WO2012089186A2 - Geberzylinder - Google Patents

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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F15B7/08—Input units; Master units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T11/16—Master control, e.g. master cylinders
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    • B60T11/236—Piston sealing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/08—Details or arrangements of sealings not provided for in group F16D3/84

Definitions

  • the invention relates to a master cylinder for a hydraulic clutch or brake system of a vehicle according to the preamble of the first claim, consisting essentially of a housing in the longitudinal bore of a pressure chamber is limited by a displaceable by an actuating rod piston, with respect to the longitudinal bore by means of a Piston received primary seal is sealed, wherein the primary seal has at least radially outside a sealing area to the housing out.
  • clutch master cylinder with moving primary seal are constructed so that the seal is mounted in a groove on the piston. For assembly, the seal is expanded, passed over the piston and joined into the groove.
  • a corresponding embodiment is disclosed in the document DE 102 05 177 A1.
  • the inclusion of the seal by means of a carriage which can perform an axially limited movement and in turn is arranged in a groove at the end of the piston.
  • a master cylinder in particular proposed for hydraulic clutch actuation in motor vehicles, consisting of a housing in the longitudinal bore a pressure chamber is limited by a displaceable by an actuating rod piston which is sealed from the longitudinal bore by means of a primary seal, which is also received in a radially circumferential groove of the piston.
  • the relatively large clearance of the primary seals is disadvantageous because the possibility of movement of the primary seal within the groove has a negative influence on the sniffing game.
  • the known primary seals have two sealing points, with the dynamic seal is located radially outward toward the housing and radially inside the static sealing ring is provided to the piston out.
  • a time-consuming testing of the seal is currently necessary.
  • Another disadvantage of the solutions described above is that the groove in the piston can only be demoulded laterally, whereby it inevitably comes to a burr formation and an offset. The sum of the tolerance chain thus results in a fault that can result in the result that the tightness is not guaranteed and the sealing seat may need to be reworked.
  • the solutions for receiving the seal require a large space requirement.
  • the object of the invention is to develop a master cylinder for a hydraulic clutch or brake system of a vehicle, which ensures a simple, reliable and backlash-free attachment of the primary seal on the piston of the master cylinder at a reduced cost, the risk of leakage and the cost of testing are reduced.
  • the master cylinder which is used for a hydraulic clutch or brake system of a vehicle, consists essentially of a housing in the longitudinal bore a pressure chamber is limited by a displaceable by an actuating rod piston which is sealed against the longitudinal bore by means of a primary seal received on the piston , wherein the primary seal has radially outside a sealing region to the housing and the primary seal according to the invention formed in the manner of a cap and end attached to the piston.
  • This novel cap-like design of the primary seal and its attachment to the front side of the piston ensures a play-free arrangement of the primary seal on the piston and at the same time a simple and reliable seal against the piston.
  • the primary seal is fixed under axial bias on the piston, which is additionally ensured that the primary seal sits backlash on the piston and can not move undesirable.
  • the attachment of the primary seal is particularly simple and reliable means of a Knüpf Kunststoffes on the piston.
  • the primary seal in the knurling region can engage with a radially inwardly pointing first region or a radially outwardly facing second region into a recess / an undercut of the piston.
  • the piston has at its end face a reduced diameter with a radially inwardly facing annular circumferential recess and that the primary seal with a disc-shaped region on the end face of the piston rests and with the radially inwardly facing first portion into the recess engages the piston under axial bias.
  • the piston may have on its end face an opening with a subsequent radially outwardly pointing undercut, wherein the primary seal bears with an annular region on the end face of the piston and projects through the recess of the piston and with a radially outwardly facing second area engages in the second undercut of the piston under axial bias.
  • the backlash-free connection of the primary seal in the manner of a groove seal by axial prestressing is realized in that the primary seal is made of an elastic material, in particular an elastomer.
  • This clearance-free attachment ensures a constant sneaking game of the master cylinder.
