Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System, insbesondere für eine Kupplungs
ausrückvorrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus ei
nem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder mit jeweils einem in den Zylindern
axial verlagerbaren Kolben, wobei der Geberzylinder mittels einer Betätigungsvor
richtung Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte Leitung den
Nehmerzylinder beaufschlagt.
Derartige hydraulische Systeme sind bekannt und weisen in der Regel kompliziert
aufgebaute Geberzylinder auf. Beispielhaft sei anhand der DE-OS 44 05 581 ein
Geberzylinder gezeigt, der einen einteiligen Kolben aufweist, in den mittels kom
pliziert zu fertigenden Hinterschnitten ein Verbindungsteil zur verschwenkbaren
Aufnahme der Kolbenstange im Kolben eingeschnappt wird. Derartige Ausfüh
rungsformen von Kolben sind entweder nur mit komplizierten Spritzgusswerkzeu
gen aus Kunststoff oder mittels spanabhebender Fertigungsmethoden aus Metall
und daher nur herstellbar.
Weiterhin ist die Kolbenoberfläche sowohl Führungsfläche für den Kolben in dem
Gehäuse, als auch Dichtfläche für die Abdichtung des Geberzylinders, so dass bei
einer unvergüteten Kolbenoberfläche durch die Führung des Kolbens Verschleiß
auftritt und damit die Dichteigenschaften zwischen Kolben und Dichtung, bei
spielsweise durch Zerstören der Dichtung und/oder Oberflächenrauhigkeiten des
Kolbens, vermindert werden.
Weiterhin muss das Gehäuse, um in Ruhestellung des Kolbens einen Druckaus
gleich zwischen einem Nachlaufbehälter und der Druckkammer mechanisch
nachgearbeitet werden und eine dadurch entstehende Öffnung im Gehäuse nach
außen wieder über die Lebensdauer des Geberzylinders dicht verschlossen wer
den.
Schließlich können an dem aufgeführten Geberzylinder auftretende Unterdrücke
während des Zurückziehens des Kolbens nicht kompensiert werden, ein soge
nanntes Nachsaugen des Geberzylinders ist nicht möglich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen
Geberzylinder vorzuschlagen, der unter Vermeidung dieser Mängel kostengünstig
und fertigungstechnisch einfach herzustellen ist. Ein Aspekt der Aufgabe ist dabei
die Vorsehung einer Nachsaugfunktion, die Verwendung eines Gehäuses, das im
Bereich des Druckmittels einteilig ist, das heißt, dass neben den Abdichtungen
zum Kolben und den Anschlüssen keine zusätzlichen Dichtmittel, beispielsweise
Verschweißungen, Verklebungen und dergleichen nötig werden. Die Aufnahme
der Kolbenstange soll im Kolben verschwenkbar erfolgen, die Montage der Kol
ben-/Kolbenstangeeinheit soll auch durch ungeschultes Personal durchzuführen
sein. Der Kolben soll dabei in einfacher Weise spanlos gefertigt werden.
Die Aufgabe wird durch ein hydraulisches System, insbesondere für eine Kupp
lungsausrückvorrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus
einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder mit jeweils einem in den Zylin
dern axial verlagerbaren Kolben gelöst, wobei der Geberzylinder mittels einer
Betätigungsvorrichtung Druck aufbaut und damit über eine mit Druckmittel befüllte
Leitung den Nehmerzylinder beaufschlagt, und zumindest einer der Kolben mittels
eines Formgebungsverfahrens aus Duroplast hergestellt ist. Dabei kann das
Formgebungsverfahren ein Pressverfahren, bei dem der Duroplast als Granulat in
Form von Tabletten oder als vorplastifizierte Wurst im kalten beziehungsweise
leicht vorgewärmten Zustand in das heiße Werkzeug eingebracht wird, ein Spritz
gießverfahren, bei dem der Duroplast über eine Plastifiziereinheit plastifiziert und
anschließend in die den Kolben bildenden Kavitäten eingespritzt wird oder ein
Spritzpressverfahren sein, bei dem der Duroplast mittels eines Spritzkolbens über
ein Angusssystem in die den Kolben bildenden Kavitäten gespritzt wird. Als vor
teilhafte Materialien zur Charakterisierung des Duroplasten können dabei Kompo
nenten wie Melamin, Phenolharze, Epoxidharze, Silikonharze, ungesättigte Poly
ester, Harnstoff- und/oder Formaldehyd sein. Beispielhaft für die Vielzahl der ver
wendbaren Duroplaste sei hier die Verwendung von Vyncolit G920 genannt. Zu
dem Duroplasten können vorteilhafterweise Beimengungen, beispielsweise Ver
stärkungsmittel, zugefügt werden, um seine mechanischen Eigenschaften, bei
spielsweise dessen Festigkeit oder Härte wie Oberflächenhärte zu verbessern.
Eine derartige Verstärkung können organische oder anorganische Fasern sein,
beispielsweise Glasfasern, sein. Weiterhin können Beimengungen vorgesehen
werden, die die Gleiteigenschaften an der Oberfläche verbessern, beispielsweise
können dem Duroplasten Fluorkohlenwasserstoffe, beispielsweise Teflon, Graphit
oder dergleichen beigemengt werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Kolben
mittels eines Formgebungsverfahrens herzustellen, bei dem zumindest zwei Kom
ponenten verwendet werden, wobei eine Komponente der Duroplast und eine
weitere die Oberflächeneigenschaften bestimmende Komponente ist, beispiels
weise eine die Oberflächenhärte bestimmende oder die Gleiteigenschaften be
stimmende Komponente, beispielsweise ein Fluorkohlenwasserstoff, ist.
Die Verwendung von Duroplast kann insbesondere dann von sehr großem Vorteil
sein, wenn die Kolbenoberfläche des Kolbens sowohl Führungsfläche gegenüber
dem Gehäuse als auch Dichtfläche für eine Dichtung zur Abdichtung des Geber
zylinders ist, da in diesem Fall eine mechanische Belastung mit einem bei weiche
rem Material auftretenden Verschleiß auftritt, dem mit der Verwendung eines Du
roplasten entgegengewirkt werden kann, so dass die Dichtfläche verschleißärmer
ausgeführt werden kann und damit Oberflächenrauhigkeiten, wie sie beispielswei
se bei der Verwendung von Thermoplasten auftreten können, vermieden werden
können. Diese Oberflächenrauhigkeiten führen bekanntermaßen zur Verminde
rung der Dichtqualität und können beispielsweise bei der Verwendung von glasfa
serverstärkten Thermoplasten zur Beschädigung der Dichtlippe der Dichtung füh
ren, insbesondere wenn im Thermoplasten vorhandene Glasfasern an der Kol
benoberfläche vorstehen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Duroplast sind
die gegenüber einem massiven Kolben aus Metall geringeren Material- und Her
stellungskosten, insbesondere bei den Stückzahlen einer Großserienfertigung.
Es versteht sich, dass allein schon aus Kosten- und Verschleißgründen ein Du
roplast auch vorteilhaft für Kolben von Nehmerzylindern, beispielsweise im Be
reich der Kupplungsglocke angeordneten Nehmerzylindern, die über einen Aus
rückhebel auf ein Ausrücklager einwirken, oder von um die Getriebeeingangswelle
angeordnete Nehmerzylindern, vorteilhaft sein kann. Ein besonders vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel, kann nach dem erfinderischen Gedanken einen Kolben um
fassen, bei dem einstückig die Kolbenstange bereits unverschwenkbar angeformt
ist. Die Verschwenkbarkeit der Kolbenstange gegen den Ausrückhebel in einem
engen Winkel von beispielsweise maximal 10° gegen die Rotationsachse des den
Kolben aufnehmenden Zylinders kann durch einen variabel ausgeführten Dichtsitz
des Kolbens gegenüber der Zylinderinnenwand des Zylinders vorgesehen sein,
wobei die Dichtigkeit mittels eines Dichtsitzes zwischen Kolben und Zylinderin
nenwand - hier kann es vorteilhaft sein, beide Teile, nämlich Gehäuse und Kolben
aus Duroplast herzustellen - oder mittels einer dazwischen wirksamen Dichtung
aus einem elastischen Material, beispielsweise einer Nutringdichtung bewirkt wird.
