DE4405581A1 - Geberzylinder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Geberzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Zylinder ist beispielsweise aus der EP 295 395 bekannt. Der aus dem Stand der Technik bekannte Geberzylinder weist ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Bohrung auf, in der ein Kolben bewegbar gelagert ist. Kolben und Bohrung begrenzen einen Druckraum. Auf der dem Druckraum abgewandten Seite des Kolbens ist dieser mit einer Schulter versehen, die in einer zurückgestellten Position des Kolbens mit einer Anschlagscheibe zusammenwirkt, und somit einen Anschlag für den Kolben bildet.

Nachteilig an diesem bekannten Zylinder ist, daß die durch die Schulter gebildete Ringfläche eine bestimmte Mindestgröße aufweisen muß, um in Verbindung mit der Anschlagscheibe einen sicheren Anschlag des Kolbens gewährleisten zu können. Eine im Zuge der Miniaturisierung - insbesondere im Kraftfahrzeugbereich - gewünschte Verringerung des Volumens des Druckraums ist somit nur über eine Verkürzung des Hubs des Geberzylinders zu erzielen. Eine derartige Hubverkürzung ist unerwünscht, insbesondere dann, wenn der Geberzylinder als Kupplungsgeberzylinder eingesetzt werden soll, da ein großer Hub ein feinfühliges Betätigen der Kupplung über das Kupplungspedal ermöglicht. Insbesondere am Schleifpunkt der Kupplung ist es erwünscht, diese feinfühlig dosiert betätigen zu können (sogen. Schleifenlassen der Kupplung).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Geberzylinder vorzuschlagen, mit dem ein geringeres zu verdrängendes Volumen als beim Stand der Technik bei gleichzeitig unverändert langem Hub erzielbar ist. Gleichzeitig sollen die Vorteile der bekannten Geberzylinder, nämlich kurze Bauweise, kostengünstige Herstellbarkeit und hohe Funktionssicherheit beibehalten werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen. Die radiale Einschnürung des Kolbens im Bereich der Schulter bewirkt, daß die die Schulter bildende Ringfläche trotz verringertem Außendurchmesser relativ groß bleibt. Die radiale Beweglichkeit der Anschlagscheibe ermöglicht es, daß die Anschlagscheibe in Anschlagstellung des Kolbens, d. h., wenn sich radiale Einschnürung im Bereich der Anschlagscheibe befindet, so bezüglich der Kolbenachse verschiebt, daß eine größere Überschneidung der Fläche der Schulter und derjenigen der Anschlagscheibe erfolgt.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, Kolben und Anschlagscheibe so auszubilden, daß die Anschlagscheibe in der zurückgestellten Position des Kolbens eine exzentrische Anordnung bezüglich der Kolbenachse einnehmen kann, wodurch die überlappende Fläche von Kolben und Anschlagscheibe größer wird als sie es bei einer zentrierten Anordnung der Anschlagscheibe wäre. Es ist somit eine betriebssichere Abstützung des Kolbens an der Anschlagscheibe auch bei geringem Kolbendurchmesser gewährleistet. Eine im wesentlichen waagerechte Einbaulage (Abweichungen von der Horizontalen von etwa 30° beeinträchtigen die Funktionssicherheit im allgemeinen nicht) des Geberzylinders gewährleistet, daß die Anschlagscheibe allein durch Einwirkung der Schwerkraft sich in den Bereich der radialen Einschnürung hinein bewegt.

Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, eine weitere Anschlagscheibe vorzusehen, die radial unbeweglich ist und einen axialen Anschlag für die radial bewegliche Anschlagscheibe darstellt. Eine optimale Abstützung der radial beweglichen Anschlagscheibe über die radial unbewegliche Anschlagscheibe an weiteren Bauteilen, beispielsweise an einer Dichtmanschette, ist somit gewährleistet. Ein problemloses Gleiten der beiden Anschlagscheiben aneinander kann durch eine geeignete Materialabstimmung erzielt werden. Eine gute Kraftübertragung ist auch hier durch eine große Flächenüberlappung möglich.

