DE19537423A1

DE19537423A1 - Geberzylinder

Info

Publication number: DE19537423A1
Application number: DE19537423A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Prosch; Christian Sperner; Dieter Dipl Ing Adler; Peter Dipl Ing Schaaf
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1995-10-07
Filing date: 1995-10-07
Publication date: 1997-04-17
Also published as: WO1997013671A1; US5987887A; DE19680866C1; BR9611076A; KR100478356B1; KR19990044044A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder, bestimmt für eine hydraulisch betä tigte Reibungskupplung oder Bremse eines Fahrzeugs, der mit einem manuell betätigbaren Pedal über eine Kolbenstange verbunden ist, die gelenkig in Halteschalen gehalten ist, welche von einer Kolbenschafthülse umschlossen sind, wobei die Kolbenschafthülse an dem von der Kolbenstange abgewandten Ende mit einem Kolben in Verbindung steht, der in einer Führungshülse des Geberzylinders längsverschiebbar ist und dabei stirnseitig einen Druckraum begrenzt, der gleichzeitig die Funktion eines Dichtungsträgers besitzt.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsbildender Geberzylinder ist der DE-OS 42 12 107 zu entnehmen. Der Aufbau dieses Geberzylinders sieht einen Kolben vor, der sich im wesentli chen aus einem Kolbenkopf und einer Kolbenschafthülse zusammensetzt. Zur Bildung einer Einheit ist ein einstückig am Kolben zentrisch angeordneter Kolbenhals formschlüssig in der Kolbenschafthülse eingebracht. Zur Erreichung einer formschlüssigen Befestigung der Kolbenschafthülse am Kolbenhals greift eine endseitig an der Kolbenschafthülse radial nach innen gerichtete Bördelung in eine Umlaufnut des Kolbenhalses. Kolbenstangenseitig weist der Kolbenhals eine Kugelpfanne auf, an der die Kolbenstangenkugel abgestützt ist. Zur Halte rung der Kolbenstangenkugel innerhalb der Kolbenschafthülse sind zwei Kugel halbschalen vorgesehen, welche die Kolbenstangenkugel teilweise umschließen und die jeweils mit Vorsprüngen versehen sind, deren Enden radial nach innen gerichtete Abschnitte bilden, die in eine Nut des Kolbenhalses eingreifen und damit eine formschlüssige Verbindung sicherstellen. Der Aufbau sieht weiterhin vor, daß die Kolbenschafthülse axial verschiebbar in einer Führungsbüchse des Geberzylinders längsverschiebbar ist. Dieser bekannte Aufbau eines Geberzylin ders erfordert eine spezielle Abdichtung des Kolbenhalses in der Kolbenschaft hülse sowie eine hohe Fertigungsgüte der Kugel halbschalen, die in Verbindung mit der stirnseitig am Kolbenhals angeordneten Kugelpfanne für eine form schlüssige Halterung der Kolbenstangenkugel sorgen. Der Aufbau des bekannten Geberzylinders verursacht außerdem einen hohen Montageaufwand, verbunden mit hohen Herstellkosten.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau vorzusehen, mit dem eine Verbesserung der Funktionssicherheit gewährleistet ist, der die Montage vereinfacht, eine Bauraumoptimierung bewirkt sowie einen Kostenvorteil auf zeigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht zur gelenkigen Anordnung der Kolbenstange im Kolben des Geberzylinders Halbschalen vor, die den Innenraum der Kolbenschafthülse spielfrei ausfüllen und die kolbenstangenseitig jeweils eine kalottenförmige Ausnehmung aufweisen, in denen der Kugelkopf der Kolbenstange ausschließ lich formschlüssig gehalten ist. Im Gegensatz zu dem bekannten Geberzylinder sind die erfindungsgemäßen Halteschalen sowohl zur Halterung des Kugelkop fes vorgesehen als auch zur unmittelbaren Kraftabstützung bzw. Kraftübertra gung der vom Kupplungspedal ausgelösten Kraft auf den Kolben des Geberzylin ders. Der Zusammenbau der einzelnen Kolbenbauteile sieht vor, daß zunächst der Kugelkopf der Kolbenstange in die kalottenförmige Ausnehmung der Halte schalen gelegt wird, bevor die Halbschalen in die Kolbenschafthülse eingescho ben werden, die endseitig zur Lagesicherung der Halteschalen mit einer radial nach innen gerichteten Bördelung versehen wird.

Die Kolbenschafthülse bildet erfindungsgemäß eine Einheit mit dem radial gestuften Kolben, in dem der Kolben formschlüssig an einem geschlossenen Boden der Kolbenschafthülse gehalten ist. Diese Ausbildung begünstigt eine spielfreie Anbindung des Kolbens an der Kolbenschafthülse und verbessert bzw. vereinfacht die Abdichtung, da bedingt durch den geschlossenen Boden der Kolbenschafthülse diese im Inneren keinerlei weitere Abdichtung benötigt. Damit ist eine Verbesserung der Funktionssicherheit des Geberzylinders gewähr leistet, verbunden mit einem Kostenvorteil. In vorteilhafter Weise ermöglicht der erfindungsgemäße Geberzylinderaufbau eine vereinfachte Montage und stellt eine Bauraumoptimierung dar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kolbenschafthülse spanlos aus Stahl geformt, an der ein aus Kunststoff hergestellter Kolben angespritzt und damit unlösbar verbunden ist.

Zur weiteren Verbesserung einer Bauteiloptimierung ist der geschlossene Boden der Kolbenschafthülse mit einem zentrisch vorspringenden Abschnitt versehen, der eine Hinterschneidung aufweist, und dem der Kolben gehalten ist. In vor teilhafter Weise ermöglicht diese Gestaltung, daß die Kolbenschafthülse in ein Kunststoff-Spritzgußwerkstoff einlegbar ist, indem der Kolben an die Kolben schafthülse anspritzbar ist.

Als eine weitere vorteilhafte Maßnahme sieht die Erfindung eine einteilig gestaltete Kolbenstange vor, die eine Verbindung zwischen dem Kolben des Geberzylinders und dem manuell zu betätigenden Fußpedal darstellt. Eine solche Kolbenstange besitzt gegenüber herkömmlich aufgebauten mehrteiligen oder aus Stahl gefertigten Kolbenstangen einen Gewichts- und Kostenvorteil. Eine solche Kolbenstange kann erfindungsgemäß aus Gründen der Festigkeit und/oder der Fertigung aus einer Stahlstange gebildet werden, an die pedalseitig ein Kunststoffauge unlösbar befestigt ist. Alternativ bietet sich an, eine Kolben stange aus Zinkdruckguß oder Aluminiumguß zu verwenden.

Der Erfindungsgegenstand, der radial nach außen gestufte Kolben besitzt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung im Geberzylinder eine Wegbegrenzung, der damit in der Neutralstellung der Reibungskupplung gleich zeitig einen Anschlag für das Fußpedal bildet. Aufgrund der übereinstimmend aus Kunststoff hergestellten Bauteile, dem Kolben und einem im Geberzylinder eingesetzten Zwischenring, zur Bildung eines Anschlages stellt sich in vor teilhafter Weise eine geräuschgedämpfte Wegbegrenzung des Fußpedals ein.

In einfacher Weise ist zur Abdichtung des Druckraumes zunächst eine Primär dichtung vorgesehen, die im Kolben in einer Ringnut eingesetzt ist und deren Dichtlippe an einer Innenwandung der Führungshülse anliegt. Der Primärdich tung ist eine Sekundärdichtung nachgeordnet, die in dem Zwischenring gehalten ist und deren Dichtlippe auf der Mantelfläche der Kolbenschafthülse anliegt. Weiterhin ist eine Dichtung zwischen der Mantelfläche des Zwischenrings und der Innenwandung des Geberzylinders vorgesehen. Diese Dichtungsanordnung begünstigt eine Montagevereinfachung, da die Dichtungen vormontierbar am Kolben bzw. im Zwischenring eingesetzt werden können.

Zur Lagepositionierung des Zwischenrings im Geberzylinder ist erfindungs gemäß ein Sicherungsring unlösbar im Geberzylinder dem Zwischenring vor angestellt. Der vorteilhaft aus einem mit dem Geberzylindergehäuse überein stimmenden Werkstoff hergestellte Zwischenring kann dabei durch eine Ul traschallschweißung unlösbar im Gehäuse befestigt werden. Der Zwischenring ist weiterhin zur Führung der Kolbenschafthülse nutzbar.

Funktionsbedingt ist die Führungshülse kolbenstangenseitig an der Innenwan dung mit zumindest einer Schnüffelnut versehen. Damit ist sichergestellt, daß in einer Lösestellung des Kolbens über die Schnüffelnut eine Verbindung zu einem Nachlaufbehälter besteht, aus dem eine Hydraulikflüssigkeit bei Bedarf drucklos in den Druckraum nachströmen kann. Die in Längsrichtung des Geberzylinders verlaufende spanlos eingebrachte Schnüffelnut besitzt dabei eine Längserstreckung, die größer ist als ein axiales Maß, das sich zwischen einer Anlage der Dichtlippen der Primärdichtung und einer Endseite der Führungshülse in der Neutralstellung des Geberzylinders einstellt.

Zur Verringerung des Dichtlippenverschleißes sind erfindungsgemäß gerundete Übergänge an der Innenwandung der Führungshülse im Bereich der Schnüffel nut vorgesehen.

Als eine weitere Maßnahme zur Verringerung der Reibung und Reduzierung eines Dichtlippenverschleißes ist eine Oberflächenbehandlung und/oder eine Beschichtung der Mantelfläche der Kolbenschafthülse und der Innenwandung der Führungshülse vorgesehen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die durch Tiefziehen spanlos aus Blech geformte Führungshülse kolbenstangenseitig mit einem endseitig rechtwinklig gestalteten Ringkragen versehen, der im eingebauten Zustand der Führungshülse zur Erreichung einer definierten Lageposition an einer Stirnfläche des Gehäuses anliegt. Der Führungshülse ist außerdem im Bereich der Schnüf felnut außenwandig eine Buchse zugeordnet sowie ein Dichtring, über die ein Festsitz der Führungshülse im Gehäuse bzw. eine Abdichtung erreichbar ist.

Zur weiteren Verbesserung einer kompakten Bauweise ist dem Kolben stirnseitig auf der zum Druckraum gerichteten Seite ein Rückschlagventil angeordnet, wobei deren Außenabmessung entsprechend in der Führungshülse stirnseitig eine Ausnehmung eingebracht ist, durch die das Rückschlagventil in einer Betätigungsstellung des Kolbens ragt.

Zur Gewichtsoptimierung ist als Werkstoff für das Gehäuse und für den Kolben des Geberzylinders ein hochfester, temperaturbeständiger Kunststoff, insbeson dere PA 66 GF vorgesehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einem Längsschnitt den Aufbau eines erfin dungsgemäßen Geberzylinders.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

In der einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßer Geberzylinder 1 abgebildet, der ein aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse 2 aufweist. Über einen Anschluß 3 kann dem Geberzylinder 1 eine Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden, die über einen Anschluß 4 einem in der Figur nicht abgebildeten Nehmerzylinder zuströmen kann. In das Gehäuse 2 ist eine radial gestufte Sacklochbohrung 5 eingebracht, in deren kleinstem Durchmesserbereich eine Führungshülse 6 eingesetzt ist, an deren Innenwandung ein Kolben 7 geführt ist. Eine Stirnseite des Kolbens 7 in Verbindung einer Stirnwandung 9 des Gehäuses 2 stellen eine axiale Begrenzung eines Druckraums 8 dar. Der in der Neutralstellung, d. h. der nicht betätigten Position, abgebildete Kolben 7 bildet mit einer Kolbenschafthül se 10 eine Einheit. Dazu weist ein geschlossen ausgebildeter Boden 11 der Kolbenschafthülse 10 einen axial vorstehenden, mit einer Hinterschneidung 13 versehen Ansatz 12 auf, an dem der aus Kunststoff hergestellte Kolben 7 form schlüssig angespritzt ist.

Die spanlos aus Blech geformte Kolbenschafthülse 10 umschließt zwei Halte schalen 14, die jeweils mit kalottenförmig gestalteten Ausnehmungen 15 an dem vom Kolben 7 abgewandten Ende versehen sind, die zur Aufnahme eines Kugelkopfes 16 einer Kolbenstange 17 vorgesehen ist. Dabei ist die Kolben stange 1 7 einteilig aus Kunststoff hergestellt und bildet eine Verbindung zwi schen einem in der Figur nicht abgebildeten, manuell betätigbaren Pedal und dem Geberzylinder 1.