Ein weiterer Aspekt der Aufgabenstellung wird durch ein hydraulisches System,
insbesondere für eine Kupplungsvorrichtung im Antriebsstrang eines Kraftfahr
zeuges, bestehend aus einem Geberzylinder mit einem in einem Gehäuseteil des
Geberzylinders axial verlagerbaren und mit dem Gehäuseteil eine Kammer zur
Ausbildung eines Druckes bildenden Kolbens und einem mit diesem über eine
hydraulische Leitung wirksam verbundenen, in Abhängigkeit von dem in der
Kammer gebildeten Druck wirksamen Nehmerzylinder gelöst, wobei die Kammer
mit einem Nachlaufbehälter zum Ausgleich von Druckmittel mittels einer Nach
laufleitung verbindbar ist und Kolben eine zwischen dem Kolben und dem Gehäu
seteil wirksame Dichtung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des hydrau
lischen Systems gegenüber dem Kolben axial begrenzt verlagert ist. Dabei wird
eine Verbindung zwischen der Kammer und dem Nachlaufbehälter zum Austausch
von Druckmittel zwischen diesen in Abhängigkeit von der axialen Stellung der
Dichtung gegenüber dem Kolben geöffnet oder verschlossen. Die Ansteuerung
der Verlagerung der Dichtung gegenüber dem Kolben wird dabei in vorteilhafter
Weise während eines Verlagerungsintervalles des Kolbens reibungsgesteuert
bewirkt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung der Verlagerung jedoch
auch weggesteuert und/oder druckgesteuert sein. Es lassen sich im Wesentlichen
drei Betriebszustände des Kolbens einstellen. Im Ruhezustand befindet sich der
Kolben in Endlage, bei dem das hydraulische System im Wesentlichen drucklos
ist, und der Kolben mit dem Gehäuse ein maximales, einzustellendes Volumen in
der durch Kolben und Gehäuse gebildeten Kammer wie Druckkammer einstellt.
Der zweite Zustand stellt die Betriebsstellung oder Arbeitsstellung dar, während
der der Kolben axial gegenüber dem Gehäuse zur Verringerung des Volumens in
der Druckkammer bewegt wird, so dass sich in der Druckkammer und damit über
die Druckmittelleitung in dem Nehmerzylinder ein Druck einstellt, mittels dessen
der Nehmerzylinder betätigt wird. Im dritten Betriebszustand wird der Kolben in
Richtung Endstellung zurückbewegt und der Druck in der Kammer wird durch Ver
größerung des Volumens dieser zurückgefahren, wodurch der Nehmerzylinder
wieder in seine Endlage zurückkehrt und die Kupplung wieder eingerückt wird. Es
ist nun nach dem erfinderischen Gedanken vorgesehen, dass im Geberzylinder
während eines Verlagerungsintervalles des Kolbens ein Druckmittelpfad zwischen
Nachlaufbehälter und Kammer freigegeben wird. In einem vorteilhaften Ausfüh
rungsbeispiel ist dabei eine Dichtung zwischen dem Gehäuse und dem Kolben zur
Abgrenzung der Druckkammer vorgesehen, die gegenüber dem Kolben axial und
gegenüber dem Gehäuse radial abdichtet und axial begrenzt verlagerbar auf dem
Kolben aufgenommen ist. Dabei kann die Dichtung in vorteilhafter Weise eine
Nutringdichtung mit einer radial außen angeformten Dichtlippe sein, die in Dicht
kontakt zum Gehäuse steht und an ihrer der Druckkammer abgewandten Seite
axial auf einer Stirnfläche des Kolbens abdichtet. Hierzu kann an dem der Stirn
seite zugewandten Ende der Dichtung eine ringförmige Dichtwulst axial erhaben
sein, die eine definierte Dichtfläche zu der Stirnfläche des Kolbens ausbildet, so
bald die Dichtung gegen die Stirnfläche gepresst wird. Es versteht sich, dass auch
mehrere, sich auf unterschiedlichem Durchmesser befindenden ringförmigen
Dichtwülste vorgesehen sein können, um bei Versagen einer Dichtwulst bei
spielsweise durch Verunreinigungen oder Defekt des Dichtkontakts weiterhin ei
nen Dichtkontakt aufrecht erhalten zu können. Der Dichtkontakt kann auch durch
Dichtwülste an der Stirnseite des Kolbens vorgesehen sein, wobei diese bereits
bei der Herstellung angespritzt werden können. Hierdurch kann die Dichtung
selbst annähernd plan und daher einfacher ausgestaltet sein.
Nach dem erfinderischen Gedanken ist die axial begrenzt verlagerbare Aufnahme
der Dichtung auf dem Kolben an einem axialen Vorsprung vorgesehen, wobei zur
Steuerung der axialen Verlagerung der Kontaktbereich der Dichtung zum Gehäu
se ein höheres Reibmoment aufweist als die Kontaktfläche zum Kolben. Hierdurch
wird bei Betätigung des Kolbens infolge der erhöhten Reibung der Dichtung am
Gehäuse die Dichtung zuerst festgehalten, während der Kolben bereits bewegt
wird. Daraus resultiert eine relative Verlagerung vom Kolben gegenüber der
Dichtung, bis die Dichtung die Stirnseite des Kolbens kontaktiert und abdichtet.
Durch den sich bildenden Druck in der Kammer wird die Dichtung an die Stirnseite
angepresst, so dass eine selbstverstärkende Dichtung mit zunehmendem Druck in
der Kammer entsteht. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Reibmomente an
der radial äußeren Dichtfläche der Dichtung zum Gehäuse und radial innen zum
Kolben möglichst unterschiedlich zu gestalten und daher die Dichtung radial innen
auf einem axial gegenüber dem Kolben begrenzt verlagerbaren Schlitten anzu
ordnen, wobei die Dichtung auf dem Schlitten mittels Haftreibung oder mittels vor
gesehener Anschläge axial fixiert sein kann und das Reibmoment zwischen der
Innenumfangsfläche des Schlittens und der Außenumfangsfläche des axialen
Vorsprunges ausgebildet wird, wobei das Reibmoment dieser Teile gegeneinan
der sehr viel kleiner ist als das Reibmoment zwischen der Dichtung und dem Ge
häuse. Beim Zurückziehen des Kolbens bleibt zuerst die Dichtung wieder infolge
des Reibmomentes am Gehäuse stehen und die Dichtwirkung der Dichtung an der
Stirnfläche des Kolbens wird aufgehoben. Dieser Effekt wird zusätzlich unterstützt,
wenn in der Druckkammer und dem nachgeschalteten hydraulischen System ein
Unterdruck vorliegt, so dass die Bildung eines Spaltes zwischen der Kammer und
dem Nachlaufbehälter, der eine Nachlaufleitung aufweist, die von der Kammer
durch die Dichtung getrennt in den Kolbenraum mündet, entsprechend forciert
wird. Besonders vorteilhaft kann bei entsprechender Einstellung des Reibmo
ments sogar ein Nachsaugen bei einem gleichem oder bei gegenüber der Nach
laufleitung erhöhtem Druck erfolgen, da die Steuerung des Nachsaugens nicht -
wie im Stand der Technik üblich - durch die Ausbildung eines Unterdrucks son
dern durch die reibungsgesteuerte Freischaltung der Verbindung zwischen Kam
mer und Nachlaufleitung bewirkt wird.
Bei von der Stirnfläche des Kolbens beabstandeter Dichtung wird zwischen der
Mündung der Nachlaufleitung und der Kammer ein Druckmittelpfad gebildet, der
im Bereich zwischen dem axialen Vorsprung des Kolbens, auf dem der Schlitten
angeordnet ist, durch entsprechend vorgegebene Spaltmaße gebildet sein kann
oder durch gezielte Öffnungskanäle im Schlitten oder im axialen Vorsprung einge
arbeitet sein kann und von dort über den zwischen der Dichtung und der Stirnflä
che des Kolbens gebildeten Spalt zur Mündung der Nachlaufleitung führt. Dabei
kann die Nachlaufleitung in einen weiteren radial erweiterten Ringraum im Gehäu
se münden. Besonders vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit, große Volumenströme
über entsprechend weit auszulegende Spalte zu transportieren, ohne dass der
Volumenstrom einen wesentlichen Druck aufbaut und dadurch - wie bei bekann
ten Nachsaugeinrichtungen - der erforderliche Differenzdruck zwischen Kammer
und Nachlaufleitung weiter erniedrigt wird.