  • the axial space requirement for the attachment of the primary seal is reduced by several millimeters, since a displacement of the connection region into the piston takes place, which in turn can reduce the length of the piston and the master cylinder.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a master cylinder, wherein the primary seal
  • the master cylinder 1 a housing 2, in the longitudinal bore 3, a pressure chamber 4 is limited by a displaceable by an actuating rod 5 piston 6.
  • the pressure chamber 4 is sealed off from the longitudinal bore 3 by means of a primary seal 7 received on the piston 6, which is designed in the manner of a cap.
  • the primary seal 7 has radially outside a sealing region 7D to the housing 2 towards, abuts the end face 6.1 of the piston 6 and is connected via a dashed marked Knüpf Scheme K with the piston 6.
  • the piston 7 according to Figure 1 on the front side a reduced compared to its piston diameter D1 frontal diameter D2.
  • a groove 8 is provided with a groove diameter D3 which is further reduced in comparison to the frontal diameter D2.
  • the primary sealing ring 7 rests with a (ground-like) circular abutment surface 7.1 on the here circular end side 6.1 of the piston 6 and engages over the frontal diameter D2 with a radially inwardly facing portion 7.3 in the groove 8 under axial bias and axial clearance (clamping) and adjoins a shoulder 9 of the piston 6.
  • the piston 6 is tubular in this case and the end side bent radially inwardly, so that thereby the breakthrough 6.2 and the undercut 6.3 form.
  • the primary seal 7 has in the knotting area K to the frontal shape of the piston 6 corresponding contour in such a way that it rests with an annular bearing surface 7.2 on the annular end face 6.1 of the piston 6 and projects through the recess 6.2 of the piston 6 and with a radially outwardly facing portion 7.4 in the undercut 6.3 of the piston 6 under axial bias (clamping) engages.
  • the primary seal 7 is made of an elastic material.
  • the sealing function can be improved with reduced test costs, reduced axial space requirements and reduced and constant loss ways.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeuges, bestehend aus einem Gehäuse, in dessen Längsbohrung ein Druckraum durch einen von einer Betätigungsstange verschiebbaren Kolben begrenzt ist, der gegenüber der Längsbohrung mittels einer am Kolben aufgenommenen Primärdichtung abgedichtet ist, wobei die Primärdichtung radial außen einen Dichtbereich zum Gehäuse hin aufweist erfindungsgemäß in der Art einer Kappe ausgebildet und stirnseitig am Kolben befestigt ist.

Description

Geberzylinder
Die Erfindung betrifft einen Geberzylinder für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, bestehend im Wesentlichen aus einem Gehäuse, in dessen Längsbohrung ein Druckraum durch einen von einer Betätigungsstange verschiebbaren Kolben begrenzt ist, der gegenüber der Längsbohrung mittels einer am Kolben aufgenommenen Primärdichtung abgedichtet ist, wobei die Primärdichtung zumindest radial außen einen Dichtbereich zum Gehäuse hin aufweist.
Es sind bereits Kupplungsgeberzylinder mit bewegter Primärdichtung bekannt. Diese sind so aufgebaut, dass die Dichtung in einer Nut auf dem Kolben befestigt ist. Zur Montage wird die Dichtung aufgedehnt, über den Kolben geführt und in die Nut gefügt.
Eine entsprechende Ausführung ist in der Druckschrift DE 102 05 177 A1 offenbart. Die Aufnahme der Dichtung erfolgt mittels eines Schlittens, der eine axial begrenzte Bewegung vollführen kann und wiederum in einer Nut am Ende des Kolbens angeordnet ist.
In der Druckschrift DE 37 38 741 A1 wird ein Geberzylinder, insbesondere für hydraulische Kupplungsbetätigung bei Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, bestehend aus einem Gehäuse, in dessen Längsbohrung ein Druckraum durch einen von einer Betätigungsstange verschiebbaren Kolben begrenzt ist, der gegenüber der Längsbohrung mittels einer Primärdichtmanschette abgedichtet ist, die ebenfalls in einer radial umlaufenden Nut des Kolbens aufgenommen ist.
