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Die Erfindung betrifft eine verbesserte hydraulische
Betätigungsvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung,
in der ein Geber- oder Nehmerzylinder ein hinteres
Führungsrohr umfaßt, das axial in einen Hauptkörper
des Zylinders eingepaßt ist.
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Die Erfindung betrifft im einzelnen eine hydraulische
Betätigungsvorrichtung einer Kraftfahrzeugkupplung,
die wenigstens einen Betätigungszylinder enthält,
wobei der Zylinder einen in etwa rohrförmigen
Zylinderkörper umfaßt, in dem ein Kolben axial gleitend
verschiebbar gelagert ist, der über eine vordere
Querfläche eine zylindrische Hydraulikkammer begrenzt
und der über eine rückseitige Fläche mit einer
Kolbenstange zusammenwirkt, wobei eine Anschlußöffnung
für einen Kanal in der Hydraulikkammer mündet, wobei
der Zylinderkörper aus zwei Teilen aus Kunststoff
ausgeführt ist, die einen Hauptkörper und ein
hinteres Führungsrohr umfassen, das in einem hinteren Teil
des Hauptkörpers angefügt ist und das an der Führung
des Kolbens im Zylinder mitwirkt.
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Ein derartiger Zylinder ist bekannt und insbesondere
in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 345 451
beschrieben und dargestellt worden.
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In dieser Druckschrift sind das hintere Rohr und der
Hauptkörper aus Kunststoff ausgeführt und jeweils mit
einem Gewinde versehen, so daß das hintere Rohr durch
Verschraubung im Hauptkörper angebracht werden kann.
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Diese Verbindungsart weist den Nachteil auf, daß sie
schwierig auszuführen und relativ anfällig ist, da es
sich um Teile aus Kunststoff handelt.
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Darüber hinaus bringt die Schraubverbindung die
Notwendigkeit mit sich, daß zwischen dem hinteren Rohr
und dem Hauptkörper ein ausreichendes radiales Spiel
bestehen muß, um die Verschraubung zu ermöglichen und
die etwaigen Formfehler des Gewindes auszugleichen.
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Deshalb kann die Erzielung einer einwandfreien
Koaxialität zwischen dem hinteren Rohr und dem
Hauptkörper nicht garantiert werden, was jedoch notwendig
ist, um eine einwandfreie Verschiebung des Kolbens im
Zylinder zu gewährleisten.
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Außerdem ist es dann notwendig, eine Ringdichtung
zwischen dem hinteren Rohr und dem Hauptkörper
vorzusehen, um eine gute Abdichtung der Verbindung zu
gewährleisten.
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Um eine Lösung für diese Probleme bereitzustellen,
schlägt die Druckschrift DE-A-38 16 608 gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Vorrichtung der
vorstehend beschriebenen Art vor, bei der das hintere
Rohr und der Hauptkörper durch formschlüssige
zylindrische Flächen zusammenwirken, um eine Verbindung
durch axiale Einpassung des hinteren Rohrs im
Hauptkörper zu ermöglichen.
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In dieser Druckschrift erfolgt das Halten der
Verbindung insbesondere dank einer Feder, die zwischen der
Kolbenstange und einem am hinteren Rohr anliegenden
Blech zum Einsatz kommt.
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Der vorliegenden liege die Aufgabe zugrunde, dieses
Halten mit Hilfe einer Feder zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
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Nach anderen Merkmalen der Erfindung ist folgendes
vorgesehen:
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- Das hintere Rohr kommt an einer Querfläche des
Hauptkörpers axial zum Anschlag.
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- Die Verbindung des hinteren Rohrs im Hauptkörper
durch Schweißen oder durch Verkleben ist dicht
ausgeführt.
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- Das hintere Rohr umfaßt an seinem hinteren axialen
Ende einen äußeren radialen Bund, dessen vordere
Querfläche sich gegenüber einer Querfläche des
hinteren axialen Endes des Hauptkörpers erstreckt.
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- Das Verkleben oder das Schweißen erfolgt wenigstens
teilweise zwischen den gegenüberliegenden Flächen des
radialen Bunds des hinteren Rohrs und dem hinteren
axialen Ende des Hauptkörpers.
