DE19907298A1 - Geberzylinder für eine hydraulische Anlage - Google Patents

Abstract

Ein Geberzylinder für eine hydraulische Anlage einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges hat einen Kolben (2) mit einem auf einer Kolbenstange (3) montierten Kern (11) und einer auf den Kern (11) verschieblichen Hülse (12). Die Hülse (12) steuert einen zu einem Vorratsbehälter führenden Kanal (6) in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens (2). Hierdurch läßt sich ein Unterdruck in einem Druckraum (5) des Geberzylinders zuverlässig vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für eine hy­ draulische Anlage, insbesondere eine Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, mit ei­ nem einen Anschlußstutzen für eine zu einem Nehmerzylin­ der führende Hydraulikleitung und einen zu einem Vorrats­ behälter für Hydraulikfluid führenden Kanal aufweisenden Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse angeordneten, ver­ schieblichen Kolben zur Bildung eines variablen Druck­ raums und mit einer Steuerung des zu dem Vorratsbehälter führenden Kanals in Abhängigkeit von der Position des Kolbens.

Ein solcher Geberzylinder ist durch die DE 196 52 486 A1 bekannt geworden. Der Kolben wird gegenüber dem Gehäuse mittels einer Primärdichtung und einer Sekundärdichtung abgedichtet. Der zu dem Vorratsbehälter führende Kanal mündet zwischen der Primärdichtung und der Sekundärdich­ tung in das Gehäuse und wird von dem sich nahe am Tot­ punkt im Bereich der Primärdichtung befindlichen Kolben mit dem Druckraum verbunden. Die Primärdichtung kann bei einem Unterdruck im Druckraum von dem Kolben abheben, so daß beispielsweise bei Leckage Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter in den Druckraum nachströmen kann.

Nachteilig bei dem bekannten Geberzylinder ist, daß bei einer durch ein schnelles Bewegen des einen Pedals her­ vorgerufenen Vergrößerung des Druckraums kurzzeitig im Druckraum des Geberzylinders ein Unterdruck entstehen kann. Der Unterdruck ist hierbei umso größer, je näher sich der Kolben an dem primärdichtungsseitigen Totpunkt befindet, da ein Gegendruck durch den Nehmerzylinder über den Hubweg abnimmt. Da die Primärdichtung für eine zuver­ lässige Abdichtung des Druckraums mit einer großen Kraft gegen den Kolben vorgespannt sein muß, gelangt bei dem bekannten Geberzylinder erst nach einer Verzögerung Hy­ draulikfluid aus dem Vorratsbehälter in den Druckraum. Der Unterdruck saugt wegen der Verzögerung beim Abheben der Primärdichtung von dem Kolben zunächst eine Primär­ dichtung eines Kolbens des Nehmerzylinders an. Die Pri­ märdichtung des Nehmerzylinders hat ein Spiel in dem Kol­ ben oder ist elastisch gestaltet, so daß sie auch bei dem sehr kurzzeitigen Unterdruck im Druckraum angesaugt wird. Das von der Primärdichtung des Nehmerzylinders verdrängte Hydraulikfluid wird beim anschließenden Verkleinern des Druckraums des Geberzylinders in den Vorratsbehälter ge­ fördert. Dieses Volumen fehlt jedoch bei der nächsten Hubbewegung des Kolbens. Nach einem mehrmaligen schnellen Betätigen des Geberzylinders kann dies dazu führen, daß der Nehmerzylinder nicht mehr betätigt werden kann.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Geberzy­ linder der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein Ansaugen des Nutrings des Nehmerzylinders bei einer schnellen Bewegung des Kolbens vermieden wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung Mittel zum Freigeben des Kanals in einer ersten, von dem hinteren Totpunkt entfernten Stellung des Kolbens bei dessen Bewegung in eine den Druckraum vergrö­ ßernde Richtung und zum Schließen des Kanals in einer zweiten, dem hinteren Totpunkt nahen Stellung des Kolbens bei dessen Bewegung in die den Druckraum verkleinernde Richtung aufweist.

