DE19653270A1

DE19653270A1 - Geberzylinder für hydraulische Betätigungssysteme

Info

Publication number: DE19653270A1
Application number: DE19653270A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Ries
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: GB9726553D0; DE19653270B4; ES2157705A1; FR2757577A1; FR2757577B1; ES2157705B1; GB2320750B; GB2320750A

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für hydraulische Betä tigungssysteme insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse aus gebildeten Kolbenraum und einem darin axial verschieb bar angeordneten Kolben, einem in den Kolbenraum mündenden Druck anschluß und einem Anschluß zur Verbindung des Kolbenraumes mit einem Nachlaufbehälter

Solche Geberzylinder sind beispielsweise aus der DE 31 11 411 C2 und der DE 44 04 859 A1 bekannt. Sie dienen als Hauptzylinder zur Betätigung hydraulischer Bremsen oder Kupplungen. Damit im Kolben raum ein Volumenausgleich der Hydraulikflüssigkeit stattfinden kann, der beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder durch Verschleiß an den Betätigungsorganen (Brems- oder Kupplungsbeläge) notwendig wird, ist der im Geberzylinder ausgebildete Kolbenraum mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Nachlaufbehälter ver bunden. Damit im Kolbenraum Druck aufgebaut werden kann, muß in der Druckaufbauphase der Nachlaufbehälter vom Kolbenraum abge trennt werden. Die bekannten Geberzylinder sind hierzu mit einem Primär- und einem Sekundärraum versehen. Der Primärraum dient zum Druckaufbau, der Sekundärraum ist während der Druckaufbauphase mit dem Nachlaufbehälter verbunden. Der Sekundärraum wird durch einen Ringspalt zwischen Kolben und Gehäusewand ausgebildet, der in axi aler Richtung durch zwei Dichtungen begrenzt wird. Wird der Kolben zum Druckaufbau betätigt, fährt die vordere Kolbendichtung über die die Verbindung zwischen Kolbenraum und Nachlaufbehälter her stellende Schnüffelbohrung hinweg und trennt diese somit vom Pri märraum ab.

Solche Geberzylinder bauen aufgrund des notwendigen Sekundärraumes recht lang. Außerdem besteht immer die Gefahr, daß die die Schnüf felbohrung überstreichende Kolbendichtung beschädigt wird, was zu einem Ausfall des Geberzylinders führen würde. An die Fertigungs qualität sind deshalb sehr hohe Anforderungen gestellt. Die zuneh mende Fahrzeugoptimierung bei gleichzeitiger Zunahme an Ausstat tungselementen eines Kraftfahrzeuges bringt es mit sich, daß im Motorraum für die einzelnen Bauelemente immer weniger Platz zur Verfügung steht. An alle Bauteile wird daher die Anforderung einer möglichst kompakten Bauweise gestellt.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll ein eingangs erläuterter Geberzylinder so fortgebildet werden, daß seine Baulänge möglichst kurz gehalten werden kann.

Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßer Geberzylinder durch ein über den Kolben betätigbares Schließelement aus, das die Verbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Kolbenraum ver schließt, solange im Kolbenraum Druck aufgebaut wird.

Durch diese Ausgestaltung entfällt der bisher notwendige Sekundär raum im Geberzylinder. Hierdurch kann die Baulänge nicht nur deut lich reduziert werden, sondern auch die bisher verwendete zweite Dichtung. Dadurch können nicht nur die Reibkräfte reduziert wer den, was zu einer geringeren notwendigen Verschiebekraft führt, sondern es wird auch eine mögliche Geräuschquelle eliminiert.

Vorzugsweise ist das Schließelement ein in dem im Gehäuse ausge bildeten Zulaufkanal angeordneter Stößel, der in der geöffneten Stellung in den Kolbenraum hineinragt und in der geschlossenen Stellung auf einen Dichtring einwirkt. Über diesen Dichtring er folgt die Abtrennung des Zulaufkanals. Der Stößel ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Dadurch kann nicht nur das Gewicht redu ziert werden, sondern es wird auch eine Beschädigung des Kolbens, der bei der Betätigung gegen den Stößel anläuft und diesen in ra dialer Richtung in den Zulaufkanal hineindrückt, vermieden. Der Stößel übernimmt die Funktion eines Steuerkolbens.

