DE19648683C2

DE19648683C2 - Druckmittelzylinder mit einem Entlüftungselement mit axialer Elastomerdichtung

Info

Publication number: DE19648683C2
Application number: DE19648683A
Authority: DE
Inventors: Thomas Riess; Olaf Pagels; Boleslaw Tulaczko; Wolfgang Grosspietsch
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: DE19648683A1; DE59710016D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder, insbesondere einen hydraulischen Nehmer- oder Geberzylinder in Kraftfahrzeu gen, mit einem in eine Bohrung des Zylindergehäuses über ein Gewinde einschraubbaren Entlüftungselement, das gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist.

Bei Geber- oder Nehmerzylindern an Kraftfahrzeugen ist es bei spielsweise aus der FR 2 538 765 A1 bekannt, den Druckraum durch ein schraubenförmiges Entlüftungselement abzudichten, das in eine Gewindebohrung des Zylindergehäuses eingedreht wird. Der artige Entlüftungselemente weisen üblicherweise konische Dicht flächen auf, die durch Einleiten einer Axialkraft in Anlage an zugeordnete Dichtsitze gebracht werden.

Sofern diese Dichtsitze aus Kunststoff gefertigt sind, weisen sie hauptsächlich bei erhöhter Temperatur keine ausreichende Druckfestigkeit gegenüber den Entlüftungselementen mehr auf. Als Folge beginnt der Kunststoff an der entsprechenden Stelle zu kriechen und die Verbindung wird undicht. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird häufig in Kunststoffgehäusen der Zylinder ein Metalleinsatz aufgenommen, der als Dichtsitz für das Ent lüftungselement wirksam ist. Allerdings besteht hierbei die Ge fahr einer Undichtigkeit zwischen Kunststoffgehäuse und Metall einsatz aufgrund von Alterung und unterschiedlichem Verformungs verhalten der beiden Werkstoffe unter Temperatureinfluß.

Der konische Dichtsitz hat den Vorteil, daß zum Öffnen des Ent lüftungselements nur wenige Umdrehungen notwendig sind, so daß die Entlüftung sehr einfach möglich ist.

Um die Probleme, die mit konischen Dichtsitzen verbunden sind, zu vermeiden, wird in der nicht vorveröffentlichten DE 195 16 389 A1 vorgeschlagen, einen Radialdicht ring zu verwenden. Gegenüber dem konischen Dichtsitz muß dabei aber in Kauf genommen werden, daß eine höhere Anzahl von Umdre hungen des Entlüftungselements gegenüber dem Gehäuse notwendig sind, um es zu öffnen.

Von der vorstehend erläuterten Problemstellung ausgehend soll ein Druckmittelzylinder mit einem Entlüftungselement so verbes sert werden, daß er auch bei Kunststoffgehäusen eine problemlose und bleibende Dichtbarkeit bei gegenüber einer konischen Abdich tung vergleichbarem Entlüftungskomfort bietet und eine Entlüf tung auch dann möglich ist, wenn der Druckmittelzylinder unter Innendruck steht.

Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßer Druckmittel zylinder dadurch aus, daß das Entlüftungselement im Bereich sei nes gehäuseseitigen Endes mit einem ringförmigen Dichtelement in Wirkverbindung steht, das axial gegen einen in der Bohrung vor gesehenen Absatz gepreßt wird, und dass die Bohrung in Höhe des Dichtelementes radial mit einem gewendelten Entlüftungskanal versehen ist, dessen Auslauf auf dem Absatz endet. Durch die ringförmige Ausbildung des Dichtelements, beispielsweise als ein in einer Nut im Entlüftungselement sitzender O-Ring, ist gewähr leistet, daß der Innendruck im Druckmittelzylinder der Dichtheit nicht entgegenwirkt, sondern da er radial innen auf das Dichtelement einwirken kann, die Dichtheit unterstützt, indem die Vorspannkraft des Dichtelements auf die Dichtfläche erhöht wird. Ein Ansteigen des Innendruckes bewirkt zudem ein weiteres Auf weiten des ringförmigen Dichtelements, so daß es radial gegen die Bohrung im Gehäuse anläuft.

