DE102017113725A1

DE102017113725A1 - Piston-cylinder arrangement

Info

Publication number: DE102017113725A1
Application number: DE102017113725.4A
Authority: DE
Inventors: Philippe Wagner; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, umfassend einen gehäuseartigen Zylinder (2), in welchem ein Kolben (3) axial beweglich gelagert ist, welcher von einer, durch eine externe mechanische Einheit bewegte Kolbenstange (4) betätigbar ist, wobei ein kugelförmiger Kopf (7, 8) der Kolbenstange (4) an einer Stirnseite (5) des Kolbens (3) mechanisch fixiert ist. Bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung, welche blind montiert werden kann, ist der kugelförmige Kopf (8) der Kolbenstange (4) partiell von einer konvexen kugelförmigen Ausformung (9) umgeben, welche gemeinsam mit dem kugelförmigen Kopf (8) in eine konkave axiale Ausnehmung (6) in der Stirnseite (5) des Kolbens (3) eingreift.

The invention relates to a piston-cylinder arrangement, comprising a housing-like cylinder (2) in which a piston (3) is mounted axially movable, which is actuated by a, moved by an external mechanical unit piston rod (4), wherein a spherical Head (7, 8) of the piston rod (4) on a front side (5) of the piston (3) is mechanically fixed. In a piston-cylinder assembly, which can be mounted blind, the spherical head (8) of the piston rod (4) is partially surrounded by a convex spherical shape (9), which together with the spherical head (8) in a concave axial Recess (6) in the end face (5) of the piston (3) engages.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, umfassend einen gehäuseartigen Zylinder, in welchem ein Kolben axial beweglich gelagert ist, welcher von einer, durch eine externe mechanische Einheit bewegte Kolbenstange betätigbar ist, wobei ein kugelförmiger Kopf der Kolbenstange an einer Stirnseite des Kolbens mechanisch fixiert ist.The invention relates to a piston-cylinder assembly comprising a housing-like cylinder in which a piston is mounted axially movable, which is actuated by a, moved by an external mechanical unit piston rod, wherein a spherical head of the piston rod at an end face of the piston mechanically is fixed.

In hydraulischen Kupplungsbetätigungssystemen, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, wird ein Geberzylinder verwendet, der als Druckmittelbetätigungszylinder ausgebildet ist und welcher ein zylinderförmiges Gehäuse aufweist, in dessen Innerem ein Kolben axial verschiebbar gelagert ist. Der Kolben wird durch eine Kolbenstange in Bewegung versetzt, welche wiederum durch die Betätigung eines Fahrzeugpedals bewegt wird. Das Fahrzeugpedal überträgt eine Betätigungskraft auf die mit dem Fahrzeugpedal verbundene Kolbenstange. Die Kolbenstange leitet diese Kraft auf den Kolben weiter, so dass im hydraulischen Kupplungsbetätigungssystem ein Druck aufgebaut wird, der für die Betätigung der Kupplung notwendig ist. Bei Zylindern mit stehenden Dichtungen des Kolbens sind der Kopf der Kolbenstange und der Kolben über Einpressteile verbunden, die in den Kolben eingepresst werden und die Kolbenstangenkugel umschließen. Dabei muss gewährleistet sein, dass die Kolbenstangenkugel zuerst in das Einpressbauteil einschnappt, bevor dieses mit dem Kolben verpresst wird. Bei einer Blindmontage ist dabei keine Kontrolle möglich. Bei der Lösung mit Einpressbauteilen werden zusätzliche Bauteile notwendig, die zusätzliche Kosten verursachen.In hydraulic clutch actuation systems, as used in particular in motor vehicles, a master cylinder is used, which is designed as a pressure medium actuating cylinder and which has a cylindrical housing, in the interior of which a piston is mounted axially displaceable. The piston is set in motion by a piston rod, which in turn is moved by the operation of a vehicle pedal. The vehicle pedal transmits an operating force to the piston rod connected to the vehicle pedal. The piston rod transmits this force to the piston, so that in the hydraulic clutch actuation system, a pressure is built up, which is necessary for the actuation of the clutch. In cylinders with standing seals of the piston, the head of the piston rod and the piston are connected via press-fit parts, which are pressed into the piston and surround the piston rod ball. It must be ensured that the piston rod ball first snaps into the press-fit before it is pressed with the piston. In a blind assembly, no control is possible. The solution with Einpressbauteilen additional components are required, which cause additional costs.