Weiterhin kann vorgesehen sein, die radial bewegliche Anschlagscheibe mit einem geringen axialen Spiel auszustatten, so daß einerseits eine ungestörte radiale Beweglichkeit gewährleistet ist, ohne daß ein Verklemmen durch Verkanten der radial beweglichen Anschlagscheibe zu befürchten wäre. Das axiale Spiel kann beispielsweise über eine Stufe im Geberzylindergehäuse gewährleistet werden, die die axiale Position der radial unbeweglichen Anschlagscheibe festlegt. Es ist aber auch möglich, die radial unbewegliche Anschlagscheibe mit einem axial vorstehenden umlaufenden Wulst zu versehen, dessen axiale Ausdehnung etwas größer ist, als diejeniger der radial beweglichen Anschlagscheibe, und die radial bewegliche Anschlagscheibe dann im Innern dieses Wulstbereichs anzuordnen. In diesem Fall würde der zum Ausbilden der im Geberzylindergehäuse angeordneten Stufe erforderliche Arbeitsgang entfallen können.

Die Einschnürung des Kolbens weist vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes auf. Dies gewährleistet, daß die radial bewegliche Anschlagscheibe bei Betätigung des Kolbens aus seiner Ruhestellung heraus durch dessen Bewegung aus ihrer exzentrischen Lage in eine zentrierte Lage verschoben wird. Die axiale Ausdehnung des Kegelstumpfs kann dabei so kurz gewählt werden, daß sich ein auf der dem Druckraum abgewandten Seite der Einschnürung befindlicher zylindrischer Bereich anschließen kann. Dieser Bereich kann optimal mit einer ihn umgebenden Dichtung zusammenwirken. Es sind aber auch andere, im Schnitt gekrümmte Außenflächen denkbar, beispielsweise flaschenhalsähnliche Flächen, deren in Richtung der Zylinderachse variable Krümmung optimal auf das Zusammenwirken mit der radial beweglichen Anschlagscheibe abgestimmt sein kann.

Auch die radial bewegliche Anschlagscheibe ist vorteilhafterweise auf ihrer der Einschnürung zugewandten Innenseite auf ein optimales Zusammenwirken mit der Einschnürung ausgebildet. Dies kann darin bestehen, daß die Innenfläche der radial beweglichen Anschlagscheibe kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Dabei sollte die Steigung derjenigen der Einschnürung entsprechen, um eine gute "Hebecharakteristik" bei Kolbenbetätigung zu gewährleisten. Gleichzeitig wird somit auch eine größtmögliche Überlappung der Flächen von radial beweglicher Anschlagscheibe und Schulter erzielt.

Eine ebenfalls gute Hebecharakteristik sowie eine möglicherweise geringere Materialabnutzung der radial beweglichen Anschlagscheibe läßt sich erzielen, wenn ihre Innenfläche abgerundet ist und somit keine scharfe Kante aufweist. Auch eine Kombination von kegelstumpfförmiger Innenfläche mit abgerundeter Kante ist vorteilhaft einsetzbar.

Schließt sich an die Einschnürung ein zumindest teilweise hohler Schaft an, in dem eine Kolbenstange befestigt ist, so läßt sich die axiale Ausdehnung des Kolbens zugleich zur sicheren und dennoch bezüglich der Achse der Bohrung beweglichen Befestigung einer Kolbenstange nutzen. Die Kolbenstange kann somit in einem weit in Richtung Druckkammer vorgeschobenen Punkt am Kolben angreifen, was es ermöglicht, daß seitliche Kräfte vom Gehäuse des Geberzylinders abgefangen werden. Um ein Verkippen der Kolbenstange bezüglich der Achse des Kolbens beispielsweise um ± 3° zu ermöglichen, ist es erforderlich, den Schaft mit einem relativ großen Durchmesser auszubilden. Bei einem Geberzylinder mit erfindungsgemäß ausgebildeter Einschnürung des Kolbens und radial beweglicher Anschlagscheibe, kann der Außendurchmesser des Kolbens relativ klein gewählt werden, d. h. beispielsweise nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des Schafts sein. Im Extremfall können die Außendurchmesser von Kolben und Schaft sogar gleichgroß ausgebildet werden.