Zur kolbenseitigen Abdichtung des Druckraums 3 ist eine in einer Umlaufnut des Kolbens 7 eingesetzte Primärdichtung 18 vorgesehen, deren umlaufende Dichtlippe 19 unter radialer Vorspannung an einer Innenwandung 20 der Führungshülse 6 anliegt. Der Primärdichtung 18 ist axial versetzt eine in einem Zwischenring 22 eingesetzte Sekundärdichtung 21 zugeordnet, deren Dichtlippe auf der Kolbenschafthülse 10 dichtend anliegt. Der in dem radial größten Abschnitt der Sacklochbohrung 5 eingesetzte Zwischenring 22 verfügt außerdem über einen Dichtring 23, der in einer Umlaufnut des Zwischenrings 22 gehalten ist und zur Abdichtung eines Ringspalts zwischen einer Innenwandung 24 der Sacklochbohrung 5 und dem Zwischenring 22 dient. Der Kolben 7 besitzt eine radial nach außen gerichtete Stufe 25, die stirnseitig an einem entsprechend ausgebildeten Zwischenring 22 eine Wegbegrenzung für den Kolben 7 und gleichzeitig einen Anschlag für das Pedal darstellt. Der mit radialen Ausneh mungen 33 versehene Zwischenring 22 stützt sich stirnseitig an einem Ring kragen 26 der Führungshülse 6 ab, der rechtwinklig radial nach außen an der Führungshülse 6 angeformt ist und in der Einbaulage an einem Übergang 27 der Sacklochbohrung 5 anliegt.

Der Führungshülse 6 ist außenseitig im Bereich des Ringkragens 26 eine Buchse 28 sowie ein Dichtring 29 zur Abdichtung bzw. paßgenauen Anordnung der Führungshülse 6 im Gehäuse 2 zugeordnet. Die Innenwandung 20 der Füh rungshülse 6 ist an dem zum Ringkragen 26 gerichteten Ende mit zumindest einer Schnüffelnut 30 versehen, deren Längserstreckung "L₁" größer ist als ein Maß "L₂", das einem Anlagebereich der Dichtlippe 19 bis zum Ende der Füh rungshülse 6 entspricht. Damit ist sichergestellt, daß auch in einer Neutralposi tion des Kolbens 7 bei Bedarf Hydraulikflüssigkeit über den Anschluß 3 druck los in den Druckraum 8 einströmen kann. Zur Lagefixierung des Zwischenrings 22 ist diesem ein Sicherungsring 31 vorangestellt, der vorteilhaft aus einem mit dem Gehäuse 2 übereinstimmenden Werkstoff hergestellt ist und der zur Errei chung einer unlösbaren Verbindung mittels einer Ultraschallschweißung außen seitig mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Der Sicherungsring 31 ist weiterhin zur Führung der Kolbenschafthülse 10 vorgesehen. Der Kolben 7 ist druck raumseitig mit einem Einwegventil 32 versehen, über das bei Bedarf Hydraulik flüssigkeit über den Anschluß 3 in der Neutralstellung des Geberzylinders 1 in den Druckraum 8 strömen kann.

Bezugszeichenliste

1 Geberzylinder
2 Gehäuse
3 Anschluß
4 Anschluß
5 Sacklochbohrung
6 Führungshülse
7 Kolben
8 Druckraum
9 Stirnwandung
10 Kolbenschafthülse
11 Boden
12 Ansatz
13 Hinterschneidung
14 Halteschalen
15 Ausnehmung
16 Kugelkopf
17 Kolbenstange
18 Primärdichtung
19 Dichtlippe
20 Innenwandung
21 Sekundärdichtung
22 Zwischenring
23 Dichtring
24 Innenwandung
25 Stufe
26 Ringkragen
27 Übergang
28 Buchse
29 Dichtring
30 Schnüffelnut
31 Sicherungsring
32 Einwegventil
33 Ausnehmung

