DE3910691C2 - Fluidaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidaggregat, insbesondere Hydraulikaggregat, aus Kunststoff, in dem zumindest ein metallisches Anschlußelement für eine Anschlußleitung vorgesehen ist, das eine erste und eine zweite dichtende Ringfläche aufweist.

Aus der EP 270 285 A2 ist ein Fluidaggregat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 bekannt. Das Gehäuse eines Hauptzylinders besteht aus Kunststoff und ist mit einem Flansch an einer fahrzeugfesten Wand befestigbar. Zum hydraulischen Anschluß ist ein Einlegeteil aus Metall vorgesehen. Das Einlegeteil besitzt eine erste und eine zweite Ringfläche, welche an dem Gehäuse des Zylinders dichtend anliegt und quasi formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden ist. Zwar erlaubt die Verwendung von Kunststoffwerkstoff eine leichte Bauweise aber das große, bei einem Kraftfahrzeug generell auftretende Temperaturspektrum führt unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten zu Undichtigkeiten zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäuse. Weiterhin wird die starre Befestigung des Haupzylinders an dem Kraftfahrzeug als zu kostenaufwendig angesehen, weil der notwendige Montagevorgang der Befestigungsschrauben eine vereinzelte Zuführung sowie deren Verschraubung erfordert. Schließlich verbietet die starre Befestigung eine Verwendung bei Einsatzfällen welche eine bewegbare Anlenkung erfordern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fluidaggregat bereitzustellen, welches selbst bei großen Temperaturdifferenzen eine dichte Anordnung des Anschlußelementes in dem Aggregat ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Demnach sind die Ringflächen als Zylindermantelflächen ausgebildet, die koaxial zueinander angeordnet sind und sich gegenüberliegend einen ringförmigen Teil des Kunststoffkörpers umgeben. Die Erfindung ist mit dem Vorteil verbunden, daß die Zylindermantelflächen gewissermaßen Dichtflächen bilden und daß, je nach Umgebungstemperatur und der entsprechenden Expansion beziehungsweise Schrumpfung der Bauteile in Relation zu deren Temperaturausdehungskoeffizient entweder die erste oder die zweite Dichtfläche wirksam ist.

In Hinblick auf die bewegbare Anlenkung des Fluidaggregates ist aus der DE-OS 34 36 327 ein Geberzylinder bekannt, dessen Gehäuse mit einem Auge versehen ist, mit dem das Gehäuse an einem ortsfesten Bauteil ausrichtbar angeordnet werden kann. Die Anlenkung muß mit einer Verschraubung erfolgen und ist deshalb verbesserungswürdig.

Es liegt daher die Aufgabe vor, ein Fluidaggregat bereitzustellen, welches universell und dennoch kostengünstig für Verwendungsfälle vorgesehen werden kann, bei denen eine Bewegbarkeit des Zylinders erforderlich ist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 gelöst. Erfindungsgemäß sind zwei Punkte die Endpunkte eines vorzugsweise elastischen Bügelelementes, in das das vorzugsweise als Geberzylinder ausgebildete Aggregat eingesetzt wird. Es ergibt sich somit der Vorteil, daß der Montagevorgang sehr kostengünstig durchgeführt werden kann, wobei die beiden Endpunkte des Bügelelementes eine Schwenkachse für den Geberzylinder bilden.

Vorteile und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Diese Ausführungsbeispiele werden anhand von acht Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Gewinde­ büchse.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Kupplungs­ nehmerzylinder.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Kupplungsgeberzylinder.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen Einzelheiten eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Kupplungsgeberzylinder.

In Fig. 1 ist der Ausschnitt einer Behälterwand gezeigt, der aus Kunststoff besteht. Die Behälterwand trägt die Bezugsziffer 1. In die Behälterwand eingelassen (umspritzt) ist eine Gewindebüchse, die in ihrer Gesamt­ heit mit 2 bezeichnet ist. Das Gewinde trägt die Ziffer 3. Die Gewindebüchse ist aus Metall hergestellt und hat einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der sie umgebende Kunststoff. Die Gewindebüchse ist mit sich in Axialrichtung erstreckenden Vorsprüngen 4, 5 versehen.