Durch diese Ausbildung ist auch bei erhöhter Temperatur kein Kriechen der Dichtung zu erwarten. Schon geringe Umdrehungen reichen aus, um die Axialdichtung von ihrem Sitz zu lösen und das Entlüftungselement zu öffnen. Dadurch, daß die Bohrung in Höhe des Dichtelements radial mit einem gewendelten Entlüftungs kanal versehen ist, dessen Auslauf auf dem Absatz endet, ist dafür Sorge getragen, daß ein sicheres Entlüften auch dann mög lich ist, wenn der Druckmittelzylinder unter Innendruck steht, wie es beispielsweise dann vorkommt, wenn das Entlüften durch zwei Personen geschieht, und die eine beispielsweise das Kupp lungspedal tritt, während die andere Bedienperson die Ent lüftungsschraube herausdreht. Sofern der Innendruck das Dicht element beim Abheben oder im geschlossenen Zustand so verformt, daß es gegen die Bohrungswandung anliegt, kann er dennoch durch den Entlüftungskanal abgebaut werden.

Dieselbe vorstehend beschrieben Wirkung ist bei einem gattungs gemäßen Druckmittelzylinder dann möglich, wenn das Entlüftungs element den Bereich seines gehäuseseitigen Endes mit einem ring förmigen Dichtelement in Wirkverbindung steht, das axial gegen einen in der Bohrung vorgesehenen Absatz gepresst wird, und dass die Bohrung in Höhe des Dichtelements wenigstens eine axial ver laufende Nut aufweist.

Die Nut ragt über die Höhe des Dichtelements hinaus und vor zugsweise wird eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt ange ordneter Nuten in der Bohrung vorzusehen sein.

Vorteilhaft ist es, wenn das Entlüftungselement an seinem gehäu seseitigen Ende in einen Zapfen übergeht, der zentrierend in eine Verjüngung der Bohrung eingreift. Dadurch ist eine gute Führung des Entlüftungselements beim Einschrauben in das Gehäuse gewährleistet. Außerdem bietet der Zapfen eine Sicherheit gegen Verlieren des Dichtelements und den Vorteil, daß vormontierte Einheiten zur Verfügung gestellt werden können.

Zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Entlüftungselements und damit Sicherung der Axialdichtung gegen Überbeanspruchung ist es vorteilhaft, wenn am Entlüftungselement ein radial vorstehender Bund vorgesehen ist, der außen an das Gehäuse des Druckmittelzy linders anschlägt. Eine Variante hierzu kann gebildet werden durch einen hinter dem Innen-Gewinde in der Bohrung (am Gewinde auslauf) vorgesehenen radial nach innen ragenden Absatz, gegen den das Entlüftungselement mit einer Fläche (Verbreiterung) an schlägt.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn zur Abdichtung gegen Leck flüssigkeit zwischen dem Dichtelement und dem Gewinde des Ent lüftungselements eine Radialdichtung vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Abdichtung gegen Leckflüssigkeit ist möglich, wenn über die Länge des Außen-Gewindes des Entlüftungs elements zwei diametral über die Gewindehöhe nach radial außen hervorstehende Rippen vorgesehen sind.

Diese Rippen sind an das aus Kunststoff bestehende Entlüftungs element dadurch anbringbar, daß die Trennfuge des Werkzeugs ein wenig aufgeweitet wird, so daß sich beim Druckspritzen dort Ma terial anlagert. Beim Eindrehen des Entlüftungselements in das Gewinde werden die Rippen dann so verquetscht, daß das Gewinde abgedichtet wird. Dabei muß natürlich in Kauf genommen werden, daß das Eindrehen zunächst etwas schwerer erfolgt.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Rippen in Axialrich tung über einen vollständigen Gewindegang hinausragen.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfin dung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 - ein in einen Druckmittelzylinder eingeschraubtes Entlüftungslement;

Fig. 2 - ein weiteres Ausführungsbeispiel eines in einen Druckmittelzylinder eingeschraubten Entlüftungs elements;

Fig. 3 - ein Ausführungsbeispiel des Entlüftungselements gemäß Fig. 1;

Fig. 4 - ein Ausführungsbeispiel eines Druckmittelzylin ders, bei dem das Gewinde zwischen Entlüftungs element und Gehäuse gedichtet ist;

Fig. 4a - eine Teildarstellung des am Entlüftungselement vorgesehenen Gewindes:

Fig. 4b - eine vergrößerte Teildraufsicht auf das Ent lüftungselement;

Fig. 4c - den Schnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 4;

Fig. 5 - ein weiteres Ausführungsbeispiel eines in einen Druckmittelzylinder eingeschraubten Entlüftungs elements im geschlossenen Zustand;

Fig. 6 - den Druckmittelzylinder nach Fig. 5 mit geöff netem Entlüftungselement;

Fig. 7 - eine Variante des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5;

Fig. 8 - ein weiteres Ausführungsbeispiel eines in einen Druckmittelzylinder eingeschraubten Entlüftungselements;

Fig. 9 - den Schnitt durch den Druckmittelzylinder in Höhe der Entlüftungsbohrung;

Fig. 10 - den Schnitt gemäß Fig. 9 bei einem weiteren Aus führungsbeispiel eines Druckmittelzylinders.

