DE19753105A1

DE19753105A1 - Endanschlag für einen Kupplungsgeberzylinder

Info

Publication number: DE19753105A1
Application number: DE1997153105
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Meyer; Gerhard Dipl Ing Prosch; Ludwig Winkelmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
Priority date: 1997-11-29
Filing date: 1997-11-29
Publication date: 1999-06-02

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für eine hydraulische Betätigungsvor richtung einer Reibungskupplung von Fahrzeugen. Bei einer Betätigung der mit dem Geberzylinder verbundenen Pedalvorrichtung verschiebt sich der Kolben im Geberzylinder, der einen Druckaufbau im Druckraum des Geberzylinders bewirkt. Eine Druckübertragung erfolgt vom Geberzylinder über eine Verbin dungsleitung auf eine Ausrückvorrichtung, zur Aktivierung der Reibungskupp lung. Zur Begrenzung des Kolbenhubs bzw. des Pedalwegs ist ein Endanschlag vorgesehen, der ein Überdrücken der Betätigungsvorrichtung einerseits und eine Überlastung des Kolbens und des Bodenbereichs vom Geberzylinder anderer seits vermeidet.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE-34 04 155 C1 ist eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung bekannt, deren Geberzylinder und das Kupplungspedal so an einem Pedalbock angeord net sind, daß in einer Endstellung das Kupplungspedal am Gehäuse des Geber zylinders einen Anschlag erfährt. Dieser Anschlag kann zu einer Verformung des aus Kunststoff hergestellten Geberzylindergehäuses führen und einer damit verbundenen Funktionsbeeinträchtigung. Diese Gefahr wird dadurch verstärkt, daß die Pedalkraft in der Endstellung nahezu punktförmig auf die Gehäusewan dung des Geberzylinders einwirkt. Eine zu große Pedalkraft kann dabei zu einer plastischen, d. h. ovalen Gehäuseverformung führen, wodurch sich, verbunden mit einem erhöhten Verschleiß, die Kolbenreibung im Geberzylinder vergrößert.

Aufgabe der Erfindung

Von den technischen Mängeln der bekannten Lösung ausgehend, ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Pedalweg- bzw. Kolbenhubbegrenzung ohne Beeinträchtigung der Geberzylinderfunktion zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung der zuvor genannten Problemstellung ermöglichen die im Kenn zeichnungsteil von Anspruch 1 angebenen Merkmale.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in die Kolbenstange einen Anschlag einzuset zen, der sich zur Bestimmung einer Endlage des Kolbens stirnseitig an dem Gehäuse des Geberzylinders abstützt. Die erfindungsgemäße Anordnung des Anschlages ist geeignet für Geberzylinder, bei denen bauartbedingt ein nach träglicher Einbau des Kolbens und der damit gelenkig verbundenen Kolben stange in das Gehäuse des Geberzylinders ausscheidet. Für derartige Geber zylinder erschwert ein einstückig an der Kolbenstange angeformter radial hervortretender Anschlag die Montage, so daß eine derartige Stellwegbegren zung nicht anwendbar ist. Der nachträglich in die Kolbenstange eingesetzte Anschlag ist verliergesichert und lagepositioniert befestigt. Aufgrund einer großflächigen Anlagefläche, mit der sich der Anschlag am Gehäuse abstützt, reduziert sich die Flächenpressung im Abstützbereich des Anschlages. Damit ist eine Beeinflussung auf die Wirkungsweise des Geberzylinders ausgeschlossen.

Die Lage des Anschlages an der Kolbenstange bewirkt außerdem eine ge wünschte, verkürzte Knicklänge der Kolbenstange. Die verkürzte Knicklänge berücksichtigend kann die Kolbenstange entsprechend schwächer dimensioniert werden, wodurch ein Gewichts- und Kostenvorteil erzielbar ist. Die erfindungs gemäße großflächige Anlage des Anschlages am Geberzylindergehäuse sorgt außerdem für eine höhere Eigensteifigkeit und begrenzt damit den Einfederungs grad der erfindungsgemäßen Pedalweg- oder Stellwegbegrenzung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Kolbenstange mit einer rechteckförmig gestalteten Ausnehmung zu versehen, in die der Anschlag eingesetzt werden kann. Dabei ist die rechteckförmige Ausnehmung so angeord net, daß deren größte Seitenlänge parallel zu der Längsachse der Kolbenstange ausgerichtet ist.