Der radial außen liegende Vorsprung 4 weist eine Dicht­ fläche 6 auf. Der innen liegende Vorsprung 5 weist eine der ersten Dichtfläche gegenüberliegende Dichtfläche 7 auf. Im inneren Vorsprung ist der Anschlußkanal 8 für die Hydraulikflüssigkeit untergebracht.

Zwischen der Dichtfläche 6 und der Dichtfläche 7 ist ein ringförmig ausgebildeter Teil 9 des Kunststoffkörpers angeordnet.

Bei Erwärmen des Aggregats dehnt sich der ringförmige Teil 9 des Kunststoffs infolge Warmeausdehnung aus. Es kommt daher zu einer Anpressung des Kunststoffs in Rich­ tung der Pfeile 10 an die Dichtfläche 6. Dadurch wird auch bei Erwärmung die Druckdichtheit sichergestellt.

Bei einer Abkühlung des Aggregats zieht sich der Kunst­ stoffring 9 infolge der Kältekontraktion zusammen. Es kommt daher zu einer Anpressung in Richtung der Pfeile 11 gegen die Dichtfläche 7. Mit anderen Worten, der Kunststoff zieht sich wie ein Ring um den Vorsprung 5 der Gewindebüchse zusammen. Im Bereich der Dichtfläche 7 wird daher auch bei Abkühlung des Gesamtaggregats eine Druckdichtheit sichergestellt.

Durch die besondere Formgebung der Gewindebüchse ist also der sonst übliche O-Ring überflüssig geworden.

Es ist ohne weiteres erkennbar, daß mit dem hier beschrie­ benen, universell anwendbaren Prinzip viele Dichtungs­ probleme zwischen eingespritzen Metallteilen und Kunst­ stoff, die bisher mit einem O-Ring gelöst werden, auf kostensparende Art mit Hilfe der beschriebenen Dicht­ flächen gelöst werden können.

Fig. 2 zeigt das Schnittbild eines Kupplungsnehmerzylin­ ders aus Kunststoff. Das Gehäuse ist mit 12 bezeichnet. Es besteht aus dem Zylinderteil 13 und dem Führungsteil 14.

Im Gehäuse befindet sich der Kolben 15, der bei Betätigung der Kupplung in Richtung des Pfeils 16 nach rechts bewegt wird und über das Druckorgan 17 die Kupplung betätigt.

Durch Kupplungsverschleiß bedingt wandert der Kolben 15 in seiner Ruhestellung immer mehr in Richtung des Pfeils 18 in den Zylinderteil 13. Im Kolbenboden 19 ist ein Magnet 20 eingespritzt, der bei Kupplungsverschleiß sich immer mehr dem Reed-Kontakt 21, der im Boden 22 des Zylinderteils 13 des Kupplungsgehäuses angeordnet ist, nähert, siehe Pfeil 18. In einem genau definierten Abstand zwischen Magnet und Reed-Kontakt wird der Reed-Kontakt ausgelöst. Der Reed-Kontakt aktiviert nach seinem Auslösen einen elektrischen Kontakt und damit eine Anzeige optischer oder akustischer Art. Die Anzeige gibt dem Fahrer an, daß der Kupplungsscheibenverschleiß einen kritischen Grad erreicht hat.

Das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung schafft in vorteilhafter Weise Voraussetzungen für den Einsatz eines Reed-Kontakts. Bei Nehmerzylindern des Standes der Technik ist der Einsatz eines Reed-Kontakts deshalb nicht möglich, weil vorhandene Metallteile einen Abschirmeffekt in Hinsicht auf den Reed-Kontakt erzeugen.