Durch diese Gestaltung wird die Verbindung des Druckraums mit dem zu dem Vorratsbehälter führenden Kanal in Abhän­ gigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens und von der Position des Kolbens gesteuert. Hierdurch wird der Unter­ druck im Druckraum in dem Bereich vermieden, in dem ein Gegendruck durch den Nehmerzylinder besonders gering ist. Deshalb gelangt bei einem schnellen Zurückziehen des Kol­ bens in Richtung des hinteren Totpunktes Hydraulikfluid in den Druckraum. Ein Ansaugen des Nutrings des Kolbens des Nehmerzylinders wird hierdurch zuverlässig vermieden. Bei einem Bewegen des Kolbens von dem hinteren Totpunkt weg wird der Kanal hingegen früh geschlossen, so daß der Kolben den vorgesehenen Druck im Druckraum aufzubauen vermag.

Die Mittel zum Freigeben und zum Schließen des Kanals könnten ein in dem Kanal angeordnetes Ventil sein. Das Ventil ließe sich beispielsweise von Signalen eines Sen­ sors für den Kolben elektrisch ansteuern. Ein solches Ventil ist jedoch aufwendig zu montieren. Der erfindungs­ gemäße Geberzylinder läßt sich besonders einfach ferti­ gen, wenn die Mittel zum Freigeben und zum Schließen des im Bereich des hinteren Totpunktes in den Druckraum mün­ denden Kanals eine auf einem Kern angeordnete, gegenüber diesem um einen vorgesehenen Betrag verschiebliche Hülse aufweisen und wenn eine zur Bewegung des Kolbens vorgese­ hene Kolbenstange an dem Kern angelenkt ist. Durch diese Gestaltung kann der Kern des Kolbens den vorgesehenen Druck in dem Druckraum aufbauen, während die Hülse nahe des hinteren Totpunktes des Kolbens die Verbindung des Kanals mit dem Druckraum freigibt oder schließt.

Der erfindungsgemäße Geberzylinder gestaltet sich beson­ ders kostengünstig, wenn das Gehäuse einen ersten An­ schlag zur Bewegung der Hülse in eine vorgesehene Grund­ position gegenüber dem Kanal hat und wenn die Hülse im Bereich des hinteren Totpunktes des Kolbens an dem ersten Anschlag anliegt. Durch die Verschiebung der Hülse in die Grundposition am hinteren Totpunkt benötigt der erfin­ dungsgemäße Geberzylinder keine kostenintensive Mittel zur Erfassung der Position und der Bewegungsrichtung des Kolbens.

Der erfindungsgemäße Geberzylinder läßt sich durch ein axiales Zusammenstecken seiner Bauteile besonders einfach montieren, wenn der erste Anschlag auf einem in dem Ge­ häuse befestigten Rohrstück angeordnet ist.

Die Hülse wird in der Regel durch den Druck im Druckraum in Richtung des hinteren Totpunktes bewegt. Die Bewegung erfolgt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig ohne Einfluß der Reibung der Hülse in dem Gehäuse, wenn das Gehäuse im Bereich des An­ schlußstutzens einen Anschlag für die Hülse hat. Hier­ durch stellt der Anschlag sicher, daß sich die Hülse in einer dem hinteren Totpunkt zugewandten Position befin­ det, wenn der Kolben an seinen vorderen Totpunkt nahe des Anschlußstutzens für die zu dem Nehmerzylinder führende Hydraulikleitung bewegt wird.

Der Betrag der Verschiebbarkeit der Hülse auf dem Kern des Kolbens läßt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach festlegen, wenn der Kern des Kolbens einen Anschlag zur Begrenzung des Bewe­ gungsbereichs der Hülse hat.

Eine Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern des Kol­ bens bei einer schnellen Bewegung der Kolbenstange läßt sich einfach verhindern, wenn zwischen der Hülse und dem Kern des Kolbens ein eine vorgesehene Reibung aufweisen­ des Reibelement angeordnet ist. Die Reibung könnte bei­ spielsweise mit zwischen der Hülse und dem Kern angeord­ neten Reibklötzen erzeugt werden.

