DE202005020175U1

DE202005020175U1 - Betätigungsarmatur

Info

Publication number: DE202005020175U1
Application number: DE200520020175
Authority: DE
Original assignee: Gustav Magenwirth GmbH and Co KG
Current assignee: Gustav Magenwirth GmbH and Co KG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2015-12-23

Abstract

Betätigungsarmatur, insbesondere Brems- und/oder Kupplungsarmatur, mit einem Gehäuse (2), in welchem ein in einem Zylinderraum (3) mittels einem Betätigungselement (7) zur Verdrängung von Flüssigkeit verschiebbarer Kolben (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (19) innerhalb des Zylinderraums (3) angeordnet ist, wobei der Kolben (5) einen als Ausgleichsraum und/oder Vorratsbehälter fungierenden auf der dem Zylinderraum (3) abgewandten Seite liegenden Hohlraum (19) aufweist, und dass der Ausgleichsraum (19) vom als Druckraum fungierenden Zylinderraum (3) abtrennbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsarmatur, insbesondere Brems- und/oder Kupplungsarmatur gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Armaturen werden insbesondere an ein- oder mehrspurigen Fahrzeugen als am Lenker befestigte Handbetätigungselemente oder im Fußraum befestigte Fußbetätigungselemente zum Bremsen beziehungsweise Kuppeln verwendet. Denkbar sind auch andere Anwendungen, beispielsweise als Betätigungselement zur Ansteuerung und Betätigung von Bremsen bei Modellfahrzeugen.
Die DE 196 31 249 C2 zeigt eine Betätigungsarmatur mit einer sogenannten Schnüffellochbohrung, die im unbetätigten Zustand eine Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Vorratsbehälter herstellt, durch welche Volumina ausgeglichen werden können.
Aus der EP 0 607 370 B2 ist eine Betätigungsarmatur mit einem sogenannten Zentralventil bekannt, welches im Kolben positioniert ist und im unbetätigten Zustand durch einen positionierten feststehenden Anschlag geöffnet wird. Dadurch entsteht eine Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Vorratsbehälter, durch welche Volumina ausgeglichen werden können.
Nachteilig an obigen Konstruktionen ist, dass diese jeweils durch Vorratsbehälter großzügig bauen und diese Vorratsbehälter zusätzliche Elemente wie Verschlussdeckel, Dichtungen etc. benötigen.
Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Betätigungsarmatur der eingangs genannten Art zu schaffen, welche kompakt baut, sowie kostengünstig und teilereduziert herstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht insbesondere darin, dass der Ausgleichsraum und/oder Vorratsbehälter innerhalb der Zylinderbohrung bzw. innerhalb des Zylinderraums angeordnet ist. Zudem sind sämtliche Bauelemente zur Abtrennung des Ausgleichs- bzw. Vorratsraumes und zur Aufnahme eines Ausgleichvolumens innerhalb der Zylinderbohrung positioniert. Dieses Ausgleichsvolumen kann bei Betätigung des Kolbens verschlossen werden. Vorteilhaft an dieser erfindungsgemäßen Konstruktion ist, dass eine kompakte Anordnung des Ausgleichsraumes und/oder Vorratsbehälters bei einem senkrecht angeordneten Zylinderraum realisierbar ist.
Weiterhin ist von Vorteil, dass bei erfindungsgemäßem Aufbau eine selbständige Entlüftung an dem höchsten Punkt des Systems erfolgt, wobei die Luft sehr servicefreundlich auch von Nichtgeübten entfernt werden kann. Bedeutungsvoll ist, dass zur selbständigen Entlüftung keine zusätzliche Entlüftungsstelle vorgesehen werden muss. Eine Positionierung eines Vorratsbehälters nach oben, um eine Entlüftung zu ermöglichen, kann entfallen. Die oben erwähnte Servicefreundlichkeit trifft auch auf die Befüllbarkeit zu. Ebenso vorteilhaft kann im oberen Bereich der hydraulische Abgang positioniert sein, durch den das verdrängte Flüssigkeitsvolumen zu dem oder den Aktuatoren, beispielsweise Kupplungs- oder Bremsnehmerzylinder (Bremszange), geleitet werden kann.
