DE19620580A1 - Fluidpegelausgleich für einen Geberzylinder - Google Patents
Fluidpegelausgleich für einen GeberzylinderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für eine hydraulisch betätigte Kupp
lung oder Bremse von Fahrzeugen mit einer in einem Gehäuse angeordneten
Führungshülse, die einen Abschnitt eines Zylinders bildet, in welchem ein über
eine Kolbenstange mit einem manuell zu betätigenden Pedal oder mit einem
elektromagnetisch/hydraulisch betätigter Aktor verbundener Kolben axial ver
schiebbar geführt ist, wobei der einen Druckraum begrenzende Kolben über
lagepositionierte Nutringdichtungen, eine Primärdichtung und eine dazu axial
beabstandete Sekundärdichtung abgedichtet ist, und in einer Endstellung des
Kolbens bei der sich ein maximales Volumen des Druckraums einstellt, eine
radial innere dynamisch beanspruchte Dichtlippe der Primärdichtung einen
Ringspalt zum Kolben bildet, der eine Strömungsverbindung von einem Lei
tungsanschluß zu dem Druckraum ermöglicht.
Aus der DE 37 13 248 ist ein gattungsbildender Geberzylinder mit einer Füh
rungshülse bekannt, wobei der Kolben über eine begrenzte Länge in der Füh
rungshülse geführt ist. Pedalseitig ist zur Lagesicherung der Führungshülse in
das Gehäuse eine die axiale Baulänge vergrößernde Sicherungshülse eingesetzt.
An beiden Stirnseiten der Führungshülse sind Nutringdichtungen jeweils in eine
umlaufende Ausnehmung eingesetzt zur Abdichtung eines Ringspaltes zwischen
dem Kolben und der Führungshülse. Zur Abdichtung des sich zwischen dem
Gehäuse und der Führungshülse einstellenden Ringspaltes sind in Umlaufnuten
der Führungshülse angeordnete Dichtringe vorgesehen. Der Kolben ist druck
raumseitig mit einem radialen äußeren Bund versehen, der sich zur Schaffung
eines Endanschlages in einer Endlage des Kolbens an einer Stirnseite der Füh
rungshülse abstützt. Die sich in dieser Kolbenlage einstellende Strömungsver
bindung zwischen dem Druckraum und dem Leitungsanschluß sieht dazu
Radialbohrungen sowie eine Umlaufnut und eine Längsbohrung im Kolben vor.
Diese durch mechanische Bearbeitung in den Bauteilen Gehäuse, Führungs
hülse und Kolben einzubringenden Maßnahmen sind kosten intensiv. Außerdem
stellt sich dadurch für das vom Reservoir drucklos in den Druckraum einströ
mende Druckmittel ein nachteiliger Strömungswiderstand ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geberzylinder in einer kom
pakten, bauteiloptimierten Bauweise zu schaffen, versehen mit einer langen
Kolbenführung sowie mit einer einfachen, wirksamen Strömungsverbindung
zwischen dem Reservoir und dem Druckraum. Der Geberzylinder soll außer
dem eine einfache Montage ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1
gelöst. Danach ist zur verbesserten Führung des Kolbens der Führungshülse im
Gehäuse ein Dichtungsträger axial vorangestellt. Die axiale Länge der den
Kolben führenden Bauteile, Führungshülse und Dichtungsträger ist dabei gleich
oder größer der Kolbenlänge, wodurch eine gewünschte verlängerte Kolbenfüh
rung erzielbar ist, die sich insbesondere bei einer schrägen, d. h. unter einem
Winkel angeordneten Anlenkung der Kolbenstange am Kolben positiv, d. h.
verschleißmindernd auswirkt. Der Dichtungsträger ermöglicht außerdem eine
relativ nahe axiale Beabstandung der Nutringdichtungen, der Primär- und der
Sekundärdichtung, die jeweils stirnseitig zum Druckraum zeigend in einer
umlaufenden, zur radialen Innenseite offenen Ausnehmung des Dichtungsträgers
und der Führungshülse eingesetzt sind. Aufgrund des radial gestuft ausgebilde
ten Gehäuses, in dem die Führungshülse im Abschnitt mit dem größten Durch
messer des Gehäuses eingesetzt ist, ergibt sich eine Durchmesserübereinstim
mung zwischen dem Druckraum und der Führungshülse. Dadurch entsteht kein
Totraum im Vergleich zu bisherig gestalteten Kolben, der sich nachteilig auf den
Bauraum des Geberzylindergehäuses auswirkt.
