas tiefer gelegen als die Sekundärseite 18. Eine optimale Selbstentlüftung ist bei einem Winkel von etwa +5° gewährleistet.
In 3 ist ein Geberzylinder 1 des Standes der Technik in einer nach oben geneigten Einbaulage dargestellt, d. h. die Primärseite 1A ist höher gelegen als die Sekundärseite 1B. Es wird hier eine Ausrichtung mit einem Winkel von etwa –30° angenommen. Dabei besteht hier das bekannte Problem, dass ein Geberzylinder 1 in einer schräg nach oben gerichteten Einbaulage, d. h. in einer Ausrichtung, bei der sich die Ausgleichs- oder Schnüffelbohrungen unterhalb des primärseitigen Druckraums befinden, eine ungenügende Selbstentlüftung aufweist.
Die 3a zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung einer Einzelheit nach 3, welche den Nachteil dieser Standard-Ausbildung des Geberzylinders 1 verdeutlicht: Auf Grund der nach oben (Primärseite) geneigten Einbaulage hat sich innerhalb des Zylindergehäuses 2 am Gehäuseboden 2.1 ein Luftvolumen 14 gebildet, welches nicht in Richtung der hier nicht gezeigten Schnüffelbohrung transportiert werden kann, da das durch das Anschlussteil 2.2 einströmende Druckmittel 15 die angestaute Luft nicht oder kaum erfasst.
Gemäß 4 befindet sich der erfindungsgemäße Geberzylinder 1 in einer nach oben geneigten Einbaulage, die der Ausrichtung des in 3 gezeigten Geberzylinders entspricht. Das Zylindergehäuse 2 weist anschlussteilseitig eine beabstandet und in etwa parallel zu dem Gehäuseboden 2.1 des Zylindergehäuses 2 verlaufende Wand 2.4 auf, die an ihrer höchsten Stelle eine Durchlassöffnung 2.5 aufweist.
In der Einzelheit der 4a ist dargestellt, wie das Druckmittel 15 zwischen Gehäuseboden 2.1 und Wand 2.4 entlang strömen und durch die Durchlassöffnung 2.5 die Luft mit in Richtung der nicht näher dargestellten Schnüffelbohrungen transportieren kann. Somit ist eine gute Selbstentlüftung bei Pedalbetätigungen gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Geberzylinder
1A: Primärseite
1B: Sekundärseite
2: Zylindergehäuse
2.1: Gehäuseboden
2.2: Anschlussteil
2.3: Rohr
2.4: Wand
2.5: Durchlassöffnung
3: Kolben
3.1: Hohlraum
3.2: Kerbe
3.3: Schnüffelbohrung
4: Kolbenstange
5: Druckraum
6: Dichtung/Primärdichtung
7: Druckmittelleitung/Druckmittelverbindung
8: Stecker
9: Raum
9.1: Bereich/Luftkammer
9.2: Bereich/Luftkammer
10: Zulauf
11: Zulauf
12: Verschlusselement
12.1: Nase
12.2: Nut
12.3: Öffnung
13: Ventilkörper
13.1: Stift
I: Richtung des Lufttransports beim Einkuppeln
II: Richtung des Lufttransports beim Auskuppeln
14: Luftvolumen
15: Druckmittel

Claims

Geberzylinder (1) für ein hydraulisches System, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse (2), einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (5), der auf der einen Seite von einem in dem Zylindergehäuse (2) axial verschiebbar angeordneten Kolben (3) und auf der anderen Seite von einem Gehäuseboden (2.1) des Zylindergehäuses (2) begrenzt ist, wobei gehäusebodenseitig ein nach radial außen gerichtetes Anschlussteil (2.2) zur Aufnahme einer eine Verbindung mit einem Nehmerzylinder herstellenden Druckmittelleitung (7) vorgesehen ist, und eine Primärseite (1A) des Geberzylinders (1) über eine Ausgleichsöffnung/Schnüffelbohrung (3.3) zum Ausgleich von Druckmittel und/oder Luft mit einer Sekundärseite (1B) des Geberzylinders (1) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in/an dem Zylindergehäuse (2) des Geberzylinders (1) gehäusebodenseitig Mittel (10, 11; 2.4, 2.5) vorgesehen sind, die unabhängig von der Einbaulage des Geberzylinders (1) einen Transport der Luft zu der Schnüffelbohrung (3.3) hin und/oder von dieser weg ermöglichen.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylindergehäuse (2) zwei in Abhängigkeit vom Kupplungszustand wirkende Zuläufe (10, 11) vorgesehen sind, wobei der eine Zulauf (10) mit dem Druckraum (5) und der andere Zulauf (11) mit einem in dem Kolben (3) befindlichen Hohlraum (3.1) kommuniziert.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (3.1) von einem an dem Kolben (3) fixierten Verschlusselement (12) begrenzt ist.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuläufe (10, 11) in dem die Druckmittelverbindung (7) zu dem Nehmerzylinder herstellenden Anschlussteil (2.2) vorgesehen sind, wobei jeder Zulauf (10, 11) in einen separaten Bereich (9.1, 9.2) eines als Luftspeicher dienenden Raumes (9) mündet.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Verschlusselement (12) angeordnete Nase (12.1) rotatorisch fixierend in eine an dem Kolben (3) befindliche Kerbe (3.2) derart eingreift, dass ein die Schnüffelbohrung (3.3) bildender Spalt vorhanden ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über den am höchstgelegenen Punkt des Druckraums (5) endenden Zulauf (10) beim Ausrücken der Kupplung die Luft in Richtung der Druck mittelverbindung (7) zum Nehmerzylinder entfernbar ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einrücken der Kupplung die Luft mit dem Druckmittel über ein zylindergehäuseseitiges Rohr (2.3) in den Hohlraum (3.1) transportierbar ist.
Geberzylinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylindergehäuse (2) ein den Zulauf (11) beim Einrücken der Kupplung verschließender Ventilkörper (6) verdrehgesichert angeordnet ist.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylindergehäuses (2) eine in etwa parallel zu dem Gehäuseboden (2.1) angeordnete Wand (2.4) vorgesehen ist, welche eine Durchlassöffnung (2.5) für das aus Richtung Anschlussteil (2.2) zwischen den Gehäuseboden (2.1) und die Wand (2.4) strömende Druckmittel (15) aufweist.
Geberzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung (2.5) am höchstgelegenen Punkt des Druckraums (5) in der Wand (2.4) angebracht ist.