Besonders zu erwähnen ist, dass die Unzugänglichkeit zu empfindlichen Bauteilen zu einer gewünschten Manipulationssicherheit führt.
Weiterer Vorteil der erfindungsgemäß aufgebauten Betätigungsarmatur ist, dass Druckschläge an keinem Bauteil zu Beschädigungen führen können.
Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ist, einen bedingt durch Temperaturschwankungen automatischen Volumenausgleich in einem hydraulischen System zu realisieren, der die Nachteile bekannter Konstruktionen nicht aufweist und andererseits die notwendigen Funktionen realisiert und darüber hinaus auch noch Komfortmerkmale aufweist. Insbesondere in der Anwendung eines solchen hydraulischen Systems an Modellfahrzeugen ist eine extreme Kompaktheit – wie sie die Erfindung ermöglicht – erforderlich, um dem Original entsprechende skalierte Komponenten realisieren zu können. Das erfindungsgemäße System ist aber nicht auf diesen Anwendungsfall begrenzt. Jedes hydraulische Betätigungssystem ob als Bremssystem, Kupplungsbetätigungssystem, System mit selbst nachstellenden oder auch nicht selbst nachstellenden Kolben kann erfindungsgemäß derart ausgerüstet werden.
Der oben erwähnte automatische Volumenausgleich durch technisch bedingte Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit kann innerhalb festgelegter Grenzen erfolgen, um in vorteilhafter Weise den Druckpunkt stabil zu halten. Des weiteren ist die äußerst kleine und kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Konstruktion erwähnenswert, wobei hier insbesondere die erzielte Außenformsymmetrie von Bedeutung ist.
Bedeutungsvoll ist, dass zur Funktion des erfindungsgemäßen Geberzylinders durch einen Hebel oder eine Druckstange auf die eine Seite des in vorteilhafter Weise als Ventilnadel ausgestalteten Ventils eine Kraft aufgebracht werden kann, wobei die Ventilnadel einen vorteilhafterweise kleinen Weg zurücklegen muss, bis die andere vorteilhafterweise kegelige Seite mit der zentralen Bohrung des Kolbens einen Ventilsitz bildet.
Die vorbeschriebenen Merkmale können einzeln, aber auch in Kombination an einer erfindungsgemäßen Betätigungsarmatur vorgesehen sein, um die Bauteilanzahl insgesamt weiter zu reduzieren.
Die erfindungsgemäße Betätigungsarmatur kann insbesondere an Motorrädern, aber auch an allen anderen Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden, bei denen hebelbetätigte hydraulische Systeme vorgesehen sind, beispielsweise an Modellfahrzeugen, Fahrrädern oder Behinderten-Fahrzeugen.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Betätigungsarmatur anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsarmatur.
2 eine Betätigungsarmatur gemäß 1 mit daran angeschlossenem Aktuator.
3 eine vergrößerte Darstellung der 1.
1 zeigt eine Betätigungsarmatur 1, die aus einem Gehäuse 2 mit einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung 3 zur Aufnahme weiterer Elemente besteht. Vorteilhafterweise ist die als Zylinderraum dienende Bohrung 3 nahezu senkrecht, um an der höchsten Stelle eine Entlüftungsbohrung 20 anbringen zu können, über die zum Beispiel mittels eines – nicht näher dargestellten – Ventils eine Entlüftung von unerwünschter Luft erfolgen kann. Im oberen Bereich ist ein hydraulischer Abgang 4 positioniert, durch den das verdrängte Flüssigkeitsvolumen zu mindestens einem Aktuator 18 geleitet wird (siehe 2).
Der die Flüssigkeit bei Betätigung der Betätigungsarmatur 1 verdrängende Kolben 5 ist im Zylinderraum 3 positioniert, vorzugsweise durch ein als Druckfeder ausgestaltetes Federelement 6 vorgespannt und kann einen konstruktiv festgelegten Hub vollführen, wenn über weitere nachfolgend beschriebene Elemente eine Kraftbeaufschlagung erfolgt, zum Beispiel mittels einem Betätigungselement 7. Das Betätigungselement 7 ist vorzugsweise als Hebel oder – nicht näher dargestellt – als Druckstange ausgestaltet.
