DE19907298B4

DE19907298B4 - Geberzylinder für eine hydraulische Anlage

Info

Publication number: DE19907298B4
Application number: DE1999107298
Authority: DE
Inventors: Uwe Mulinski; Andre Dipl.-Ing. Gemeinhard (FH); Wolfgang Dipl.-Ing. Großpietsch (FH); Angelika Ebert
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: DE19907298A1

Abstract

Geberzylinder für eine hydraulische Anlage, insbesondere eine Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, umfassend
– ein Gehäuse (1), welches einen Anschlussstutzen (4) für eine zu einem Nehmerzylinder führende Hydraulikleitung und einen zu einem Vorratsbehälter für Hydraulikfluid führenden Kanal (6) aufweist,
– einen mittels einer Kolbenstange (3) anlenkbaren und in dem Gehäuse (1) axial verschiebbaren Kolben (2) zur Bildung eines variablen Druckraums (5), wobei der Kolben (2) den Kanal (6) zwischen dem Druckraum (5) und dem Vorratsbehälter in dessen ausgefahrener Stellung freigibt und in einer eingefahrenen Stellung verschließt und
– eine im Gehäuse (1) angeordnete und mit dem Kolben (2) zusammenwirkende Primärdichtung (8),
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Kolben (2) einen durch die Kolbenstange (3) anlenkbaren Kern (11) und eine den Kern (11) umgebende, mit der Primärdichtung (8) zusammenwirkende Hülse (12) aufweist, welche in Abhängigkeit von ihrer axialen Stellung im Gehäuse (1) den...

Description

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für eine hydraulische Anlage, insbesondere eine Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher Geberzylinder ist bereits durch die DE 196 52 486 A1 bekannt geworden. Bei diesem Geberzylinder wird der Druckraum mittels einer Primärdichtung und ein Nachlaufraum mittels einer Sekundärdichtung abgedichtet. Die Primärdichtung kann bei einem Unterdruck im Druckraum von dem Kolben abheben, so dass dadurch ein zwischen der Primärdichtung und der Sekundärdichtung in das Gehäuse mündender, zu einem Fluid-Vorratsbehälter führender Kanal mit dem Druckraum verbunden wird und beispielsweise bei einer 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 hervorgerufenen 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 zuverlässige Abdichtung des Druckraums mit einer großen Kraft gegen den Kolben vorgespannt sein muss, gelangt bei dem bekannten Geberzylinder erst nach einer Verzögerung Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter in den Druckraum. Der Unterdruck saugt wegen der Verzögerung beim Abheben der Primärdichtung von dem Kolben zunächst eine Primärdichtung eines Kolbens des Nehmerzylinders an. Die Primärdichtung des Nehmerzylinders hat ein Spiel in dem Kolben 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 gefördert. 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 von diesem Stand der Technik ausgehend, das Problem zugrunde, einen Geberzylinder der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ein Ansaugen des Nutrings des Nehmerzylinders bei einer schnellen Bewegung des Kolbens vermieden wird.
Dieses Problem wird bei einem gattungsgemäßen Geberzylinder durch die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Verbindung des Druckraums mit dem zu dem Vorratsbehälter führenden Kanal sowohl von der Position des Kolbens als auch zusätzlich in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens freizugeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Geberzylinder weist das Gehäuse einen ersten Anschlag zur Bewegung der Hülse in eine vorgesehene Grundposition gegenüber dem Kanal auf, wobei 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 erfindungsgemäße Geberzylinder keine kostenintensive Mittel zur Erfassung der Position und der Bewegungsrichtung des Kolbens. Zudem weist das Gehäuse einen zweiten Anschlag auf, an dem die Hülse des Kolbens bei Erreichen des vorderen Totpunkts in Anlage gelangt, wobei die Hülse gegenüber dem Kern des Kolbens in Richtung des hinteren Totpunktes verschoben ist.
Eine unerwünschte Verschiebung der Hülse gegenüber dem Kern des Kolbens bei einer schnellen Bewegung der Kolbenstange wird verhindert, indem zwischen der Hülse und dem Kern des Kolbens ein, eine vorgesehene Reibung aufweisendes Reibelement angeordnet ist. Die Reibung kann beispielsweise mit zwischen der Hülse und dem Kern angeordneten Reibklötzen erzeugt werden.
Durch die erfindungsgemäße 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. Hierdurch wird der Unterdruck im Druckraum in dem Bereich vermieden, in dem ein Gegendruck durch den Nehmerzylinder besonders gering ist. Ein Ansaugen des Nutrings des Kolbens des Nehmerzylinders wird 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.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist die Hülse an deren zum Druckraum weisenden Ende Schnüffelnuten auf.
Der erfindungsgemäße Geberzylinder lässt sich durch ein axiales Zusammenstecken seiner Bauteile besonders einfach montieren, wenn der erste Anschlag auf einem in dem Gehäuse befestigten Rohrstück angeordnet ist.
Der zweite Anschlag ist vorteilhafterweise am Gehäuse im Bereich des Anschlussstutzens ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Hülse in einer dem hinteren Totpunkt zugewandten Position befindet, 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 Bewegungsbereichs der Hülse aufweist.
Die Hülse und der Kern des Kolbens lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig gegeneinander abdichten, wenn die Hülse und der Kern des Kolbens mittels O-Ringen gegeneinander abgedichtet sind.
Eine besonders zuverlässige Abdichtung der Hülse gegenüber dem Kern des Kolbens lässt sich einfach sicherstellen, wenn die Hülse und der Kern des Kolbens mittels einer Membran gegeneinander abgedichtet sind.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen erfindungsgemäßen Geberzylinder in einem Längsschnitt mit einem Kolben am hinteren Totpunkt,
2 den erfindungsgemäßen Geberzylinder aus 1 mit dem Kolben am vorderen Totpunkt,
3 den erfindungsgemäßen Geberzylinder aus 1 bei einer Bewegung des Kolbens,
4 den Kolben des Geberzylinders aus 1,
5 einen Längsschnitt durch den Kolben aus 1.
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 Gehäuse 1 hat einen Anschlußstutzen 4 für eine nicht dargestellte, zu einem Nehmerzylinder führende Hydraulikleitung. 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 Gehäuse 1 sind eine an dem Kolben 2 anliegende Primärdichtung 8 und eine Sekundärdichtung 9 angeordnet. Die Primärdichtung 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 Stellung 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 1 dargestellten Position der Hülse 12 den Kolben 2 in Richtung oberen Totpunkt verschiebt, wird die Verbindung des Druckraums 5 mit dem Kanal 6 unterbrochen.
Die 2 zeigt den Geberzylinder aus 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 deren Position aus 1 zeigt, daß die Hülse 12 gegenüber dem Kern 11 des Kolbens 2 in Richtung des hinteren Totpunktes verschoben ist.
3 zeigt den Geberzylinder aus 1 in einer Mittelstellung, beispielsweise während einer Bewegung des Kolbens 2 von der in 2 eingezeichneten Position in die in 1 eingezeichnete Position. Die Hülse 12 befindet 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 3 eingezeichnete Stellung verschoben werden. Bewegt man den Kolben 2 von der in 3 dargestellten Position zum hinteren Totpunkt in die in 1 dargestellte Position, gelangen die auf der Hülse 12 angeordneten Schnüffelnuten 10 frühzeitig in eine 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 4 dargestellt. Die Hülse 12 befindet sich hier gegenüber dem Kern 11, des Kolbens 2 in der in den 2 und 3 dargestellten Position. Weiterhin sind in 4 die in der Hülse 12 angeordneten Schnüffelnuten 10 deutlich zu erkennen. Die Schnüffelnuten 10 ermöglichen in der in 1 dargestellten Stellung des Kolbens 2 ein Unterströmen der Primärdichtung 8.
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 Reibung der Hülse 12 gegenüber dem Kern 11 des Kolbens 2 angeordnet. Die Hülse 12 hat einen einen Anschlag 19 des Kerns 11 umgreifenden Rand 20. Hierdurch wird der Bereich, in dem sich die Hülse 12 gegenüber dem Kern 11 in Richtung des in den 1 bis 3 dargestellten hinteren Totpunktes des Geberzylinders verschieben kann, begrenzt. Selbstverständlich kann die Bewegung der Hülse 12 in der entgegengesetzten Richtung ebenfalls von einem Anschlag des Kerns 11 begrenzt werden.