Zur Eingrenzung der maximal auftretenden Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen dem Anschlag und der Stirnseite des Geberzylindergehäuses weist der Anschlag zwei übereinstimmend aus der Kolbenstange austretende Abschnitte auf. Neben einer Vergrößerung der Abstützfläche bietet ein derart ausgebildeter Anschlag die Sicherheit, daß keine Querkräfte in die Kolbenstange eingeleitet werden, die zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Geberzylinders führen können.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Kolbenstange gelenkig über eine Befestigungsöse am Kupplungspedal angeordnet ist, wobei die Bohrung der Befestigungsöse mit der Ausnehmung für den Anschlag lageübereinstimmend in der Kolbenstange eingebracht sind. Die Lageübereinstimmung bewirkt auch bei einem Beugungswinkel der Kolbenstange, daß in der Endlage die Abschnitte des Anschlages gleich beaufschlagt sind.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Kontakt fläche zwischen dem Gehäuse und dem Anschlag sphärisch auszubilden. Dazu ist das Gehäuse konvex und der Anschlagbund konkav gestaltet, so daß un abhängig von der Auslenkung der Kolbenstange die Kontaktfläche zwischen der Anlage und dem Gehäuse unverändert ist. Um Einbautoleranzen ausgleichen zu können, bei einer Beibehaltung der Drehbeweglichkeit der Kolbenstange, ist diese am Kolben über eine Kugelpfanne angebunden. Diese Befestigung er möglicht eine geometrisch optimal gestaltete Kontaktfläche. Der Kugelmittel punkt ist dabei gleichzeitig der geometrische Mittelpunkt für den Radius, der die sphärische Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse des Geberzylinders und der Anlage der Kolbenstange festlegt.

Als unterstützende Maßnahme, mit der die Wirkung der sphärischen Kontakt fläche, d. h. das Tragbild der Kontaktfläche unter Last verbessert werden kann, schließt die Erfindung unterschiedliche Radien zwischen der Stirnseite des Geberzylindergehäuses und dem Anschlag ein. Entsprechend dem elastischen Verformungsgrad ist der Radius am Gehäuse größer als der entsprechende Radius am Anschlag. Alternativ schließt die Erfindung zur Tragbildverbesserung ebenfalls ein, die Radien gleich auszulegen, wobei die Radien-Toleranzen so fest gelegt sind, daß dem Gehäuse eine Plustoleranz und dem Anschlag eine Minustoleranz zugeordnet ist.

Zur Eingrenzung der maximal auftretenden Flächenpressung im Bereich der Kontaktfläche ist vorgesehen, den Anschlag so zu gestalten, daß bei allen auftretenden Auslenkungen bzw. Beugewinkeln der Kolbenstange der Anschlag zumindest 30% einer Stirnfläche des Gehäuses vom Geberzylinder abdeckt.

Die Erfindung schließt zur Montagehilfe weiterhin ein, den Anschlag mit einer Fixiernase zu versehen, die sich in der Einbaulage in eine Nut der Kolbenstange formschlüssig einpaßt und damit einen lageorientierten Einbau des Anschlages sicherstellt. Vorzugsweise dient als Fixiernase ein am Anschlag angeformter Nocken, der in einer Einbaulage formschlüssig in eine Nut verrastet.

Eine Lagepositionierung des Ansatzes ist erfindungsgemäß mittels Rastiernasen erreichbar. Dazu ist jeder radial aus der Kolbenstange austretender Abschnitt des Ansatzes mit einer Rastiernase versehen, die in der Einbaulage des Ansatzes an der Mantelfläche der Kolbenstange selbsttätig verrasten. Die Rastiernasen gewährleisten eine einfach darstellbare, wirksame Verliersicherung.