Bei den vorgenannten Lösungen ist das relativ große Spiel der Primärdichtungen nachteilig, da die Bewegungsmöglichkeit der Primärdichtung innerhalb der Nut einen negativen Einfluss auf das Schnüffelspiel hat. Weiter verfügen die bekannten Primärdichtungen über zwei Dichtstellen, wobei sich radial außen die dynamische Dichtung zum Gehäuse hin befindet und radial innen der statische Dichtring zum Kolben hin vorgesehen ist. Dabei besteht die Gefahr, dass eventuelle Herstellungsfehler an der inneren Dichtkante zu einer unerwünschten Leckage führen können. Um dies zu vermeiden, ist derzeitig eine aufwendige Prüfung der Dichtung notwendig. Ein weiterer Nachteil der vorgenannt beschriebenen Lösungen besteht darin, dass sich die Nut im Kolben nur seitlich entformen lässt, wodurch es zwangsläufig zu einer Gratbildung und einem Versatz kommt. In der Summe der Toleranzkette entsteht somit ein Fehler der zur Folge haben kann, dass die Dichtheit nicht gewährleistet wird und der Dichtsitz ggf. nachgearbeitet werden muss. Weiterhin benötigen die Lösungen für die Aufnahme der Dichtung einen großen Bauraumbedarf.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Geberzylinder für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeuges zu entwickeln, der eine einfache, zuverlässige und spielfreie Befestigung der Primärdichtung am Kolben des Geberzylinders bei verringerten Kosten gewährleistet, wobei das Leckagerisiko und die Prüfkosten reduziert sind.
Diese Aufgabe wird mit einem Geberzylinder mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Geberzylinder, welcher für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeuges Anwendung findet, besteht im Wesentlichem aus einem Gehäuse, in dessen Längsbohrung ein Druckraum durch einen von einer Betätigungsstange verschiebbaren Kolben begrenzt ist, der gegenüber der Längsbohrung mittels einer am Kolben aufgenommenen Primärdichtung abgedichtet ist, wobei die Primärdichtung radial außen einen Dichtbereich zum Gehäuse hin aufweist und die Primärdichtung erfindungsgemäß in der Art einer Kappe ausgebildet und stimseitig am Kolben befestigt ist. Durch diese neuartige kappenartige Ausbildung der Primärdichtung und deren Befestigung an der Stirnseite des Kolbens wird eine spielfreie Anordnung der Primärdichtung am Kolben und gleichzeitig eine einfache und zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Kolben gewährleistet.
Vorteilhafter Weise wird die Primärdichtung unter axialer Vorspannung am Kolben befestigt, wodurch zusätzlich gesichert ist, dass die Primärdichtung spielfrei auf dem Kolben sitzt und sich nicht unerwünscht verschieben kann.
Die Befestigung der Primärdichtung erfolgt insbesondere einfach und zuverlässig mittels eines Knüpfbereiches am Kolben. Dabei kann die Primärdichtung im Knüpfbereich mit einem radial nach innen weisenden ersten Bereich oder einem radial nach außen weisenden zweiten Bereich in eine Ausnehmung/einen Hinterschnitt des Kolbens eingreifen.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Kolben an seiner Stirnseite einen reduzierten Durchmesser mit einer radial nach innen weisenden ringförmig umlaufenden Ausnehmung aufweist und dass die Primärdichtung mit einem scheibenförmigen Bereich an der Stirnseite des Kolbens anliegt und mit dem radial nach innen weisenden ersten Bereich in die Ausnehmung des Kolbens unter axialer Vorspannung eingreift.