Bei Zylindern mit bewegter Dichtung werden Bajonettverbindungen verwendet. Die Bajonettverbindungen müssen von Hand montiert werden und können daher nicht blind montiert werden.Bayonet joints are used on moving seal cylinders. The bayonet connections must be assembled by hand and therefore can not be mounted blind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben, welche blind montiert werden kann und trotzdem eine zuverlässige axiale Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben gewährleistet.The invention has for its object to provide a piston-cylinder assembly which can be mounted blind and still ensures a reliable axial connection between the piston rod and piston.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass der kugelförmige Kopf der Kolbenstange partiell von einer konvexen kugelförmigen Ausformung umgeben ist, welche gemeinsam mit dem kugelförmigen Kopf in eine konkave axiale Ausnehmung in der Stirnseite des Kolbens eingreift. Dadurch entsteht eine rein axial zu montierende Verbindung, die sowohl die Freiheitsgrade einer Kugel ermöglicht als auch die Ausreißkraft der aus dem Stand der Technik bekannten Referenzlösungen erreicht. Die Montage ist einfach als Blindmontage möglich, was eine Serienfertigung erlaubt.According to the invention the object is achieved in that the spherical head of the piston rod is partially surrounded by a convex spherical shape, which engages with the spherical head in a concave axial recess in the end face of the piston. This results in a purely axial connection to be mounted, which allows both the degrees of freedom of a ball as well as the pull-out of the known from the prior art reference solutions. The assembly is easy as blind assembly possible, which allows a series production.

Vorteilhafterweise ist ein zentraler Bereich der konkaven Ausnehmung von mehreren Schultern begrenzt, die zwischen den kugelförmigen Kopf und die konvexe kugelförmige Ausformung greift. Der innere, einen vollen Durchmesser aufweisende Kugelkopf dient der Kraftübertragung in Betätigungsrichtung.Advantageously, a central region of the concave recess is bounded by a plurality of shoulders which engage between the spherical head and the convex spherical shape. The inner, a full diameter ball head is used for power transmission in the direction of actuation.

In einer Ausführungsform ist die konvexe kugelförmige Ausformung in sich axial erstreckende Segmente eingeteilt. Diese Segmente der äußeren konvexen Ausformung bilden dabei Federhaken und dienen einer Kraftübertragung entgegen der Betätigungsrichtung des Kolbens.In one embodiment, the convex spherical shape is divided into axially extending segments. These segments of the outer convex shape thereby form spring hooks and serve a power transmission against the operating direction of the piston.

Vorteilhafterweise bilden die Segmente und die Schultern eine kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise einen Clipmechanismus. Ein solcher Clipmechanismus ist besonders einfach einzustellen und verkürzt die Montagezeiten.Advantageously, the segments and the shoulders form a frictional connection, preferably a clip mechanism. Such a clip mechanism is particularly easy to adjust and shortens the assembly times.

In einer Variante weist die konvexe kugelförmige Ausformung zur beabstandeten Anordnung gegenüber dem kugelförmigen Kopf einen größeren Durchmesser auf als der kugelförmige Kopf. Damit wird gewährleistet, dass der kugelförmige Kopf genau im Zentrum der konkaven Ausnehmung gelagert werden kann, während die Segmente die Schultern hintergreifen.In one variant, the convex spherical shape for spaced arrangement with respect to the spherical head has a larger diameter than the spherical head. This ensures that the spherical head can be stored exactly in the center of the concave recess, while the segments engage behind the shoulders.

In einer Ausführungsform ist der kugelförmige Kopf als Halbkugel ausgebildet, welcher im zentralen Bereich der konkaven Ausnehmung passgenau anliegt und von den Schultern umgeben ist. Somit ist die Kolbenstange achsgenau in axialer Richtung montierbar.In one embodiment, the spherical head is formed as a hemisphere, which fits precisely in the central region of the concave recess and is surrounded by the shoulders. Thus, the piston rod can be mounted axially accurate in the axial direction.

In einer Weiterbildung umfasst die konvexe kugelförmige Ausformung etwas mehr als eine hohle Halbkugel. Dadurch wird eine besonders sichere Verbindung der Kolbenstange an dem Kolben gewährleistet.In one development, the convex spherical shape comprises slightly more than a hollow hemisphere. This ensures a particularly secure connection of the piston rod to the piston.