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- Das Verkleben oder das Schweißen erfolgt wenigstens
teilweise zwischen den zwei formschlüssigen
zylindrischen Flächen des hinteren Rohrs und des
Hauptkörpers.
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- Das hintere Rohr trägt wenigstens eine
Ringdichtung, die mit dem Kolben zusammenwirkt, um die
Abdichtung der Hydraulikkammer sicherzustellen.
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- Und der Zylinderkörper ist aus Kunststoff
ausgeführt, während der Kolben aus Metall ausgeführt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten
Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:
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- die Fig. 1 und 2 Axialschnittansichten eines
Nehmerzylinders gemäß den Lehren der Erfindung, wobei
der Kolben in einer vorgezogenen ersten Position bzw.
in einer zurückgefahrenen zweiten Position
dargestellt ist;
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- Fig. 3 ein vergrößertes Detail von Fig. 1.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Nehmerzylinder 10
einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung einer
Kraftfahrzeugkupplung dargestellt.
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Eine solche (nicht dargestellte) Vorrichtung umfaßt
im wesentlichen einen Geberzylinder, der einen
ähnlichen Aufbau wie der hier dargestellte Nehmerzylinder
aufweist und dessen Kolben sich unter der Einwirkung
einer Betätigungsstange verschiebt, die
beispielsweise mit einem Kupplungspedal verbunden ist, das durch
den Fahrer betätigt wird. Der Kolben des
Geberzylinders ist dazu bestimmt, eine Hydraulikflüssigkeit,
wie etwa Öl, das in einer Hydraulikkammer enthalten
ist, in Richtung einer Leitung 12 zu verdrängen, die
den Geberzylinder mit dem Nehmerzylinder 10
verbindet.
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Die Leitung 12 mündet durch eine Einlaßöffnung 14 im
Innern einer Hydraulikkammer 16 mit veränderlichem
Volumen, die in einem aus Kunststoff ausgeführten
Zylinderkörper 17 des Nehmerzylinders 10 begrenzt ist,
um die Verschiebung eines Kolbens 20 zu bewirken, der
über eine Betätigungsstange 22 beispielsweise auf
eine (nicht dargestellte) Ausrückgabel einer Kupplung
einwirkt, um das Auskuppeln herbeizuführen.
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Der Zylinderkörper 17 umfaßt einen aus Kunststoff
ausgeführten Hauptkörper 18, der eine abgestufte
Rohrform mit der Achse Al aufweist und der einen
vorderen Teil 24 umfaßt, dessen Durchmesser im
Verhältnis zu einem hinteren Teil 26 kleiner ausfällt. Der
Innendurchmesser des vorderen Teils 24 ist daher
kleiner als der Innendurchmesser des hinteren Teils
26.
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Um den Zylinderkörper 17 zu versteifen, sind um den
gesamten vorderen Teil 24 des Hauptkörpers 18 herum
Versteifungsrippen 25 vorgesehen. Der Hauptkörper 18
ist nach vorn geschlossen und nach hinten offen.
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Im einzelnen ist die Hydraulikkammer 16 im vorderen
Teil 24 des Zylinderkörpers 17 begrenzt, während sie
axial an der Vorderseite durch eine vordere Querwand
28, in der die Einlaßöffnung 14 ausgebildet ist, und
an der Rückseite durch eine vordere Querfläche 30 des
Kolbens 20 begrenzt ist.
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Es kann vorgesehen sein, die Hydraulikkammer mit
(nicht dargestellten) axialen Nuten zu versehen, die
beispielsweise einstückig am Hauptkörper 18 angeformt
sind und die winklig in Übereinstimmung mit den
Versteifungsrippen 25 angeordnet sind. Die Nuten
ermöglichen es insbesondere, eine bessere Verteilung des
Kontaktdrucks zwischen dem Kolben 20 und dem
Hauptkörper 18 zu gewährleisten, wobei sie außerdem das
Auftreten von Materialüberdicken im Hauptkörper 18 in
Höhe der Rippen 25 verhindern, was besonders
interessant für ein Formteil ist.
