DE19680866C1

DE19680866C1 - Geberzylinder

Info

Publication number: DE19680866C1
Application number: DE19680866A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Prosch; Christian Sperner; Dieter Adler; Peter Schaaf
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1995-10-07
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: US5987887A; KR19990044044A; KR100478356B1; BR9611076A; WO1997013671A1; DE19537423A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder (1) für eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung oder Bremse eines Fahrzeuges, der mit einem manuell betätigbaren Pedal über eine Kolbenstange (17) verbunden ist, die gelenkig in Halteschalen (14) gehalten ist, welche von einer Kolbenschafthülse (10) umschlossen sind, wobei die einen Innenraum der Kolbenschafthülse (10) ausfüllenden Halteschalen (14) jeweils eine kalottenförmige Ausnehmung (15) aufweisen, in denen der Kugelkopf (16) der Kolbenstange (17) formschlüssig gehalten ist und die Kolbenschafthülse (10) mit dem Kolben (7) eine Einheit bildet, wobei der Kolben (7) formschlüssig an einem geschlossenen Boden (11) der Kolbenschafthülse (10) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder, bestimmt für eine hydraulisch betätigte 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, dabei stirnseitig einen Druckraum begrenzt und der gleichzeitig die Funktion eines Dichtungsträgers besitzt.

Ein gattungsbildender Geberzylinder ist der DE 42 12 107 A1 zu entnehmen. Der Aufbau dieses Geberzylinders sieht einen Kolben vor, der sich im wesentlichen 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 Halterung der Kolbenstangenkugel innerhalb der Kolbenschafthülse sind zwei Kugelhalbschalen 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 Geberzylinders erfordert eine spezielle Abdichtung des Kolbenhalses in der Kolbenschafthülse sowie eine hohe Fertigungsgüte der Kugelhalbschalen, die in Verbindung mit der stirnseitig am Kolbenhals angeordneten Kugelpfanne für eine formschlüssige Halterung der Kolbenstangenkugel sorgen. Der Aufbau des bekannten Geberzylinders verursacht außerdem einen hohen Montageaufwand, verbunden mit hohen Herstellkosten.

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 aufzeigt.

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 ausschließlich formschlüssig gehalten ist. Im Gegensatz zu dem bekannten Geberzylinder sind die erfindungsgemäßen Halteschalen sowohl zur Halterung des Kugelkopfes vorgesehen als auch zur unmittelbaren Kraftabstützung bzw. Kraftübertragung der vom Kupplungspedal ausgelösten Kraft auf den Kolben des Geberzylinders. Der Zusammenbau der einzelnen Kolbenbauteile sieht vor, daß zunächst der Kugelkopf der Kolbenstange in die kalottenförmige Ausnehmung der Halteschalen gelegt wird, bevor die Halbschalen in die Kolbenschafthülse eingeschoben werden, die endseitig zur Lagesicherung der Halteschalen mit einer radial nach innen gerichteten Börderlung versehen wird.

Die Kolbenschafthülse bildet erfindungsgemäß eine Einheit mit dem Kolben, indem 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 gewährleistet, 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 vorteilhafter Weise ermöglicht diese Gestaltung, daß die Kolbenschafthülse in ein Kunststoff-Spritzguß werkzeug einlegbar ist, indem der Kolben an die Kolbenschafthülse 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 Kolbenstange aus Zinkdruckguß oder Aluminiumguß zu verwenden.

Der Kolben besitzt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine radiale Stufe nach außen und erfährt damit im Geberzylinder eine Wegbegrenzung, wodurch in der Neutralstellung der Reibungskupplung gleichzeitig ein Anschlag für das Fußpedal gebildet wird. Aufgrund der übereinstimmend aus Kunststoff hergestellten Bauteile, dem Kolben und einem im Geberzylinder eingesetzten Zwischenring, zur Bildung eines Anschlages stellt sich in vorteilhafter Weise eine geräuschgedämpfte Wegbegrenzung des Fußpedals ein.

In einfacher Weise ist zur Abdichtung des Druckraumes zunächst eine Primärdichtung vorgesehen, die im Kolben in einer Ringnut eingesetzt ist und deren Dichtlippe an einer Innenwandung der Führungshülse anliegt. Der Primärdichtung 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 erfindungsgemäß ein Sicherungsring unlösbar im Geberzylinder dem Zwischenring vorangestellt. Der vorteilhaft aus einem mit dem Geberzylindergehäuse übereinstimmenden Werkstoff hergestellte Sicherungsring kann dabei durch eine Ultraschallschweißung unlösbar im Gehäuse befestigt werden. Der Sicherungsring ist weiterhin zur Führung der Kolbenschafthülse nutzbar.

Funktionsbedingt ist die Führungshülse kolbenstangenseitig an der Innenwandung 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 Längserstrekung, 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 Schnüffelnut 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 Schnüffelnut 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, insbesondere PA 66 GF vorgesehen.

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

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 Kolbenschafthülse 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 formschlüssig angespritzt ist.

Die spanlos aus Blech geformte Kolbenschafthülse 10 umschließt zwei Halteschalen 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 Kolbenstange 17 einteilig aus Kunststoff hergestellt und bildet eine Verbindung zwischen 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 Ausnehmungen 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 Führungshülse 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 Führungshülse 6 entspricht. Damit ist sichergestellt, daß auch in einer Neutralposition des Kolbens 7 bei Bedarf Hydraulikflüssigkeit über den Anschluß 3 drucklos 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 Erreichung einer unlösbaren Verbindung mittels einer Ultraschallschweißung außenseitig mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Der Sicherungsring 31 ist weiterhin zur Führung der Kolbenschafthülse 10 vorgesehen. Der Kolben 7 ist druckraumseitig mit einem Einwegventil 32 versehen, über das bei Bedarf Hydraulikflüssigkeit über den Anschluß 3 in der Neutralstellung des Geberzylinders 1 in den Druckraum 8 strömen kann.

Bezugszahlenliste

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) gehalten 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, dabei stirnseitig einen Druckraum (8) begrenzt und 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 Kolben (7) eine Einheit bildet, wobei der Kolben (7) formschlüssig an einem geschlossenen Boden (11) der Kolbenschafthülse (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) aufweisenden 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 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (17) aus einer Stahlstange besteht, an die sich pedalseitig ein Kunststoffauge anschließt.

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

7. Geberzylinder nach Anspruch 1 oder 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 Innenwandung (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 Abdichtung eines Ringspaltes zwischen dem Zwischenring (22) und einer Innenwandung (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 Führungshülse (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 Längserstrekung "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.