Vorteilhafterweise weist die konvexe kugelförmige Ausformung der Kolbenstange n Segmente auf, die hinter n-1 Schultern greifen. Somit besteht immer eine Überdeckung zwischen Segmenten und Schultern, was eine zuverlässige Verbindung gewährleistet.Advantageously, the convex spherical shape of the piston rod has n segments which engage behind n-1 shoulders. Thus, there is always an overlap between segments and shoulders, which ensures a reliable connection.

In einer Ausführungsform weist ein die Schultern der konkaven Ausnehmung umgebender Spalt einen größeren Durchmesser auf, als die konvexe kugelförmige Ausformung. Dadurch wird ein Winkelausgleich bei der Betätigung der Kolbenstange ermöglicht.In one embodiment, a gap surrounding the shoulders of the concave recess has a larger diameter than the convex spherical shape. As a result, an angular compensation is made possible during the actuation of the piston rod.

In einer weiteren Ausführungsform weisen der kugelförmige Kopf und die konvexe kugelförmige Ausformung der Kolbenstange ein Zentrum in demselben Punkt auf. Dies erlaubt eine ideale Montage der Kolbenstange am Kolben.In a further embodiment, the spherical head and the convex spherical shape of the piston rod have a center at the same point. This allows an ideal assembly of the piston rod on the piston.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung,
2 ein Ausführungsbeispiel einer Kolbenstange gemäß 1,
3 ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens gemäß 1.

Show it:

1 An embodiment of the piston-cylinder assembly according to the invention,
2 an embodiment of a piston rod according to 1 .
3 an embodiment of a piston according to 1 ,

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung 1 dargestellt, wie sie in Kupplungsbetätigungssystemen eines Fahrzeuges Anwendung findet. Dabei umfasst ein als Gehäuse ausgebildeter Zylinder 2 einen Kolben 3, der in dem Zylinder 2 axial beweglich gelagert ist. Der Zylinder 3 ist an seiner Stirnseite 5 mit einer Kolbenstange 4 mechanisch verbunden. Für diese Verbindung weist der Kolben 3 eine konkave Ausnehmung 6 auf, in die ein zweiteiliger Kopf 7 der Kolbenstange 4 eingreift.In 1 is an embodiment of the piston-cylinder assembly according to the invention 1 as used in clutch actuation systems of a vehicle. In this case, a housing designed as a cylinder 2 a piston 3 in the cylinder 2 is mounted axially movable. The cylinder 3 is at its front 5 with a piston rod 4 mechanically connected. For this connection, the piston points 3 a concave recess 6 into which a two-piece head 7 the piston rod 4 intervenes.

Die Kolbenstange 4 und die Stirnseite 5 des Kolbens 3 sind in den 2 und 3 dargestellt. 2 zeigt dabei die zweiteilige konvexe Ausbildung des Kopfes 7 der Kolbenstange 4, wobei im Inneren eine einen kleineren Durchmesser aufweisende Halbkugel 8 ausgebildet ist, die von einer ebenfalls konvexen kugelförmigen Ausformung 9 umgeben ist. Die kugelförmige Ausformung 9 ist dabei in gleichmäßig große, sich axial erstreckende Segmente 10 unterteilt, die beabstandet zu der inneren Halbkugel 8 angeordnet sind. Die Segmente 10 sind dabei ebenfalls kugelförmig ausgebildet und entsprechen etwas mehr als die Hälfte einer Kugel.The piston rod 4 and the front side 5 of the piston 3 are in the 2 and 3 shown. 2 shows the two-part convex formation of the head 7 the piston rod 4 , wherein inside a smaller diameter hemisphere 8th is formed by a likewise convex spherical shape 9 is surrounded. The spherical shape 9 is in evenly sized, axially extending segments 10 divided, which are spaced to the inner hemisphere 8th are arranged. The segments 10 are also spherically shaped and correspond to slightly more than half of a ball.

Die in 3 näher dargestellte konkave axiale Ausnehmung 6 weist einen zentralen Bereich 11 auf, in den die kleine Halbkugel 8 der Kolbenstange 4 passgenau einlegbar ist. Dieser zentrale Bereich 11 ist in vorgegebenen Abständen von Schultern 12 umgeben, die hakenförmig ausgebildet sind. Zwischen zwei Schultern 12 ist jeweils ein Führungselement 13 für die innere Halbkugel 8 der Kolbenstange 4 vorgesehen.In the 3 closer concave axial recess shown 6 has a central area 11 on, in which the small hemisphere 8th the piston rod 4 can be inserted accurately. This central area 11 is at predetermined distances from shoulders 12 surrounded, which are hook-shaped. Between two shoulders 12 is in each case a guide element 13 for the inner hemisphere 8th the piston rod 4 intended.