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Darüber hinaus mündet die Einlaßöffnung 14 radial in
der Hydraulikkammer 16, wodurch der axiale
Bauraumbedarf des Nehmerzylinders 10 verringert werden kann.
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Das Volumen der Hydraulikkammer 16 kann sich in
Abhängigkeit von der Position des Kolbens 20 im Zylinderkörper
17 verändern, wobei sich der Kolben 20
axial zwischen einer in Fig. 1 dargestellten
vorgezogenen ersten Position und einer in Fig. 2
dargestellten zurückgefahrenen zweiten Position gleitend
verschieben kann.
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Der in diesen Figuren dargestellte Kolben 20 ist
durch Tiefziehen eines Metallblechs, beispielsweise
aus Stahl oder aus Aluminiumlegierung ausgeführt,
wobei jedoch auch andere Ausführungsarten, wie etwa
durch Schmieden oder Gießen, in Betracht kommen.
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Der Kolben 20 besteht im wesentlichen aus einer
Querwand 32, deren vordere Fläche 30 die Hydraulikkammer
16 begrenzt und deren rückseitige Fläche 34 mit der
Betätigungsstange 22 zusammenwirkt, und aus einer
zylindrischen seitlichen Einfassung 36, die für die
Führung des Kolbens 20 im Zylinderkörper 17 sorgt.
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Insoweit der Kolben 20 durch Tiefziehen ausgeführt
ist, wird die Querwand 32 durch einen Blechfalz
gebildet, dessen Form zu der des vorderen Endes 23 der
Betätigungsstange 22 paßt. Im einzelnen umfaßt die
Querwand 32 einen kugelförmigen Mittelabschnitt mit
dem gleichen Krütnmungsradius wie das Ende 23 der
Betätigungsstange 22, die mit dem hinteren axialen Ende
54 der Einfassung 36 durch einen konischen Abschnitt
verbunden ist, der eine leichte Winkelauslenkung der
Betätigungsstange 22 um ihr vorderes Ende 23 herum
zuläßt.
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In einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung einer
Kupplung kann der Druck der Hydraulikflüssigkeit Werte
in einer Größenordnung von 30 bis 40 bar
erreichen, so daß es notwendig ist, einerseits eine
einwandfreie Führung des Kolbens 20 im Zylinderkörper 17
zu gewährleisten, um jedes Verstrebungs- und
Verkantungsrisiko auszuschließen, und andererseits eine
Abdichtung mit sehr guter Qualität sicherzustellen, die
derartigen Drücken standhalten kann.
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Im Hinblick auf eine Verbesserung der Führung des
Kolbens 20 erstreckt sich die ringförmige Einfassung
36 axial auf einer Länge, deren Wert zwischen dem
drei- und vierfachen Wert ihres Durchmessers liegt,
wobei sie beiderseits der Querwand 32 des Kolbens 20
ein vorderes rohrförmiges Teilstück 38 und ein
hinteres rohrförmiges Teilstück 40 umfaßt.
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Das vordere rohrförmige Teilstück 38 der Einfassung
36 ist dazu bestimmt, im einzelnen mit einer
zylindrischen Innenfläche 42 des vorderen Teils 24 des
Zylinderkörpers 17 zusammenzuwirken, der die
Hydraulikkammer 16 begrenzt.
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Das hintere Teilstück 40 der Einfassung 36 des K
olbens 20 ist axial gleitend im hinteren Teil 26 des
Zylinderkörpers 17 gelagert.
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Im einzelnen wirkt das hintere Teilstück 40 mit einem
hinteren Führungsrohr 50 zusammen, das gemäß den L
ehren der Erfindung axial im hinteren Teil 26 des
Hauptkörpers 18 eingepaßt ist und dessen zylindrische
Innenfläche 52 einen Durchmesser aufweist, der in
etwa gleich dem Durchmesser der zylindrischen Innenfläche
42 des vorderen Teils 24 des Hauptkörpers 18 ist.
Das Rohr 50 ist aus Kunststoff ausgeführt.