Weiterhin ist vorgesehen, ein Rückstellelement anzuordnen, welches den Kolben in unbetätigtem Zustand mit der radial beweglichen Anschlagscheibe in Kontakt bringt. Dies kann beispielsweise eine im Druckraum angeordnete Feder sein. Bevorzugt wird allerdings eine außerhalb des Druckraums angeordnete, z. B. über den Kolbenschaft oder die Kolbenstange einwirkende Feder. Diese kann beispielsweise am Kupplungspedal angeordnet sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Abbildungen. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Geberzylinder,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich der Anschlagscheiben und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Anschlagscheiben.

Der in Fig. 1 dargestellte Geberzylinder weist ein Gehäuse 1 auf, in dessen Längsbohrung 27 ein mittels einer Kolbenstange 5 betätigbarer Kolben 2 verschiebbar geführt ist. Eine im Gehäuse 1 vorgesehene Nachlaufbohrung 15 verbindet einen Nachlaufbehälter­ anschluß 9 eines nicht dargestellten Nachlaufbehälters mit einem Druckraum 14, an den über einen Druckanschluß 13 eine nicht dargestellte, zu einem Kupplungsnehmer­ zylinder führende Leitung angeschlossen ist.

Die in einer axialen Bohrung 11 eines zylindrischen Fortsatzes 10 des Kolbens 2 mittels eines Kolben­ stangenhalters 18 gelagerte Kolbenstange 5 ist an ihrem anderen Ende an einen an einem Bolzen 22 drehbar angeordneten Hebel 20 eines Betätigungspedals 19 angelenkt, der durch eine Rückstellfeder 21 in Lösestellung vorgespannt ist.

Durch die von der Rückstellfeder 21 ausgeübte Zugkraft wird der Kolben 2 in seiner Ausgangsstellung gehalten, in der seine als radialer Ring ausgebildete Schulter 24 über eine radial bewegliche und mit radialen Ausschnitten ver­ sehene Anschlagscheibe 30 und eine ebenfalls mit radialen Ausschnitten 16 versehene Anschlagscheibe 8 an einer Sekundärdichtmanschette 4 anliegt, die für eine Abdich­ tung der Längsbohrung 27 nach außen hin sorgt. Die An­ schlagscheibe 8 ist dabei radial unverschiebbar in einem den Nachlaufraum des Geberzylinders bildenden Ringraum 12 angeordnet, der über mehrere im Kolben 2 ausgebildete axiale Kanäle 28 mit dem Druckraum 14 in Verbindung steht. Der Druckraum 14 ist vom Ringraum 12 durch eine am Kolben 2 unverschiebbar angeordnete Primärdichtmanschette 3 getrennt, die es ermöglicht, bei Betätigung einen hydraulischen Druck im Druckraum 14 aufzubauen. Die Anschlagscheibe 8 kommt dabei zur Anlage an einer am Gehäuse 1 ausgebildeten Ringfläche 23, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Längsbohrung 27. Dieser Teil größeren Innendurchmessers des Geberzylinders wird durch ein Verschlußstück 17 verschlossen, das darin mittels eines Sicherungsringes 6 axial gesichert ist. Das Verschlußstück 17 ist auf seiner dem Druckraum 14 abgewandten Seite mit einem Fortsatz 26 versehen, in dem eine Radialnut 25 ausgearbeitet ist. In dieser Nut ist eine als Balg ausgebildete Schutzkappe 7 eingeknöpft, die den Innenraum des Gehäuses 1 vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln oder dgl. schützt. Mit ihrem anderen Ende steht die Schutzkappe 7 in reib­ schlüssiger Verbindung mit der Kolbenstange 5.

Im Gehäuse 1 ist eine weitere Stufe 31 ausgebildet, deren Außendurchmesser kleiner ist als derjenige der Ringfläche 23. Zwischen der die Stufe 31 begrenzenden Ringfläche 32 sowie der Anschlagscheibe 8 ist die radial bewegliche Anschlagscheibe 30 angeordnet. Diese weist auf ihrer dem Kolben 2 zugewandten Seite eine in etwa kegelstumpf­ förmige Innenfläche 33 auf. Diese wirkt mit der ebenfalls kegelstumpfförmigen Einschnürung 34 des Kolbens 2 zusammen.

In Fig. 2 erkennt man den Bereich der Anschlagscheiben 8, 30 aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen und größtenteils wegen des vergrößerten Maßstabs nicht vollständig abgebildet.

