DE3816610A1

DE3816610A1 - Kolben-/zylinderaggregat aus kunststoff

Info

Publication number: DE3816610A1
Application number: DE19883816610
Authority: DE
Inventors: Juergen Schonlau; Wolfgang Ritter
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-11-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-/Zylinderaggregat aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunst stoff, vorzugsweise ein Geberaggregat für hydraulische Systeme, beispielsweise in Kraftfahrzeugen.

In der Deutschen Offenlegungsschrift 31 49 628.8 wird eine Kugelgelenkverbindung zwischen einer mit einem Kugelkopf versehenen Druckstange und einem Druckelement, insbeson dere zwischen der Druckstange und einem Kolben, eines hydraulischen Bremsskraftverstärkers oder Geberzylinders, wobei die Druckstange verschwenkbar in eine Grundbohrung des Kolbens eingesetzt ist, und zwischen der Grundbohrung und dem Kugelkopf ein, den Kugelkopf teilweise umfassen des, Halteelement angeordnet ist, das gleichzeitig als Armierungselement dient, beschrieben.

In dieser Offenlegungsschrift wird vorgeschlagen, daß das Halteelement mehrere federnde Vorsprünge aufweist, von denen einige mit Abkröpfungen versehen sind, die die Kugel hintergreifen, während die anderen an der Wand der Grundbohrung mit Vorspannung anliegen.

Durch die Internationale Patentanmeldung WO 87/03 344 (PCT-Anmeldung) ist ein Zylinder bekannt geworden, der in einem hydraulischen System eingesetzt wird. Der Zylin der besteht aus zwei Teilen. Jedes Teil ist aus Kunststoff hergestellt. Ein Teil umfaßt eine äußere Schale, die eine Öffnung aufweist. Am gegenüberliegenden Ende ist eine Endwand vorgesehen. Das andere Teil umfaßt eine innere Hülse. Diese Hülse ist genau in der Schale eingepaßt. Sie erstreckt sich vom genannten offenen Ende zur genann ten Endwand. Das Ende der genannten Hülse, das vom offenen Ende entfernt angeordnet ist, ist mit Abstand von der genannten Endwand lokalisiert. In der genannten Hülse ist eine zylindrische Bohrung angebracht. In der genannten Bohrung ist ein Kolben gleitend angeordnet. Der Kolben kann sich in Richtung auf die genannte Endwand und von der Endwand fort bewegen.

Es sind Dichtungsmittel vorgesehen, die sich an den Umfang des Kolbens legen. Die genannten Dichtungsmittel werden zwischen dem inneren Ende der genannten Hülse und der gegenüberliegenden Fläche der Schale gehalten. Zwischen der genannten Endwand und dem genannten Kolben ist ein Druckraum ausgehildet.

Weiterhin wird in der Britischen Patentanmeldung GB 20 71 797A ein hydraulischer Hauptzylinder beschrieben, der einen Zylinder und einen getrennt hergestellten Vor ratsbehälter umfaßt. Der Vorratsbehälter ist auf dem Zylinder befestigt. Der Vorratsbehälter und der Zylinder sind derart miteinander verbunden, daß bei Betrieb Hydrau likflüssigkeit zwischen Vorratsbehälter und Zylinder fließen kann. Der Vorratsbehälter hat vorstehende Arme, die an der äußeren Zylinderwand anliegen, und zwar an gegenüberliegenden Seiten des Zylinders. Diese Arme dienen dazu, den Vorratsbehälter und den Zylinder zusammenzu halten, so daß sie zusammen in Betrieb gesetzt werden können. Der Vorratsbehälter ist aus Kunststoff herge stellt.

Die Kolben-/Zylinderaggregate des Standes der Technik haben einen für die Massenfertigung ungeeigneten kompli zierten Aufbau. In vielen Fällen werden metallische Stütz- oder Armierelemente benötigt, weil die verwendeten Kunst stoffkörper alleine nicht in der Lage sind, die mecha nischen Kräfte aufzunehmen. Außerdem sind bei den Gegen ständen des Standes der Technik teure mechanische Bearbei tungen notwendig.

Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:

Bei Kolben-/Zylinderaggregaten insbesondere bei Kupplungs geberagregaten kommt es oft zum unkontrollierbaren Über fahren der Dichtmanschette, die zur Abdichtung des Kolbens im Zylinder dient. Der Grund hierfür ist in vielen Fällen, daß die Manschette axiales Spiel hat. Es gehört zu der Aufgabe der Erfindung, eine sichere spielfreie Positionie rung der Manschette zu erreichen.