Bei dem Kupplungsnehmerzylinder nach Fig. 2 wird in vorteilhafter Weise eine Funktionsteilung durchgeführt. Das Führungsteil 14 übernimmt die Aufgabe der Führung des Kolbens 15 und ist aus diesem Grund aus einem Material hergestellt, dessen Oberfläche gute Gleiteigenschaften aufweist.

Das Zylinderteil 13 hingegen ist aus einem Material herge­ stellt, das besonders geeignet ist, Druckbeanspruchungen infolge des Druckaufbaus im Zylinderteil 13 aufzunehmen.

Im Kolben 15 ist ein scheibenförmiges Metallteil 23 ange­ ordnet. Bei der Bewegung des Kolbens in Richtung des Pfeils 16, das heißt nach rechts, übt der Kolben auf das Übertragungsorgan 17 einen Druck aus. Der ungeschützte Kunststoffkolben würde beschädigt oder zerstört werden. Das Metallteil 23 sorgt dafür, daß bei der Druckübertra­ gung von Kolben auf Druckorgan 17 die auftretenden Kräfte im Kunststoffkörper des Kolbens verteilt werden. Durch diese Maßnahme wird die Beschädigung des Kolbens verhin­ dert. Der Kolben selbst kann größere Kräfte übertragen.

Der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Kupplungsgeber­ zylinder, der aus Kunststoff besteht, ist im Gegensatz zu den Geberzylindern des Standes der Technik schwenkbar angeordnet. Die Schwenkachse trägt die Bezugsziffer 24. Außerdem ist der Kupplungsgeberzylinder nicht mit einer starren Rohrleitung verbunden, sondern im vorliegenden Fall mit der flexiblen Schlauchleitung 25.

Die Schwenkachse wird gebildet durch die gebogenen Enden 26, 27 eines Bügels 28. In den Fig. 3 bis 5 sind lediglich die Arme des Bügels teilweise gezeigt. Der Geberzylinder wird in den Bügel eingesetzt. Es sind zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen, von denen aufgrund der gewählten Darstellungsweise in den Fig. 3 und 5 nur eine sichtbar ist und dort die Bezugsziffer 29 trägt.

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie V/V der Fig. 3. Das Schnittbild ist in Fig. 5 nur zur Hälfte wiedergegeben, da es symmetrisch ist.

Aus den Fig. 3 und 5 geht hervor, daß die Ausnehmung 29 mit einer Hinterschneidung 30 versehen ist. Die Enden des Bügels werden in die Ausnehmung gebracht und dann nach Überwindung der elastisch nachgebenen Vorsprünge der Hinterschneidung in ihre in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Positionen gedrückt, das heißt geklipst.

Der Geberzylinder ist, wie eingangs erwähnt, schwenkbar und zwar um die Achse 24. Diese Schwenkbarkeit wird durch den Doppelpfeil 31 dargestellt. In Fig. 3 bildet sich die Schwenkachse als Punkt 24 ab.

Herkömmliche Geberzylinder werden mittels Schrauben am Kraftfahrzeug starr befestigt. Dies ist in Hinsicht auf die Serienmontage zeitaufwendig und umständlich, wegen der notwendigen Arbeitsvorgänge. Durch die starre Anord­ nung ist außerdem beim Stand der Technik funktionsbedingt eine Beweglichkeit zwischen Kolben und Druckstange des Kupplungspedals notwendig. Die Herstellung dieser Beweg­ lichkeit verursacht bei der Herstellung hohe Kosten.

Diese Nachteile werden durch die Schwenkbarkeit des Geber­ zylinders umgangen. Hinzu kommt das einfache Einsetzen des Geberzylinders in einen Bügel.

Anstelle der teuren Herstellung einer Beweglichkeit zwischen Kolben und Druckstange, wie sie beim Stand der Technik notwendig ist, kommt man beim Gegenstand des Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 mit einer starren Verbindung zwischen Kunststoffkolben 32 und Druck­ stange 51 aus. Diese starre Verbindung wird durch einfaches Umspritzen der Druckstange hergestellt.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 zeichnet sich in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß es im Ver­ gleich zum Stand der Technik eine "Schnellbefestigung" für den Kupplungsgeberzylinder ist. Dies führt zu erheb­ lichen Einsparungen bei der Montage des Geberzylinders.