In Ruhestellung des Kolbens ist weiterhin ein Austausch von Druckmedium mit
dem Nachlaufbehälter vorgesehen, unabhängig von der reibungsgesteuerten
Spaltbildung zwischen Dichtung und Kolben. Insbesondere bei vorliegendem Ü
berdruck in der Druckkammer in Ruhestellung des Kolbens liegt dabei die Dich
tung an dessen Stirnfläche an, so dass zur Sicherstellung des Austausches von
Druckmedium ein alternativer Druckmittelpfad vorgesehen wird. Dieser Pfad kann
in einem Ausführungsbeispiel durch ein gegenüber der Dichtfläche der Dichtung
am Gehäuse radial nach außen erweitertes Profil gebildet sein, beispielsweise
können in dem Gehäuse ein oder mehrere über den Umfang verteilte Längsschlit
ze im Bereich der axialen Stellung der Dichtung in Ruhestellung des Kolbens vor
gesehen sein, so dass in Ruhestellung über diese Schlitze eine Verbindung zwi
schen der Nachlaufleitung und der Kammer hergestellt wird. Alternativ hierzu kann
die weggesteuerte Aufhebung der Dichtfunktion der Dichtung an der Stirnseite des
Kolbens in Ruhestellung vorteilhaft sein. Hierzu kann beispielsweise ein Steuer
ring auf dem Kolben vorgesehen sein, der über einen Formschluß einseitig an der
Stirnfläche des Kolbens anliegt und in Richtung Kammer axial begrenzt verlager
bar ist. Die Dichtung kann dann radial außen den Steuerring und radial innen die
Stirnfläche abdichten und damit einerseits ein reibungsgesteuertes Nachsaugen
ermöglichen. Bei einer Rückverlagerung des Kolbens in Ruhestellung schlägt der
Steuerring vor Erreichen der Ruhestellung des Kolbens an einem Gehäuseteil
oder an einem dafür separat ausgestalteten Teil an, so dass dieser gegenüber
dem Kolben axial verlagert wird, wodurch die Dichtwirkung der Dichtung zur Stirn
seite hin aufgehoben wird, so dass Druckmittel durch einen hierdurch geschaffe
nen Pfad zwischen Dichtung und Stirnseite des Kolbens und danach in zumindest
einer im Steuerring vorgesehenen Öffnung zur Mündung der Nachlaufleitung ge
langen kann und andererseits ein Druckausgleich in Ruhestellung des Kolbens
erfolgen kann.
Die begrenzt verlagerbare Aufnahme der Dichtung - mit oder ohne Schlitten - in
die in Richtung Kammer weisende Richtung wird vorteilhafterweise mittels eines
an dem freien Ende des axialen Vorsprungs radial nach außen angeformten Bords
vorgesehen, über den die Dichtung oder der Schlitten geschoben wird. Die Mon
tage des Schlittens kann dabei erleichtert werden, indem der axiale Vorsprung
nach radial innen elastisch vorgesehen wird, beispielsweise wenn er aus mehre
ren axial geschlitzten Segmenten gebildet ist, oder indem der Schlitten einen
Längsschlitz aufweist und damit radial erweiterbar über den Bord geschoben wer
den kann. Beide Ausführungsformen können alternativ oder gemeinsam vorgese
hen sein und unterstützen die Bildung des Spalts für das Druckmittel.
In einem weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsbeispiel ist die Dichtung so ausge
führt, dass sie die Mündung der Nachlaufleitung direkt verschließt, wobei die
Dichtung wiederum axial begrenzt gegenüber dem Kolben verlagerbar ist, und
diese Verlagerung reibungsgesteuert erfolgt. Hierbei kann die Verwendung eines
Flachdichtrings vorteilhaft sein, der radial innen unter Ausbildung eines Reibkon
taktes auf dem Kolben aufgenommen sein kann und radial außen an der Gehäu
seinnenfläche geführt ist. Vorteilhaft ist dabei die radiale Zwischenschaltung eines
Führungsringes, der zur Gehäuseinnenseite hin weniger Reibmoment ausbildet
als die Dichtung zum Kolben. Weiterhin vorteilhaft ist es, den Flachdichtring auf
einem größeren Durchmesser als dem Außendurchmesser der Kammer anzubrin
gen, und zwischen beiden Durchmessern die Mündung für die Nachlaufleitung
vorzusehen. Der Flachdichtring wird dabei in Ruhestellung durch einen axial er
weiterten Bord des Kolbens weggesteuert von der Mündungsöffnung der Nach
laufleitung beabstandet und bei Betätigung des Kolbens von diesem infolge des
höheren Reibmomentes zwischen Kolben und Dichtung mitgenommen, bis er an
der Mündungsöffnung zur Anlage kommt. Durch einen in der Dichtung oder zwi
schen Kolben und Dichtung geschaffenen Spalt wirkt infolge des sich in der Kam
mer aufbauendes Druckes Druckmittel mit dem eingestellten Druck auf die der
Mündungsöffnung entgegengesetzte Seite des Flachdichtrings ein und drückt die
sen gegen die Mündungsöffnung, so dass die Kammer gegen die Nachlaufleitung
selbstverstärkend abgedichtet wird. Bei der Rückführung des Kolbens wird wieder
infolge von Unterdruck in der Kammer und/oder des Reibmomentes der Dichtung
am Kolben die Nachlaufleitung gegebenenfalls geöffnet.
Es versteht sich, daß durch Einstellung verschiedener Reibmomente der Öff
nungszeitpunkt, der Öffnungsweg sowie der Öffnungsdruck der Verbindung zwi
schen der Kammer und der Nachlaufleitung als Verbindung zum Nachlaufbehälter
eingestellt werden können und in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung
diese Parameter unterschiedlich eingestellt werden können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Befestigung des Kolbens mit einer
aus dessen Verlagerungslinie verschwenkbaren Kolbenstange mittels eines Ku
gelgelenks, das aus einem an der Kolbenstange angeformten Kugelkopf und einer
in einem Verbindungsteil komplementär angeformten Gelenkpfanne gebildet ist,
wobei das Verbindungsteil mit Befestigungsmitteln an der vom Kugelkopf aus ge
sehenen der Kolbenstange abgewandten Seite am Kolben verliersicher befestigt
ist. Vorteilhaft kann hierbei die Einführung des Verbindungsteiles in eine Stufen
bohrung des Kolbens sein, wobei an dem Verbindungsteil ein axial ausgeformter
Zapfen vorgesehen sein kann, der mittels Befestigungsmittel mit einer entspre
chend im Kolben vorgesehenen Öffnung einen Form- oder Kraftschluss bilden
dann. Auf diese Weise ist es möglich, ohne radial erweiterte Einformungen das
Verbindungsteil zu befestigen, wodurch komplizierte und schwer entformbare Kol
bengeometrien vermieden werden können. Ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbei
spiel sieht hierbei vor, dass der Kraftschluss mittels eines Radialprofiles am Zap
fen erfolgt, wobei der Zapfen mit dem Radialprofil in die Öffnung des Kolbens ein
gepresst wird. Hierbei können mehrere über den Außenumfang des Zapfens vor
gesehene radial erweiterte ringflanschförmige Profile vorgesehen sein, die unter
schiedliche Radien aufweisen können, wobei der Durchmesser des Zapfens ge
ringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung sein kann und sich da
durch die Radialprofile zwischen dem Außendurchmesser des Zapfens und dem
Innendurchmesser der Öffnung verkeilen können. Es kann weiterhin vorteilhaft
sein, das Radialprofil schraubenförmig vorzusehen, so dass das Verbindungsteil
mit der Kolbenstange mit vergleichsweise geringer Kraft in die Öffnung geschraubt
werden kann, jedoch die axiale Haltekraft vergleichsweise höher ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Bildung eines Formschlusses zwischen dem
Kolben und dem Verbindungsteil kann eine Schnappverbindung sein, wobei je
nach Ausführungsform im Kolben oder im Verbindungsteil nach radial außen oder
radial innen Schnapphaken ausgebildet sein können, die mit einem entsprechen
den Hinterschnitt im Kolben oder im Verbindungsteil verschnappen. Insbesondere
bei hülsenförmigen, zur Druckseite hin geöffneten Kolben, können Stufenbohrun
gen gebildet sein, die, verglichen mit dem Durchmesser des Zapfens, radial er
weitert sind, so dass die Schnappnasen nach radial außen in den Bord der Stu
fenbohrung einschnappen können. Es versteht sich, dass bei einem Kolben, der
zur Kammer beziehungsweise Druckseite hin geöffnet ist, zwischen dem Kolben
und dem Verbindungsteil eine Abdichtung vorgesehen ist.