Man erkennt hier die kegelstumpfförmige Einschnürung 34 im Kolben 2, die an ihrer engsten Stelle mit dem Kolben 2 zusammen die Schulter 24 bildet und an ihrer breitesten Stelle in den zylindrischen Fortsatz 10 des Kolbens 2 übergeht. Dabei ist der Außendurchmesser des Fortsatzes 10 nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Längsbohrung 27, in der der dem Druckraum zugewandte Teil des Kolbens 2 verschiebbar gelagert ist. In der hier dargestellten zurückgezogenen Position des Kolbens 2 ist die Anschlagscheibe 30 exzentrisch zur Achse des Kolbens 2, in der Abbildung nach unten, verschoben. Dabei liegt die kegelstumpfförmige Innenfläche 33 der Anschlagscheibe 30 an der ebenfalls kegelstumpfförmigen Außenfläche der Einschnürung 34 an. Durch diese exzentrische Anordnung von Anschlagscheibe 30 und Kolben 2 zueinander überlappen sich ein relativ großer Bereich der dem Druckraum 14 zugewandten Fläche der Anschlagscheibe 30 und der ringförmigen Fläche der Schulter 24.

Eine durch den Kolben 2 auf die Anschlagscheibe 30 ausgeübte Kraft kann somit über diese relativ große Fläche problemlos auf die Anschlagscheibe 30 übertragen werden, welche sich wiederum an der Anschlagscheibe 8 abstützt, über die die Kraft weitergeleitet wird.

Die in den Anschlagscheiben 8, 30 vorhandenen radialen Ausschnitte 16 dienen dazu, eine durchgehende Flüssigkeitsverbindung von der Nachlaufbohrung 15 über den Ringraum 12 zu den Kanälen 28 hin zu gewährleisten.

In Fig. 2 erkennt man, daß die Anschlagscheibe 30 in der äußersten exzentrischen Position, die sie einnehmen kann, in einem gewissen Bereich ihres Umfangs nicht mehr mit der Schulter 24 in Kontakt steht, so daß ein Spalt 36 ent- steht, über den dann eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den beidseitig der Anschlagscheibe 30 bestehenden Räumen besteht.

In Fig. 3 ist eine geringfügig abweichende Ausführungs­ form der Anschlagscheiben 8 bzw. 30 dargestellt. Dabei weist die Anschlagscheibe 8 an ihrem äußeren Umfang einen umlaufenden Ringbereich 35 auf, dessen axiale Ausdehnung etwas größer ist als die axiale Ausdehnung der Anschlag­ scheibe 30. Der Außendurchmesser des Ringbereichs 35 entspricht demjenigen der Anschlagscheibe 8, sein Innen­ durchmesser ist größer als der Außendurchmesser der An­ schlagscheibe 30 um eine radiale Beweglichkeit der An­ schlagscheibe 30 zu ermöglichen. Die Anschlagscheibe 30 ist in der so definierten Aussparung der Anschlagscheibe 8 eingesetzt, auf die weiter oben beschriebene Stufe 31 im Gehäuse 1 kann somit verzichtet werden.

Im unteren Teil der Fig 3 erkennt man eine alternative Ausführung der Innenfläche 33 mit im Querschnitt ab­ gerundeter Oberfläche.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Geberzylinders ist folgende:
Beim Betätigen des Betätigungspedals 19 gegen die Kraft der Rückstellfeder 21 werden die Kolbenstange 5 und der Kolben 2 nach links verschoben. Dadurch schließt die Primärdichtmanschette 3, nachdem sie den Bereich eines Schnüffelloches 29 überfahren hat, den Druckraum 14 gegenüber dem mit Druckmittel gefüllten Ringraum 12 ab, so daß sich im Druckraum 14 ein hydraulischer Druck aufbauen kann, der über den Druckanschluß 13 zum Nehmerzylinder geleitet wird.

Beim Verschieben des Kolbens 2 nach links, gleitet die Anschlagscheibe 30 mit ihrer konischen Innenfläche 33 an der konischen Außenfläche der Einschnürung 34 entlang, wodurch sie in der Abbildung nach oben verschoben wird. Ist der Kolben 2 soweit nach links verschobene, daß die Einschnürung den Bereich der Anschlagscheibe 30 verlassen hat, ist letztere bezüglich der Achse des Kolbens 2 zentriert und gleitet am zylindrischen Fortsatz 10 entlang.