Als Maßnahme, mit der höhere Anschlagkräfte realisierbar sind, d. h. die Druck kräfte über den Anschlag auf die Stirnseite des Gehäuses vom Geberzylinder übertragen werden können, schließt die Erfindung ein Gehäuse ein, das im Bereich der Kontaktfläche eine Armierung aufweist. Als Armierung bietet es sich beispielsweise an, einen Endbereich einschließlich der Stirnseite des Gehäuses vom Geberzylinder mit einer topfartigen Stahlhülse zu umschließen.

Ein radial nach innen weisender umlaufender Abschnitt der Stahlhülse bildet dabei die Kontaktfläche, an der der Anschlag der Kolbenstange abgestützt ist. Ein zylindrischer Abschnitt der Stahlhülse umschließt den Endbereich des Gehäuses und ist umfangsverteilt mit Nocken versehen, die in eine Ringnut des Gehäuses verrasten.

Als Werkstoff für die Kolbenstange sieht die Erfindung einen druckfesten Werk stoff vor, insbesondere einen faserverstärkten Duroplast oder ein Thermoplast. Der Anschlag ist erfindungsgemäß vorzugsweise aus einem Sintermetall, Alumi nium oder einem Stahlwerkstoff hergestellt. Alternativ kann zur Schaffung einer übereinstimmenden Werkstoffpaarung mit der Kolbenstange der Anschlag auch aus Kunststoff hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren abgebildet, die nachfolgend näher erläutert sind.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer Ansicht einen Geberzylinder, der mit einem erfin dungsgemäßen Anschlag versehen ist;

Fig. 2 die Schnittansicht entlang der Linie 2-2 gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in einem vergrößerten Maßstab die Anbindung der Kolben stange am Kolben einschließlich der Abstützung des Anschla ges an einer Stirnseite des Geberzylinder-Gehäuses;

Fig. 4 die Einzelteilzeichnung der Kolbenstange, die mit einem sepa raten Anschlag versehen ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 zeigt den Geberzylinder 1, an dem eine Kolbenstange 2 angelenkt ist. Zu den wesentlichen in der Fig. 1 abgebildeten Bauteilen des Geberzylin ders 1 zählt ein Gehäuse 3, das hohlzylindrisch gestaltet zur Führung eines Kolbens 4 dient. Endseitig ist der Kolben 4 formschlüssig über eine Kugelpfanne mit der Kolbenstange 2 verbunden. Dazu weist die Kolbenstange 2 endseitig einen Kugelkopf 6 auf, der in eine kalottenförmige Aufnahme 5 des Kolbens 4 eingreift und mittels Halteschultern lagefixiert ist. Zur Betätigung des Geber zylinders 1 dient eine in Fig. 1 nicht abgebildete, allgemein bekannte Pedal vorrichtung, deren manuelle Betätigung eine Stellbewegung auslöst, die von der Kolbenstange 2 auf den Kolben übertragen wird. In die Kolbenstange 2 ist ein Anschlag 7 axial beabstandet zu dem Kugelkopf 6 eingesetzt, der mit einer Stirnfläche 8 des Gehäuses 3 einen in Fig. 3 abgebildeten Endanschlag 9 bildet.

Der Anschlag 7 ist dabei so in die Kolbenstange 2 eingesetzt, daß deren Aus richtung übereinstimmt mit einem Bohrungsverlauf einer Befestigungsöse 10, mit der die Kolbenstange 2 gelenkig an einem Kupplungspedal befestigt ist. Die Anordnung des Anschlags 7 an der Kolbenstange 2 ist so vorgesehen, daß zwei gleichgroße bzw. übereinstimmend dimensionierte Abschnitte 11a, 11b radial aus der Kolbenstange 2 ragen. Zur Erzielung einer großen Kontaktfläche 12a, 12b, über die der Anschlag 7 sich an der Stirnfläche 8 des Gehäuses 3 abstützt, ist sowohl die Stirnfläche 8 als auch die Kontaktflächen 12a, 12b sphärisch ausgebildet. Die Stirnfläche 8 ist dazu konvex und die zugehörige Kontaktfläche 12a, 12b am Anschlag 7 konkav gestaltet, so daß unabhängig von der Stellung der Kolbenstange 2 der Anschlag 7 sich über eine gleichgroße Fläche am Gehäuse 3 abstützt. Die vergrößerte Kontaktfläche 12a, 12b verbessert gleichzei tig das Tragbild des Anschlages 7 und bewirkt eine gewünschte reduzierte Flächenpressung, was sich vorteilhaft auf den Verformungsgrad und damit auf die Lebensdauer der kraftbeaufschlagten Bauteile auswirkt.

