DE4434254A1

DE4434254A1 - Pedal- und Geberzylindergestaltung

Info

Publication number: DE4434254A1
Application number: DE4434254A
Authority: DE
Inventors: Walter Parzefall
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-09-24
Publication date: 1995-04-20
Also published as: DE9315502U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedal, kombiniert mit einem in einem Geber zylinder verschiebbar geführten Kolben, insbesondere zur hydraulischen Betätigung einer Fahrzeugkupplung, nach den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Aus der DE-OS 33 06 952 geht ein entsprechendes hydraulisches Betäti gungssystem hervor, das einen Geberzylinder umfaßt mit einem darin verschiebbar angeordneten Kolben, der über einen Stößel mit einem Pedal verbunden ist. Zur Verlagerung des Pedals in die Ausgangsposi tion nach erfolgter Betätigung dient eine im Geberzylinder zwischen dem Geberzylinder und dem Kolben eingesetzte Druckfeder. Diese bekann te Lösung zeigt somit einen Kolben, der eines weiteren Bauteils, einer Druckfeder zur Kraftbeaufschlagung bedarf, wodurch nachteilig sowohl der erforderliche Bauraum wie auch die Anzahl der benötigten Bauteile vergrößert werden muß. Außerdem ist eine Abdichtung am Eintritt der Stößelstange im Geberzylinder erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus einem Pedal und einem Geber zylinder bestehende Einheit zu schaffen, die weniger Bauteile erfor dert, eine hohe Steifigkeit besitzt, eine geschützte Anordnung des Geberzylinders gewährleistet, einen Gewichtvorteil bietet sowie ko stengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale.

Danach ist der Geberzylinder schwenkbar, wobei die Kolbenstange und ein die Kolbenstange führendes Gehäuse eine schwenkbare Lagerung aufweisen und ein im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildeter Pedal hebel den Geberzylinder und/oder die Kolbenstange zumindest ab schnittsweise umgreift.

Die beidseitig bewegliche Lagerung des Geberzylinders verhindert vorteilhaft die Übertragung von Querkräften auf den Kolben. Damit verbunden ergibt sich eine geringere Reibung und ein reduzierter Ver schleiß des Kolbens und der Abdichtung. Aufgrund der kastenförmigen bzw. U-förmigen Gestaltung des Pedals ergibt sich eine weitere Bau teil- und Gewichtsreduzierung, außerdem sorgt diese Gestaltung, daß die Kolbenstange im Pedalhebel vor einer Beschädigung und vor Schmutz ausreichend geschützt ist. Durch diese Ausgestaltung entfällt vor teilhaft ein sonst üblicher Faltenbalg oder eine anders gestaltete Ab dichtung am Eintritt der Kolbenstange in das Gehäuse des Geberzylin ders.

Vorteilhaft erfordert der erfindungsgemäße Aufbau keine bisher übliche Feder innerhalb des Geberzylinders, die dazu dient, nach einer Betä tigung des Pedals dieses in die Ausgangsausstellung zurückzuführen, sondern es ist eine am Pedalhebel angelenkt Rückstellfeder ausrei chend. Diese Gestaltung bewirkt eine Reduzierung der Gleitreibung und gleichzeitig eine Geräuschminderung, da die Federanordnung im Inneren des Geberzylinders unerwünschte Geräusche verursachen kann durch eine ausknickende Feder.

Die vorteilhaft bauraumoptimiert zu einer kompakten Einheit zusammen fügbaren Bauteile, das Pedal und Geberzylinder gewährleisten darüber hinaus einen kleinstmöglichen Schwenkwinkel des Geberzylinders ver bunden mit geringen Bewegungen für die am Geberzylinder angeordnete Druckleitung und Verbindungsleitung zum Ausgleichsbehälter. Weiter ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung eine Vormontage dieser Bauteile außerhalb des Fahrzeugs und erübrigt eine nachträgliche Justierung.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 2 die Kolben stange einstückig mit dem Kolben verbunden wodurch vorteilhaft eine Ausknickung verhindert wird sowie Reibverluste verringert werden aufgrund einer Gradlinienübertragung der Betätigungskraft vom Pedal a auf dem Geberzylinder.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 3 der Pedalhe bel als zweiarmiger Hebel ausgebildet, wobei an einem einen Anlenk punkt der Kolbenstange gegenüberliegenden Ende am Pedalhebel eine Rückstellfeder eingehängt ist.