In einer weiteren Variante kann der Kolben an seiner Stirnseite einen Durchbruch mit einem sich anschließenden radial nach außen weisenden Hinterschnitt aufweisen, wobei die Primärdichtung mit einem ringförmigen Bereich an der Stirnseite des Kolbens anliegt und durch die Ausnehmung des Kolbens ragt und mit einem radial nach außen weisenden zweiten Bereich in den zweiten Hinterschnitt des Kolbens unter axialer Vorspannung eingreift.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine erhebliche Vereinfachung der Befestigung und der Primärdichtung am Kolben für Kupplungsgeberzylinder mit bewegter Dichtung geschaffen. Eine aufwendige Dichtungsgestaltung am Innendurchmesser der Dichtung, wie sie bei ringförmigen Primärdichtungen erforderlich war, kann damit entfallen. Dadurch reduzieren sich die Prüfkosten und das Leckagerisiko erheblich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass keine Zusatzbearbeitung am Kolben notwendig ist. Das einfache Befestigen der Primärdichtung über einen Knüpfbereich (Nut im Primärdichtring und darin eingreifender Bereich des Kolbens - oder umgekehrt) gewährleistet eine einfache Montage.
Die spielfreie Anbindung der Primärdichtung in der Art eines Nutdichtrings durch axiale Vorspannung wird dadurch realisiert, dass die Primärdichtung aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, gefertigt ist. Durch diese spielfreie Befestigung wird ein konstantes Schnüffelspiel des Geberzylinders gewährleistet. Weiterhin verringert sich der axiale Bauraumbedarf für die Befestigung der Primärdichtung um mehrere Millimeter, da eine Verlagerung des Anbindungsbereichs in den Kolben hinein erfolgt, wodurch sich wiederum die Länge des Kolbens und des Geberzylinders reduzieren kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in den reduzierten und konstanten Verlustwegen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Geberzylinder, wobei die Primärdichtung
kappenartig ausgebildet ist und in eine umfangsseitige Nut des Kolbens eingreift;
Figur 2 einen Längsschnitt durch einen Geberzylinder, wobei der Kolben eine
stirnseitige Öffnung aufweist, durch welche die Primärdichtung greift.
Gemäß Figur 1 und 2 weist der Geberzylinder 1 ein Gehäuse 2 auf, in dessen Längsbohrung 3 ein Druckraum 4 durch einen von einer Betätigungsstange 5 verschiebbaren Kolben 6 begrenzt ist. Der Druckraum 4 ist der gegenüber der Längsbohrung 3 mittels einer am Kolben 6 aufgenommenen Primärdichtung 7 abgedichtet, die in der Art einer Kappe ausgebildet ist.
Die Primärdichtung 7 weist radial außen einen Dichtbereich 7D zum Gehäuse 2 hin auf, liegt an der Stirnseite 6.1 des Kolbens 6 an und ist über einen gestrichelt markierten Knüpfbereich K mit dem Kolben 6 verbunden.
Dazu weist der Kolben 7 gemäß Figur 1 stirnseitig eine im Vergleich zu seinem Kolbendurchmesser D1 verringerten stirnseitigen Durchmesser D2 auf. Zwischen den Durchmessern D1 , D2 ist eine Nut 8 mit einem im Vergleich zum stirnseitigen Durchmesser D2 weiter verringertem Nutdurchmesser D3 vorgesehen. Der Primärdichtring 7 liegt mit einer (bodenartigen) kreisförmigen Anlagefläche 7.1 an der hier kreisförmigen Stirnseite 6.1 des Kolbens 6 an und greift über den stirnseitigen Durchmesser D2 mit einem radial nach innen weisenden Bereich 7.3 in die Nut 8 unter axialer Vorspannung und axial spielfrei (klemmend) ein und grenzt an eine Schulter 9 des Kolbens 6.
Gemäß Figur 2 weist der Kolben 6 zur Befestigung der Primärdichtung 7 an seiner hier ringförmigen Stirnseite 6.1 eine Ausnehmung 6.2 mit einem sich anschließenden radial nach außen weisenden Hinterschnitt 6.3 auf. Dazu ist in diesem Fall der Kolben 6 rohrförmig ausgebildet und stirnseitig radial nach innen gebogen, so dass sich dadurch der Durchbruch 6.2 und der Hinterschnitt 6.3 ausbilden. Die Primärdichtung 7 weist im Knüpfbereich K eine zu der stirnseitigen Form des Kolbens 6 korrespondierende Kontur auf derart, dass sie mit einer ringförmigen Anlagefläche 7.2 an der ringförmigen Stirnseite 6.1 des Kolbens 6 anliegt und durch die Ausnehmung 6.2 des Kolbens 6 ragt und mit einem radial nach außen weisenden Bereich 7.4 in den Hinterschnitt 6.3 des Kolbens 6 unter axialer Vorspannung (klemmend) eingreift.