Die Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken der seitlich am Ansatz 7 angebrachten Rastiernasen 23 mit der Kolbenstange 2. Die auf einer Seite des Ansatzes 7 plazierten Rastiernasen 23 verrasten in der Einbaulage des Ansatzes 7 jeweils formschlüssig an einer Mantelfläche der Kolbenstange 2 und bewirken damit eine wirksame Verliersicherung.

Zur Montagehilfe sind die Rastiernasen 23 keilförmig gestaltet unter Bildung einer Schräge 24. Bei Bedarf kann der Ansatz 7 beidseitig mit insgesamt vier Rastiernasen 23 versehen werden.

Die Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus der Fig. 1, der die sphärische Gestaltung der Stirnfläche 8 und des Anschlages 7 ver deutlicht. Im Unterschied zu der Fig. 1 ist die Kolbenstange 2 unter einem Beugewinkel "α" schräg gerichtet. Die Kontaktflächen 12a, 12b sind dabei der sphärischen Kontur der Stirnfläche 8 vom Gehäuse 3 angepaßt, wobei die Stirnfläche 8 und die Kontaktflächen 12a, 12b durch einen Radius "R" bestimmt ist, der mit dem Drehpunkt der Kolbenstange 2 einen gemeinsamen Mittelpunkt 13 aufweist. Als Maßnahme, mit der eine Verbesserung des Tragbildes der Kontaktfläche 12a, 12b des Anschlages 7 erreicht werden kann, schließt die Erfindung unterschiedlich ausgelegte Radien zwischen der Stirnfläche und der Kontaktfläche 12a, 12b ein. Der zur Bestimmung der Stirnfläche festgelegte Radius ist dabei um den elastischen Verformungsbetrag größer als der die Kontaktflächen 12a, 12b bestimmende Radius. Die Fig. 2 verdeutlicht weiter, daß der Anschlag 7 als ein separates Bauteil in eine Ausnehmung 14 der Kol benstange 2 eingesetzt ist. Zur Erreichung einer unlösbaren, stoffschlüssigen Verbindung ist der Ansatz 7 vorzugsweise mit der Kolbenstange 2 verschweißt oder verklebt.

Zur Bildung einer Armierung, mit der die Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen dem Anschlag 7 und der Stirnfläche 8 des Gehäuses 3 weiter erhöht werden kann, dient eine Stahlhülse 18. Der Aufbau dieser Stahlhülse 18 umfaßt einen radial umlaufenden Schenkel 19, der die gesamte Stirnfläche 8 abdeckt. Ein zylindrischer Abschnitt 20 der Stahlhülse 18 umschließt einen Endbereich des Gehäuses 3 und ist innenseitig mit umfangsverteilt angeordneten Nocken 21 versehen, die in eine Ringnut 22 des Gehäuses 3 verrasten.

In Fig. 4 ist ein Endbereich der Kolbenstange 2 abgebildet, aus dem insbeson dere die Einbaulage des Anschlages zu entnehmen ist. Zur Aufnahme des An schlages 7 ist die Kolbenstange 2 mit einer rechteckförmigen Ausnehmung 14 versehen, die durch die Seiten "a" und "b" festgelegt ist. Die Anordnung der Ausnehmung sieht dabei vor, daß die größte Seitenlänge "b" parallel zu einer Längsachse 15 der Kolbenstange 2 verläuft. Als Maßnahme, mit der ein lage orientierter Einbau des Anschlages 7 in die Kolbenstange 2 erzielbar ist, verfügt der Anschlag 7 über eine in Richtung des Kugelkopfes ausgerichtete Fixiernase 16, die in eine entsprechende Führungsnut 17 der Kolbenstange 2 eingreift.

Bezugszeichenliste

1

Geberzylinder

2

Kolbenstange

3

Gehäuse

4

Kolben

5

Aufnahme

6

Kugelkopf

7

Anschlag

8

Stirnfläche

9

Endanschlag

10

Befestigungsöse

11

a Abschnitt

11

b Abschnitt

12

a Kontaktfläche

12

b Kontaktfläche

13

Mittelpunkt

14

Ausnehmung

15

Längsachse

16

Fixiernase

17

Führungsnut

18

Metallhülse

19

Schenkel

20

Abschnitt

21

Nocken

22

Ringnut

23

Rastiernase

24

Schräge

Claims

1. Geberzylinder für eine hydraulische Betätigungsvorrichtung einer Reibungs kupplung für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Gehäuse (3) und einen Kolben (4), der in einer Gehäusebohrung verschiebbar geführt ist, wobei dieser mit einer Stirnseite einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum begrenzt und an dessen vom Druckraum abgewandten Stirnseite eine Kolbenstange (2) angelenkt ist, die den Kolben (4) mit einem Betätigungspedal verbindet und wobei zur Begrenzung des Pedalweges die Kolbenstange (2) einen Anschlag (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (7) als separates Bauteil in die Kolbenstange (2) einsetzbar ist und daß der Anschlag (7) zur Bildung eines Endanschlages (9) in einer Endlage an einer Stirnfläche (8) des Gehäuses abge stützt ist.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben stange (2) eine rechteckförmig gestaltete Ausnehmung (14) aufweist, deren größte Seitenlänge (b) parallel zu einer Längsachse (15) der Kolbenstange (2) ausgerichtet ist (Fig. 3).

3. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anschlag (7), der zwei gleichdimensionierte aus der Kolbenstange (2) austretende Abschnitte (11a, 11b) aufweist (Fig. 1).

4. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmung (14) der Kolbenstange (2) übereinstimmend mit in einer Befestigungs öse (10) eingebrachten Bohrung der Kolbenstange (2) ausgerichtet ist (Fig. 1).

5. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn fläche (8) des Gehäuses (3) und die Kontaktfläche (12a, 12b) des Anschlages (7), zur Erzielung einer vergrößerten Berührzone dieser Bauteile sphärisch gestaltet sind (Fig. 2).

6. Geberzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radius "R" der die Stirnfläche (8) des Gehäuses (3) bestimmt, entsprechend einem elastischen Verformungsgrad des Gehäuses (3) größer ausgeführt ist als ein entsprechender Radius, der eine konkav gestaltete Kontaktfläche (12a, 12b) des Anschlages (7) bestimmt (Fig. 2).

7. Geberzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von einem Beugungswinkel "α" der Kolbenstange (2) der Anschlag (7) über die Kontaktfläche (12a, 12b) flächig an der Stirnfläche (8) des Gehäuses (3) anliegt und dabei zumindest 30% der Stirnfläche (8) abdeckt.

8. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Anschlag (7), der zur Festlegung einer lageorientierten Montage eine Fixiernase (16) aufweist, die in einer Einbaulage in eine Führungsnut (17) der Kolbenstange (2) eingepaßt ist (Fig. 3).

9. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lageposi tionierung des Anschlages (7), jeder Abschnitt (11a, 11b) mit zumindest einer Rastiernase (23a, 23b) versehen ist, die in der Einbaulage des Anschlages (7) an der Kolbenstange (2) verrasten.

10. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen armierten Endabschnitt des Gehäuses (3), der dazu von einer Metallhülse (18) umgeben ist, deren radialer Schenkel (19) die Stirnfläche (8) abdeckt und deren zylin drischer Abschnitt (20) einen Endbereich des Gehäuses (3) umschließt und mit angeformten umfangsverteilten Nocken (21) versehen ist, die in eine Ringnut (22) des Gehäuses verrasten.

11. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der An schlag (7) aus einem Sintermetall, Aluminium oder einem Eisenwerkstoff herge stellt und mit einer Kolbenstange (2) aus Kunststoff kombiniert ist.