Der erfindungsgemäße, kompakt aufgebaute, insbesondere eine kurze axiale
Baulänge aufweisende Geberzylinder zeichnet sich weiterhin durch eine
Bauteiloptimierung sowie eine einfache Montage aus, wodurch der erfindungs
gemäße Geberzylinder einen Kostenvorteil gegenüber bisherigen Geberzylin
dern aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung, zur Schaffung einer Strömungsverbindung,
ist der Dichtungsträger auf der zur Führungsseite weisenden Stirnseite mit einer
Radialnut versehen. Diese ist verbunden mit einer Längsnut, die innenseitig an
der Bohrungswandung des Dichtungsträgers angeordnet ist und die sich über
die gesamte Breite des Dichtungsträgers erstreckt. Im Vergleich zum bekannten
Stand der Technik, bei dem zur Schaffung einer Strömungsverbindung in ins
gesamt drei Bauteilen, dem Gehäuse, der Führungshülse und dem Kolben
Radialbohrungen, Umfangsnuten oder eine Querbohrung eingebracht sind,
umfaßt der erfindungsgemäße Aufbau lediglich eine Nut am Dichtungsträger.
Der ohne eine Lageorientierung einsetzbare, mit einer Radial- und Längsnut
versehene Dichtungsträger begünstigt außerdem die Druckmitteleinströmung, so
daß in der Neutralstellung bzw. Endstellung des Kolbens Druckmittel nahezu
ungehindert vom Reservoir in den Druckraum einströmen kann, sobald der
Druck im Reservoir bzw. im Leitungsanschluß höher ist als der im Druckraum
vorherrschende Druck.
Als Maßnahme zur Schaffung einer verbesserten Dichtwirkung der Primärdich
tung ist die radial äußere Dichtlippe der Primärdichtung in einer Axialnut eines
radial gestuften Abschnitts des Gehäuses geführt.
Im eingebauten Zustand stützt sich der Dichtungsträger mit einem druckraumsei
tig axial vorstehenden Bund an einem Ansatz des Gehäuses ab. Diese Maßnah
me begünstigt die Wirksamkeit der Primärdichtung, da folglich deren Dicht
lippen ausschließlich vom Druck des Druckmittels im Druckraum ohne jegliche
axiale Vorspannung beaufschlagt werden.
Als weitere Maßnahme zur Verringerung des Bauteileumfangs ist die Führungs
hülse pedalseitig mit einem einstückig radial nach innen gerichteten, umlaufen
den Bund versehen, der einen Kolbenanschlag bildet. Die Führungshülse besitzt
dabei einen axial aus dem Gehäuse austretenden Abschnitt zur Vergrößerung
der Kolbenführung.
Auf der vom Kolbenanschlag abgewandten Seite ist in einer stirnseitigen, zum
Kolben offenen Ausnehmung die Sekundärdichtung eingesetzt, wobei ein axial
vorstehender Bund der Führungshülse die statisch beanspruchte radial äußere
Dichtlippe der Sekundärdichtung außenseitig umschließt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind nahezu alle Bauteile des
Geberzylinders mit Ausnahme der Nutringdichtungen und der Kolbenschafthül
se aus einem Werkstoff, insbesondere einem hochfesten Kunststoff wie PA 66
GF 35 hergestellt. Damit ergibt sich vorteilhaft eine übereinstimmende Werk
stoffpaarung, wodurch die Bauteiltoleranzen auf einen Werkstoff abgestimmt
werden können.
Die Führungshülse ist mit dem Gehäuse in der Einbaulage mittels einer Vibra
tions- oder Ultraschallschweißung unlösbar verbunden und gleichzeitig abge
dichtet. Mit dieser Befestigung kann auf eine sonst übliche Abdichtung zwi
schen der Führungshülse und dem Gehäuse verzichtet werden, wodurch sich
neben einer Verringerung der Bauteile auch gleichzeitig eine Montageverein
fachung ergibt. Der Aufbau der Führungshülse erfordert keinerlei Lageorientie
rung, was die Montage weiterhin vereinfacht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt in einem Längsschnitt den Aufbau eines erfin
dungsgemäßen Geberzylinders.