Claims

Geberzylinder für eine hydraulische Anlage, insbesondere eine Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges, umfassend – ein Gehäuse (1), welches einen Anschlussstutzen (4) für eine zu einem Nehmerzylinder führende Hydraulikleitung und einen zu einem Vorratsbehälter für Hydraulikfluid führenden Kanal (6) aufweist, – einen mittels einer Kolbenstange (3) anlenkbaren und in dem Gehäuse (1) axial verschiebbaren Kolben (2) zur Bildung eines variablen Druckraums (5), wobei der Kolben (2) den Kanal (6) zwischen dem Druckraum (5) und dem Vorratsbehälter in dessen ausgefahrener Stellung freigibt und in einer eingefahrenen Stellung verschließt und – eine im Gehäuse (1) angeordnete und mit dem Kolben (2) zusammenwirkende Primärdichtung (8), dadurch gekennzeichnet, – dass der Kolben (2) einen durch die Kolbenstange (3) anlenkbaren Kern (11) und eine den Kern (11) umgebende, mit der Primärdichtung (8) zusammenwirkende Hülse (12) aufweist, welche in Abhängigkeit von ihrer axialen Stellung im Gehäuse (1) den Kanal (6) freigibt, und – dass die Hülse (12) entgegen der Wirkung eines zwischen ihr und dem Kern (11) angeordneten Reibelementes (18) um einen vorgegebenen Betrag gegenüber dem Kern (11) verschiebbar ist, und – dass das Gehäuse (1) einen ersten und einen zweiten Anschlag (13, 15) aufweist, an denen die Hülse (12) beim Erreichen der Totpunktlagen des Kolbens (2) zur Anlage kommt, wodurch die Relativlage von Kern (11) und Hülse (12) verändert wird, und wobei – beim Ausfahren des Kolbens (2) die Hülse (12) gegenüber dem Kern (11) in der Ausfahrrichtung verschoben ist.
Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) an deren zum Druckraum (5) weisenden Ende Schnüffelnuten (10) aufweist.
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.
Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (15) am Gehäuse (1) im Bereich des Anschlußstutzens (4) ausgeführt ist.
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) aufweist.
Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) und der Kern (11) des Kolbens (2) mittels O-Ringen (16, 17) gegeneinander abgedichtet sind.
Geberzylinder nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (12) und der Kern (11) des Kolbens (2) mittels einer Membran gegeneinander abgedichtet sind.