Fig. 1 zeigt einen Druckmittelzylinder im Teillängsschnitt, in den ein Entlüftungselement 4 eingeschraubt ist. Im Druckmittel zylinder, der beispielsweise ein Geber- oder Nehmerzylinder ei ner hydraulisch betätigten Kupplung in einem Kraftfahrzeug sein kann, ist ein Druckraum 2 vorgesehen, in dem ein hier nicht nä her dargestellter Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, über den der Druck aufgebaut werden kann. Der Druckraum 2 ist über die Zugangsbohrung 3 mit dem Sitz des Entlüftungselements 4 ver bunden.

Das Entlüftungselement 4 ist in eine im Gehäuse 1 vorgesehene Stufenbohrung 9 über ein Gewinde 10, 10a eingeschraubt. An dem den Druckraum 2 zugewandten Seite ist der Schaft 8 des Entlüf tungselements 4 mit einem Zapfen 7 versehen, auf den eine aus einem elastischen Werkstoff bestehende Kappe 5 aufgeschnappt ist. Hierzu ist der Zapfen 7 mit einer nicht näher bezeichneten umlaufenden Nut versehen, in die das hintere Ende der Kappe 5 eingreift. Im Bodenbereich der Bohrung 9 ist den Rand der Öff nung der Zugangsbohrung 3 begrenzend ein umlaufender Wulst 6 vorgesehen, gegen den die Kappe 5 in axialer Richtung verspannt ist. Zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Entlüftungselements 4 ist dieses mit einem radial nach außen vorstehenden Absatz 12 versehen, der an der mit 11 bezeichneten Stelle von außen gegen das Gehäuse 1 anschlägt. Zur Vermeidung von Leckageverlusten ist zwischen dem Außen-Gewinde 10 und der Dichtkappe 5 eine Radial dichtung 13 vorgesehen, die in einer ebenfalls nicht näher be zeichneten Umfangsnut im Schaft 8 sitzt. Diese Radialdichtung 13 ist vorzugsweise ein O-Ring.

Fluchtend mit der Mittelachse 14 ist das Entlüftungselement 4 mit dem Entlüftungskanal 15 versehen. Dieser Entlüftungskanal 15 ist so lange verschlossen, wie die Dichtkappe 5 dichtet. Wird das Entlüftungselement aus der Bohrung 9 herausgedreht, wird die Dichtwirkung der Dichtkappe 5 aufgehoben und die Verbindung zwi schen der Zugangsbohrung 3 und dem Entlüftungskanal 15 herge stellt. Die Radialdichtung 13 verhindert in diesem Fall, daß Druckmittel durch das Gewinde 10, 10a entweicht. Der Ent lüftungskanal 15 kann - wie hier nicht dargestellt - einen poly gonalen Querschnitt aufweisen und beispielsweise vier- oder sechseckig sein, so daß er für das Eingreifen eines zugeordneten Schlüssels geeignet ist und auf diese Weise das Entlüftungsele ment 4 aus dem Gehäuse 1 herausgedreht werden kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement eine lose in die Bohrung 9 einlegbare Dichtscheibe 5'. Auch hier ist ein um die Öffnung der Zulaufbohrung 3 im Ge häuse 1 umlaufender Wulst 6 vorgesehen, gegen den die Dicht scheibe 5' axial verspannt wird. Wie auch bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser der Dichtscheibe 5' kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung 9. Damit die Dichtscheibe 5' in Axialrichtung verspannt werden kann, ist der stirnseitige Schaft 8 mit einem planen Zapfen 7' versehen, der einen größeren Außendurchmesser als die Dicht scheibe 5' aufweist.