Der den Zulaufkanal verschließende Dichtring weist vorzugsweise zwei im Querschnitt kreisringförmige Bereiche auf, und der radial äußere Bereich ist mit einer Mehrzahl von in beide Richtungen axi al hervorspringender Rippen versehen. Durch diese Rippen werden Kanäle ausgebildet, die den Zulauf der Hydraulikflüssigkeit vom Nachlaufbehälter in den Kolbenraum sicherstellen, wenn der Stößel in seiner geöffneten Stellung ist. Dadurch kann die Fertigungsto leranz sehr niedrig gehalten werden. Der Axialspalt zwischen Stö ßel und dem Dichtsitz kann entsprechend klein ausgeführt sein, so daß der Stößel nur kurze Hübe ausführen muß, um von der geöffneten in die geschlossene Stellung zu gelangen.

Vorzugsweise sind die Rippen über den Umfang des radial äußeren Bereichs regelmäßig verteilt angeordnet.

Um eine sichere Betätigung und ein Verkanten des Stößels zu ver meiden, ist sein in den Kolbenraum ragendes Ende vorzugsweise bal lig ausgebildet.

Der Stößel ist im Querschnitt vorzugsweise T-förmig ausgebildet und weist insbesondere vorzugsweise wenigstens eine radial außen liegende Axialbohrung oder in axialer Richtung verlaufende Nut auf, über die eine Verbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und dem Kolbenraum herstellbar ist. Durch diese Ausbildung kann der Stößel paßgenau in den Verbindungskanal eingesetzt werden, so daß eine radiale Abstützung immer gewährleistet ist und ein Verkanten des Stößels beim Anheben durch den Kolben vermieden wird. Je mehr Bohrungen oder Axialnuten vorgesehen sind, umso schneller kann ein Volumenausgleich stattfinden.

Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Geberzylinder im Querschnitt;

Fig. 2 den Axialschnitt durch das Dichtelement;

Fig. 2a die Draufsicht auf das Dichtelement nach Fig. 2.

Der Geberzylinder besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 1, dem darin axial beweglich angeordneten Kolben 5, dem mit dem Kolben raum 16 über einen Kanal 17 verbundenen Druckanschluß 18 sowie dem über einen Kanal 14 und einen Anschluß 12 mit dem Druckraum ver bundenen Ausgleichsbehälter 11.

Der Kolben 5 ist hülsenförmig ausgebildet. Die Kolbenstange 7 ist mit ihrem vorderen Ende im Inneren des Kolbens 5 in radialer Rich tung beweglich gelagert, so daß sie geringe Schwenkbewegungen aus führen kann. Zwischen dem Kolbenboden und der Kolbenstange 7 ist ein Schwingungsdämpfer 10 angeordnet. Über ein Gummielement 9, das von einer Klemmhülse 6 gegen den hier nicht näher bezeichneten Stößel der Kolbenstange 7 gepreßt wird, stützt sich die Kolbenstange 7 an dem Schwingungsdämpfer 10 ab und wird der Schwingungsdämpfer 10 unter Vorspannung gesetzt. Der Kolben 5 wie derum ist in der Führungshülse 4 gelagert, die in bekannter Weise mit ihren über den Umfang verteilten Nasen 4a in im Gehäuse 1 vor gesehene Ausnehmungen 3 eingeschnappt ist. Die Abdichtung zwischen Kolben 5 und Gehäuse 1 erfolgt über einen Nutring 10.

Das Gehäuse 1 ist mit einem radialen Fortsatz versehen, an dessen Ende der Anschluß 12, der mit dem Nachlaufbehälter 11 verbunden ist, angebracht ist. Der Anschluß 12 ist mit einer zentralen Boh rung 12a versehen, die in den Zulaufkanal 14 im Fortsatz des Ge häuses 1 mündet. Der als Stufenbohrung ausgebildete Zulaufkanal 14 endet im Kolbenraum 16.

In den Zulaufkanal 14 ist ein im Querschnitt T-förmiger Stößel 15 eingesetzt, dessen ballig ausgeführtes Ende in den Kolbenraum 16 hineinragt. Auf der dem Stößel 15 zugewandten Seite ist der An schluß 12 mit einer axialen Eindrehung versehen, so daß sich die Bohrung 12a stufenförmig erweitert, wobei die Erweiterung im Durchmesser in etwa dem größeren Durchmesser des Zulaufkanals 14 entspricht. In diesem verbreiterten Bereich ist ein Dichtring 13 eingesetzt. Der Stößel 15 weist in seiner radial äußeren Umfangs fläche mehrere in axialer (bzw. an dem Schenkel in radialer Rich tung verlaufende) Bohrungen oder Nuten auf, die Kanäle 15a bilden.