Mit der Bezugsziffer 1 ist in der einzigen Figur ein insbesondere aus Kunststoff
hergestellter Geberzylinder abgebildet, der ein Gehäuse 2 umfaßt. Über einen
Leitungsanschluß 3, der mit einem nicht abgebildeten Druckmittelreservoir in
Verbindung steht, kann dem Geberzylinder 1 ein Druckmittel drucklos zu
geführt werden. Das Gehäuse 2 verfügt über eine radial gestufte Sacklochboh
rung 4, in deren größtem Durchmesserbereich eine Führungshülse 5 eingesetzt
ist, die durch eine Vibrations- oder Ultraschallschweißung unlösbar abgedichtet
mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. In der Führungshülse 5 ist ein Kolben 6 axial
verschiebbar geführt. Am Kolben 6 ist eine Kolbenstange 8 beweglich angeord
net, die eine Verbindung zu einer Pedaleinrichtung sicherstellt, über die der
Geberzylinder 1 manuell betätigbar ist. Die Kolbenstange 8 ist endseitig mit
einem Kugelkopf 9 versehen, der in Halbschalen 7a, 7b formschlüssig gehalten
ist. Die Halbschalen 7a, 7b sind umschlossen von einer aus Stahlblech spanlos
geformten Kolbenschafthülse 10. In der abgebildeten Kolbenstellung liegt der
Kolben 6 an einem radial nach innen umlaufend angeordneten, einen Anschlag
bildenden Bund 11 der Führungshülse 5 an. Auf der vom Bund 11 abgewand
ten Seite weist die Führungshülse 5 stirnseitig eine zum Kolben 6 offene Aus
nehmung 12 auf, in die eine Sekundärdichtung 13 eingepaßt ist, deren Dicht
lippen 19, 20 jeweils unter radialer Vorspannung an einem Bund 14 der Füh
rungshülse 5 bzw. auf einer Mantelfläche der Kolbenschafthülse 10 dichtend
anliegen. Der axial vorstehende Bund 14 besitzt dabei eine die Sekundärdich
tung 13 vollständig umschließende axiale Erstreckung.
Der Führungshülse 5 ist in der Sacklochbohrung 4 in einem radial nach innen
versetzten Abschnitt ein Dichtungsträger 15 axial vorangestellt, der sich stirnsei
tig am Bund 14 der Führungshülse 5 abstützt. Auf der Gegenseite liegt der
Dichtungsträger 15 an einem Ansatz 16 des Gehäuses 2 an. Der Dichtungs
träger 15 stellt für den Kolben 6 eine verlängerte Kolbenführung dar. Bei einer
Verlagerung des Kolbens 6 in Pfeilrichtung verdrängt dieser das im Druckraum
17 des Gehäuses 2 eingeschlossene Druckmittel über einen Druckanschluß 28 in
eine in der Figur nicht abgebildete Druckleitung zur Beaufschlagung einer
Ausrückvorrichtung für eine Reibungskupplung. Zur Vermeidung eines den
Bauraum des Geberzylinders nachteilig beeinflussenden Totraums ist der Durch
messer des Druckraums 17 nur unwesentlich größer als der Kolbendurchmesser.
Im Dichtungsträger 15 ist druckraumseitig in einer Ausnehmung 27 eine Primär
dichtung 18 eingesetzt, deren radial äußere Dichtlippe 21 sich am Gehäuse 2
abstützt und dabei in eine Axialnut 29 eingreift. Die dynamisch wirkende
Dichtlippe 22 liegt dagegen unter radialer Vorspannung bei betätigtem Kolben
6 an der Kolbenschafthülse 10 an. In der abgebildeten Kolbenstellung ergibt
sich ein Axialversatz zwischen der Dichtlippe 22 und einer Stirnseite 23 des
Kolbens 6. Dadurch bildet sich ein Ringspalt 24, der mit einer Längsnut 25 und
einer Radialnut 26, jeweils eingebracht im Dichtungsträger 15, eine Strömungs
verbindung vom Druckraum 17 zum Leitungsanschluß 3 herstellt. Diese erfin
dungsgemäße Strömungsverbindung stellt ein für die Funktion des Geberzylin
ders 1 notwendiges strömungsgünstiges Einströmen des Druckmittels vom Reser
voir in den Druckraum 17 sicher, und schafft damit einen Fluidpegelausgleich
in der Endstellung des Kolbens 6.