Der in den Fig. 3 bis 5 beschriebene Bügel 28 kann ein Drahtbügel sein, der in das Kunststoffzylindergehäuse 33 eingreift. Es kann sich aber auch um jede andere Auf­ hängevorrichtung handeln, die zwei Aufhängepunkte für den Geberzylinder aufweist, wobei diese beiden Punkte eine Schwenkachse für den Geberzylinder bilden.

In Fig. 6 wird ein Kupplungsgeberzylinder gezeigt, dessen Gehäuse 34 und dessen Kolben 35 aus Kunststoff hergestellt sind. Mit 36 ist die Kolbenstange, also die Verbindung zwischen Kolben und Pedalwerk der Kupplung bezeichnet.

Der Anschlag eines Kupplungspedals in Ruhestellung liegt in den meisten Fällen nicht im Bereich des Pedalbocks. Das Kupplungsbetätigungspedal ist in vielen Fällen am Kolben des Geberzylinders gefesselt. Dadurch bildet der Anschlag des Kolbens gleichzeitig auch den Anschlag für das Pedal und für alle mit dem Pedal bewegten Teile des Pedalwerks. Der Anschlag des Kolbens befindet sich im Gehäuse des Geberzylinders. Bei einem sogenannten Schnackenlassen des Kupplungspedals muß eine erhebliche kinetische Energie am Anschlag im Geberzylin­ dergehäuse vernichtet werden.

Es handelt sich nicht nur um die kinetische Energie des bewegten Kolbens, sondern auch um die kinetische Energie aller bewegten Teile des Pedals und des Pedalwerks. Hinzu kommt der hydraulische Druck im System, der die Bewegung des Kolbens unterstützt.

Dieser abrupte Abbau einer in der Summe relativ hohen kinetischen Energie führt zu Beschädigungen des Gehäuses des Geberzylinders. Dieser Nachteil tritt besonders dann auf, wenn Kolben und Gehäuse aus Duroplast hergestellt sind, also aus einem Werkstoff mit niedriger Schlagzähig­ keit.

Für die beschriebenen Probleme werden durch das Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 6 Abhilfe geschaffen. Mit 37 ist eine Gummiringscheibe bezeichnet, die die kinetische Energie, das heißt die Aufschlagenergie aufnimmt und vernichtet, das heißt in Wärme umwandelt.

Beim "Schnackenlassen" des Kupplungspedals bewegen sich Druckstange 36 und Kunststoffkolben 35 in Richtung des Pfeils 38. Der Kunststoffkolben 35 schlägt gegen den Anschlag 39 des Kunststoffgehäuses 34. Die oben beschrie­ bene Energie wird durch die Gummiringscheibe 37 mit Hilfe ihres Dämpfungseffekts "vernichtet". Fig. 7 zeigt das kugelförmige Ende 40 der Kolbenstange 36. Dieses Ende ist im Kunststoffkolben 35 eingespritzt. Fig. 7 zeigt den Stand der Technik.

Wenn die Kolbenstange 36 den Kolben nach rechts bewegt, siehe Pfeil 41, und insbesondere wenn der Kolben, wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben, am Gehäuse rechts anschlägt, äußert sich am kugelkopfförmigen Ende der Kolbenstange 36 eine Kraft, die in Fig. 7 durch den Pfeil 42 dargestellt ist. Wegen der Formgebung im Bereich 43 des Kolbens wird eine relativ große resultierende Kraft in den Kunststoffkörper des Kolbens 35 eingeleitet. Diese Kraft ist durch den Pfeil 44 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Bereich 43 sehr hoch belastet wird. Die Folgen sind beim Stand der Technik Beschädigungen des Kolbens im Bereich 43.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 und 8 ist ein Metallring 45 in den Körper des Kolbens 35 eingespritzt. Die Kraft 42, die in Fig. 7 dargestellt ist, kann nunmehr vom kugelförmigen Kopf 46 der Druck­ stange 36 auf den Metallring, insbesondere Stahlscheibe 45, übertragen werden, siehe Pfeile 47, 48. Von der Stahl­ scheibe aus werden die Kräfte in den Kolbenkörper 35 übertragen. Die sich im Kolben äußernden Kräfte sind in Fig. 8 durch die Pfeile 49, 50 dargestellt.