Zur wirksamen Abdichtung des Kolbens, der mit der Kolbenstange eine Einheit bildet, sind innerhalb des Gehäuses des Geberzylinders zwei Abdichtungen versehen. Dabei ist eine Abdichtung endseitig des Kolbens und die zweite Abdichtung am Eintritt der Kolbenstange in das Gehäuse jeweils in einer dafür vorgesehenen Nut eingebracht. Als Abdichtung sind vorteilhaft Kompaktdichtringe vorgesehen.

Zur Reduzierung der Reibverluste ist nach Anspruch 4 die Einbringung von Wälzlagern in den Anlenkaugen des Geberzylinders vorgesehen. Die jeweils endseitig am freien Ende der Kolbenstange bzw. am Gehäuse des Geberzylinders angeordneten wälzgelagerten Anlenkaugen ermöglichen eine hohe Standzeit über die gesamte Gebrauchsdauer der Betätigungs vorrichtung und verhindern vorteilhaft einen Anstieg der Betätigungs kraft des Pedals. Die Verwendung der Wälzlager ist kostenneutral im Vergleich zu einer Gleitlagerung. Vorteilhaft ist auch das Anlenkauge des Pedalhebels mit einer Wälzlagerung versehen.

Nach Anspruch 5 weist der aus dem Gehäuse des Geberzylinders ragende Teil der Kolbenstange ein rechteckiges Querschnittsprofil auf. Gemäß Anspruch 6 ist auf der zur Kolbenstange gerichteten Endseite des Gehäuses eine Abdeckkappe angeordnet, deren Durchgangsöffnung dem Querschnittsprofil der Kolbenstange angepaßt ist, die eine wirksame Verdrehsicherung für die Kolbenstange gewährleistet. Damit entfällt eine Montagehilfe bzw. ein Ausrichten der Kolbenstange bei einem Zusammenbau des Geberzylinders mit dem Pedal, wodurch sich eine Zeit ersparnis bei der Montage einstellt. Alternativ zu einem rechteckigen Profil schließt der Erfindungsgedanke auch andere Querschnitte für die Kolbenstange ein, die eine Drehsicherung bewirken.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 ist vorgesehen, daß der Geberzylinders einen als Sacklochbohrung ausge bildeten Zylinderraum aufweist, der in einem ersten Bereich als Druck raum und in einem zweiten dem Eintritt der Sacklochbohrung entspre chenden Bereich als Führung für die Kolbenstange dient, wobei im zweiten Bereich die Sacklochbohrung mit einer Buchse versehen ist. Die Buchse dient vorteilhaft zur verbesserten Führung und Abdichtung der Kolbenstange im Gehäuse des Geberzylinders die am Eintritt der Sack lochbohrung in das Gehäuse eingesetzt ist. Beispielsweise kann für die Buchse ein Werkstoff ausgewählt werden, der eine höhere Festigkeit und bessere Gleiteigenschaften aufweist als der Gehäusewerkstoff, um so die Gebrauchsdauer des Geberzylinders zu verbessern. Als Werkstoff für die Buchse eignet sich dabei sowohl ein Kunststoff als auch Stahl. Zur Abdichtung der Buchse gegenüber dem Gehäuse dient ein in einer Nut des Gehäuses eingefügter Dichtring.

Zur weiteren wirkungsvollen Gewichtsersparnis ist nach Anspruch 8 vorgesehen, daß alle Bauteile des Geberzylinders mit Ausnahme der Wälzkörper des Wälzlagers und der Buchse aber einschließlich der Kolbenstange aus Kunststoff gefertigt sind. Damit ergibt sich bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Betätigungssystems im Großse rienbau neben einer Gewichtsersparnis weiter eine deutliche Kosten reduzierung.