Es würde bereits vorgeschlagen, Federn und Blechteile vorzusehen, die einen Axialdruck auf die Manschette ausüben und so zur Positionierung der Manschette beitragen sollen. Die Kombination von Kunststoffteilen und Blechtei len ist ungünstig, weil sie zu Funktionsstörungen führen und die Lebensdauer des Kolbenzylinderaggregats herab setzen. Außerem ist eine solche Kombination, insbesondere für die Massenherstellung, teuer und nicht automati sierungsgerecht in Hinsicht auf die Herstellung und die Montage.

Es gehört daher weiterhin zur Aufgabenstellung, derartige Blechteile und Federn überflüssig zu machen.

Außerdem sollen die übrigen bei den Aggregaten des Standes der Technik benutzten armierenden, insbesondere stützenden und zusammenhaltenden, Metallbauteile, wie Sicherungs bleche, Topfelemente usw. vermieden werden.

Es gehört weiterhin zur Aufgabenstellung, daß mit der Erfindung günstige Voraussetzungen für den Einsatz von Phenolharz als Werkstoff geschaffen werden.

Außerdem sollen für den Aufbau des Kolben-/Zylinderaggre gats weniger Teile als beim Stand der Technik notwendig sein. Die Herstellung soll kostengünstiger werden.

Weiterhin soll es durch die Erfindung möglich werden, den Zylinder des Aggregats, falls er im Fahrgastraum eingebaut ist, vom Motorraum her an das hydraulische System anzuschließen.

Glasfaserverstärkter Kunststoff läßt sich nur mit Schwie rigkeiten mechanisch bearbeiten. Er ist nicht schweißbar. Diese, vom Werkstoff her gegegebenen, Schwierigkeiten sollen durch das erfinderische Konstruktionsprinzip umgangen werden. Insbesondere soll erreicht werden, daß die durch den hohen Druck im Zylinder hervorgerufenen Kräfte einwandfrei über ein Kunststoffgewinde abgefangen werden können.

Die Herstellung und Montage des gesamten Kolben/Zylinder aggregats soll einfach sein. Insbesondere sollen gute Voraussetzungen für eine maschinelle und automatisierte Massenherstellung geschaffen werden.

Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein aus Kunststoff hergestellter Hohlzylinder (Buchse) zur Führung des Kunststoffkolbens vorgesehen ist, der im Kunststoffzylindergehäuse mittels eines, insbesondere während des Fertigungsvorgangs des Gehäuses entstandenen, Gewindes eindrehbar angeordnet ist und im montierten Zustand einen axialen Druck auf eine koaxial angeordnete Scheibe und eine koaxial angeordnete Manschet te ausübt.

Eine besonders gedrängte und damit raumsparende Bauweise ergibt sich dadurch, daß die Scheibe mit radial angeord neten Druckmittelkanälen, insbesondere in Form von Nuten, versehen ist (Nutscheibe).

Zu diesem Zweck ist weiterhin vorgesehen, daß der Hohlzy linder und das Gehäuse des Aggregats im Bereich der Scheibe einen Ringkanal bilden, der die Radialkanäle der Scheibe mit dem am Druckmittelvorratsbehälter ange schlossenen Druckmittelzulaufkanal verbindet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vorgeschla gen, daß der Kolben im Bereich seines in den Druckraum ragenden Endes mit einem Vorsprung ausgestattet ist, der in seiner, vorzugsweise leicht konisch ausgebildeten, Mantelfläche mindestens eine Längsnut aufweist, die im zurückgezogenen Zustand des Kolbens eine hydraulische Verbindung zwischen den Radialkanälen und dem Druckraum herstellt.

Ein einfacher und trotzdem funktionssicherer Aufbau eines Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Manschette als Ventil ausgebildet ist, das beim Zurückziehen des Kolbens das Nachfließen von Druckmittel über die Längsnuten zuläßt und beim Vorfahren des Kolbens eine hydraulische Dichtung zwischen Kolben und Gehäuse bildet.

Die bisher bekannten Federn und Metallteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, daß die Manschette mit axial angeordneten Noppen versehen ist, die als Federele mente dienen, und die die Anordnung Manschette/Scheibe bei im Gehäuse eingedrehtem Hohlzylinder unter axialem Druck halten. Außerdem wird vorgeschlagen, daß die Manschette mit einer Dichtlippe versehen ist, die die Ventilfunktion ausübt.

Besondere Armierungsmittel zur Bildung eines Anschlags für den Kolben werden dadurch überflüssig, weil vorgesehen wird, daß der Hohlzylinder an seinem pedalseitigen Ende mit einem angeformten, sich insbesondere radial nach innen erstreckenden, Anschlag für den Kolben versehen ist.