In einem im Kolben 5 befindlichen Raum 19, wobei dieser Raum 19 auf der der Druckkammer 3 abgewandten Seite liegt, ist ein vorzugsweise als Ventilnadel ausgestaltetes Ventil 8 positioniert. Ein vorzugsweise kegelig ausgeführtes Ende dieser Ventilnadel 8 realisiert in Korrespondenz mit einer zentralen Bohrung 9 des Kolbens 5 einen Ventilsitz 10, wobei deren anderes Ende so ausgeführt ist, dass eine Kraft eingeleitet werden kann. Vorzugsweise ist dieses Ende als Fläche ausgebildet, auf welche ein als Rolle ausgebildetes Übertragungselement 11 die auf die Ventilnadel 8 einzuleitende Kraft von einem Hebel 7 überträgt.
Der sich durch die äußere Hülle der Ventilnadel 8 und die innere Hülle des Kolbens 5 ausbildende zylindrische rohrförmige Raum 19 dient als Aufnahmeraum für das Ausgleichsvolumen, wobei durch ein vorzugsweise federvorgespanntes Dichtelement 12 dieses nach außen abgeschlossen wird. Vorzugsweise ist ein Übertragungselement 13 zwischen dem Dichtelement 12 und einem als Druckfeder ausgestaltetem Federelement 14 angeordnet, um das Dichtelement 12 vor Verkippen und Beschädigung zu schützen.
Der Kolben 5 wird durch einen festen Anschlag 15 am Herausfahren aus dem Gehäuse 2 gehindert. Die Konstruktion ist so ausgeführt, dass trotz angeschlagenem Kolben 5 die Ventilnadel 8 eine Bewegung aus dem Ventilsitz 10 heraus vollführen kann, ehe sie selbst durch die Bauelemente zur Krafteinleitung – Übertragungselement 11 und Betätigungselement 7 – in ihrem Weg begrenzt wird. Zusätzlich kann diese Begrenzung durch einen Anschlag 16 des Hebels 7 am Gehäuse 2 realisiert sein.
Durch den Hebel 7 wird auf die vorzugsweise als Fläche ausgebildete Seite der Ventilnadel 8 eine Kraft aufgebracht. Dadurch vollführt diese einen vorzugsweise kleinen Weg W, bis die andere kegelartig ausgestaltete Seite mit der zentralen Bohrung 9 des Kolbens 5 einen Ventilsitz 10 bildet (siehe 3). Dieser Ventilsitz 10 dichtet hydraulisch den als Ausgleichsraum dienenden Raum 19 von dem als Druckkammer fungierenden Zylinderraum 3 ab und bildet somit ein Ventil 17. Die nun formschlüssige Verbindung überträgt die eingeleitete Kraft auf den Kolben 5 und dieser vollführt die gewünschte Verdrängungsbewegung in der Druckkammer 3. Nach Reduzierung der eingeleiteten Kraft bewegt sich der Kolben 5 unterstützt durch die vorzugsweise vorhandene Druckfeder 6 wieder in seine Ruhestellung, die durch den festen Anschlag 15 bestimmt wird. Die Ventilnadel 8 kann relativ zum Kolben 3 einen vorzugsweise kleinen Weg weiter in Rückstellrichtung vollführen, so dass das Ventil 17 geöffnet wird, bis auch die Ventilnadel 8 in ihrem Weg durch einen Anschlag 11, 16 begrenzt wird.
Ein durch Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit entstehender Volumenzuwachs kann durch das offene Ventil 17 gelangen und wird entsprechend der Federauslegung der auf der Ventilnadel 8 positionierten Druckfeder 14 bei einem vorzugsweise geringen Flüssigkeitsdruck das Dichtelement 12 zurückdrängen und den Ausgleichsraum 19 füllen. Das Dichtelement wird in den mit 19' bezeichneten Ausgleichsraum zurückgedrängt und vergrößert dadurch den die Flüssigkeit aufnehmenden Ausgleichsraum 19 (siehe 3).
Erkaltet die Hydraulikflüssigkeit wird dieser Prozess reversibel vollführt.
Unabhängig von der Stellung dieses Dichtelementes 12 im Ausgleichsraum 19 kann bei Kraftbeaufschlagung zu jeder Zeit das immer gleiche Volumen in der Druckkammer 3 verdrängt werden. Der Druckpunkt eines Hydrauliksystems bleibt dadurch unverändert.