Nach Anspruch 9 ist die Kolbenstange zur Vermeidung von Materialanhäu fungen mit Ausnehmungen versehen, was sich günstig für eine aus Kunst stoff gefertigte Kolbenstange erweist. Durch die damit gitterförmig gestaltete Kolbenstange wird eine geforderte Festigkeit sicherstellt.

Ein weiterer Erfindungsgedanke gemäß Anspruch 10 sieht im Bereich der Dichtungslaufbahnen, d. h. im Gehäuse bzw. in der Buchse des Geber zylinders eine Armierung in Form einer Stahleinlage vor. Damit kann vorteilhaft die Lebensdauer der Dichtringe verbessert werden. Außerdem kann diese Maßnahme Quietschgeräusche vermeiden, die auftreten, wenn falsche Gleitpartner ausgewählt werden.

Gemäß dem Anspruch 11 ist am Gehäuse ein Stutzen vorgesehen, über den bei Bedarf aus einem Vorratsbehälter Druckmittel in den Füllraum des Geberzylinders gelangen kann. Erfindungsgemäß ist der Füllraum über ein endseitig im Kolben an der zum Druckraum gerichteten Seite an geordnetes Einwegventil mit dem Druckraum verbunden. Das Einwegventil ermöglicht ein Nachfüllen des Druckraums in dem Zeitabschnitt wenn das Pedal nach einer Betätigung in die Ausgangsstellung verlagert wird und dabei im Druckraum ein Unterdruck entstehen kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Zeichnungen und der dazugehö rigen Figurenbeschreibung zu entnehmen, in denen ein Ausführungsbei spiel dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 den Geberzylinder und das Pedal im eingebauten Zu stand;

Fig. 2 den Geberzylinder in einem Längsschnitt;

Fig. 3 den Geberzylinder gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht.

Die Fig. 1, eine Zusammenstellungszeichnung, zeigt ein Pedal 1 im eingebauten Zustand, das über einen Drehpunkt 2 in einem in Fig. 1 nicht abgebildeten Pedalblock eines Fahrgastraumes drehbar gelagert und durch Fußkraft von einer Bedienungsperson betätigbar ist. Die Betätigungskraft greift an dem vom Drehpunkt 2 entgegengesetzten Ende eines Pedalhebels 4 im Bereich der Fläche 3 an. Der Pedalhebel 4 besitzt ein von der Fläche 3 ausgehendes kastenförmiges Gehäuse 6, das sich in Richtung des Drehpunktes vergrößert und eine rechteckige, U-förmige, einseitig offene Kontur aufweist. Dabei ist die Kastenform in Richtung eines Geberzylinders 5 geöffnet, aus dessen Gehäuse 6 eine Kolbenstange 7 ragt, die endseitig ein Anlenkauge 8 aufweist, über das sich der Geberzylinder 5 drehbar im Pedal abstützt. Die Fig. 1 ver deutlicht, daß die gesamte aus dem Geberzylinder 5 ragende Kolben stange 7 einschließlich eines Bereiches vom Gehäuses 6 von dem kasten förmig gestalteten Pedalhebel 4 umgeben ist und damit die einteilig ausgeführte Kolbenstange 7 vor einer Beschädigung und einer Verschmut zung durch die Ausbildung des Pedalhebels 4 wirksam geschützt ist. Das Gehäuse 6 des Geberzylinders 5 weist ebenfalls endseitig ein Anlenk auge 9 auf, das sich gegenüber der Seite, in die die Kolbenstange 7 eingesetzt ist, am Gehäuse 6 befindet und an einem beispielsweise in einer Fahrgastzelle angeordneten Pedalblock befestigt ist. Weiter ist das Gehäuse 6 mit einem Stutzen 10 versehen, über den zur Befüllung des Systems und zum Ausgleich eines evtl. leckagebedingten Verlustes von Druckmittel dieses in eine drucklose Zone des Gehäuses 6 in einen Füllraum nachströmen kann. Dazu ist der Stutzen 10 über eine Leitung 11 mit einem in Fig. 1 nicht abgebildeten Ausgleichsbehälter ver bunden.