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Das hintere Rohr 50 umfaßt eine glatte zylindrische
Außenfläche 110, und der hintere Teil 26 des
Hauptkörpers 18 umfaßt eine entsprechende zylindrische
Innenfläche 70, so daß die Anbringung des Rohrs 50 im
Hauptkörper 18 durch einfache axiale Einpassung
erfolgen kann, wobei sich in einfacher Weise eine gute
Koaxialität des Rohrs 50 im Verhältnis zum
Hauptkörper 18 erzielen läßt.
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Aufgrund der großen axialen Länge der entsprechenden
zylindrischen Flächen 110, 70 des Rohrs 50 und des
Hauptkörpers 18 und dank der Präzision ihrer Passung,
die durch das Fehlen eines Gewindes ermöglicht wird,
besteht die Möglichkeit, keine Dichtung zwischen
diesen beiden Flächen vorzusehen und trotzdem eine gute
Abdichtung zu gewährleisten, im Gegensatz zum
bekannten bisherigen Stand der Technik, bei dem ein Gewinde
verwendet wird.
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Das hintere axiale Ende 58 des hinteren Rohrs 50
schließt bündig mit dem hinteren axialen Ende 60 des
Hauptkörpers 18 ab und umfaßt einen inneren radialen
Bund 62, der in Form eines angefügten unabhängiggen
Teils ausgeführt ist und der es ermöglicht, die
axiale Bewegung des Kolbens 20 im Zylinderkörper 17 n ach
hinten zu begrenzen.
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Im übrigen steht das hintere axiale Ende 58 des Rohrs
50 axial nach hinten über das hintere Ende 60 des
Hauptkörpers 18 hinaus über und umfaßt einen äußeren
radialen Bund 106, der gegenüber dem hinteren Ende 60
des Hauptkörpers 18 angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist das hintere Rohr 50 im
Hauptkörper 18 durch Schweißen oder durch Verkleben
befestigt. Neben einer vereinfachten Anwendung ermöglicht
es eine solche Befestigung, eine zusätzliche
Abdichtung zwischen diesen beiden Elementen
sicherzustellen.
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Das vordere Teilstück 38 der ringförmigen Einfassung
36 des Kolbens 20 begrenzt eine zylindrische
Aufnahme, die die Führung einer Druckfeder 64 ermöglicht,
die in der Hydraulikkammer 16 zwischen der vorderen
Querwand 28 des Hauptkörpers 18 und der vorderen
Querfläche 30 des Kolbens 20 eingefügt ist, um den
Kolben 20 in Kontakt mit der Betätigungsstange 22
anzudrücken.
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In ähnlicher Weise begrenzt das rohrförmige hintere
Teilstück 40 der ringförmigen Einfassung 36 eine
zylindrische Aufnahme, in die das vordere axiale Ende
der Betätigungsstange 22 eingesetzt ist.
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Die Abdichtung der Hydraulikkammer 16 nach außen
erfolgt durch zwei Dichtungen, eine Primär- 66 und eine
Sekundärdichtung 68, die am Zylinderkörper 17
angebracht sind und mit der zylindrischen Außenfläche 48
der ringförmigen Einfassung 36 des Kolbens 20
zusammenwirken. Die Dichtungen 66, 68 sind axial
zueinander versetzt.
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In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die
Primärdichtung in Form einer Verbunddichtung 66 ausgeführt.
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Die Verbunddichtung 66 umfaßt im wesentlichen eine
ringförmige innere Buchse 88 aus einem Werkstoff mit
niedrigem Reibungskoeffizienten wie etwa "Teflon" und
einen Außenring 90 aus Elastomermaterial, und sie ist
für die eingespannte Lagerung in einer zylindrischen
Aufnahme 92 bestimmt, die in der vorderen Querwand 78
ausgebildet ist und die den vorderen 24 und den
hinteren Teil 26 des Hauptkörpers 18 begrenzt.
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Die zylindrische Aufnahme 92 hat einen Durchmesser,
der zwischen dem der zylindrischen Innenflächen 70,
42 des hinteren 26 bzw. vorderen Teils 24 des
Hauptkörpers 18 liegt, und sie mündet im hinteren Teil 26
über eine Abschrägung 95.