Zur Vereinfachung und Verbilligung zur Herstellung des Kolben-/Zylinderaggregats wird vorgeschlagen, daß der Hohlzylinder in das Gehäuse des Aggregats mittels eines Gewindes eindrehbar angeordnet ist, das während des Ferti gungsverfahrens durch Ausspindeln eines Werkzeugs entstan den ist.

In den Fällen, in denen der Geberzylinder im Fahrgastraum eingebaut wird, kann vorgesehen werden, daß ein als Rohr stück ausgebildeter Druckstutzen, der das Aggregat mit der zu den übrigen Komponenten des hydraulischen Systems führenden Druckmittelleitung verbindet, so ausgebildet, in einem Durchbruch der Motorraumspritzwand angeordnet ist und mit einer Bördelverschraubung versehen ist, daß der Zylin der des Aggregats vom Motorraum her anschließbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu entnehmen. Das Ausführungsbeispiel wird anhand von vier Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem axialen Schnitt ein Kolben-/Zylin deraggregat.

Fig. 2 zeigt in einem axialen Schnitt eine Nutscheibe.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Nutscheibe gemäß Fig. 2 in Richtung des Pfeils III der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt das Profil einer Nutmanschette.

In Fig. 1 ist ein Kolben-/Zylinderaggregat aus Kunststoff dargestellt, das als Geberaggregat für ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem in einem Kraftfahrzeug dient.

Mit 1 ist das Kunststoffgehäuse bezeichnet. Der Kolben trägt die Bezugsziffer 2. Die Buchse 3 ist im Gehäuse 1 mittels eines Gewindes 4 eingedreht. Das Gewinde ist beim Herstellungsprozess (Kunststoffspritzverfahren) entstanden. Die Buchse dient zur Führung des Kolbens und sichert die Nutscheibe 5 und die Nutmanschette 6 in ihren, in Fig. 1 gezeigten, Positionen. Mit 7 ist eine weitere Dichtungsmanschette bezeichnet. Die eingeschraubte Buchse garantiert eine Sicherung der Anordnung, bestehend aus Nutmanschette und Nutscheibe.

Einzelheiten der Nutscheibe sind den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Aus diesen Figuren, sind die radial angeord neten Kanäle 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, beziehungsweise Nuten, erkennbar. Die radial angeordnete Nut 13 ist außerdem in Fig. 1 gezeigt.

Der Kolben 2 ist mit einem druckraumseitigen Vorsprung 16 versehen, der Längsnuten 17, 18 aufweist. Am linken Ende des Gehäuses 1 der Fig. 1 ist ein Druckstutzen 19 angeordnet, der den Druckraum 20 mit einer Druckmittel leitung verbindet. Diese Druckmittelleitung führt zum Nehmerzylinder der hydraulischen Kupplung.

Das besondere Profil der Nutmanschette 6 ist der Fig. 4 zu entnehmen. Mit 21, 22, 23 sind dort Noppen bezeich net, die sich in axiale Richtung erstrecken und, wie aus Fig. 1 ersichtlich, an der Seitenwand 24 des Ab satzes 25 anliegen. Die Noppen sind als Federelemente zu betrachten, welche die Anordnung, bestehend aus Nut manschette und Nutscheibe, bei eingedrehter Buchse unter Spannung halten. Dadurch und durch die eingedrehte Buchse 3 wird eine spielfreie Positionierung von Nutmanschette und Nutscheibe gewährleistet.

Mit 26 ist in Fig. 4 eine Dichtlippe bezeichnet, die eine Ventilfunktion ausführt, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

Die Dichtlippe 26 ist der Mantelfläche des Kolbens benachbart angeordnet, während die Noppen im Bereich der radial außen liegenden Begrenzungfläche des Absatzes 25 angeordnet sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Situation kann Druckmit tel vom nicht dargestellten Druckmittelvorratsbehälter über den Kanal 27 in den Ringraum oder Ringkanal 28 fließen. Dieser Ringkanal wird gebildet durch die Buchse 3, das Zylindergehäuse 1 und die Nutscheibe 5. Das im Ringkanal befindliche Druckmittel kann über die Radial kanäle 8 bis 15 in die Längsnuten 17, 18 gelangen. Von dort fließt das Druckmittel in den Druckraum 20.

Soweit die Situation, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Situation ist der Kolben nach rechts zurückgezogen und liegt unter dem Druck der Feder 29 am Anschlag 30, der an der Buchse 3 angeformt ist, an.