Ein weiterer Aspekt zur leichteren und einfacheren Aufnahme des Kugelkopfes in
der Gelenkpfanne sieht im Bereich des Hinterschnittes der Gelenkpfanne eine
verminderte Materialstärke zum Außendurchmesser des Verbindungsteiles hin vor
oder in diesem Bereich axial ausgerichtete Längsschlitze des Verbindungsteiles.
Die Montage der Kolbenstange im Kolben erfolgt dabei in der Weise, dass zuerst
der Kugelkopf in der Gelenkpfanne fixiert wird und danach in den Kolben einge
schoben und axial fixiert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kol
benmantel oder diä Führungsfläche des Gehäuses die radial elastisch erweiterba
ren Teile des Verbindungsteiles zur leichteren Überwindung des Hinterschnittes
durch den Kolben radial abgestützt werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht die Ausbildung der Gelenk
pfanne direkt im Kolben vor, so dass der Kolbenkopf in die Gelenkpfanne einge
führt wird und dann beispielsweise durch einen Deckel, der in ein entsprechendes
Profil verschnappt wird oder seitlich eingeführt wird, axial verliersicher fixiert wird.
Des Weiteren kann auf den Deckel verzichtet werden, indem als Hinterschnitt ü
ber den Umfang verteilte Nasen oder Noppen oder Segmente vorgesehen wer
den, die radial über den maximalen Durchmesser des Kolbenkopfes hineinragen
und durch elastische Verformung vom Kolbenkopf überwunden werden und da
nach wieder radial zurückschnappen, so dass eine verliersichere Anordnung der
Kolbenstange im Kolben möglich ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Kolben
zumindest in dem Bereich der Haltenasen axial elastisch ausgebildet sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß axial ge
schlitzte Kugelpfannensegmente radial verlagerbar direkt am Kolben angeformt,
beispielsweise angespritzt sind, und nach Einführen des Kugelkopfes radial au
ßen mittels eines gegebenenfalls sich selbst fixierenden Ringes radial fixiert wer
den. Die Selbstfixierung kann über ein Einschnappen erfolgen, wobei in dem Kol
ben hierzu entsprechende Radialprofile vorgesehen sein können. Alternativ hierzu
kann der Ring verklebt werden oder unter Vorspannung aufgezogen sein.
Es versteht sich, dass die vorgeschlagenen Ausführungsformen einen axial wirk
samen Energiespeicher wie beispielsweise eine Servofeder beinhalten können,
die zwischen dem Gehäuse und dem Kolben axial wirksam ist. Insbesondere kön
nen diese Energiespeicher als sogenannte Übertotpunktfedern zur Kompensation
des Kraftverhaltens der Kupplungseinrichtung vorgesehen sein. Weiterhin können
Servofedern zur Rückstellung des Kolbens in die Ruhestellung vorgesehen sein,
so dass auch außen im Bereich eines Kupplungspedales oder eines Aktors vor
gesehene Energiespeicher entfallen können. Dabei kann sich ein entsprechend
ausgebildeter Energiespeicher einerseits an der Stirnseite oder an dem axial an
geformten Zapfen des Kolbens und andererseits an dem dem Eingang der Kol
benstange entgegengesetzten Ende des Gehäuses abstützen. Hierzu können
Führungsmittel vorgesehen sein. Der Energiespeicher kann beispielsweise aus
einer Schraubendruckfeder gebildet sein. Versuche haben dabei gezeigt, dass
eine einzelne Schraubenfeder radial ausweichen kann, wobei nach einem erfinde
rischen Gedanken zur Steigerung der Knickfestigkeit zwei radial ineinander ge
schachtelte Federn verwendet werden können. Besonders vorteilhaft kann hier die
Verwendung von Federn mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser und/oder un
terschiedlicher Windungsanzahl und Windungssteigung, beispielsweise gegen
läufige Windungssteigungen - sein.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 13 näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Übersicht über ein hydraulisches System zur
Betätigung einer Reibungskupplung,
die Fig. 2 bis 4 Ausführungsbeispiele für einen Geberzylinder des
hydraulischen Systems,
die Fig. 5 bis 8 Ausführungsbeispiele für die Verbindung eines Kolbens mit
einer Kolbenstange,
Fig. 9 ein Detail aus der Fig. 8,
Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindung eines
Kolbens mit einer Kolbenstange,
Fig. 11 einen speziell ausgestalteten Kolben zur Aufnahme einer
Kolbenstange
und
Fig. 12 und 13 Details der Fig. 11.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausgestaltung eines
hydraulischen Systems 50 als Kupplungsausrückvorrichtung mit einem Geberzy
linder 1, bestehend aus einem Geberzylindergehäuse 2 und einem darin axial
verlagerbaren Kolben 5 und einem Nehmerzylinder 52, bestehend aus einem
Nehmerzylindergehäuse 52a und einem darin axial verlagerbaren Kolben 52b.
Geber- und Nehmerzylinder sind mittels der Leitungsteile 58, 59 verbunden, zwi
schen diesen kann ein Drosselventil 51 eingebaut sein. Es versteht sich, dass in
anderen Ausführungsbeispielen das Drosselventil 51 in den Geberzylinder 1 oder
in den Nehmerzylinder 2 sowie in einem gegebenenfalls vorhandenen Kribbelfilter
integriert sein kann.
Das Kupplungsausrücksystem 50 betätigt die Kupplung 54 hydraulisch durch Be
aufschlagung des Kolbens 5 des Geberzylinders 1 mittels eines Betätigungsglie
des 61, das ein Fußpedal, ein Aktor, beispielsweise ein elektrischer Aktor, oder
dergleichen sein kann. Hierdurch wird mittels einer mechanischen Übertragung,
beispielsweise der Kolbenstange 6 Druck im Geberzylinder 1 aufgebaut, der über
den Leitungsstrang 59, über das Drosselventil 51 und den Leistungsstrang 58 ei
nen Druck im Nehmerzylinder 52 aufbaut. Der Kolben 52b des Nehmerzylinders
52 kann - wie in dem gezeigten Beispiel - über eine Ausrückmechanik 53 bei
spielsweise einem Hebel mit einem Ausrücker und gegebenenfalls einem Aus
rücklager die nötige Ausrückkraft an der Kupplung 54, beziehungsweise an deren
Ausrückelementen wie Tellerfeder, aufbringen. Weitere Ausführungsbeispiele
können einen Nehmerzylinder 52 mit einem Ringkolben vorsehen, der koaxial um
die Getriebeeingangswelle 57 angeordnet ist und bei dem der Ringkolben direkt
über ein Ausrücklager auf die Tellerfederzungen der Tellerfeder einwirkt. Zum
Aufbringen der Ausrückkraft ist der Nehmerzylinder 52 gehäusefest am Getriebe
gehäuse, das hier nicht näher dargestellt ist, oder an einem anderen gehäuse
festen Bauteil angebracht. Die Getriebeeingangswelle 57 überträgt bei geschlos
sener Kupplung 54 das Drehmoment von der Kurbelwelle 56 der Brennkraftma
schine 55 auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe und anschließend auf die An
triebsräder eines Kraftfahrzeuges.
