DE19680866C1 - Geberzylinder - Google Patents
GeberzylinderInfo
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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.
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 (16)
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.
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