Dadurch, daß die Stahlscheibe die hohen radial gerichteten Kräfte, die sich aufgrund der Kugelform bilden, aufnehmen, wirken auf den Kunststoffkolben in vorteilhafter Weise nur noch Druckkräfte, die vom Kunststoff besser beherrschbar sind.

Durch die verbesserte Verbindung zwischen Kolben einer­ seits und Kolbenstange andererseits ist es möglich, die Kolbenrückholfeder entfallen zu lassen, da eine Rück­ stellung des Pedals durch den hydraulischen Druck im Geberzylinder erfolgt. Der Fortfall der Kolbenrückholfeder bewirkt, daß die Baulänge des Geberzylinders reduziert werden kann. Außerdem wird weniger Material benötigt, was zu einer entsprechend kostengünstigeren Fertigung führt. Schließlich wird der benötigte Einbauraum geringer.

Durch den Einbau des Stahlrings 45 wird eine teure Schutz­ kappe, wie sie beim Stand der Technik notwendig ist, überflüssig.

Claims (9)

1. Fluidaggregat, insbesondere Hydraulikaggregat, aus Kunststoff, in dem zumindest ein metallisches Anschlußelement (2) für eine Anschlußleitung vorgesehen ist, das eine erste und eine zweite dichtende Ringfläche (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflächen (6, 7) als Zylindermantelflächen ausgebildet sind, die koaxial zueinander angeordnet sind und sich gegenüberliegend einen ringförmigen Teil (9) des Kunststoffkörpers (1) umgeben.

2. Fluidaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlußelement eine Gewindebuchse (2) vorgesehen ist, die am äußeren Umfang des Kunststoffkörpers (1) des Aggregats angeordnet ist.

3. Fluidaggregat, insbesondere Kupplungsgeberzylinder, aus Kunststoff, das in zwei Punkten (26, 27) aufgehängt angeordnet ist, die gemeinsam eine Schwenkachse (24) für den das Aggregat (33) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Punkte die Endpunkte eines, vorzugsweise elastischen, Bügelelements (28) darstellen, in das das vorzugsweise als Geberzylinder (33) ausgebildete Aggregat eingesetzt wird.

4. Fluidaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberzylinder (33) mit einer flexiblen Schlauchleitung (25) verbunden ist.

5. Fluidaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (32) und die Druckstange (51) des Geberzylinders (33) starr miteinander verbunden sind.

6. Fluidaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Kunststoff hergestellte Geberzylinder (33) Ausnehmungen (29) mit Hinterschneidungen (30) aufweist, in die der Bügel (28) einklipsbar angeordnet ist.

7. Fluidaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am pedalseitigen Ende in der Bohrung des Aggregats (34) ein Energievernichtungselement (37), vorzugsweise ein zusammenpressbarer Körper, angeordnet ist, gegen das ein Kolben (35), insbesondere beim plötzlichen Lösen des Kupplungspedals, anschlägt und auf das der Kolben (35) seine kinetische Energie überträgt.

8. Fluidaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Energievernichtungselement (37) aus einer, insbesondere aus Gummi hergestellten, Dämpfungsringscheibe besteht.

9. Fluidaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fesselung der Kolbenstange im Kolben (35) vorgesehen ist, die aus einem vorzugsweise scheibenförmigen Metallkörper (45) besteht, der im Kunststoffkolben (35) eingespritzt ist und der das insbesondere kugelkopfförmig ausgebildete kolbenseitige Ende (46) der Kolbenstange (36) hintergreift.