Die Hülse und der Kern des Kolbens lassen sich gemäß ei­ ner anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung be­ sonders kostengünstig gegeneinander abdichten, wenn die Hülse und der Kern des Kolbens mittels O-Ringen gegenein­ ander abgedichtet sind.

Eine besonders zuverlässige Abdichtung der Hülse gegen­ über dem Kern des Kolbens läßt sich einfach sicherstel­ len, wenn die Hülse und der Kern des Kolbens mittels ei­ ner Membran gegeneinander abgedichtet sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Geberzylinder in einem Längsschnitt mit einem Kolben am hinteren Totpunkt,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Geberzylinder aus Fig. 1 mit dem Kolben am vorderen Totpunkt,

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Geberzylinder aus Fig. 1 bei einer Bewegung des Kolbens,

Fig. 4 den Kolben des Geberzylinders aus Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Kolben aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Geberzylinder mit einem Gehäuse 1 und einem darin längsverschieblich geführten Kolben 2. Der Kolben 2 läßt sich von einer Kolbenstange 3 verschieben und befindet sich an seinem hinteren Totpunkt. Das Gehäu­ se 1 hat einen Anschlußstutzen 4 für eine nicht darge­ stellte, zu einem Nehmerzylinder führende Hydrauliklei­ tung. Der Kolben 2 dient zur Begrenzung eines variablen Druckraums 5 und zur Steuerung eines Kanals 6. Der Kanal 6 führt zu einem weiteren Anschlußstutzen 7, an dem eine ebenfalls nicht dargestellte, zu einem Vorratsbehälter führende Leitung angeschlossen werden kann. In dem Gehäu­ se 1 sind eine an dem Kolben 2 anliegende Primärdichtung 8 und eine Sekundärdichtung 9 angeordnet. Die Primärdich­ tung 8 ist näher zu dem Druckraum 5 hin angeordnet als die Sekundärdichtung 9. Der Kolben 2 weist an seinem zum Druckraum 5 angrenzenden Ende einen Kranz Schnüffelnuten 10 auf.

In der eingezeichneten Stellung des Kolbens 2 verbinden die Schnüffelnuten 10 den Druckraum 5 mit dem Kanal 6. Der Kolben 2 befindet sich damit in einer den Kanal 6 freigebenden Stellung. Der Kolben 2 hat eine auf einem mit der Kolbenstange 3 verbundenen Kern 11 verschiebliche Hülse 12. Die Hülse 12 liegt in der eingezeichneten Stel­ lung an einem ersten Anschlag 13 des Gehäuses 1 an. Der Anschlag 13 ist auf einem in dem Gehäuse 1 befestigten Rohrstück 14 angeordnet. Wenn man von der in Fig. 1 dar­ gestellten Position der Hülse 12 den Kolben 2 in Richtung oberen Totpunkt verschiebt, wird die Verbindung des Druckraums 5 mit dem Kanal 6 unterbrochen.

Die Fig. 2 zeigt den Geberzylinder aus Fig. 1 mit dem Kolben 2 am vorderen Totpunkt. Die Hülse 12 des Kolbens 2 liegt hier an einem zweiten Anschlag 15 des Gehäuses 1 an. Ein Vergleich der Position der Hülse 12 gegenüber de­ ren Position aus Fig. 1 zeigt, daß die Hülse 12 gegen­ über dem Kern 11 des Kolbens 2 in Richtung des hinteren Totpunktes verschoben ist.

Fig. 3 zeigt den Geberzylinder aus Fig. 1 in einer Mit­ telstellung, beispielsweise während einer Bewegung des Kolbens 2 von der in Fig. 2 eingezeichneten Position in die in Fig. 1 eingezeichnete Position. Die Hülse 12 be­ findet sich hierbei in ihrer von dem zweiten Anschlag 15 erzeugten Position gegenüber dem Kern 11 des Kolbens 2. Die Hülse 12 kann alternativ dazu auch von dem Druck im Druckraum 5 in die in Fig. 3 eingezeichnete Stellung verschoben werden. Bewegt man den Kolben 2 von der in Fig. 3 dargestellten Position zum hinteren Totpunkt in die in Fig. 1 dargestellte Position, gelangen die auf der Hülse 12 angeordneten Schnüffelnuten 10 frühzeitig in ei­ ne den Kanal 6 freigebende Stellung. Ein in dem Druckraum 5 aufgebauter Unterdruck wird daher frühzeitig von durch den Kanal 6 nachströmendem Hydraulikfluid ausgeglichen.