Um Druckmittelverluste und/oder Volumenänderungen des hydraulischen Sys
tems 50, die beispielsweise durch einen Verschleiss der Reibbeläge der Rei
bungskupplung 54 mit einer Änderung der Tellerfederanstellung und damit ver
bunden einer axialen Verlagerung des Nehmerzylinderkolben 52b verursacht wer
den, ist in den Geberzylinder ein in den Fig. 2 bis 4 näher erläuterter Aus
gleich von Druckmittel zwischen dem Druckmittelvolumen des hydraulischen Sys
tems 50 und bevorratetem Druckmittel in einem über die Nachlaufleitung 9 mit
dem im wesentlichen drucklosen und hydrostatisch über dem Geberzylinder 1 an
geordneten Nachlaufbehälter 60 vorgesehen.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen drei einander ähnliche Geberzylinder 1, 1a, 1b, wie sie
beispielsweise in dem Ausrücksystem 50 der Fig. 1 eingesetzt werden. Gleiche
Teile werden dabei mit denselben, ähnliche mit durch einen Buchstabenindex er
weiterten Bezugszeichen bezeichnet. Entlang der Verlagerungslinie 10 des jewei
ligen Kolbens 5, 5a, 5b sind die beiden Extremstellungen des axial mittels der Kol
benstange 6 mittels eines nicht dargestellten Betätigungsglieds (siehe Fig. 1)
axial verlagerbaren Kolbens 5, 5a, 5b - oben Ruhestellung und unten Arbeitsstel
lung - als Teilschnitte gezeigt. Der Kolben 5, 5a, 5b ist in vorteilhafter Weise aus
Kunststoff vorzugsweise Duroplast mittels Spritzgussverfahren hergestellt.
Die Geberzylinder 1, 1a, 1b weisen jeweils zwei aneinandergefügte Gehäuseteile
2, 2a, 2b, und 3, 3a, 3b auf, die vorteilhafterweise aus Kunststoff beispielsweise
mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sind, wobei das Gehäuse in Tauch
kolbenausführung ausgestaltet ist, so dass das Gehäuseteil 2, 2a, 2b in einteiliger
Ausführung direkt auf dem Kolben 5, 5a, 5b mittels der Dichtung 4 gedichtet wer
den kann.
Das Gehäuseteil 3, 3a, 3b wird mittels eines axialen Ansatzes 28 in das Gehäu
seteil 2, 2a, 2b bis zu einem Axialanschlag 29 axial übergreifend eingepasst und
mit dem Gehäuseteil 2, 2a, 2b axial und drehfest verbunden, beispielsweise ultra
schallverschweisst, verschraubt, verklebt und/oder verschnappt. Die Stirnseite 30
des Gehäuseteils 3, 3a, 3b dient als Axialanschlag für die Dichtung 4, die Gehäu
se und Kolben 5, 5a, 5b nach außen abdichtet. Die Innenumfangsfläche 32 des
Gehäuseteils 3, 3a, 3b ist als Führungsfläche für den Kolben 5, 5a, 5b ausgebil
det. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Herstellung des Kolbens 5, 5a, 5b abwei
chend von der üblichen Verwendung eines thermoplastischen Materials beson
ders vorteilhaft aus einem Duroplasten besonders vorteilhaft ist, da die Dichtungs
fläche 33 des Kolbens 5, 5a, 5b für die Dichtung 4 gleichzeitig die Führungsfläche
des Kolbens 5, 5a, 5b in dem Gehäuseteil 3, 3a, 3b ist und somit zur Erhaltung der
Qualität der Dichtung eine besonders verschleißfeste Oberfläche des Kolbens 5,
5a, 5b vorgesehen wurde. Auf diese Weise ist eine dauerhafte Doppelfunktion der
Kolbenoberfläche 33 erst möglich. Als Materialien können Duroplaste eingesetzt
werden, die die Anforderung im Verwendungsbereich von Geberzylindern erfüllen,
beispielsweise die Temperaturbeständigkeit, mechanische Anforderungen und
chemische Beständigkeit gegenüber dem Druckmittel. In den vorliegenden Aus
führungsbeispielen wurde - nicht beschränkend zu verstehen - ein spritzgussfä
higes Material von der Firma Vincolyt mit der Bezeichnung G920 verwendet. Es
versteht sich, dass die Verwendung von Duroplast als verschleißfestes und resis
tentes Kolbenmaterial für alle Kolben, insbesondere für Kolben von hydraulischen
Systemen zur Betätigung von Kupplungseinrichtungen unabhängig von den ge
zeigten Ausführungsbeispielen, beispielsweise auch in Nehmerzylindern, vorteil
haft sein kann.
Wie bereits erwähnt, wird der Kolben 5, 5a, 5b mittels der Kolbenstange 6 axial
verlagert. Durch diese Verlagerung wird das Volumen der Kammer 7, die durch
das Gehäuseteil 2, 2a, 2b und den Kolben 5, 5a, 5b gebildet wird, verringert. Da
durch wird das in der Kammer 7 enthaltene Druckmittel über die Öffnung 8 in den
über die Druckmittelleitung mit dem Geberzylinder 1, 1a, 1b verbundenen Neh
merzylinder verdrängt, in dem ein ebenfalls axial verschiebbarer Kolben verlagert
wird, wobei dieser auf die Betätigungsmittel der Kupplung wirkt und dadurch diese
ausgerückt wird. Der bei diesem Vorgang entstehende Druck erfordert eine effek
tive Dichtung zwischen dem Kolben 5, 5a, 5b und dem Gehäuse 2, 2a, 2b um ein
Ausweichen des Druckmittels in Arbeitsstellung des Kolbens 5, 5a, 5b in die im
wesentlichen drucklose Nachlaufleitung 9, die mit einem nicht dargestellten, in
seiner Ausführung bekannten Nachlaufbehälter verbunden ist, zu verhindern. In
Ruhestellung des Kolbens 5, 5a, 5b hingegen soll zwischen dem Nachlaufbehälter
über die Nachlaufleitung 9 und der Kammer 7 ein Druckmittelaustausch stattfinden
können. Außerdem soll während des Zurückfahrens des Kolbens 5, 5a, 5b gege
benenfalls ein Unterdruck in der Kammer 7 auftretender Unterdruck ausgeglichen
werden können. Die Ausführungsbeispiele der Geberzylinder 1, 1a, 1b der
Fig. 2 bis 4 zeigen hierzu unterschiedliche Lösungen.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird dabei im Geberzylinder 1 die Kammer 7
zwischen Gehäuse 2 und dem Kolben 5 durch eine weitere, auf dem Kolben 5
angeordnete Nutringdichtung 11 abgedichtet. Dabei ist die Dichtung 11 an ihrem
Innenumfang auf einem gegen den Kolben 5 axial begrenzt verlagerbaren Schlit
ten 12 aufgenommen. Der Schlitten 12 ist auf einem axial erweiterten Vorsprung
13 angebracht, der an seinem freien Ende einen radial nach außen erweiterten
Bord 14 aufweist. Der Vorsprung 13 kann dabei als Ringflansch oder aus über
den Umfang verteilten Flanschsegmenten gebildet sein, wodurch eine Befestigung
wie Aufziehen oder Aufschnappen des Schlittens 12 erleichtert wird. Alternativ
kann bei der Ausführung des Vorsprunges 13 als Ringflansch auch der Schlitten
12 in Längsrichtung geschlitzt sein, so dass in beiden Fällen eine Schnappverbin
dung entsteht. Zur leichteren Montage des Schlittens 12 auf dem Vorsprung kann
der Bord 14 eine Einführschräge 15 aufweisen. Die Dichtung 11 dichtet im Ge
gensatz zu üblicherweise beidseitig radial abdichtenden Nutringdichtungen radial
außen zum Gehäuse 2 einerseits und axial zum Kolben 5 über zumindest eine
axial an der Dichtung 11 vorgesehene ringförmige Wulst 16, wobei in dem ge
zeigten Ausführungsbeispiel radial innerhalb dieser eine zweite, die Wulst 16 er
gänzende Dichtwulst 17 vorgesehen ist. Die Dichtung 11 ist auf dem Schlitten 12
form-, reib- oder stoffschlüssig angeordnet oder mit diesem verklebt. Die Anord
nung einer gegen den Kolben 5 axial beschränkt verlagerbaren Dichtung 11 hat
den Zweck einer sogenannten reibungsgesteuerten Nachsaugfunktion mit folgen
der Funktionsweise:
Solange durch den Kolben 5 ein Druck in der Kammer 7 aufgebaut wird, dichtet
die Dichtung 11 radial außen mittels der Dichtlippe 20 gegen die Wandung 18 des
Gehäuseteils 2 und axial mittels der Dichtwülste 16, 17 gegen die Stirnfläche 21
des Kolbens 5 ab. Wenn der Kolben 5 zurück bewegt wird, tritt eine Druckentlas
tung der Kammer 7 ein, so dass bei weiterem Zurückziehen des Kolbens 5 die
Dichtung 11 infolge der Reibverhältnisse zwischen der Dichtlippe 20 und der
Wandung 18 einerseits und der Außenfläche 89 des Vorsprungs 13 und der In
nenumfangsfläche 22 des Schlittens 12 andererseits so lange stehen bleibt, bis
der Schlitten 12 von dem Bund 14 und dadurch die Dichtung 11, die an einem ra
dial nach außen erweiterten Bund 23 des Schlittens 12 anliegt, selbst mitgenom
men wird. Dabei werden die Reibverhältnisse zwischen den Reibpartnern 18, 20
und 89, 22 so ausgelegt, dass auf jeden Fall die Reibung der Dichtlippe 20 an der
Wandung 18 größer als die Reibung des Schlittens 12 auf dem Vorsprung 13 ist.