Fig. 3 zeigt eine Variante zu dem in Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel. Zur Begrenzung des Axialweges des Entlüftungs elements 4 ist hier hinter dem Innen-Gewinde 10a in der Bohrung 9 ein radial nach innen vorragender Absatz (Stufenbohrung) vor gesehen gegen den eine zwischen dem stirnseitigen Schaft 8 und dem Gewinde 10 vorgesehener Anschlag 16 des Entlüftungselements 4 anschlägt.

Fig. 4 bis 4c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Entlüftungselements, bei dem zur Vermeidung von Leckageverlusten am Gewinde 10 des Entlüftungselements 4 zwei radial über die Gewindegänge hinausragende Rippen 17, 18 vorgesehen sind. Diese diametral angeordneten Rippen 17, 18 werden beim Spritzen des Entlüftungselements 4 dadurch angebracht, daß die Werkzeug- Trennfuge so aufgeweitet wird, daß sich hier Material anlagert. Die Rippen 17, 18 ragen dadurch in Axialrichtung über die volle Länge des Gewindes 10. Vorteilhaft ist es, wenn die Rippen 17, 18 über einen vollständigen Gewindegang 10' des Gewindes 10 im unteren Bereich hinausragen.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Druckmittelzylinders, bei dem die axiale Abdichtung durch einen O-Ring 20, 20' erfolgt, der im Bereich des stirnseitigen Endes des Entlüftungselements 4 angeordnet ist.

Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, liegt der O-Ring 20 in einer Nut 21 im Entlüftungselement 4. Am gehäuseseitigen axialen Ende der Nut 21 geht das Entlüftungselement 4 in einen Zapfen 22 über, dessen Außendurchmesser geringer ist, als der Außendurch messer auf der anderen Seite der Nut 21. Dieser Zapfen 22 zen triert das Entlüftungselement 4 in einer Verjüngung 9a der Stu fenbohrung 9.

Über die Zugangsbohrung 3 auf den O-Ring 20, 20' einwirkender Innendruck führt zu einer weiteren Verformung des O-Rings 20, 20' und wirkt somit die axiale Dichtwirkung unterstützend. Damit eine sichere Entlüftung auch dann möglich ist, wenn der Druck mittelzylinder unter Innendruck steht, ist - wie Fig. 9 und 10 zeigen - in der Bohrung 9 im Bereich des Sitzes des O-Rings 20, 20' ein bzw. mehrere Entlüftungskanäle 23, 25 vorgesehen. Der in Fig. 9 dargestellte Entlüftungskanal 23 ist gewendelt und sein Auslauf 23' endet auf dem Absatz 19. Ein kurzes Anheben des O-Ringes 20 von seinem Dichtsitz auf dem Absatz 19 bewirkt, daß die Entlüftung über den Entlüftungskanal 23 möglich ist, auch wenn der O-Ring 20 durch den Innendruck belastet wird.

Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß auch eine oder mehrere über den Umfang der Bohrung 9 verteilt angeordnete Nuten 25 als Entlüftungskanäle vorgesehen sein können.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der O- Ring 20' lose mit dem Entlüftungselement 4 verbunden. Mit seinem Innendurchmesser umgreift er eine entsprechend ausgebildete Ver jüngung 4a am stirnseitigen Ende des Dichtelements 4. Im übrigen ist die Funktionsweise identisch zu dem zuvor erläuterten Aus führungsbeispiel. Der lose aufgesetzte O-Ring 20' bietet den Vorteil, daß die Herstellkosten für das Entlüftungselement 4 gegenüber der genuteten Ausbildung günstiger sind. Nachteilig könnte jedoch bei besonderen Einsatzbedingungen sein, daß beim Austauschen des Entlüftungselements 4 nicht unbedingt sicherge stellt ist, daß der O-Ring 20' aus dem Druckmittelzylinder 1 entfernt wird und nicht versehentlich auf dem Absatz 19 liegen bleibt.