Der Kolben 2 ist zusammen mit der Kolbenstange 3 in Fig. 4 dargestellt. Die Hülse 12 befindet sich hier gegenüber dem Kern 11 des Kolbens 2 in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Position. Weiterhin sind in Fig. 4 die in der Hülse 12 angeordneten Schnüffelnuten 10 deutlich zu erkennen. Die Schnüffelnuten 10 ermöglichen in der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Kolbens 2 ein Unterströ­ men der Primärdichtung 8.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den Kolben 2. Der Kern 11 des Kolbens 2 und die Hülse 12 sind über O-Ringe 16, 17 gegeneinander abgedichtet. In einem Kern 11 ist ein Reibelement 18 zur Erzeugung einer vorgesehenen Rei­ bung der Hülse 12 gegenüber dem Kern 11 des Kolbens 2 an­ geordnet. Die Hülse 12 hat einen einen Anschlag 19 des Kerns 11 umgreifenden Rand 20. Hierdurch wird der Be­ reich, in dem sich die Hülse 12 gegenüber dem Kern 11 in Richtung des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten hinte­ ren Totpunktes des Geberzylinders verschieben kann, be­ grenzt. Selbstverständlich kann die Bewegung der Hülse 12 in der entgegengesetzten Richtung ebenfalls von einem An­ schlag des Kerns 11 begrenzt werden.

Claims (9)

1. Geberzylinder für eine hydraulische Anlage, insbeson­ dere eine Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, mit einem einen Anschlußstutzen für eine zu einem Nehmerzylinder führende Hydraulikleitung und ei­ nen zu einem Vorratsbehälter für Hydraulikfluid führenden Kanal aufweisenden Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse an­ geordneten, verschieblichen Kolben zur Bildung eines va­ riablen Druckraums und mit einer Steuerung des zu dem Vorratsbehälter führenden Kanals in Abhängigkeit von der Position des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung Mittel zum Freigeben des Kanals (6) in einer ersten, von dem hinteren Totpunkt entfernten Stel­ lung des Kolbens (2) bei dessen Bewegung in eine den Druckraum (5) vergrößernde Richtung und zum Schließen des Kanals (6) in einer zweiten, dem hinteren Totpunkt nahen Stellung des Kolbens (2) bei dessen Bewegung in die den Druckraum (5) verkleinernde Richtung aufweist.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Freigeben und zum Schließen des im Be­ reich des hinteren Totpunktes in den Druckraum (5) mün­ denden Kanals (6) eine auf einem Kern (11) angeordnete, gegenüber diesem um einen vorgesehenen Betrag verschieb­ liche Hülse (12) aufweisen und daß eine zur Bewegung des Kolbens (2) vorgesehene Kolbenstange (3) an dem Kern (11) angelenkt ist.

3. Geberzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen ersten Anschlag (13) zur Bewe­ gung der Hülse (12) in eine vorgesehene Grundposition ge­ genüber dem Kanal (6) hat und daß die Hülse (12) im Be­ reich des hinteren Totpunktes des Kolbens (2) an dem er­ sten Anschlag (13) anliegt.

4. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschlag (13) auf einem in dem Gehäuse (1) befestigten Rohrstück (14) angeordnet ist.

5. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich des Anschlußstutzens (4) einen zweiten Anschlag (15) für die Hülse (12) hat.

6. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) des Kolbens (2) einen Anschlag (19) zur Begrenzung des Bewegungsbereichs der Hülse (12) hat.

7. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülse (12) und dem Kern (11) des Kolbens (2) ein eine vorgesehene Reibung aufweisendes Reibelement (18) angeordnet ist.

8. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (12) und der Kern (11) des Kolbens (2) mit­ tels O-Ringen (16, 17) gegeneinander abgedichtet sind.

9. Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (12) und der Kern (11) des Kolbens (2) mit­ tels einer Membran gegeneinander abgedichtet sind.