Durch die reibungsgesteuerte Verlagerung der Dichtung 11 gegenüber dem Kol
ben 5 wird die axiale Dichtung der Wülste 16, 17 gegenüber der Stirnfläche 21
aufgehoben, so dass in dieser Phase ein Austausch von Druckmittel aus dem
Nachlaufbehälter über die Nachlaufleitung 9 und der Kammer 7 erfolgen kann.
Hierfür ist im Weg zwischen der Kammer 7 und dem Nachlauf 9 ein Druckmittel
pfad vorgesehen, beispielsweise ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein
Spalt 24 zwischen dem Vorsprung 13 und dem Schlitten 12 und in Verlängerung
über die freigelegte Dichtfläche zwischen den Wülsten 16, 17 und der Stirnfläche
21 am Außenumfang des Kolbens 5 zumindest ein, vorzugsweise mehrere über
den Umfang verteilte Spalte 25 eingerichtet, so dass das Druckmittel über die
Spalte 24, 25 in die vom Kolben 5 von der Kammer 7 abgetrennte, mit dem Nach
lauf 9 in Verbindung stehende Kammer 26 gelangen kann. Es versteht sich, dass
auch weitere Pfade beispielsweise durch Vorsehen eines Spalts zwischen dem
Schlitten 12 und der Dichtung 11 vorgesehen sein können, beispielsweise können
Schlitten 12 und/oder die Dichtung 11 ein entsprechendes Axialprofil an deren
Kontaktfläche aufweisen oder die Dichtung 11 kann radial innerhalb der Dichtwulst
17 einen Durchgang aufweisen. Die reibgesteuerte Nachsaugeinrichtung ist ins
besondere dann vorteilhaft, wenn in der Kammer 7 und damit in der sich anschlie
ßenden Druckmittelleitung bis hin zum Nehmerzylinder ein Unterdruck entsteht,
wobei dieser Unterdruck das reibungsgesteuerte Öffnen der Axialdichtung zwi
schen Dichtung 11 und Stirnfläche 21 zusätzlich unterstützt. Die Axialdichtung
zwischen Kolben 5 und Dichtung 11 zur Abdichtung der Kammer 7 wirkt weiterhin
in Abhängigkeit vom anstehenden Druck in der Kammer 7 selbstverstärkend. In
der Ruhestellung des Kolbens 5 soll weiterhin vermieden werden, dass sich bei
spielsweise hervorgerufen durch einen Verschleiß der Kupplungsbeläge, ein Ü
berdruck in dem hydraulischen System (siehe Fig. 1) aufbaut. Hierzu ist die
Kammer 7 in der Ruhestellung des Kolbens 5 mit dem wesentlichen drucklosen
Nachlaufbehälter über die Nachlaufleitung 9 verbunden, wobei hierzu im Bereich
der Dichtung 11 an der Wandung 18 zumindest eine, vorteilhafterweise mehrere
über den Umfang verteilte Längsnuten 27 eingebracht werden, die vorteilhafter
weise bereits während des Herstellungsverfahrens, beispielsweise mittels eines
Spritzgussverfahren, eingeformt sind.
Fig. 3 zeigt einen dem Geberzylinder 1 der Fig. 2 ähnlichen Geberzylinder 1a,
bei dem die Dichtfläche zwischen Dichtung 11 über die Dichtwulst 17 zu einem
zusätzlich zwischen die Dichtung 11 und den Kolben 5a eingelegten Steuerring 34
erfolgt. In Arbeitsstellung des Kolbens 5a (siehe untere Hälfte der Verschiebelinie
10) erfolgt die Dichtung wie unter Fig. 2 beschrieben zwischen der Gehäusein
nenseite 18 und der Dichtlippe 20 der Dichtung 11 sowie axial an der Stirnfläche
21a des Steuerrings 34 mittels der Dichtwulst 16 und der Stirnfläche 21 des Kol
bens 5a mittels der radial innerhalb dieser angeordneten Dichtwulst 17. Der Steu
erring 34 ist dabei gegen axiales Ausweichen gegenüber dem Kolben 5a mit einer
radial innen gelegenen konischen Anformung 35 versehen, die an einer Phase 36
des Kolbens 5a zur Anlage kommt. In Ruhestellung kommt der Steuerring 34 zur
Anlage an einen Anschlagring 37, der in einer durch die Gehäuseteile 2a, 3a ge
bildeten Nut 38 axial fixiert ist. Der Anschlagring 37 kann weiterhin einen axialen
Ansatz 39 zur Abstützung der Nutringdichtung 4 aufweisen. Durch die Anlage des
Steuerrings 34 an dem Anschlagring 37, die bei einem Wegabschnitt erfolgt, bei
dem der Kolben noch nicht ganz in der zurückgezogenen Endstellung des Kol
bens und die durch einen Anschlag 40 des Kolbens 5a an dem Gehäuseteil 3a
vorgegeben ist, wird der Anschlagring 34 und damit die auf dem Schlitten 12 ver
lagerbar angeordnete Dichtung 11 bis zum Erreichen der Endstellung entgegen
dem Kolben 5a verlagert, so dass die Dichtfunktion zwischen der Stirnseite 21 des
Kolbens 5a und der Dichtwulst 17 aufgehoben wird. Daraus ergibt sich ein Druck
mittelpfad von der Kammer 7 über einen dadurch gebildeten Spalt 41, zu einer
radial außen in dem Steuerring 34 angebrachten Öffnung 42 in die Nach
laufleitung 9, so dass in der Ruhestellung ein Druckmittelausgleich zwischen dem
Nachlaufbehälter und dem hydraulischen System erfolgen kann. Durch diese
Maßnahmen können die in Fig. 2 gezeigten axialen Einformungen 27 in dem
Gehäuseteil 2, die in ungünstigen Fällen zu einem Verschleiß der Dichtung 11
führen können, vermieden werden.
Fig. 4 zeigt ein den Geberzylindern 1, 1a ähnliches Ausführungsbeispiel eines
Geberzylinders 1b mit nur einer Nutringdichtung 4. Die Abdichtung des Geberzy
linders gegenüber der Nachlaufleitung 9 erfolgt mittels des Flachdichtrings 11a.