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Wenn sie sich in der Einbauposition befindet, kommt
die Verbunddichtung 66 axial nach vorn an einer
vorderen axialen Fläche 94 der Aufnahme 92 zum Anschlag,
wobei sie radial zwischen der zylindrischen
Seitenfläche der Aufnahme 92 und der zylindrischen
Außenfläche 48 des Kolbens 20 eingespannt wird.
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Der Außenring 90 aus Elastomermaterial ermöglicht
durch seine Verformung eine gute Kontrolle der auf
die innere Buchse 88 ausgeübten Einspannkraft sowie
den Ausgleich eines etwaigen Koaxialitätsfehlers
zwischen dem Kolben 48 und dem Zylinderkörper 17.
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Dadurch erhält man einen Kontaktdruck zwischen der
inneren Buchse 88 und dem Kolben 48, der auf dem
gesamten
Kreisumfang des Kolbens 48 gleichmäßig
ausfällt, und es ergibt sich eine einwandfreie
Abdichtung, ohne daß dadurch größere Reibkräfte zwischen
dem Kolben 20 und dem Zylinderkörper 17 herbeigeführt
werden.
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Für die einwandfreie Funktionsweise der
Verbunddichtung 66 ist es notwendig, daß die innere Buchse 88
und der Außenring 90 axial in der gleichen Ebene
angeordnet sind, wozu eine besondere ringförmige
Auflagescheibe 96 vorgesehen ist.
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Die ringförmige Auflagescheibe 96 kommt durch den
äußeren Umfang 98 ihrer Vorderseite an der rückseitigen
Fläche 100 der Querwand 78 zur Auflage, während der
innere Umfang ihrer Vorderseite einen mittigen
Vorsprung 102 besitzt, der die Einspannung der
Verbunddichtung 66 an der vorderen axialen Fläche 94 der
zylindrischen Aufnahme 92 ermöglicht.
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Die Auflagescheibe 95 vereinfacht das Einsetzen der
Verbunddichtung 56 und die Bearbeitung des
Zylinderkörpers 17. Diese Auflagescheibe wird ihrerseits
axial an der Querwand 78 durch das vordere axiale
Ende 74 des hinteren Führungsrohrs 50 gehalten, das an
ihrer hinteren Fläche 104 zur Anlage kommt. Der
mittige Vorsprung 102 der Vorderseite der Auflagescheibe
96 ist mit dem äußeren Umfang 98 durch ein der
Abschrägung 95 entsprechendes Profil verbunden, so daß
sich durch ihr Zusammenwirken eine sehr gute
Zentrierung der Auflagescheibe 96 im Hauptkörper 18 erzielen
läßt.
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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den
Figuren dargestellt ist, ist die Sekundärdichtung 68
in einer zylindrischen Aufnahme 76 angeordnet, die in
der zylindrischen Innenfläche 52 des hinteren Rohrs
50 ausgebildet ist und die im vorderen Ende 74 dieses
Rohrs 50 mündet, wobei die Sekundärdichtung 68 in
Form eines Lippendichtungstellers ausgeführt ist und
aus Elastomer besteht.
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Die Sekundärdichtung 68 könnte jedoch auch in Form
einer Verbunddichtung ausgeführt sein.
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Als Variante kann auch vorgesehen sein, daß die
beiden Primär- 66 und Sekundärdichtungen 68 in
zylindrischen Aufnahmen angeordnet werden, die am vorderen
Ende des hinteren Führungsrohrs 50 ausgebildet sind.
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Nach einem besonders bemerkenswerten Aspekt der
Erfindung erfolgt die Montage eines Nehmerzylinders 10,
wie er in den Figuren dargestellt ist, durch eine
Reihe von axialen Einpaßvorgängen, die nacheinander
in der gleichen Richtung ausgeführt werden, was im
Hinblick auf die Automatisierung der Montage
besonders interessant ist.
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In diesem Fall werden die Sekundärdichtung 68 und der
Kolben 20 nacheinander im Rohr 50 angeordnet,
woraufhin die besondere Auflagescheibe 96 und die
Verbunddichtung um den Kolben 20 herum in Anlage an das
vordere axiale Ende 74 des hinteren Rohrs 50 eingesetzt
werden.