Wird der Kupplungsvorgang beendet bzw. das Betätigungs­ pedal 19 entlastet, werden der Kolben 2 und die Kolben­ stange 5 unter der Wirkung des im Druckraum 14 sich entspannenden Druckmittels sowie der Rückstellfeder 21 nach rechts in die Grundstellung verschoben. Sobald der Kolben 2 soweit zurückgestellt ist, daß die Einschnürung 34 den Bereich der radial beweglichen Anschlagscheibe 30 erreicht hat, beginnt diese unter dem Einfluß der Schwer­ kraft sich nach unten, d. h. in die Einschnürung hinein zu bewegen. Der Kolben 2 bewegt sich noch so weit nach rechts, bis er über die Anschlagscheiben 30 und 8 wieder weich an der Sekundärdichtmanschette 4 anliegt.

Die Erfindung besteht also darin, den Kolben 2 eines Geberzylinders mit einer radialen Einschnürung 34 zu versehen, die im Zusammenwirken mit einer radial beweglichen Anschlagscheibe 30 einen sicheren Anschlag in der zurückgestellten Position des Kolbens 2 darstellt, insbesondere dann, wenn die als Anschlag verwendete Schulter 24 des Kolbens 2 im Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der Lauffläche der beweglichen Anschlagscheibe 30.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Kolben
3 Primärdichtmanschette
4 Sekundärdichtmanschette
5 Kolbenstange
6 Sicherungsring
7 Schutzkappe
8 Anschlagscheibe
9 Nachlaufbehälteranschluß
10 zylindrischer Fortsatz
11 axiale Bohrung
12 Ringraum
13 Druckanschluß
14 Druckraum
15 Nachlaufbohrung
16 Ausschnitt
17 Verschlußstück
18 Kolbenstangenhalter
19 Betätigungspedal
20 Hebel
21 Rückstellfeder
22 Bolzen
23 Ringfläche
24 Schulter
25 Radialnut
26 Fortsatz
27 Längsbohrung
28 Kanal
29 Schnüffelloch
30 Anschlagscheibe
31 Stufe
32 Ringfläche
33 Innenfläche
34 Einschnürung
35 Ringbereich
36 Spalt

Claims (9)

1. Geberzylinder, insbesondere für hydraulische Kupplungsbetätigung in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse (1), einer in dem Gehäuse (1) ausge­ bildeten Längsbohrung (27), einem in der Längsbohrung (27) verschiebbar angeordneten Kolben (2), einem durch die Längsbohrung (27) und den Kolben (2) begrenzten Druckraum (14), einer auf der dem Druckraum (14) ab­ gewandten Seite des Kolbens (2) ausgebildeten Schulter (24) sowie einer Anschlagscheibe (30), die einen axialen Anschlag für die Schulter (24) bildet, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) im Bereich der Schulter (24) eine radiale Einschnürung (34) aufweist, daß die Anschlagscheibe (30) radial beweglich ist und daß sie sich in der Anschlagstellung des Kolbens (2) zumindest teilweise in der Ein­ schnürung (34) befindet.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine radial unbewegliche Anschlagscheibe (8) auf der dem Druckraum (14) abge­ wandten Seite der radial beweglichen Anschlagscheibe (30) angeordnet ist.

3. Geberzylinder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial bewegliche Anschlagscheibe (30) mit axialem Spiel versehen ist.

4. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ schnürung (34) die Form eines Kegelstumpfs aufweist.

5. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial bewegliche Anschlagscheibe (30) eine in etwa kegel­ stumpfförmige Innenfläche (33) aufweist.

6. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radial bewegliche Anschlagscheibe (30) eine abgerundete Innenfläche (33) aufweist.

7. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Einschnürung (34) ein zumindest teilweise hohler zylindrischer Fortsatz (26) anschließt, in dem eine Kolbenstange (5) befestigt ist.

8. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen­ durchmesser des Kolbens (2) größer oder gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Fortsatzes (26) ist.

9. Geberzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Kolben (2) in Kontakt mit der radial beweglichen Anschlagscheibe (30) bringendes Rückstellelement (21) vorhanden ist.