Im übrigen sind in den einzelnen Figuren identische oder funk tionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Bezugszeichenliste

1

Druckmittelzylinder

2

Druckraum

3

Zugangsbohrung

4

Entlüftungselement

4

a Verjüngung

5

Dichtkappe

5

' Dichtscheibe

6

Wulst

7

Zapfen

7

' Zapfen

8

Schaft

9

Stufenbohrung

9

a Verjüngung

10

Außen-Gewinde

10

a Innen-Gewinde

10

' vollständiger Gewindegang

11

Anschlag

12

Absatz

13

Radialdichtung

14

Mittelachse

15

Entlüftungskanal

16

Anschlagfläche

17

Rippe

18

Rippe

19

Absatz

20

O-Ring

20

' O-Ring

21

Nut

22

Zapfen

23

Entlüftungselement

23

' Auslauf

25

axiale Nut

Claims

1. Druckmittelzylinder, insbesondere hydraulischer Nehmer- oder Geberzylinder in Kraftfahrzeugen, mit einem in eine Bohrung (9) des Zylinder-Gehäuses (1) über ein Gewinde (10, 10a) einschraubbaren Entlüftungselement (4), das gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungselement (4) im Bereich seines gehäuse seitigen Endes mit einem ringförmigen Dichtelement (20, 20') in Wirkverbindung steht, das axial gegen einen in der Bohrung (9) vorgesehenen Absatz (19) gepreßt wird, und daß die Bohrung (9) in Höhe des Dichtelements (20, 20') radial mit einem gewendelten Entlüftungskanal (23) versehen ist, dessen Auslauf (23') auf dem Absatz (19) endet.

2. Druckmittelzylinder, insbesondere hydraulischer Nehmer- oder Geberzylinder in Kraftfahrzeugen, mit einem in eine Bohrung (9) des Zylinder-Gehäuses (1) über ein Gewinde (10, 10a) einschraubbaren Entlüftungselement (4), das gegenüber dem Gehäuse (1) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungselement (4) im Bereich seines gehäuse seitigen Endes mit einem ringförmigen Dichtelement (20, 20') in Wirkverbindung steht, das axial gegen einen in der Bohrung (9) vorgesehenen Absatz (19) gepreßt wird, und daß die Bohrung (9) in Höhe des Dichtelements (20, 20') wenig stens eine axial verlaufende Nut (25) aufweist.

3. Druckmittelzylinder, insbesondere hydraulischer Nehmer- oder Geberzylinder für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (1) und einem über ein Gewinde (10, 10a) in das Gehäuse (1) einschraubbaren, stufenförmig ausgebildeten Entlüftungsele ment (4), das an seinem vorderen, in das Gehäuse (4) schraubbaren Ende wenigstens ein Dichtelement (20) auf weist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Entlüftungselement (4) besteht aus Kunststoff,
b) zwischen dem Gewinde (IO) und dem wenigstens einen Dichtelement (20) ist an dem Entlüftungselement (4) eine axiale Anschlagfläche (16) ausgebildet,
c) das Gehäuse (1) ist mit einer Stufenbohrung (9) ver sehen,
d) zur Begrenzung der Einschraubtiefe schlägt das Entlüf tungselement (4) mit der Anschlagfläche (16) gegen einen hinter dem Gewinde (10a) im Gehäuse (1) vorgese henen, nach radial innen ragenden Absatz an.

4. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Dichtelement ein in einer Nut (21) sit zender O-Ring (20) ist.

5. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Entlüftungselement (4) an seinem gehäuse seitigen Ende in einen Zapfen (22) übergeht, der zentrie rend in eine Verjüngung (9a) der Bohrung eingreift.

6. Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt ange ordneter Nuten (25) vorgesehen ist.

7. Druckmittelzylinder nach einem oder mehreren der vorstehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschraub tiefe des Entlüftungselements (4) begrenzt wird durch einen radial vorstehenden Bund (12), der außen an das Gehäuse (1) anschlägt.

8. Druckmittelzylinder nach einem oder mehreren der vorstehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschraub tiefe des Entlüftungselements (4) begrenzt wird durch einen hinter dem Gewinde (10a) vorgesehenen radial nach innen ragenden Absatz in der Bohrung (9), gegen den das Entlüf tungselement (4) mit einer Fläche (16) anschlägt.

9. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Abdichtung gegen Leckflüssigkeit zwi schen dem Dichtelement (20') und dem Gewinde (10) des Ent lüftungselements (4) eine Radialdichtung (13) vorgesehen ist.

10. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Abdichtung gegen Leckflüssigkeit in Axialrichtung über die volle Länge des Außen-Gewindes (10) des Entlüftungselements (4) zwei diametral über die Gewin dehöhe nach radial außen hervorstehende Rippen (17, 18) vorgesehen sind.

11. Druckmittelzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Rippen (17, 18) in Axialrichtung über einen vollständigen Gewindegang (10') hinausragen.