Wie aus 1 ersichtlich, umgreifen die Segmente 10, die ebenfalls hakenförmig ausgebildet sind, beim Einführen der Kolbenstange 4 in die konkave Ausnehmung 6 die Schultern 12und fügen sich in einen von der Schulter 12 und einer Außenwand 14 des Kolbens 3 gebildeten Spalt 15 ein. Um eine zuverlässige Überdeckung zwischen Schultern 12 und Segmenten 10 zu gewährleisten, sind im vorliegenden Fall vier Segmente 10 an der Kolbenstange 4 und drei Schultern 12 im Kolben 3 vorgesehen. Die hakenförmigen Schultern 12 werden dabei zwischen der kleinen Halbkugel 8 und den Segmenten 10 eingeführt und mit den Segmenten 10 verclipst. Um einen Winkelausgleich bei der Kraftübertragung von Kolbenstange 4 auf den Kolben 3 zu ermöglichen, weist der Spalt 15, welcher hinter den Schultern 12 verläuft, eine größeren Durchmesser auf als die Segmente 10.How out 1 visible, embrace the segments 10 , which are also hook-shaped, during insertion of the piston rod 4 in the concave recess 6 shoulders 12 and fit in one of the shoulder 12 and an outer wall 14 of the piston 3 formed gap 15 one. To ensure a reliable overlap between shoulders 12 and segments 10 in the present case are four segments 10 on the piston rod 4 and three shoulders 12 in the piston 3 intended. The hook-shaped shoulders 12 be between the small hemisphere 8th and the segments 10 introduced and with the segments 10 clipped. For an angular compensation in the power transmission of piston rod 4 on the piston 3 To allow, the gap points 15 which is behind the shoulders 12 runs, a larger diameter than the segments 10 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolben-Zylinder-AnodnungPiston-cylinder Anodnung
22: Zylindercylinder
33: Kolbenpiston
44: Kolbenstangepiston rod
55: Stirnseitefront
66: Konkave AusnehmungConcave recess
77: Kopf der KolbenstangeHead of the piston rod
88th: Halbkugelhemisphere
99: Konvexe AusformungConvex shape
1010: Segmentsegment
1111: Zentraler BereichCentral area
1212: Schultershoulder
1313: Führungselementguide element
1414: Außenwandouter wall
1515: Spaltgap

Claims

Piston-cylinder arrangement, comprising a housing-like cylinder (2) in which a piston (3) is mounted axially movable, which is actuated by a, moved by an external mechanical unit piston rod (4), wherein a spherical head (7, 8) of the piston rod (4) on a front side (5) of the piston (3) is mechanically fixed, characterized in that the spherical head (8) of the piston rod (4) is partially surrounded by a convex spherical shape (9) which together with the spherical head (8) engages in a concave axial recess (6) in the end face (5) of the piston (3).

Piston-cylinder arrangement after Claim 1 , characterized in that a central region (11) of the concave recess (6) is bounded by a plurality of shoulders (12) which engage between the spherical head (8) and the convex spherical formation (9).

Piston-cylinder arrangement after Claim 1 or 2 , characterized in that the convex spherical formation (9) is divided into axially extending segments (10).

Piston-cylinder arrangement after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the segments (10) and the shoulders (12) form a frictional connection, preferably a clip mechanism.

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the convex spherical shape (9) for the spaced arrangement relative to the spherical head (8) has a larger diameter than the spherical head (8).

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the spherical head is formed as a hemisphere (8) which in the central region (11) of the concave recess (6) fits accurately, the shoulders (12) abut the hemisphere (8).

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the convex spherical shape (9) forms slightly more than a hollow hemisphere.

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the convex spherical shape (9) of the piston rod (4) has n segments (10) which engage behind n-1 shoulders (12).

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a shoulder (12) of the concave recess (6) surrounding the gap (15) has a larger diameter than the convex spherical shape (6).

Piston-cylinder arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the spherical head (8) and the convex spherical shape (6) of the piston rod (4) have a center in the same point.