Infolge des, verglichen mit dem Reibmoment zwischen dem Außenumfang des
Anlageringes 37a, auf dem die Dichtung 11a form-, reib- oder stoffschlüssig ange
ordnet oder verklebt ist, und der Innenfläche des Gehäuses 2b, erhöhten Reibmo
mentes der Dichtung 11a an der Kolbenoberfläche 33 wird bei Verlagerung des
Kolbens in Richtung Öffnung 8 der Anlagering 37a mit der Dichtung 11a mitge
nommen und die Öffnung 9a der Nachlaufleitung 9 verschlossen. Gleichzeitig
kann durch entsprechend vorgesehene Spalte 43, 44 in dem Flachdichtring 11a
beziehungsweise im Anschlagring 37a ein Druckmittelaustausch zwischen der
Kammer 7 und der Kammer 45 stattfinden, so dass der Verschluss der Nach
laufleitung 9 über die Dichtung 11a selbstverstärkend ist. Die Dichtung 4 schließt
dabei den Druckmittelraum, bestehend aus den Kammern 7 und 45 sowie den
nachgeschalteten Leitungen und Druckkammern des Nehmerzylinders, nach au
ßen dichtend ab. Bei einem Zurückfahren des Kolbens 5b wird in Abhängigkeit der
anstehenden Druckverhältnisse sowie abhängig von den Reibungsverhältnissen
des Flachdichtrings 11a auf der Kolbenoberfläche 33 der Flachdichtring 11a von
der Öffnung 9a der Nachlaufleitung entfernt und damit reibungsgesteuert das
Nachsaugen von Druckmittel aus der Nachlaufleitung und damit aus dem Nach
laufbehälter ermöglicht. Dieser Effekt wird bei Auftreten eines Unterdruckes in der
Kammer 7 zusätzlich verstärkt, indem die Dichtung 11a ebenfalls einem Unter
druck ausgesetzt ist. Um bei gegebenenfalls anliegendem Überdruck in der Kam
mer 7 in Ruhestellung dennoch einen Druckmittelaustausch zwischen der Nach
laufleitung 9 und der Kammer 7 zu ermöglichen, wird vor dem Erreichen des Kol
bens in der Endstellung - vorgegeben durch den Anschlag 40 - die Dichtung 11a
durch den am Kolben radial erweiterten Bord 46 mitgenommen, wodurch die Öff
nung 9a zum Austausch von Druckmittel freigelegt wird. Dieses Ausführungsbei
spiel des Geberzylinders 1b zeichnet sich durch einen besonders axial begrenz
ten Bauraum aus, da die üblicherweise als Nutringdichtung ausgestaltete Primär
dichtung zur Abdichtung der Kammer 7 entfallen kann und durch den Flachdicht
ring 11a ersetzt ist, die lediglich die Nachlaufleitung verschließt. Die Abdichtung
der Kammer 7 übernimmt die Dichtung 4, die gleichzeitig die Abdichtung des Ge
häuseteils 2b gegenüber dem Kolben 5b nach außen übernimmt.
In den nachfolgenden Fig. 5 bis 13 werden vorteilhafte Ausgestaltungsbei
spiele für eine Anbindung eines Kolbens 5c, 5d, 5e, 5f an eine Kolbenstange 6
sowie deren Details näher erläutert. Hierbei ist die Kolbenstange 6 aus der Verla
gerungslinie 10 des jeweiligen Kolbens verschwenkbar angeordnet. In Fig. 5 sind
dabei zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, die jeweils als Teilschnitt oberhalb und
unterhalb der axialen Verlagerungslinie 10 der Kolben 5c und 5d in einem nicht
näher dargestellten und erläuterten Geberzylinder dargestellt. Im oberen Teil
schnitt ist der Kugelkopf 63 der Kolbenstange 6 in einer Gelenkpfanne 76 des
Verbindungsstücks 62 verliersicher untergebracht, das Verbindungsstück 62 wie
derum ist in einer im Kolben 5c um die Verlagerungslinie 10 angeordneten Aus
nehmung 64 axial fest und verdrehsicher eingepasst. Dabei ist an dem Verbin
dungsstück 62 ein axial vorstehender Zapfen 65 vorgesehen, der ein Radialprofil
66, beispielsweise mehrere axial hintereinander angeordnete, sich radial erwei
ternde Ringe, aufweist, wobei sich das Radialprofil 66 mit dem Innenumfang der
Öffnung 64 verhakt oder radial verspannt, so dass eine axiale Hemmung des
Zapfens 65 in der Öffnung 64 erfolgt, wobei die Öffnung gegenüber dem Verbin
dungsteil 62 einen leichten Hinterschnitt aufweisen kann, so dass eine Verspan
nung des Radialprofils 66 verbessert wird. Auch kann das Radialprofil 66 aus Ge
windegängen bestehen, die dann in ein entsprechend vorgesehenes Außenge
winde im Kolben 5c eingreifen, wobei diese Gewindeverbindung ebenfalls vorteil
hafter Weise selbstsichernd ausgestaltet werden kann. Der Kolben 5c ist gegen
über der Druckkammer 7 des Geberzylinders offen, so dass die Verbindung zwi
schen Kolben 5c und dem Verbindungsteil 62 mittels einer Dichtung 67, die in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel kombiniert radial und axial abdichtet, abge
dichtet ist. Eine Alternative hierzu ist die Verwendung des Verbindungsteils 62 in
Zweikomponentenbauweise, indem im Bereich der vorgesehenen Dichtung ein
dichtfähiges Material 67, beispielsweise Kautschuk, NBR oder dergleichen, stoff
schlüssig mit dem Verbindungsteil 62 verbunden wird, beispielsweise während der
Herstellung angespritzt wird. Die Montage der Kolben-/Kolbenstangeneinheit er
folgt in der Weise, dass zuerst das Verbindungsteil 62 mit der Kolbenstange 6
verbunden wird, indem der Kugelkopf 63 in die Gelenkpfanne 76 eingeschnappt
wird, indem der Hinterschnitt 68 des Verbindungsteiles 62 überwunden wird. Hier
zu kann die Elastizität des gewählten Kunststoffes ausgenützt werden, unterstüt
zend kann die Wandstärke im Bereich des Hinterschnitts 68 dünn und damit radial
federnd ausgestaltet werden und zur radialen Stabilisierung des Hinterschnitts 68
und Verlängerung der axialen Führungsfläche des Kolbens 5c kann am Kolben 5c
eine axiale hülsenförmige Anformung 69, die den Hinterschnitt 68 axial übergreift
und damit weitgehend auch die Führung des Kolbens 5c im Geberzylinder über
nimmt, vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsstück
im Bereich der Hinterschneidung 68 über den Umfang verteilte Längsschlitze auf
weisen, die in radialer Richtung elastisch federnd sind, so dass die Einführung der
Kugel 63 der Kolbenstange 6 mit verminderter Kraft erfolgen kann. Die Einheit aus
Kolbenstange 6 und Verbindungsteil 62 wird in den Ansatz 69 des Kolbens 5c
unter Zwischenlegung des Dichtringes 67 eingeführt, wobei der axiale Ansatz 65
des Verbindungsteiles 62 in der Öffnung 64 des Kolbens 5c radial verspannt und
dadurch axial fixiert wird. Das Verbindungsteil 62 kann durch die Führung im Ge
berzylinder nicht mehr radial ausweichen, so dass der Hinterschnitt 68 die Kugel
63 der Kolbenstange 6 axial sichert, so dass die auftretenden Axialkräfte insbe
sondere beim Zurückziehen des Pedals abgefangen werden.
Der unterhalb der Verlagerungslinie 10 gezeigte Teilschnitt des Verbindungsteiles
62a ist bis auf die Befestigung des Verbindungsteiles 62a mit dem Kolben 5d
gleich. Die Befestigung des Verbindungsteiles 62a mit dem Kolben 5d erfolgt im
Bereich des der Kolbenstange 6 entgegengesetzten Endes des Kolbens 5d. Hier
zu ist der axiale Ansatz 65a des Verbindungsteiles 62a entsprechend verlängert.
Die Verbindung zwischen Verbindungsteil 62a und Kolben 5d erfolgt über eine
Schnappverbindung 70, wobei im axialen Ansatz 65a vorgesehene Schnappha
ken 71 einen radial nach innen erweiterten Bund 72 des Kolbens 5d radial nach
außen übergreifen. Kolben 5d und Verbindungsteil 62a sind mittels einer Dichtung
67a gegeneinander im Bereich der Schnappverbindung 70 abgedichtet.
Fig. 6 zeigt prinzipiell die Anordnung eines Verbindungsteiles 62b, in einem Kol
ben 5e, wie es bereits in der Fig. 5 als Verbindungsteil 62 beschrieben wurde.