Zur Gewährleistung der axialen Vorspannung besteht die Primärdichtung 7 aus einem elastischen Material.
Dadurch, dass die Primärdichtung 7 als bzw. an einem kappenartigen bzw. deckelartigen Bauteil ausgebildet ist und eine mit der Stirnseite des Stempels korrespondierende Kontur zum axialen Einknüpfen aufweist, die über oder in das stirnseitige Ende des Kolbens 6 (welches der Betätigungsstange 5 gegenüberliegt) unter axialer Vorspannung gefügt wird, kann die Dichtfunktion bei reduzierten Prüfkosten, reduziertem axialem Bauraumbedarf und reduzierten und konstanten Verlustwegen verbessert werden.
Bezugszeichenliste
1 Geberzylinder
Gehäuse
Längsbohrung
Druckraum
Betätigungsstange
Kolben
.1 Stirnseite des Kolbens 6
.2 Ausnehmung
.3 Hinterschnitt
7 Primärdichtung
7D Dichtbereich der Primärdichtung
7.1 kreisförmigen Anlagefläche
7.2 ringförmigen Anlagefläche
7.3 radial nach innen weisender Bereich
7.4 radial nach außen weisender Bereich
8 Nut
9 Schulter
D1 Kolbendurchmesser
D2 stirnseitiger Durchmesser
D3 Nutdurch messe r
K Knüpfbereich

Claims

Patentansprüche
1. Geberzylinder (1 ) für ein hydraulisches Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeuges, bestehend aus einem Gehäuse (2), in dessen Längsbohrung (3) ein Druckraum (4) durch einen von einer Betätigungsstange (5) verschiebbaren Kolben (6) begrenzt ist, der gegenüber der Längsbohrung (3) mittels einer am Kolben (6) aufgenommenen Primärdichtung (7) abgedichtet ist, wobei die Primärdichtung (7) radial außen einen Dichtbereich (7D) zum Gehäuse (2) hin aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (7) in der Art einer Kappe ausgebildet und stirnseitig am Kolben (6) befestigt ist.
2. Geberzylinder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (7) unter axialer Vorspannung und spielfrei am Kolben (6) befestigt ist.
3. Geberzylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (7) mittels eines Knüpfbereiches (K) am Kolben (6) befestigt ist.
4. Geberzylinder (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (7) im Knüpfbereich (K) mit einem radial nach innen weisenden Bereich oder einem radial nach außen weisenden Bereich in eine Ausnehmung/einen Hinterschnitt des Kolbens (6) eingreift.
5. Geberzylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) an seiner Stirnseite (6.1) einen reduzierten Durchmesser (D2) mit einer radial nach innen weisenden ringförmig umlaufenden Nut (8) aufweist und dass die Primärdichtung (7) mit einer kreisförmigen (bodenartigen) Anlagefläche (7.1) an der Stirnseite (6.1) des Kolbens (6) anliegt und mit dem radial nach innen weisenden Bereich (7.3) in die Nut (8) des Kolbens (6) unter axialer Vorspannung eingreift.
6. Geberzylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) an seiner Stirnseite (6.1 ) eine Ausnehmung (6.2) mit einem sich anschließenden radial nach außen weisenden Hinterschnitt (6.3) aufweist und dass die Primärdichtung (7) mit einer ringförmigen Anlagefläche (7.2) an der Stirnseite (6.1) des Kolbens (6) anliegt und durch die Ausnehmung (6.2) des Kolbens (6) ragt und mit einem radial nach außen weisenden Bereich (7.4) in den Hinterschnitt (6.3) des Kolbens (6) unter axialer Vorspannung eingreift.
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