Die durch ein Betätigen des Pedals 1 in Pfeilrichtung verursachte Ver lagerung der Kolbenstange 7 und des damit einstückig verbundenen Kolbens 7a bewirkt eine Verdichtung des in einem Druckraum 14 befind lichen Druckmittels, das sich über einen Druckstutzen 12 und eine damit verbundene Druckleitung 13 beispielsweise zur Betätigung einer in Fig. 1 nicht gezeigten Reibungskupplung fortsetzt. Zur Erreichung der Ausgangsstellung des Pedals 1 (siehe Fig. 1) nach erfolgter Pedalbetätigung dient eine zwischen dem Anlenkauge 9 und einem an dem Pedal 1 angebrachten Anlenkpunkt 15 eingesetzte Zugfeder 16. Die Gestaltung des Pedals 1 sieht weiter vom Drehpunkt 2 des Pedals über einstimmende höhen- und seitenversetzte Kraftangriffspunkte für die Zugfeder 16 und die Kolbenstange 7 vor. Die Lage des Geberzylinders 5 zum Pedal 1 ist so gewählt, daß sich eine geringe Verlagerung des Geberzylinders während der Pedalbewegung ergibt und sich so vorteil haft ebenfalls geringe Schwenkbewegungen für die am Geberzylinder 5 angeschlossene Leitung 11 und Druckleitung 13 ergeben, was vorteilhaft die Lebensdauer der Leitungen erhöht.

Durch eine vergrößerte Darstellung wird der Aufbau des Geberzylinders 5 in den Fig. 2 und 3 weiter verdeutlicht. Der weitestgehend aus Kunststoff gefertigte Geberzylinder 5 weist eine Kolbenstange 7 auf, mit einem rechteckigen Querschnittsprofil für den aus dem Gehäuse 6 ragenden Abschnitt. Zur Vermeidung von Materialanhäufungen ist die Kolbenstange 7 mit mehreren Ausnehmungen 22 versehen. Der Abschnitt der Kolbenstange im Gehäuse 6, der Kolben 7a ist dagegen rotations symmetrisch gestaltet und mit einer zentrischen Sacklochbohrung 17 versehen, die endseitig von einem Ventil 18 verschlossen ist und außerdem versetzt und kreuzweise zueinander angeordnete Querbohrungen 19 aufweist. Der Kolben 7a bildet im Gehäuse 6 einen Füllraum 20, der jeweils endseitig begrenzt ist durch einen aufgeweiteten Abschnitt des Kolbens 7a, in dem sich jeweils in einer Nut eingesetzt ein Kompakt dichtring 21, 23 befindet zur Abdichtung des Druckraumes 14 bzw. des Füllraumes 20. In den Füllraum 20 kann drucklos Druckmittel über den Stutzen 10 zufließen, beispielsweise zum Ausgleich von Druckmittel, das leckagebedingt verlorenging. Über den gesamten Stellbereich der Kolbenstange 7 ist der Kompaktdichtring 23 in einer endseitig in das Gehäuse 6 eingebrachten Buchse 24 geführt, die mit einem Bund 25 in eine zylindrische, stirnseitig in das Gehäuse 6 eingelassene Ansenkung eingesetzt und von einer Abdeckkappe 26 lagefixiert ist. Ein in eine Nut im Gehäuse 6 eingesetzter Dichtring 29 bewirkt eine Abdichtung der Buchse 24 gegenüber dem Gehäuse 6. Die mit einer rechteckigen der Außenkontur der Kolbenstange 7 entsprechenden Ausnehmung versehene Abdeckkappe 26 dient weiter zur Verdrehsicherung der Kolbenstange 7, wobei die Ausnehmung dem Querschnitt des Kolbenstangenteils ent spricht, das aus dem Gehäuse 6 ragt. Die voneinander getrennte Anord nung der Kompaktdichtringe 21, 23 unterstützt gleichzeitig eine Füh rung für die einteilige Ausbildung der Kolbenstange 7 und des Kolbens 7a. Zum Druckmittelzulauf ist der Stutzen 10 so im Gehäuse 6 einge bracht, daß Druckmittel aus einem Ausgleichsbehälter ungehindert in allen Stellungen der Kolbenstange 7 in den Füllraum 20 eintreten kann, der sich in einem radial abgesetzten Abschnitt der Kolbenstange 7 zwischen den Kompaktdichtringen 21, 23 ergibt. Ein z. B. leckagebe dingtes Auffüllen des Druckraumes 14 erfolgt durch ein Ventil 18, ausgelegt als Rückschlagventil, welches sich öffnen kann bei einer Verlagerung der Kolbenstange 7 von der betätigten Position in die ausgerückte Position. Zur Verringerung der Reibverluste sind in den Anlenkaugen 8, 9 Wälzlager 27, 28 eingebracht.