Unterschiedlich ist hierzu, dass der Kolben 5e ein geschlossener Kolben ist, der
hier verkürzt dargestellt ist. Um einen Lufteinschluss in der Öffnung 64a des Kol
bens 5e während des Einführens des Verbindungsteiles 62b und damit eine er
schwerte Montage zu vermeiden, ist in dem Verbindungsteil 62b eine Luftablass
öffnung 73 vorgesehen, die durch den axialen Ansatz 65b hindurch geführt ist und
in der Pfanne 76 zur Aufnahme des Kugelkopfes der Kolbenstange mündet. Zu
sätzlich kann im Kugelkopf (siehe 63 der Fig. 5) eine zur Öffnung 73 korrespon
dierende Öffnung vorgesehen werden. In vereinfachter Weise kann die Luft auch
durch einen zwangsläufig bestehenden Spalt zwischen der Pfanne 76 und dem
Kugelkopf entweichen.
Fig. 7 zeigt einen in einem Geberzylindergehäuse 2c durch Begrenzungsmittel
74 begrenzt verlagerbaren Kolben 5f, in dem die Kolbenstange 6 mittels eines
Verbindungsteiles 62c axial fest und gegen die Verlagerungslinie 10 des Kolbens
5f verschwenkbar angeordnet ist. Die Befestigung des Verbindungsteiles 62c in
dem Kolben 5f erfolgt mittels einer Schnappverbindung 70a, wobei das Verbin
dungsteil 62c mittels des axialen Ansatzes 65b die im Kolben zentral um die Ver
lagerungslinie 10 des Kolbens 5f vorgesehene Öffnung 64b durchgreift und mittels
radial elastischer, nach radial außen ausgerichteter Schnapphaken 71a, die sich
an einem sich an die Öffnung 64b anschließenden radial erweiterten Bund 75 des
Kolbens 5f axial abstützen. Während der Durchführung des Ansatzes 65c durch
die Öffnung 64b legen sich die Schnapphaken 71a im wesentlichen an den Au
ßendurchmesser des axialen Ansatzes 65c an und schnappen nach dem Durch
griff durch die Öffnung 64b radial nach außen. Der Kolben 5f ist in Richtung der
Druckkammer offen, so dass zwischen dem Verbindungsteil 62c und dem Kolben
5f im Bereich der Öffnung 64b eine Dichtung 67b vorgesehen ist. Vor der Montage
des Verbindungsteiles 62c in den Kolben 5f wird der Kugelkopf 63 der Kolben
stange 6 in die Pfanne 76 des Verbindungsteiles 62c eingeschnappt, wobei zur
Überwindung des Hinterschnittes 68a der den Kugelkopf 76 umgebende Bereich
des Verbindungsteils 62c über den Umfang verteilt segmentiert sein kann. Im ein
gebauten Zustand stützt sich dieser Bereich radial an der Innenseite des Kolbens
5f radial ab, so dass ein Ausweichen des Kugelkopfes 63 aus der Gelenkpfanne
76 nicht mehr möglich ist und daher die Kolbenstange 6 im Kolben 5f sicher fixiert
ist.
Fig. 8 zeigt eine in einem Kolben 5g axial fixierte und aus der Verlagerungslinie
10 verschwenkbare Kolbenstange 6. In dem massiven, vorzugsweise aus Du
roplast hergestellten Kolben 5g ist eine der Kugelgestalt der Kugel 63 der Kolben
stange 6 angepasste Gelenkpfanne 76 vorgesehen, in die die Kugel 63 eingelegt
wird und mittels einer Abdeckkappe 77 axial gesichert wird. Hierzu weist der Kol
ben 5g im Bereich der Gelenkpfanne 76 einen axialen Ansatz 78 mit einem an
dessen freiem Ende vorgesehenen radial erweiterten Bund 79 auf, in den ein ent
sprechend korrespondierendes Profil des Deckels 77 eingeschnappt oder von der
senkrecht zur Verlagerungslinie 10 stehenden Ebene eingeschoben wird. Hierzu
weist der in Fig. 9 in Ansicht dargestellte Deckel 77 eine Segmentierung 80 auf.
Die Öffnung 81, durch die die Kolbenstange 6 geführt ist, wird bezüglich ihres
Durchmessers an den Durchmesser der Kugel 63 im Bereich ihres Überganges in
die Kolbenstange 6 angepasst, wobei die Kugeloberfläche entsprechend im De
ckel 77 nachgebildet sein kann. Zur Bildung einer elastischen Aufnahme der Ku
gel 63 in der Gelenkpfanne 76 können im Deckel 77 vom Mittelpunkt ausgehend
Schlitze 82 vorgesehen sein, durch die über den Umfang verteilte Zungen 83 ge
bildet werden, die in Axialrichtung elastisch sind. Hierdurch kann auch eine leichte
Vorspannung der Kugel 63 in der Pfanne 76 vorgesehen sein, so dass der Deckel
77 unter Vorspannung gehalten und daher ohne weitere Mittel verliersicher auf
dem Kolben 5g fixiert ist.
Die Fig. 10 zeigt einen weiteren Kolben 5h, an dem die Kolbenstange 6 axial fest
und gegen die Verlagerungslinie 10 des Kolbens 5h verschwenkbar befestigt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind über den Umfang verteilte Segmente 76a vor
gesehen, die die Gelenkpfanne 76 für den Kugelkopf 63 ausbilden und die im Be
reich des Überganges zum Kolbenkörper 5h so ausgestaltet sind, dass sie radial
nach außen elastisch verlagerbar sind, so dass der Kugelkopf den Hinterschnitt
68b der Segmente 76a durchdringen kann. Zur radialen Fixierung der Segmente
76a wird nach Einführen des Kugelkopfes 63 ein Fixierring 84 axial über die Seg
mente 76a geschoben. Die axiale Fixierung des Fixierringes 84 erfolgt mittels Rei
bung oder mittels einer Selbstverriegelung. Hierzu kann der Fixierring 84 aus
Kunststoff hergestellt sein und entsprechende Fixiernasen 85 aufweisen, die in
Segmente 76a radial eingreifen. Es versteht sich, dass der Fixierring 84 auch aus
Metall sein kann und infolge Reibung und/oder aufgrund einer Vorspannung auf
den Segmenten 76a fixiert sein kann.
Die Fig. 11 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Kolbens 51 mit einer Gelenk
pfanne 76 zur Aufnahme einer Kolbenstange wie zuvor beschrieben. In vielen
Fällen ist es nicht erforderlich, axiale Zugkräfte zu übertragen, so dass eine einfa
che Verliersicherung der Kolbenstange im Kolben 51 ausreichend ist. Hierzu kann
es vorteilhaft sein, unnötige Teile zu vermeiden und daher lediglich am Kolben 51
über den Umfang verteilte, nach radial innen erweiterte Nasen 86 vorzusehen, die
für einen kugelförmigen oder kalottenförmigen Kugelkopf der Kolbenstange einen
Hinterschnitt bilden. Die Elastizität des Kolbenmaterials 51 und/oder des Kugel
kopfes wird dabei so gewählt, dass dieser die Nasen 86 axial durchdringen kann,
wobei anschließend die Nasen 86 radial einfedern und die Kolbenstange verliersi
cher fixieren.
Die Fig. 12 zeigt hierzu den Kolben 51 entlang der Schnittfläche A-A in Fig. 11.
Deutlich werden hieraus die über den Umfang verteilten, nach innen gerichteten
Nasen 86. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs über den Umfang
verteilte Nasen 86 vorgesehen.
Fig. 13 zeigt alternativ zu den Nasen 86 in Fig. 12 weitere radial nach innen
erhabene, über den Umfang verteilte Segmente 87, deren Innenform der Kreis
form des Kugelkopfes der Kolbenstange angepasst ist und die nach Überwinden
des Kugelkopfes für diesen einen Hinterschnitt bildet.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An
melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder
Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus
bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili
gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines
selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der
rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik
am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die
Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei
lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun
gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü
che unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste
hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände
rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente
und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination
oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be
schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in
den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit
ten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind
und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen
Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-,
Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.