Bezugszeichenliste
1 Geberzylinder
2 Gehäuse
3 Leitungsanschluß
4 Sacklochbohrung
5 Führungshülse
6 Kolben
7a Halbschale
7b Halbschale
8 Kolbenstange
9 Kugelkopf
10 Kolbenschafthülse
11 Bund
12 Ausnehmung
13 Sekundärdichtung
14 Bund
15 Dichtungsträger
16 Ansatz
17 Druckraum
18 Primärdichtung
19 Dichtlippe
20 Dichtlippe
21 Dichtlippe
22 Dichtlippe
23 Stirnseite
24 Ringspalt
25 Längsnut
26 Radialnut
27 Ausnehmung
28 Druckanschluß
29 Axialnut
2 Gehäuse
3 Leitungsanschluß
4 Sacklochbohrung
5 Führungshülse
6 Kolben
7a Halbschale
7b Halbschale
8 Kolbenstange
9 Kugelkopf
10 Kolbenschafthülse
11 Bund
12 Ausnehmung
13 Sekundärdichtung
14 Bund
15 Dichtungsträger
16 Ansatz
17 Druckraum
18 Primärdichtung
19 Dichtlippe
20 Dichtlippe
21 Dichtlippe
22 Dichtlippe
23 Stirnseite
24 Ringspalt
25 Längsnut
26 Radialnut
27 Ausnehmung
28 Druckanschluß
29 Axialnut
Claims (9)
1. Geberzylinder für eine hydraulisch betätigte Kupplung oder Bremse von
Fahrzeugen mit einer in einem Gehäuse (2) angeordneten Führungshülse (5), die
einen Abschnitt eines Zylinders bildet, in welchem ein über eine Kolbenstange
(8) insbesondere mit einem manuell zu betätigenden Pedal verbundener Kolben
(6) axial verschiebbar geführt ist, wobei der einen Druckraum (17) begrenzende
Kolben (6) über lagepositionierte Nutringdichtungen, eine Primärdichtung (18)
und eine dazu axial beabstandete Sekundärdichtung (13) abgedichtet ist, wobei
in einer Endstellung des Kolbens (6) bei der sich ein maximales Volumen des
Druckraums einstellt, eine radial innere dynamisch beanspruchte Dichtlippe (22)
der Primärdichtung (18) einen Ringspalt (24) zum Kolben (6) bildet, der eine
Strömungsverbindung von einem Leitungsanschluß (3) zu dem Druckraum (17)
ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gehäuse (2) ein der Führungs
hülse (5) in Richtung des Druckraumes (17) axial vorgelagerter, den Kolben (6)
umschließender Dichtungsträger (15) eingesetzt ist, in dessen stirnseitiger, zum
Druckraum (17) zeigender Ausnehmung (27) die Primärdichtung (18) eingesetzt
ist, deren Dichtlippe (22) in einer Endstellung des Kolbens (6) zu dessen Stirn
seite (23) axial versetzt ist.
2. Geberzylinder nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungs
träger (15) stirnseitig auf der zur Führungshülse (5) zugewandten Seite zumin
dest eine Radialnut (26) aufweist.
3. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dich
tungsträger (15) an einer Innenwandung zumindest eine Längsnut (25) aufweist,
die in einer Endlage des Kolbens (6) mit dem Ringspalt (24) korrespondiert.
4. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine radial
äußere Dichtlippe (21) der Primärdichtung (18) einen axialen Überstand gegen
über dem Dichtungsträger (15) aufweist und am Gehäuse (2) dichtend anliegt.
5. Geberzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer,
axial vorstehender Bund des Dichtungsträgers (15) an einem Ansatz (16) des
Gehäuses (2) abgestützt ist.
6. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial über
das Gehäuse (2) vorstehende Führungshülse (5) an diesem der Kolbenstange (8)
benachbarten Ende mit einem radial nach innen gerichteten, umlaufenden Bund
(11) versehen ist, der einen Kolbenanschlag bildet.
7. Geberzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs
hülse (5) auf der vom Bund (11) abgewandten Seite zur Aufnahme der Sekun
därdichtung (13), mit einer umlaufenden Ausnehmung versehen ist, wobei ein
axial vorstehender Bund (14) der Führungshülse (5) eine statisch beanspruchte
Dichtlippe (19) der Sekundärdichtung (13) außen umschließt.
8. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile
Gehäuse (2), Führungshülse (5) und Dichtungsträger (15) aus einem hochfesten
Kunststoff, insbesondere PA 66 GF 35 hergestellt sind.
9. Geberzylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs
hülse (5) unlösbar und abgedichtet, insbesondere durch eine Vibrations- oder
Ultraschallschweißung mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
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