1: Betätigungsarmatur
2: Gehäuse
3: Zylindrische Bohrung/Zylinderraum/Druckkammer
4: Abgang
5: Kolben
6: Federelement
7: Betätigungselement
8: Ventil
9: Bohrung
10: Ventilsitz
11: Übertragungselement
12: Dichtelement
13: Übertragungselement
14: Federelement
15: Anschlag
16: Anschlag
17: Ventil
18: Aktuator
19: Ausgleichsraum
20: Entlüftungsbohrung
W: Weg

Claims

Betätigungsarmatur, insbesondere Brems- und/oder Kupplungsarmatur, mit einem Gehäuse (2), in welchem ein in einem Zylinderraum (3) mittels einem Betätigungselement (7) zur Verdrängung von Flüssigkeit verschiebbarer Kolben (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (19) innerhalb des Zylinderraums (3) angeordnet ist, wobei der Kolben (5) einen als Ausgleichsraum und/oder Vorratsbehälter fungierenden auf der dem Zylinderraum (3) abgewandten Seite liegenden Hohlraum (19) aufweist, und dass der Ausgleichsraum (19) vom als Druckraum fungierenden Zylinderraum (3) abtrennbar ist.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) eine Bohrung (9) aufweist, welche vorzugsweise bei Betätigung des Kolbens (5) mittels einem Ventil (8, 17) verschließbar ist und eine Abtrennung des Ausgleichsraumes (19) vom als Druckraum fungierenden Zylinderraum (3) bewerkstelligt.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die eine Seite des Ventils (8) eine Kraft aufbringbar ist, wobei das Ventil (8) einen kleinen Weg (W) zurücklegen muss, bis die andere Seite mit der Bohrung (9) des Kolbens (5) einen Ventilsitz (10) bildet und die Bohrung (9) verschließt, wobei bei weiterer Krafteinleitung die nun formschlüssige Verbindung die eingeleitete Kraft auf den Kolben (5) überträgt, so dass von diesem eine gewünschte Verdrängungsbewegung im Druckraum (3) bewerkstelligbar ist.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Ventil (8) zurückzulegende Weg (W) in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm [Millimeter] liegt.
Betätigungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (7) als Hebel oder Druckstange ausgeführt ist.
Betätigungsarmatur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Bohrung (9) einen Ventilsitz (10) realisierende Ende des Ventils (8) mit kegelartiger Form ausgeführt ist, wobei dessen anderes Ende zur Krafteinleitung mit einer Fläche ausgebildet ist, auf welche mittels einem als Rolle ausgebildeten Übertragungselement (11) die auf das Ventil (8) einzuleitende Kraft vom Betätigungselement (7) übertragbar ist.
Betätigungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ventil (8) ein den Ausgleichsraum (19) nach außen begrenzendes Dichtelement (12) verschiebbar angeordnet ist, wobei sich das Dichtelement (12) auf der dem Ausgleichsraum (19) abgewandten Seite gegen ein Federelement (14) abstützt und der Ausgleichsraum (19) variabel und/oder automatisch dem aufzunehmenden Flüssigkeitsvolumen anpassbar ist.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungselement (13) zwischen dem Dichtelement (12) und dem Federelement (14) zum Schutz des Dichtelements (12) vor Verkippen und Beschädigung angeordnet ist.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Stellung des Dichtelementes (12) im Ausgleichsraum (19) bei Kraftbeaufschlagung des Kolbens (5) zu jeder Zeit das immer gleiche Volumen im Druckraum (3) verdrängbar ist, wobei der Druckpunkt des Hydrauliksystems dadurch unverändert bleibt.
Betätigungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in unbetätigter Stellung (siehe 1) mittels dem Federelement (14) eine Bewegung des Ventils (8) aus dem Ventilsitz (10) heraus realisierbar ist, wobei entweder durch das Federelement (14) und/oder den im System herrschenden Flüssigkeitsdruck das Ventil (8, 17) zu öffnen ist.
Betätigungsarmatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit entstehender Volumenzuwachs über das Ventil (8, 17) in den Ausgleichsraum (19) strömt und entsprechend der Federauslegung des Federelement (14) das Dichtelement (12) zurückdrängbar ist und der Ausgleichsraum (19, 19') füllbar ist.
Betätigungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben 5 durch einen festen Anschlag 15 am Herausfahren aus dem Gehäuse 2 gehindert ist und/oder die Bewegung des Ventils (8) aus dem Ventilsitz (10) durch Bauelemente zur Krafteinleitung – insbesondere Übertragungselement 11 und Betätigungselement 7 – in seinem Weg begrenzt ist und/oder diese Begrenzung durch einen Anschlag 16 für das Betätigungselement 7 am Gehäuse 2 realisierbar ist.
Betätigungsarmatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ventil (8) relativ zum Kolben (5) ein kleiner Weg (W) weiter in Rückstellrichtung vollführbar ist, wobei das Ventil (17) geöffnet wird, bis auch das Ventil (8) in seinem Weg durch einen Anschlag (11, 16) begrenzt wird.