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Der Hauptkörper 18 wird dann axial um diese
vormontierten Elemente herum eingepaßt, ohne daß es
notwendig wäre, ihn um seine Achse zu drehen.
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Wenn die Verbunddichtung 66 mit der Abschrägung 95
ihrer zylindrischen Aufnahme 92 in Kontakt kommt,
wird sie durch den inneren Umfangsvorsprung 102 der
Auflagescheibe 96 in das Innere der Aufnahme 92 bis
zum Boden der Aufnahme 92 gedrückt.
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Die Abschrägung 95 ermöglicht es vor allem, das
Einsetzen der Dichtung 66 in der Aufnahme 92 zu
vereinfachen, während die Auflagescheibe 96 das Einsetzen
der Dichtungen 66, 68 erleichtert.
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Eine solche Gestaltung eines Nehmerzylinders 10
ermöglicht daher die Ausführung einer besonders
zuverlässigen und leistungsfähigen Abdichtung der
Hydraulikkammer 16, wobei gleichzeitig die Montage des
Zylinders 10 vereinfacht wird.
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Die Erfindung ist zwar vorstehend in bezug auf einen
Nehmerzylinder beschrieben worden; die Lehren der
Erfindung können aber problemlos auf die Ausführung
eines Geberzylinders mit ähnlichem Aufbau übertragen
werden.
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Insoweit es sich um eine Anwendung bei einer
Kraftfahrzeugkupplung handelt, drückt, wie verständlich
geworden sein dürfte, die Membranfeder, die üblich
erweise zu der Kupplung gehört, die Betätigungsstange
22, wenn sich der Kolben 20 bei eingerückter Kupplung
in seiner vorgezogenen Position befindet, über die
Ausrückgabel zurück, wobei die Feder 64
zusammengedrückt wird. Dabei wird der Druck in der
Hydraulikkammer 16 abgebaut. Die Feder 64 übt dann eine
Vorspannung aus, die es ermöglicht, das Ausrücklager
ständig in Kontakt mit der Membranfeder anzudrücken.
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Bei der Druckbeaufschlagung der Hydraulikkammer 16
werden der Kolben und damit auch die
Betätigungsstange 22, die Ausrückgabel und das Ausrücklager
verschoben. Wenn der Kolben 30 seine zurückgefahrene
Position einnimmt, wird die Kupplung ausgerückt.
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Es ist vorteilhaft, das Rohr 50 aus Kunststoff
auszuführen, damit es sich ebenso wie der Hauptkörper 18
ausdehnen kann. Außerdem dienen das hintere Rohr 50
sowie der Hauptkörper 18 zur Führung des Kolbens.
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In diesem Fall sind der Hauptkörper und das hintere
Rohr vorteilhafterweise aus Kunststoff mit niedrigem
Reibungskoeffizienten ausgeführt. Ferner ist zu
beachten, daß der axiale Bauraumbedarf verringert wird,
wenn der Kolben durch Tiefziehen ausgeführt ist, da
die Betätigungsstange wenigstens in das Innere der
Abschlußwindung der Feder 64 eindringt.
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In allen Fällen greift das hintere Rohr 50 wie ein
Stopfen in den Hauptkörper 18 ein.
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Es kann natürlich ein Runddichtring zwischen dem
inneren Umfang des Hauptkörpers 18 und dem äußeren
Umfang des hinteren Rohrs vorgesehen sein, wobei der
besagte Runddichtring beispielsweise in eine
Auskehlung des Hauptkörpers eingesetzt wird.
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Dadurch wird jede Undichtigkeit an dieser Stelle
verhindert.
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Am Kolben können natürlich Führungssegmente aus einem
Werkstoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten
vorgesehen sein, und das Vorhandensein der zweiten
Dichtung 68 ist nicht unbedingt erforderlich, insoweit
diese zweite Dichtung vorgesehen ist, um eine
einwandfreie Abdichtung im Falle einer Undichtigkeit an
der ersten Dichtung 66 herbeizuführen.