Bei Betätigung des Kupplungspedals wird über die Druck stange 31, die im Phenolharzkolben 2 schwenkbar einge spritzt ist und die eine Kugel 32 aufweist, welche fett beschichtet ist, der Kolben 2 nach links bewegt. Die Kante 33 des Kolbens überfährt die Dichtlippe 26. Damit werden die Verbindungen zwischen den Radialkanälen 8 bis 15 und dem Druckraum 20 unterbrochen. Druck baut sich im Druckraum 20 auf. Die Dichtlippe 26 legt sich an die äußere Mantelfläche des Kolbens an. Die Nutman schette mit ihrer Dichtlippe übernimmt nun als Ventil die Schließfunktion.

Liste der Einzelteile:

1 Kunststoffgehäuse
2 Kolben
3 Buchse, Hohlzylinder
4 Gewinde
5 Scheibe
6 Manschette
7 Manschette
8 Kanal, Nut
9 Kanal, Nut
10 Kanal, Nut
11 Kanal, Nut
12 Kanal, Nut
13 Kanal, Nut
14 Kanal, Nut
15 Kanal, Nut
16 Vorsprung
17 Längsnut
18 Längsnut
19 Druckstutzen
20 Druckraum
21 Noppen
22 Noppen
23 Noppen
24 Seitenwand
25 Absatz
26 Dichtlippe
27 Kanal
28 Ringraum, Ringkanal
29 Feder
30 Anschlag
31 Druckstange
32 Kugel
33 Kante

Claims

1. Kolben-/Zylinderaggregat aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Geber aggregat für hydraulische Systeme, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Kunststoff hergestellter Hohlzylinder (Buchse) zur Führung des Kunststoffkolbens vorgesehen ist, der im Kunststoff zylindergehäuse mittels eines, insbesondere während des Fertigungsvorgangs des Gehäuses entstandenen, Gewindes eindrehbar angeordnet ist und im montierten Zustand einen axialen Druck auf eine koaxial angeordnete Scheibe und eine koaxial angeordnete Manschette ausübt.

2. Kolben-/Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5) mit radial angeord neten Druckmittelkanälen (8 bis 15), insbesondere in Form von Nuten, versehen ist (Nutscheibe).

3. Kolben-/Zylinderaggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (3) und das Gehäuse (1) des Aggregats im Bereich der Scheibe (5) einen Ringkanal (28) bilden, der die Radialkanäle (8 bis 15) der Scheibe (5) mit dem am Druckmittelvorratsbehälter angeschlossenen Druckmit telzulaufkanal (27) verbindet.

4. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Bereich seines in den Druckraum (20) ragenden Endes mit einem Vorsprung (16) ausgestattet ist, der in seiner, vorzugsweise leicht konisch ausgebil deten, Mantelfläche mindestens eine Längsnut (17, 18) aufweist, die im zurückgezogenen Zustand des Kolbens (2) eine hydraulische Verbindung zwischen den Radialka nälen und dem Druckraum herstellt.

5. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) als Ventil ausgebildet ist, das beim Zurückziehen des Kolbens (2) das Nachfließen von Druckmittel über die Längsnuten (17, 18) zuläßt und beim Vorfahren des Kolbens (2) eine hydraulische Dichtung zwischen Kolben und Gehäuse bildet.

6. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) mit axial angeordneten Noppen (21, 22, 23) versehen ist, die als Federelemente dienen, und die die Anordnung: Manschette/Scheibe bei im Gehäuse (1) eingedrehtem Hohlzylinder (3) unter axialem Druck halten, daß die Manschette (6) mit einer Dichtlippe (26) versehen ist, die die Ventilfunktion ausübt.

7. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (3) an seinem pedalseitigen Ende mit einem angeformten, sich insbesondere radial nach innen erstreckenden, Anschlag (30) für den Kolben (2) versehen ist.

8. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (3) in das Gehäuse (1) des Aggregats mittels eines Gewindes (4) eindrehbar angeordnet ist, das während des Fertigungsverfahrens durch Ausspindeln eines Werkzeugs entstanden ist.

9. Kolben-/Zylinderaggregat nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Rohrstück ausgebildeter Druckstutzen (19), der das Aggregat mit der zu den übrigen Komponenten des hydraulischen Systems führenden Druckmittelleitung verbin det, so ausgebildet, in einem Durchbruch der Motorraum spritzwand angeordnet und mit einer Bördelverschraubung versehen ist, daß der Zylinder (1) des Aggregats, der im Fahrgastraum eingebaut ist, vom Motorraum her anschließbar ist.