Bezugszeichenliste

1 Pedal
2 Drehpunkt
3 Fläche
4 Pedalgehäuse
5 Geberzylinder
6 Gehäuse
7 Kolbenstange
7a Kolben
8 Anlenkauge
9 Anlenkauge
10 Stutzen
11 Leitung
12 Druckstutzen
13 Druckleitung
14 Druckraum
15 Anlenkpunkt
16 Rückstellfeder
17 Sacklochbohrung
18 Ventil
19 Bohrung
20 Füllraum
21 Kompaktdichtring
22 Ausnehmung
23 Kompaktdichtring
24 Buchse
25 Bund
26 Abdeckkappe
27 Wälzlager
28 Wälzlager
29 Dichtring

Claims

1. Pedal, kombiniert mit einem in einem Geberzylinder verschiebbar geführten Kolben, vorzugsweise für die Betätigung einer Fahrzeugkupp lung, das schwenkbar gelagert und mit einer Kolbenstange des Kolbens verbunden ist, wobei das Pedal nach seiner Betätigung durch Federkraft in eine Ausgangsstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberzylinder (5) schwenkbar ist, wobei die Kolbenstange (7) und ein die Kolbenstange (7) führendes Gehäuse (6) eine schwenkbare Lage rung aufweisen und das der im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebilde te Pedalhebel (4) den Geberzylinder (5) und/oder die Kolbenstange (7) zumindest abschnittsweise umgreift.

2. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) einstückig mit dem Kolben (7a) ausgebildet ist.

3. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalhebel (4) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, wobei an seinem einem Anlenkpunkt der Kolbenstange (7) gegenüberliegenden Ende eine Rück stellfeder (16) eingehängt ist.

4. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstützung des Geberzylinders (5) und der Kolbenstange (7) über Anlenkaugen (8, (9) erfolgt, die mit einem Wälzlager (27, 28) versehen sind.

5. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Geberzylinder (5) ragende Teil der Kolbenstange (7) ein rechteckiges Querschnittsprofil aufweist.

6. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zur Kol benstange (7) gerichteten Endseite des Gehäuses (4) eine Abdeckkappe (26) angeordnet ist, deren Durchgangsöffnung dem Querschnittsprofil der Kolbenstange (7) angepaßt ist.

7. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberzylin der (5) einen als Sacklochbohrung (17) ausgebildeten Zylinderraum aufweist, der in einem ersten Bereich als Druckraum (14) und in einem zweiten Bereich als Führung für die Kolbenstange (7) dient, wobei im zweiten Bereich in die Sacklochbohrung (17) eine Buchse (24) einge setzt ist.

8. Pedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß weitestgehend alle Bauteile des Geberzylinders (5) ein schließlich der Kolbenstange (7) aus Kunststoff gefertigt sind.

9. Pedal nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (7) zur Vermeidung von Materialanhäufungen mit Ausnehmungen (22) versehen ist.

10. Pedal nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Dichtungslaufbahnen des Geberzylinders (5) mit einer Stahleinlage armiert sind.

11. Pedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (6) ein Stutzen (10) vorgesehen ist, über den Druckmittel in einen Füll raum (20) gelangen kann, wobei der Füllraum (20) über ein endseitig im Kolben (7) angeordnetes Ventil (18), gestaltet als ein Einwegventil, verbunden ist.