Claims

1. Geberzylinder (1) bestimmt für eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse eines Fahrzeugs, der mit einem manuell betätigbaren Pedal über eine Kolbenstange (17) verbunden ist, die gelenkig in Halteschalen (14) gehal ten ist, welche von einer Kolbenschafthülse (10) umschlossen sind, wobei die Kolbenschafthülse (10) an dem von der Kolbenstange (17) abgewandten Ende mit einem Kolben (7) in Verbindung steht, der in einer Führungshülse (6) des Geberzylinders (1) längsverschiebbar ist und dabei stirnseitig einen Druckraum (8) begrenzt, der gleichzeitig die Funktion eines Dichtungsträgers besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Innenraum der Kolbenschafthülse (10) ausfüllenden Halteschalen (14) kolbenstangenseitig jeweils eine kalottenförmige Ausnehmung (15) aufweisen, in denen der Kugelkopf (16) der Kolbenstange (17) ausschließlich formschlüssig gehalten ist und die Kolbenschafthülse (10) mit dem radial gestuft ausgebildeten Kolben (7) eine Einheit bildet, wobei der Kolben (7) formschlüssig an einem geschlossenen Boden (11) der Kolbenschaft hülse (10) gehalten ist.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine spanlos aus Stahl geformte Kolbenschafthülse (10), an der ein aus Kunststoff hergestellter Kolben (7) angeordnet ist.

3. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (11) mit einem zentrisch vorspringenden, eine Hinterschneidung (13) aufweisen den Ansatz (12) versehen ist, an dem der Kolben (7) angespritzt ist.

4. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine einteilig als ein Kunststoffbauteil gestaltete Kolbenstange (17).

5. Geberzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben stange (17) aus einer Stahlstange besteht, an die sich pedalseitig ein Kunststoff auge anschließt.

6. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial gestufte Abschnitt des Kolbens (7) an einem Zwischenring (22), einer Stufe (25) eine Wegbegrenzung erfährt und damit einen Anschlag für das Fußpedal bildet.

7. Geberzylinder nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des Druckraumes (8) eine Primärdichtung (18) vorgesehen ist, die im Kolben (7) eingesetzt ist und deren Dichtlippe (19) an einer Innen wandung (20) der Führungshülse (6) anliegt sowie eine der Primärdichtung (18) nachgeordnete Sekundärdichtung (21), die in dem Zwischenring (22) eingesetzt ist und deren Dichtlippe auf der Kolbenschafthülse (10) anliegt, und zur Ab dichtung eines Ringspaltes zwischen dem Zwischenring (22) und einer Innen wandung (24) ein Dichtring (23) vorgesehen ist, der in einer Umlaufnut des Zwischenrings (22) geführt ist.

8. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen unlösbar endseitig in die Sacklochbohrung (5) eingesetzten Sicherungsring (31), der dem Zwischenring (22) vorangestellt ist.

9. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs hülse (6) kolbenstangenseitig an der Innenwandung (20) mit zumindest einer in Längsrichtung des Geberzylinders (1) verlaufenden, spanlos eingebrachten Schnüffelnut (30) versehen ist.

10. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Längserstrec kung "L₁" der Schnüffelnut (30), die größer ist als ein axiales Maß "L₂", das sich zwischen einer Anlage der Dichtlippe (19) der Primärdichtung (18) und einer Endseite der Führungshülse (6) in der Neutralstellung des Kolbens (7) einstellt.

11. Geberzylinder nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch gerundete Über gänge zur Innenwandung (20) der Führungshülse (6) im Bereich der Schnüffel nut (30).

12. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Oberflächenbehandlung und/oder Oberflächenbeschichtung der Mantelfläche der Kolbenschafthülse (10) und der Innenwandung (20) der Füh rungshülse (6).

13. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spanlos aus Blech geformte Führungshülse (6) kolbenstangenseitig mit einem endseitig rechtwinklig gestalteten Ringkragen (26) versehen ist, der im eingebauten Zustand der Führungshülse (6) an einem Übergang (27) der Sacklochbohrung (5) abgestützt ist.

14. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Führungshülse (6) außenseitig im Bereich des Ring kragens (26) eine Buchse (28) sowie ein Dichtring (29) zugeordnet sind.

15. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben druckraumseitig mit einem Einwegventil (32) versehen ist, wobei dessen Außen abmessung entsprechend in der Führungshülse (6) eine Ausnehmung einge bracht ist, in die das Einwegventil in der betätigten Stellung des Kolbens (7) ragt.

16. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werk stoff für das Gehäuse (2), den Kolben (7), den Zwischenring (22) sowie den Sicherungsring (31) ein hochfester, temperaturbeständiger Kunststoff, insbeson dere PA 66 GF eingesetzt ist.