Der Dichtring 13 weist zwei im Querschnitt ringförmige Bereiche 13b, 13c auf, die über einen scheibenförmigen Steg 13d miteinander verbunden sind. Der radial innere Bereich 13b ist stärker ausge bildet als der radial äußere Bereich 13c. Über den Umfang regelmä ßig verteilt ist der radial äußere Bereich 13c mit einer Mehrzahl von Rippen 13a versehen, die sich in beide Axialrichtungen er strecken. Diese Rippen liegen in der geöffneten Stellung des Stö ßels 15 auf der oberen Fläche' des Stößels 15 und der Anschlagflä che 12b in Anschluß 12 an. Über die zwischen ihnen ausgebildeten Zwischenräume kann das Hydraulikmedium strömen.

In Fig. 1 ist der Geberzylinder in seiner Grundstellung darge stellt. Der Nachlaufbehälter 11 ist über die Bohrung 12a, den Zu laufkanal 14 und die Kanäle 15a im Stößel 15 mit dem Kolbenraum 16 verbunden. Bei einer Betätigung der Kolbenstange 7 schiebt sich der Kolben 5 auf der Zeichnung nach links. Dabei schiebt er den Stößel 15 in Richtung des Anschlusses 12 und preßt dabei den Dichtring 13 gegen die Anschlagfläche 12b. Die Bohrung 12a wird dabei gegenüber der Bohrung 14 abgeschlossen, so daß der Nachlauf behälter 11 vom Kolbenraum 16 getrennt wird. Im Kolbenraum 16 kann sich nun bei weiterer Bewegung des Kolbens 5 Druck aufbauen, der über den Kanal 17 an den hier nicht näher dargestellten, mit dem Druckanschluß 18 verbundenen Nehmerzylinder gelangt. Bei Ent lastung der Kolbenstange 7 fährt der Kolben 5 wieder zurück. Wenn der Kolben 5 den Stößel 15 freigibt, federt der Dichtring 14 auf grund seiner durch das Material gegebenen Elastizität zurück und schiebt den Stößel 15 in den Kolbenraum 16, wodurch die Verbindung zum Nachlaufbehälter 11 wieder hergestellt ist.

Zur Erhöhung der Funktionssicherheit ist es vorteilhaft, wenn der Geberzylinder im Fahrzeug so eingebaut ist, daß das Öffnen des Stößels 15 von der Gravitationskraft unterstützt wird.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Nutring

3

Ausnehmung

4

Führungshülse

4

a Nase

5

Kolben

6

Klemmhülse

7

Kolbenstange

8

Gummischeibe

9

Schwingungsdämpfer

10

Nutring

11

Nachlaufbehälter

12

Anschluß

12

a Bohrung/Nut/Kanal

12

b Anschlagfläche

13

Dichtring

13

a axiale Rippe

13

b ringförmiger Bereich

13

c ringförmiger Bereich

13

d Steg

14

Zulaufkanal

15

Schließelement/Stößel

16

Kolbenraum

17

Kanal

18

Druckanschluß

Claims

1. Geberzylinder für hydraulische Betätigungssystem insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einem Gehäuse (1) ausgebil deten Kolbenraum (16) und einem darin axial verschiebbar an geordneten Kolben (15), einem in den Kolbenraum (16) münden den Druckanschluß (18) und einem Anschluß (12) zur Verbindung des Kolbenraums (16) mit einem Nachlaufbehälter (11), gekenn zeichnet durch ein über den Kolben (5) betätigbares Schließ element (15), das die Verbindung zwischen dem Nachlaufbehäl ter (11) und dem Kolbenraum (16) verschließt, solange im Kol benraum (16) Druck aufgebaut wird.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (15), ein in dem im Gehäuse (1) ausgebilde ten Zulaufkanal (14) angeordneter Stößel ist, der in der ge öffneten Stellung in den Kolbenraum (16) hineinragt und in der geschlossenen Stellung auf einen Dichtring (13) wirkt.

3. Geberzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (13) zwei im Querschnitt kreisringförmige Be reiche (13b, 13c) aufweist und der radial äußere Bereich (13c) mit einem Mehrzahl von in beiden Richtungen axial her vorspringender Rippen (13a) versehen ist.

4. Geberzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13a) über den Umfang regelmäßig verteilt angeord net sind.

5. Geberzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Kolbenraum (16) ragende Ende des Stößels (15) bal lig ausgebildet ist.

6. Geberzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (15) mit wenigstens einer radial außen liegenden Axialbohrung oder axialen Nut (15a) versehen ist, über die eine Verbindung zwischen Nachlaufbehälter (11) und Kolbenraum (16) herstellbar ist.

7. Geberzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (15) im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist.