DE102017011793B3

DE102017011793B3 - Hydraulikzylinder mit einer belüfteten Schutzeinrichtung an einer Kolbenstange

Info

Publication number: DE102017011793B3
Application number: DE102017011793.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Sperber; Jürgen Ryba
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: Valeo Powertrain GmbH
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: FR3076872A1; FR3076872B1

Abstract

Ein Hydraulikzylinder (10) hat ein Zylindergehäuse (12), in dem ein Kolben (14) längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse einen Druckraum (18) variabel begrenzt und auf seiner vom Druckraum abgewandten Seite mit einer Kolbenstange (20) verbunden ist, deren vom Druckraum abgewandtes Ende (22) aus einem offenen Ende (24) des Zylindergehäuses herausragt. Zwischen dem vom Druckraum abgewandten Ende der Kolbenstange und dem offenen Ende des Zylindergehäuses ist eine Schutzeinrichtung (26) vorgesehen, die einen die Kolbenstange umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Balg (28) aufweist, der um die Kolbenstange eine Luftkammer (30) begrenzt, die über einen Verbindungsabschnitt (32) mit der Umgebung (34) verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt ist durch mindestens ein Feld (36) von querschnittskleinen Öffnungen (38) in der Schutzeinrichtung (26) oder der Kolbenstange gebildet, die für einen Druckausgleich zwischen der Luftkammer und der Umgebung sorgen, ohne dabei im Fahrgastraum wahrnehmbare Geräusche zu erzeugen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen hydraulischen Geber- oder Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge, wie sie massenweise in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
STAND DER TECHNIK
Eine herkömmliche hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge hat einen Geberzylinder, der an einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter angeschlossen ist. Der Geberzylinder weist ein Zylindergehäuse auf, in dessen Gehäusebohrung ein Kolben längsverschieblich aufgenommen ist. Der Geberzylinderkolben begrenzt in der Gehäusebohrung des Zylindergehäuses eine Druckkammer und kann mittels eines Kupplungspedals oder eines elektromotorischen Antriebs mechanisch mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden, was zumeist über eine Kolbenstange erfolgt, wie z.B. in der Druckschrift DE 10 2016 006 053 A1 gezeigt (siehe dort 2). Die Druckkammer des Geberzylinders ist über eine Druckleitung mit einer Druckkammer eines Nehmerzylinders hydraulisch verbunden, so dass der durch Niedertreten des Kupplungspedals oder elektromotorische Verschiebung des Geberzylinderkolbens in der Druckkammer des Geberzylinders erzeugte Druck über die Flüssigkeitssäule in der Druckleitung auf die Druckkammer des Nehmerzylinders übertragbar ist. Der Nehmerzylinder weist ebenfalls ein Zylindergehäuse mit einer Gehäusebohrung auf, in der ein die Druckkammer des Nehmerzylinders begrenzender und somit mit dem im Geberzylinder erzeugten Druck beaufschlagbarer Kolben längsverschieblich aufgenommen ist. Dem Nehmerzylinderkolben ist eine Kolbenstange zugeordnet, wie etwa in der Druckschrift DE 10 2015 010 054 A1 dargestellt (vgl. dort 1). Diese Kolbenstange greift an einem Kupplungshebel an, welcher seinerseits mit dem Ausrücklager der Kupplung in Wirkverbindung steht. Im Ergebnis kann das Ausrücklager der Kupplung über den Nehmerzylinderkolben mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden, um über einen Ausrückmechanismus die Kupplungsdruckplatte von der Kupplungsmitnehmerscheibe und somit den Motor vom Getriebe des Kraftfahrzeugs zu trennen.
Die hier zum Einsatz kommenden Hydraulikzylinder (Geber- bzw. Nehmerzylinder) sind während ihres Betriebs z.B. im Fuß- oder Motorraum eines Kraftfahrzeugs verschiedensten Umgebungseinflüssen ausgesetzt, wozu Feuchtigkeit in Form von Wasser und/ oder Öl sowie Schmutzpartikel, wie Staub oder Sand, zählen. Wären die Lauf- und Dichtflächen der Hydraulikzylinder diesen Umgebungseinflüssen ohne ausreichende Abschirmung ausgesetzt, würde sich an diesen Flächen schnell ein erheblicher Verschleiß ergeben, der zu einem vorzeitigen Ausfall der Hydraulikzylinder führen könnte. Es ist daher ein geeigneter Schutz vorzusehen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln in die Hydraulikzylinder zu verhindern.
In diesem Zusammenhang offenbart die den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bildende Druckschrift EP 1 512 882 A2 (1) einen hydraulischen Nehmerzylinder, der ein Zylindergehäuse aufweist, in dem ein Kolben längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse einen Druckraum variabel begrenzt. Auf seiner vom Druckraum abgewandten Seite ist der Kolben mit einer Kolbenstange verbunden, deren vom Druckraum abgewandtes Ende aus einem offenen Ende des Zylindergehäuses herausragt. Zwischen dem vom Druckraum abgewandten Ende der Kolbenstange und dem offenen Ende des Zylindergehäuses ist eine Schutzeinrichtung vorgesehen, um das Innere des Nehmerzylinders gegen Feuchtigkeit und Schmutzpartikel aus der Umgebung zu schützen.
Die vorbekannte Schutzeinrichtung weist des Weiteren einen die Kolbenstange umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Faltenbalg auf, der mit einem Ende an dem feststehenden Zylindergehäuse und mit einem anderen Ende an der Kolbenstange angebracht ist und um die Kolbenstange eine Luftkammer begrenzt. Mit seinen elastischen Falten kann der Faltenbalg bei einer Relativbewegung des Kolbens und damit der Kolbenstange bezüglich des Zylindergehäuses in der Art einer Ziehharmonika gestaucht oder verlängert werden, wobei der Kolben je nach Bewegungsrichtung Luft aus dem Zylindergehäuse in den Faltenbalg verdrängt oder umgekehrt Luft aus dem Faltenbalg in das Zylindergehäuse ansaugt.
Da eine Gleichausbildung der Verschiebequerschnitte des Kolbens - d.h. der freien Ringfläche zwischen Kolbenstange und Zylindergehäuse - und des Faltenbalgs - d.h. der freien Ringfläche zwischen Kolbenstange und Faltenbalg - konstruktiv oft nicht zu erreichen ist, ist, um bei einer Verschiebung des Kolbens den Aufbau eines Über- bzw. Unterdrucks in der Luftkammer zu verhindern, über einen Verbindungsabschnitt eine Verbindung von der Luftkammer zur Umgebung hin vorzusehen (Be- und Entlüftung). Andernfalls würde es zu einer starken Verformung - je nach Bewegungsrichtung des Kolbens Einfallen oder Aufstülpen - des Faltenbalgs kommen, was zu unerwünschten Geräuschen, einem erhöhten Verschleiß des Faltenbalgs und ggf. einer Beschädigung des Faltenbalgs, etwa durch übermäßiges Knittern, führen könnte.
Beim gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der Druckschrift EP 1 512 882 A2 ist der Verbindungsabschnitt zur Umgebung durch ein einfaches Belüftungsloch mit einer im Verhältnis großen Querschnittsfläche gebildet, das am vom Druckraum abgewandten Ende des Faltenbalgs stirnseitig eingebracht ist. Hierbei ist der Durchmesser des kreisrunden Belüftungslochs gleich oder größer einer Wandstärke des Faltenbalgs im Bereich seiner Falten. Bei einer derartigen Verbindung kommt es allerdings infolge der Kolbenverschiebung im Hydraulikzylinder zu einer Pumpwirkung im Bereich des Belüftungslochs, wodurch im Betrieb je nach Bewegungsrichtung des Kolbens u.U. im Fahrgastraum wahrnehmbare, mithin unerwünschte Pfeifgeräusche entstehen (Be- und Entlüftung) und Schmutzpartikel sowie Feuchtigkeit mit hoher Geschwindigkeit in die Luftkammer gezogen werden können (Belüftung).
Im Stand der Technik sind zum Schutz von Maschinenteilen gegen Staub und andere Fremdkörper schließlich auch Faltenbälge bekannt (siehe z.B. die Druckschriften DE 2 034 753 A , DE 10 2005 028 754 A1 , DE 10 2014 222 945 A1 ), bei denen im Bereich des Belüftungslochs bzw. der Belüftungsöffnung ein separater Filter ( US 3,041,885 : Filterelement, DE 21 25 117 C3 : Ringfilter), ggf. mit Vorkammer, ventilartig wirkende Lippen, Abstandshalter zur Gewährleistung eines Mindestquerschnitts der Öffnung, eine luftdurchlässige, jedoch wassersperrende Membran oder ein Diaphragma ( DE 10 2012 101 385 A1 ) oder dergleichen vorgesehen sind. Der mit diesen Maßnahmen verbundene Mehraufwand infolge von Mehrteilen und/oder einer komplizierten Ausgestaltung bzw. Herstellung des Faltenbalgs im Bereich der Belüftungsöffnung(en) ist in der Massenfertigung indes unerwünscht.
AUFGABENSTELLUNG
Der Erfindung liegt dem oben geschilderten Stand der Technik gegenüber die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach ausgebildeten Hydraulikzylinder zu schaffen, der mit einer kostengünstig herstellbaren Schutzeinrichtung gegen Feuchtigkeit und Schmutzpartikel aus der Umgebung versehen ist, welche die obigen Nachteile vermeidet und bei der insbesondere für eine unproblematische Be- und Entlüftung der Luftkammer an der Kolbenstange Sorge getragen ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch einen Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Hydraulikzylinder, der ein Zylindergehäuse aufweist, in dem ein Kolben längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse einen Druckraum variabel begrenzt und auf seiner vom Druckraum abgewandten Seite mit einer Kolbenstange verbunden ist, deren vom Druckraum abgewandtes Ende aus einem offenen Ende des Zylindergehäuses herausragt, wobei zwischen dem vom Druckraum abgewandten Ende der Kolbenstange und dem offenen Ende des Zylindergehäuses eine Schutzeinrichtung vorgesehen ist, die einen die Kolbenstange umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Balg aufweist, der um die Kolbenstange eine Luftkammer begrenzt, die über einen Verbindungsabschnitt mit der Umgebung verbunden ist; ist erfindungsgemäß der Verbindungsabschnitt durch mindestens ein Feld von querschnittskleinen Öffnungen in der Schutzeinrichtung oder der Kolbenstange gebildet, wobei die querschnittskleinen Öffnungen jeweils einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und der Durchmesser einer jeden querschnittskleinen Öffnung in einem Bereich zwischen 0,05 und 0,2 mm liegt.
Von den Erfindern im Zusammenhang mit der oben geschilderten Geräuschproblematik durchgeführte Untersuchungen haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt, dass bei einem Ersatz des vorbekannten, einzelnen, im Verhältnis großen Belüftungslochs des Verbindungsabschnitts zwischen Luftkammer und Umgebung durch ein Feld von demgegenüber querschnittskleinen Öffnungen diese Öffnungsanordnung sowohl für eine ausreichende Be- und Entlüftung der Luftkammer sorgt, so dass sich der Balg der Schutzeinrichtung im Betrieb des Hydraulikzylinders nicht übermäßig verformt, d.h. aufstülpt bzw. kollabiert, als auch zugleich das Entstehen unerwünschter Geräusche beim Luftdurchströmen des Verbindungsabschnitts wirksam verhindert.
Darüber hinaus wirkt das Feld von querschnittskleinen Öffnungen vorteilhaft als Filter: Zum einen können Schmutzpartikel ab einen gewissen Größe die querschnittskleinen Öffnungen nicht mehr von der Umgebung zur Luftkammer hin passieren und das Innere des Hydraulikzylinders verunreinigen, zum anderen kann infolge der Öffnungsgröße und der Oberflächenspannung von Wasser statisch weniger Feuchtigkeit in den Hydraulikzylinder eindringen. Da mehrere querschnittskleine Öffnungen vorgesehen sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Verbindungsabschnitt zwischen Luftkammer und Umgebung vollständig zusetzt, d.h. durch Schmutz, Ablagerungen oder Ähnliches verschlossen wird, gering. Zudem hat das Feld von querschnittskleinen Öffnungen vorteilhaft einen Selbstreinigungseffekt, indem bei Auftreten eines Überdrucks in der Luftkammer ggf. außen an den querschnittskleinen Öffnungen festhängende Schmutzpartikel abgestoßen bzw. abgesprengt werden.
Das Zusammenfassen von mehreren querschnittskleinen Öffnungen in einem Feld hat außerdem den Vorteil, dass die Herstellung eines solchen Verbindungsabschnitts schnell erfolgen kann, weil die Schutzeinrichtung bzw. die Kolbenstange bei der Ausbildung der einzelnen querschnittskleinen Öffnungen nicht über größere Relativwege bzw. -winkel verfahren oder verdreht werden muss. Einer einfachen und kostengünstigen Herstellung ist es hierbei auch förderlich, dass die querschnittskleinen Öffnungen jeweils einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Aus den vorerwähnten Versuchen hat sich ferner herausgestellt, dass der Durchmesser einer jeden querschnittskleinen Öffnung dabei in einem Bereich zwischen 0,05 und 0,2 mm liegen, bevorzugt etwa 0,1 mm betragen sollte. Schließlich ist die vorgeschlagene Maßnahme zur Be- bzw. Entlüftung der Luftkammer minimalinvasiv, d.h. bis dato vorhandene Schutzeinrichtungen oder Kolbenstangen müssen nicht grundlegend geändert werden, auch sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich.
Bei dem elastisch verformbaren Balg der Schutzeinrichtung kann es sich im Übrigen - wie im Stand der Technik - um einen Faltenbalg handeln, dies ist aber kein Muss. Ebenso gut kann es sich bei dem Balg um einen Rollbalg oder dergleichen oder eine andere elastische Manschette an einer Kolbenstange handeln.
Zur Ausbildung der querschnittskleinen Öffnungen sind verschiedene Vorgehen denkbar, beispielsweise Stanzen, Wasserstrahlen, „Nadelung“ mit erhitzten Nadeln oder dergleichen. Im Hinblick auf eine schnelle und kostengünstige Herstellung sowie eine hohe Reproduzierbarkeit der Geometrie der einzelnen querschnittskleinen Öffnungen ist es indes bevorzugt, wenn die querschnittskleinen Öffnungen lasergebohrt sind. So wurden etwa bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchen querschnittskleine Öffnungen in einem elastomeren Faltenbalg mittels eines CO₂-Lasers mit 300 W Leistung problemlos erzeugt. Dabei kommt es auch zu einer gewissen Verrundung der Kanten an den querschnittskleinen Öffnungen, was als für eine geringe Geräuschbildung vorteilhaft angesehen wird.
Prinzipiell kann das mindestens eine Feld von querschnittskleinen Öffnungen an beliebiger Stelle der Schutzeinrichtung oder der Kolbenstange angeordnet sein, solange die querschnittskleinen Öffnungen für eine ausreichende Verbindung zwischen der Luftkammer und der Umgebung sorgen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn das mindestens eine Feld von querschnittskleinen Öffnungen an einem vom Druckraum abgewandten Ende der Schutzeinrichtung oder der Kolbenstange gebildet ist. Diese Position ist nicht nur für die Herstellung der querschnittskleinen Öffnungen gut und einfach zu erreichen, sondern stellt auch sicher, dass sich die Verbindung zwischen der Luftkammer und der Umgebung möglichst weit weg von dem Druckraum und damit den Dicht- und Laufflächen des Hydraulikzylinders befindet. Die Wahrscheinlichkeit, dass ggf. über die querschnittskleinen Öffnungen eintretende, sehr kleine Schmutzpartikel an besagte Flächen gelangen, ist damit minimiert.
Des Weiteren ist es grundsätzlich möglich, nur ein Feld von querschnittskleinen Öffnungen als Verbindungsabschnitt zwischen Luftkammer und Umgebung vorzusehen. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Felder von querschnittskleinen Öffnungen vorgesehen, die gleichmäßig über dem Umfang der Schutzeinrichtung verteilt angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Balg sich vor bzw. bei dem Abblasen oder Einsaugen von Luft über die querschnittskleinen Öffnungen gleichmäßig verformt. Ein einseitiges Einfallen des Balgs oder dergleichen und damit ggf. einhergehende Geräusche werden zuverlässig vermieden.
Insbesondere in Abhängigkeit vom jeweils möglichen Ausbildungsort der Felder von querschnittskleinen Öffnungen, z.B. in einer Planfläche oder einer gekrümmten Fläche der Schutzeinrichtung, können die querschnittskleinen Öffnungen eines Felds in der Schutzeinrichtung in einer ersten Alternative in einer Reihe hintereinander angeordnet sein, die quer zur Kolbenstange verläuft. In einer zweiten Alternative können die querschnittskleinen Öffnungen eines Felds auch in einem in einer Draufsicht gesehen rechteckigen Lochraster mit Spalten und Reihen angeordnet sein, wobei benachbarte Öffnungen einer jeden Spalte und Reihe im Wesentlichen gleich voneinander beabstandet sind. Diese Ausgestaltung ist wiederum einer einfachen und günstigen Herstellung förderlich, insbesondere wenn das Lochraster in einer Draufsicht gesehen quadratisch ist.
Die Gesamtanzahl der in der Schutzeinrichtung oder der Kolbenstange vorzusehenden, querschnittskleinen Öffnungen ist in erster Linie abhängig von dem bei einem Kolbenhub zu verschiebenden Luftvolumen und der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung, wobei große Luftvolumina und/oder hohe Kolbengeschwindigkeiten tendenziell mehr querschnittskleine Öffnungen erfordern. Bei den von den Erfindern durchgeführten Versuchen hat es sich für die meisten Fälle als zweckmäßig erwiesen, wenn die Gesamtanzahl der querschnittskleinen Öffnungen zwischen 20 und 100 beträgt.
Insbesondere im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Herstellung ist es weiterhin bevorzugt, wenn wenigstens ein Teil der querschnittskleinen Öffnungen in einer Wandung des Balgs ausgebildet ist, der ansonsten verglichen zu bis dato eingesetzten Bälgen keiner Veränderung bedarf. Hierbei sollte ein Verhältnis des Durchmessers einer jeden querschnittskleinen Öffnung im Balg zu einer Wandstärke der Wandung des Balgs vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1:4 und 1:20 liegen. Solche Öffnungen lassen sich namentlich bei einer Laserausbildung der querschnittskleinen Öffnungen auch vorteilhaft schnell herstellen.
Grundsätzlich können die querschnittskleinen Öffnungen den jeweiligen Herstellerfordernissen entsprechend schräg in der Wandung des Balgs verlaufen. Bevorzugt ist es indes, wenn die querschnittskleinen Öffnungen im Wesentlichen senkrecht zur Wandung des Balgs verlaufen. So nimmt die Luft auch den kürzesten Weg von Innen nach Außen oder umgekehrt.
Wenngleich die erfindungsgemäßen Maßnahmen schließlich prinzipiell an einem beliebigen Hydraulikzylinder zum Einsatz kommen können, handelt es sich bei dem hier bevorzugt betrachteten Hydraulikzylinder um einen Geberzylinder oder einen Nehmerzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigungsvorrichtung.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten, teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder entsprechende Teile bzw. Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen - ggf. mit einem hochgestellten Strich (') zur Kennzeichnung des zweiten Ausführungsbeispiels ergänzt - versehen sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine zu beiden Seiten abgebrochene Längsschnittansicht eines Hydraulikzylinders nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem nicht montierten und unbetätigten Zustand, und zwar in der Form eines Geberzylinders für eine hydraulische Kupplungsbetätigung, der an einem offenen Ende eines Zylindergehäuses mit einer Schutzeinrichtung versehen ist, die einen elastisch verformbaren, mit einer Kolbenstange einer Kolbenbaugruppe verbundenen Faltenbalg umfasst, der um die Kolbenstange eine Luftkammer begrenzt, welche über einen Verbindungsabschnitt mit der Umgebung verbunden ist;
2 eine im Maßstab gegenüber der 1 vergrößerte Seitenansicht des entspannten Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 1 mit Blick auf mehrere Felder von querschnittskleinen Öffnungen, die einen Teil des Verbindungsabschnitts zur Umgebung bilden;
3 eine Schnittansicht des Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie III-III in 2, zur Veranschaulichung einer Verteilung der Felder von querschnittskleinen Öffnungen über dem Umfang des Faltenbalgs;
4 eine im Maßstab nochmals vergrößerte Darstellung des Details IV in 3, zur Illustration eines der Felder von querschnittskleinen Öffnungen;
5 eine Schnittansicht des Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 1 entsprechend der Schnittverlaufslinie V-V in 2;
6 eine im Maßstab nochmals vergrößerte Darstellung des Details VI in 5 zur besseren Veranschaulichung einer der querschnittskleinen Öffnungen;
7 eine Längsschnittansicht eines Hydraulikzylinders nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem nicht montierten, mit vorbestimmter Hubstellung einer Kolbenbaugruppe verrasteten Zustand, und zwar in der Form eines Nehmerzylinders für eine hydraulische Kupplungsbetätigung, der an einem offenen Ende eines Zylindergehäuses mit einer Schutzeinrichtung versehen ist, die einen elastisch verformbaren, mit einer Kolbenstange der Kolbenbaugruppe verbundenen Faltenbalg aufweist, der um die Kolbenstange eine Luftkammer begrenzt, welche über einen Verbindungsabschnitt mit der Umgebung verbunden ist;
8 eine im Maßstab gegenüber der 7 deutlich vergrößerte Darstellung des Details VIII in 7, das im Schnitt ein Feld von querschnittskleinen Öffnungen zeigt, welches einen Teil des Verbindungsabschnitts zur Umgebung bildet;
9 eine im Maßstab gegenüber der 7 vergrößerte Seitenansicht des entspannten Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 7 mit Blick auf ein Feld von querschnittskleinen Öffnungen als Teil des Verbindungsabschnitts zur Umgebung;
10 eine im Maßstab der 9 entsprechende Vorderansicht des Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 7 von links in 9, zur Veranschaulichung einer Verteilung der Felder von querschnittskleinen Öffnungen über dem Umfang des Faltenbalgs;
11 eine im Maßstab nochmals vergrößerte Darstellung des Details XI in 10, zur Illustration eines der Felder von querschnittskleinen Öffnungen;
12 eine Schnittansicht des Faltenbalgs des Hydraulikzylinders gemäß 7 entsprechend der Schnittverlaufslinie XII-XII in 9; und
13 eine vergrößerte Darstellung des Details XIII in 12, dem weitere Einzelheiten zu den querschnittskleinen Öffnungen zu entnehmen sind.

In den Zeichnungen sind elastische bzw. elastomere Bauteile, namentlich die statischen und dynamischen Dichtungen sowie der Faltenbalg zumindest teilweise zur Vereinfachung der Darstellung im unverformten Zustand gezeigt; in Wirklichkeit liegen diese verformbaren Bauteile an den benachbarten Flächen angrenzender Bauteile an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist beispielhaft für einen Hydraulikzylinder ein Geberzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge allgemein mit dem Bezugszeichen 10 beziffert. Der im nicht angeschlossenen, unbetätigten Zustand gezeigte Geberzylinder 10 hat ein Zylindergehäuse 12, in dem ein Kolben 14 einer Kolbenbaugruppe 16 längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse 12 einen Druckraum 18 variabel begrenzt. Auf seiner vom Druckraum 18 abgewandten Seite ist der Kolben 14 mit einer Kolbenstange 20 der Kolbenbaugruppe 16 verbunden, deren vom Druckraum 18 abgewandtes Ende 22 aus einem offenen Ende 24 des Zylindergehäuses 12 herausragt.
Wie noch näher beschrieben werden wird, ist zwischen dem vom Druckraum 18 abgewandten Ende 22 der Kolbenstange 20 und dem offenen Ende 24 des Zylindergehäuses 12 eine Schutzeinrichtung 26 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen die Kolbenstange 20 umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Faltenbalg 28 aufweist. Der Faltenbalg 28 begrenzt um die Kolbenstange 20 eine Luftkammer 30, die über einen Verbindungsabschnitt 32 mit der Umgebung 34 verbunden ist. Wesentlich ist, dass, wie nachfolgend ebenfalls noch näher erläutert werden wird, der Verbindungsabschnitt 32 durch mindestens ein, in den dargestellten Ausführungsbeispielen mehrere Felder 36 von querschnittskleinen Öffnungen 38 gebildet ist. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind diese Öffnungen 38 in der Schutzeinrichtung 26, namentlich dem Faltenbalg 28 vorgesehen, können indes auch in anderen Teilen der Schutzeinrichtung - sofern vorhanden - oder in der Kolbenstange vorgesehen sein, soweit diese Teile bzw. die Kolbenstange Kontakt zur Umgebung 34 haben.
Gemäß 1 ist das Zylindergehäuse 12 des Geberzylinders 10 zweiteilig aus Kunststoff ausgebildet und umfasst allgemein einen hohlen, den Druckraum 18 begrenzenden Gehäusegrundkörper 40 und einen darin eingesetzten Gehäuseeinsatz 42, über den der Kolben 14 im Zylindergehäuse 12 längsverschieblich geführt und gegen ein Verdrehen gesichert ist. Auch der über die aus dem Zylindergehäuse 12 vorstehende Kolbenstange 20 betätigbare Kolben 14 ist mehrteilig aus Kunststoff spritzgegossen, mit einem im Wesentlichen becherförmigen Kolbenaußenteil 44, das in dem Zylindergehäuse 12 den Druckraum 18 variabel begrenzt, und einem Kolbeninnenteil 46, das im Kolbenaußenteil 44 wie in der Druckschrift DE 10 2007 010 835 A1 im Einzelnen beschrieben formschlüssig befestigt und mit der Kolbenstange 20 wirkverbunden ist.
Gemäß 1 ist das Zylindergehäuse 12, genauer dessen Gehäusegrundkörper 40 an seinem in 1 linken Ende mit einem Druckanschluss 48 versehen, der mit dem Druckraum 18 kommuniziert und über den der Geberzylinder 10 auf an sich bekannte Weise mit einem Nehmerzylinder 10' - wie er z.B. in 7 gezeigt ist - hydraulisch verbunden werden kann. Der Gehäusegrundkörper 40 weist ferner einen Nachlaufanschluss (in 1 nicht zu sehen) auf, der mit einem Nachlaufbereich 50 im Zylindergehäuse 12 kommuniziert und über den der Geberzylinder 10 ebenfalls auf an sich bekannte Weise mit einem Nachlaufbehälter (nicht dargestellt) hydraulisch verbunden werden kann. In 1 ist am Zylindergehäuse 12 weiterhin ein Befestigungsflansch 52 zu erkennen, mittels dessen der Geberzylinder 10 an einer Spritzwand (nicht gezeigt) im Kraftfahrzeug montiert werden kann. Auf der in 1 rechten Seite schließlich ragt die am Kolbeninnenteil 46 mittels einer Kugelgelenkverbindung 54 angelenkte Kolbenstange 20 aus einer ovalen Öffnung 56 am offenen Ende 24 des Gehäuseeinsatzes 42 heraus, die eine gewisse Winkelauslenkung der Kolbenstange 20 bezüglich der Mittelachse des Kolbens 14 ermöglicht.
Zum Inneren des Geberzylinders 10 ist der 1 des Weiteren zu entnehmen, dass der mittels eines O-Rings 58 gegenüber dem Gehäusegrundkörper 40 statisch abgedichtete Gehäuseeinsatz 42 durch eine allgemein mit 60 bezifferte Bajonettverbindung im Gehäusegrundkörper 40 gehalten ist. Eine innenumfangsseitige Ringschulter 62 am in 1 rechten Ende des Gehäuseeinsatzes 42 bildet einen Anschlag für den Kolben 14 aus. Am in 1 linken Ende des Gehäuseeinsatzes 42 ist dieser zur Aufnahme eines elastomeren Sekundärdichtelements 64 bei 66 ringförmig ausgespart. Zwischen dem Gehäusegrundkörper 40 und dem Gehäuseeinsatz 42 ist ein Stützring 68 angeordnet, der das Sekundärdichtelement 64 von einem Primärdichtelement 70 trennt, welches seinerseits in einer zugeordneten Ringaussparung 72 des Gehäusegrundkörpers 40 sitzt.
Das Primärdichtelement 70 dichtet in einer nicht dargestellten Betriebsstellung des Kolbens 14, in der es sich über einer zylindrischen Lauffläche 74 am Außenumfang des Kolbenaußenteils 44 befindet, den Druckraum 18 gegenüber dem sich zwischen dem Primärdichtelement 70 und dem Sekundärdichtelement 64 befindenden Nachlaufbereich 50 ab, so dass im Druckraum 18 infolge eines Hubs des Kolbens 14 nach links in 1 ein Druck aufgebaut werden kann. Am Stützring 68 über dessen Umfang verteilt vorgesehene Stirnnuten 76 und Axialnuten 78 bilden zusammen mit außerhalb der Lauffläche 74 des Kolbens 14 liegenden, ebenfalls über den Umfang verteilten Axialnuten 80 und Schlitzen am druckraumseitigen Ende des Kolbenaußenteils 44 eine Nachlaufeinrichtung. Diese Nachlaufeinrichtung verbindet in der in 1 gezeigten Grundstellung des Kolbens 14 den Druckraum 18 unter der Dichtkontur des Primärdichtelements 70 hinweg mit dem Nachlaufbereich 50, um einen Druckausgleich zwischen dem Druckraum 18 und dem Nachlaufbereich 50 zu schaffen, einen Nachlauf von Hydraulikflüssigkeit vom Nachlaufbereich 50 in den Druckraum 18 zu gestatten und ggf. ein Entweichen von Luft aus dem Druckraum 18 über den Nachlaufbereich 50 zu ermöglichen. Das Sekundärdichtelement 64 schließlich liegt mit seiner Dichtkontur stets an der Lauffläche 74 des Kolbens 14 an, um den Nachlaufbereich 50 zur Atmosphäre bzw. Umgebung 34 hin abzudichten.
Weitere Details zum inneren Aufbau und zur Funktion des Geberzylinders 10 sind der Druckschrift DE 10 2016 006 053 A1 zu entnehmen, auf die an dieser Stelle ausdrücklich verwiesen wird.
Was des Weiteren den vorzugsweise aus einem thermoplastischen Vulkanisat (TPV) auf Basis von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Polypropylen (PP) ausgebildeten Faltenbalg 28 der Schutzeinrichtung 26 und dessen Befestigung am Geberzylinder 10 angeht, besitzt die Kolbenstange 20 an ihrem Ende 22 für den Anschluss an ein Kupplungspedal (nicht gezeigt) ein Verbindungsstück 82, das außenumfangsseitig mit einer umlaufenden Radialnut 84 versehen ist. In der Radialnut 84 ist der Faltenbalg 28 mit einem in 1 rechten, nach radial innen vorstehenden, abschließenden Ringbund 86 formschlüssig und dicht eingeknüpft.
Auch an seinem in 1 linken Ende besitzt der Faltenbalg 28 einen nach radial innen vorstehenden, abschließenden Ringbund 88, der formschlüssig und dicht in einer Radialnut 90 eingeknüpft ist, die axial nahe dem offenen Ende 24 am Außenumfang des Gehäuseeinsatzes 42 des Zylindergehäuses 12 ausgebildet ist. Axial im Bereich des Ringbunds 88 ist der Faltenbalg 28 ferner außenumfangsseitig mit einer umlaufenden Radialnut 92 versehen, welche der Aufnahme eines metallischen Sicherungselements 94 dient, das den Ringbund 88 des Faltenbalgs 28 auszugssicher in der Radialnut 90 des Zylindergehäuses 12 hält.
Zwischen dem Ringbund 86 und dem Ringbund 88 besitzt der Faltenbalg 28 schließlich mehrere innere und äußere Ringfalten 96, deren Anzahl abhängig ist von dem maximalen Hub des Kolbens 14 im Zylindergehäuse 12 und sicherstellt, dass der Faltenbalg 28 im Betrieb des Geberzylinders 10 weder übermäßig gedehnt noch übermäßig gestaucht wird und damit der Kolbenbewegung auch keinen beachtlichen Widerstand entgegensetzt.
Gemäß den 1 bis 3 und 5 sind die Felder 36 von querschnittskleinen Öffnungen 38 zur Be- bzw. Entlüftung der Luftkammer 30 an einem vom Druckraum 18 abgewandten Ende 98 der Schutzeinrichtung 26 gebildet, genauer gesagt auf der dem Druckraum 18 zugewandten Flanke der vom Druckraum 18 entferntesten, äußeren Ringfalte 96 des Faltenbalgs 28, nahe dem maximalen Außendurchmesser des Faltenbalgs 28. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zehn Felder 36 von querschnittskleinen Öffnungen 38 vorgesehen, die gemäß 3 gleichmäßig über dem Umfang des Faltenbalgs 28 verteilt angeordnet sind. In den 1, 2 und 5 ist auch gut zu erkennen, dass die querschnittskleinen Öffnungen 38 eines Felds 36, hier fünf Stück pro Feld 36, im Faltenbalg 28 in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, die quer zur Kolbenstange 20 verläuft.
Die 4 und 6 zeigen weitere Details zu den einzelnen Öffnungen 38, die hier sämtlich in einer Wandung 100 des Faltenbalgs 28 vorgesehen sind. Die Öffnungen 38 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Laserbohren mittels eines CO₂-Lasers mit z.B. 300 Watt Leistung ausgebildet. Wie insbesondere 6 veranschaulicht, hat jede Öffnung 38 zunächst einen im Verhältnis zur Wandstärke s der Wandung 100 des Faltenbalgs 28 kleinen Querschnitt. Gemäß 4 ist der Querschnitt jeder Öffnung 38 von der Form her im Wesentlichen kreisrund. Der Durchmesser d einer jeden querschnittskleinen Öffnung 38 liegt dabei in einem Bereich zwischen 0,05 und 0,2 mm und beträgt bevorzugt etwa 0,1 mm. Diese Größenordnung hat sich in von den Erfindern durchgeführten Versuchen als im Hinblick auf Geräuschverhalten und Filterwirkung besonders vorteilhaft erwiesen. Bezogen auf die Wandstärke s der Wandung 100 des Faltenbalgs 28 lässt sich festhalten, dass ein Verhältnis des Durchmessers d einer jeden Öffnung 38 im Faltenbalg 28 zu der Wandstärke s der Wandung 100 des Faltenbalgs 28 in einem Bereich zwischen 1:4 und 1:20 liegen sollte. Die 6 zeigt auch, dass die Öffnungen 38 im Wesentlichen senkrecht zur Wandung 100 des Faltenbalgs 28 verlaufen.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass der Geberzylinder 10 im Betrieb, d.h. bei Hüben des Kolbens 14 im Zylindergehäuse 12 über die Felder 36 von querschnittskleinen Öffnungen 38 im Faltenbalg 28 der Schutzeinrichtung 26 zu „atmen“ vermag. Wird die Kolbenstange 20 über das Verbindungsstück 82 in 1 nach links verschoben, so kann das sich anfänglich in der Luftkammer 30 befindende Luftvolumen nicht vollständig dem verglichen zum Faltenbalg 28 durchmesserkleineren Kolben 14 in das Zylindergehäuse 12 hinein folgen, wodurch in der Luftkammer 30 ein Überdruck entsteht, der über die querschnittskleinen Öffnungen 38 entweicht und diese dabei auch freibläst. Bewegt sich der Kolben 14 hingegen aus einer Betätigungsstellung (nicht gezeigt) des Geberzylinders 10 in 1 nach rechts, so verdrängt der Kolben 14 aus dem Zylindergehäuse 12 weniger Luft als die sich mit der Bewegung der Kolbenstange 20 vergrößernde Luftkammer 30 innerhalb des Faltenbalgs 28 aufzunehmen vermag. In der Folge entsteht in der Luftkammer 30 ein Unterdruck, der dazu führt, dass Luft aus der Umgebung 34 über die querschnittskleinen Öffnungen 38 angesaugt wird. Da der Querschnitt der Öffnungen 38 klein ist, besitzen diese auch eine gewisse Filterwirkung: Größere Schmutzpartikel, wie etwa Sandkörner, können hierbei über die Öffnungen 38 nicht in die Luftkammer 30 und damit auch nicht an die Lauffläche 74 des Kolbens 14 gelangen. Wie von den Erfindern durchgeführte Versuche gezeigt haben, entstehen ferner sowohl beim Entlüften (Kolbenbewegung nach links in 1) als auch beim Belüften (Kolbenbewegung nach rechts in 1) der Luftkammer 30 keine im Fahrgastraum wahrnehmbaren Geräusche infolge der Luftströmung über die querschnittskleinen Öffnungen 38.
Nachfolgend soll anhand der 7 bis 13 das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben werden, soweit es sich von dem oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, wobei gleiche oder entsprechende Teile bzw. Merkmale mit gleichen Bezugszeichen, jeweils ergänzt mit einem hochgestellten Strich (') für das zweite Ausführungsbeispiel, versehen sind.
Bei dem in 7 dargestellten Hydraulikzylinder handelt es sich um einen Nehmerzylinder 10' für eine hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge, der eine Kolbenbaugruppe 16' aufweist, die einen Kolben 14' und eine starr mit dem Kolben 14' verbundene Kolbenstange 20' umfasst. Der Nehmerzylinder 10' hat ferner ein Zylindergehäuse 12', in dem ein Druckraum 18' ausgebildet ist, der auf der einen Seite (links in 7) variabel von dem längsverschieblich im Zylindergehäuse 12' aufgenommenen Kolben 14' und auf der anderen Seite (rechts in 7) fest von einem Boden 102' des Zylindergehäuses 12' begrenzt ist. Der aus Kunststoff auf die Kolbenstange 20' aufgespritzte Kolben 14' hat hierbei eine Außenkontur 104', die ein Verkippen der Kolbenbaugruppe 16' im Zylindergehäuse 12' gestattet.
Ferner besitzt der Kolben 14' einen druckraumseitigen Fortsatz 106', auf dem vermittels eines Halterings 108' ein Dichtelement 110' zentriert gehalten ist. Das Dichtelement 110' liegt mit einer umlaufenden Dichtlippe 112' gleitfähig und dichtend an einer innenumfangsseitigen Lauffläche 114' des Zylindergehäuses 12' an. Der Haltering 108' ist auf seiner vom Dichtelement 110' abgewandten Seite mit einer ausgesteiften Verlängerung 113' versehen. Diese Verlängerung 113' ist derart dimensioniert, dass sie bei einem Verkippen der Kolbenbaugruppe 16' im Zylindergehäuse 12' dann an der Lauffläche 114' des Zylindergehäuses 12' zur Anlage gelangen kann, um die Kolbenbaugruppe 16' am Zylindergehäuse 12' abzustützen, wenn ein vorbestimmter Verkippwinkel der Kolbenbaugruppe 16' gegenüber einer Mittelachse des Zylindergehäuses 12' erreicht ist, damit Undichtigkeiten zwischen dem Dichtelement 110' und der Lauffläche 114' vermieden werden.
Auf der vom Druckraum 18' abgewandten Seite des Kolbens 14' ist des Weiteren ein Federelement 116' angeordnet, das sich einerseits an einem gehäuseseitigen, vom Zylindergehäuse 12' jedoch separaten Federteller 118' abstützt und andererseits mit der Kolbenstange 20' wirkverbunden ist, um die Kolbenbaugruppe 16' in einer vom Boden 102' des Zylindergehäuses 12' weggewandten Richtung vorzuspannen. Darüber hinaus ist ein Fixierabschnitt 120' vorgesehen, der die Kolbenbaugruppe 16' vor einer ersten Betätigung des Nehmerzylinders 10' in einer vorbestimmten Hubstellung bezüglich des Zylindergehäuses 12' fixiert, wie in 7 gezeigt. Der Fixierabschnitt 120' ist ferner dazu ausgebildet, mit der ersten Betätigung des Nehmerzylinders 10' die Kolbenbaugruppe 16' gegenüber dem Zylindergehäuse 12' freizugeben. Mit anderen Worten gesagt kann die Kolbenstange 20' bezüglich des Zylindergehäuses 12' des Nehmerzylinders 10' temporär gefesselt werden. Hierbei ist der Fixierabschnitt 120' am Federteller 118' ausgebildet und wirkt zur lösbaren Fixierung der Kolbenbaugruppe 16' bezüglich des Zylindergehäuses 12' mit einem Gegenabschnitt 122' an der Kolbenstange 20' zusammen.
Gemäß 7 ist das im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls aus Kunststoff spritzgegossene Zylindergehäuse 12' des Nehmerzylinders 10' im Bereich des Bodens 102' mit zwei einstückig angeformten Anschlüssen versehen, die in dem Druckraum 18',an dessen in 7 rechten Ende münden. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich zum einen um einen Entlüfteranschluss 124', in dem ein an sich bekannter Entlüfter 126' abgedichtet aufgenommen und befestigt ist. Zum anderen handelt es sich um einen Druckanschluss 48', in den eine Druckleitung (nicht gezeigt) hydraulisch dicht mit einem Steckerteil eingesteckt und befestigt werden kann, um den Nehmerzylinder 10' in an sich bekannter Weise hydraulisch mit einem Kupplungsgeberzylinder - wie er z.B. in 1 dargestellt ist - zu verbinden. Zur Befestigung des Nehmerzylinders 10' an etwa einer Getriebewand (nicht gezeigt) weist das Zylindergehäuse 12' nahe dem Boden 102' ferner eine metallisch verstärkte Befestigungsbohrung 128' auf, durch die sich im montierten Zustand des Nehmerzylinders 10' z.B. eine Schraube (nicht dargestellt) als Befestigungsmittel hindurch erstreckt.
Am in 7 linken, offenen Ende 24' des Zylindergehäuses 12' ist Letzteres außenumfangsseitig mit einer Radialnut 90' versehen, in der ein das Federelement 116' und das aus dem Zylindergehäuse 12' herausragende Ende 22' der Kolbenstange 20' schützend umgebender, elastomerer Faltenbalg 28' einer Schutzeinrichtung 26' mit einem innenumfangsseitigen Ringbund 88' eingeknüpft ist. Ein Sicherungselement 94', das in einer äußeren, seitlich durch zwei umlaufende Wülste begrenzten Radialnut 92' des Faltenbalgs 28' aufgenommen ist, hält den Ringbund 88' von radial außen in dieser Position.
An seinem vom Zylindergehäuse 12' abgewandten Ende ist der Faltenbalg 28' mit einem weiteren innenumfangsseitigen Ringbund 86' versehen, der in einer Radialnut 84' eingeknüpft ist, die an einer Staubschutzkappe 130' der Schutzeinrichtung 26' ausgebildet ist. Die Staubschutzkappe 130', über welche die Kolbenstange 20' im im Kraftfahrzeug montierten Zustand des Nehmerzylinders 10' betätigungswirksam an einem Kupplungshebel (nicht gezeigt) angreift, ist in an sich bekannter Weise gegenüber der Kolbenstange 20' verschwenkbar an der Kolbenstange 20' angelenkt. Genauer gesagt hat die Kolbenstange 20' an ihrem vom Druckraum 18' abgewandten Ende 22' einen Kolbenstangenkopf 132' mit einem Kugelende 134', das formschlüssig in einem inneren Kugelkalottenabschnitt 136' der Staubschutzkappe 130' eingreift, so dass die Staubschutzkappe 130' gegenüber dem Kolbenstangenkopf 132' geringfügig verkippen kann.
Weitere Details zum inneren Aufbau und zur Funktion des Nehmerzylinders 10' sind der Druckschrift DE 10 2015 010 054 A1 zu entnehmen, auf die an dieser Stelle ausdrücklich verwiesen wird.
Wie die 9 und 10 zeigen, sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel lediglich zwei Felder 36' von querschnittskleinen Öffnungen 38' vorgesehen, und zwar auf bezüglich der Kolbenstange 20' diametral gegenüberliegenden Seiten in der vom Druckraum 18' abgewandten Flanke der vom Druckraum 18' am weitesten entfernten, letzten äußeren Ringfalte 96' des Faltenbalgs 28'. Gemäß den 7 und 8 kommt der Faltenbalg 28' in seinem in 7 gezeigten, maximal gestauchten Einbauzustand mit seiner letzten inneren Ringfalte 96' an dem in diesen Figuren rechten Ende der Staubschutzkappe 130' zur Anlage. Außerdem erstreckt sich gemäß 8 der Ringbund 86' des Faltenbalgs 28' in axialer Richtung zu beiden Seiten über die Wandung 100' der letzten äußeren Ringfalte 96' des Faltenbalgs 28' hinaus. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass die querschnittskleinen Öffnungen 38' der Felder 36' durch das Material des Faltenbalgs 28' von innen abgedeckt werden können.
Wie des Weiteren am besten in den 10 und 11 zu erkennen ist, sind die querschnittskleinen Öffnungen 38' eines jeden Felds 36' in einem in einer Draufsicht gesehen rechteckigen Lochraster mit Spalten 138' und Reihen 140' angeordnet. Hierbei sind benachbarte Öffnungen 38' einer jeden Spalte 138' und Reihe 140' im Wesentlichen gleich voneinander beabstandet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Lochraster in einer Draufsicht gesehen quadratisch, mit jeweils fünf querschnittskleinen Öffnungen 38' pro Spalte 138' und Reihe 140', insgesamt also fünfundzwanzig querschnittskleinen Öffnungen 38' pro Feld 36'. Was die Form und Abmessungen der einzelnen querschnittskleinen Öffnungen 38' angeht, sei an dieser Stelle auf die obigen Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Für den Fachmann ist wiederum ersichtlich, dass der Nehmerzylinder 10' im Betrieb, d.h. bei Hüben des Kolbens 14' im Zylindergehäuse 12' über die Felder 36' von querschnittskleinen Öffnungen 38' im Faltenbalg 28' der Schutzeinrichtung 26' „atmen“ kann. Entsteht bei einem Kolbenhub ein Überdruck in der vom Faltenbalg 28' begrenzten Luftkammer 30', so entweicht dieser Überdruck über die querschnittskleinen Öffnungen 38', wobei Letztere freigeblasen werden. Baut sich hingegen bei einem Kolbenhub ein Unterdruck in der Luftkammer 30' auf, so wird Luft aus der Umgebung 34' über die querschnittskleinen Öffnungen 38' angesaugt, wobei die Felder 36' von querschnittskleinen Öffnungen 38' eine Filterwirkung entfalten und Schmutzpartikel aus der Umgebung 34' vom Inneren des Nehmerzylinders 10' fernhalten. Auch temperaturbedingte Druckunterschiede zwischen der Luftkammer 30' und der Umgebung 34' werden über die querschnittskleinen Öffnungen 38' ausgeglichen, was ebenfalls für das erste Ausführungsbeispiel gilt. Der Faltenbalg 28' kann somit nie übermäßig aufstülpen oder einfallen.
Wenngleich auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Felder 36' von querschnittskleinen Öffnungen 38' in dem Faltenbalg 28' ausgebildet sind, wiederum vorzugsweise mittels Laserbohren, können die querschnittskleinen Öffnungen 38' stattdessen oder zusätzlich auch in der Staubschutzkappe 130' der Schutzeinrichtung 26' ausgebildet sein.
Zu beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist schließlich noch zu sagen, dass nach den von den Erfindern durchgeführten Versuchen die Gesamtanzahl der querschnittskleinen Öffnungen 38, 38' bevorzugt zwischen 20 und 100 betragen sollte. Überraschenderweise hat sich bei diesen Versuchen auch gezeigt, dass die durch alle querschnittskleinen Öffnungen 38, 38' der jeweiligen Schutzeinrichtung 26, 26' gebildete Gesamtquerschnittsfläche des Verbindungsabschnitts 32, 32' zur Umgebung 34, 34' deutlich kleiner sein kann als die Querschnittsfläche bei den vorbekannten 1-Loch-Lösungen (z.B. EP 1 512 882 A2 ), ohne dass dies einer ausreichenden Be- bzw. Entlüftung der jeweiligen Luftkammer 30, 30' entgegenstehen würde. In allen Fällen waren im Fahrgastraum wahrnehmbare Geräusche infolge der Luftströmung über die querschnittskleinen Öffnungen 38, 38' nicht auszumachen.
Ein Hydraulikzylinder hat ein Zylindergehäuse, in dem ein Kolben längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse einen Druckraum variabel begrenzt und auf seiner vom Druckraum abgewandten Seite mit einer Kolbenstange verbunden ist, deren vom Druckraum abgewandtes Ende aus einem offenen Ende des Zylindergehäuses herausragt. Zwischen dem vom Druckraum abgewandten Ende der Kolbenstange und dem offenen Ende des Zylindergehäuses ist eine Schutzeinrichtung vorgesehen, die einen die Kolbenstange umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Balg aufweist, der um die Kolbenstange eine Luftkammer begrenzt, die über einen Verbindungsabschnitt mit der Umgebung verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt ist durch mindestens ein Feld von querschnittskleinen Öffnungen in der Schutzeinrichtung oder der Kolbenstange gebildet, die für einen Druckausgleich zwischen der Luftkammer und der Umgebung sorgen, ohne dabei im Fahrgastraum wahrnehmbare Geräusche zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

10: Hydraulikzylinder / Geberzylinder
10': Hydraulikzylinder / Nehmerzylinder
12, 12': Zylindergehäuse
14, 14': Kolben
16, 16': Kolbenbaugruppe
18, 18': Druckraum
20, 20': Kolbenstange
22, 22': Ende
24, 24': offenes Ende
26, 26': Schutzeinrichtung
28, 28': Faltenbalg
30, 30': Luftkammer
32, 32': Verbindungsabschnitt
34, 34': Umgebung
36, 36': Feld
38, 38': querschnittskleine Öffnung
40: Gehäusegrundkörper
42: Gehäuseeinsatz
44: Kolbenaußenteil
46: Kolbeninnenteil
48, 48': Druckanschluss
50: Nachlaufbereich
52: Befestigungsflansch
54: Kugelgelenkverbindung
56: Öffnung
58: O-Ring
60: Bajonettverbindung
62: Ringschulter
64: Sekundärdichtelement
66: Aussparung
68: Stützring
70: Primärdichtelement
72: Ringaussparung
74: Lauffläche
76: Stirnnut
78: Axialnut
80: Axialnut
82: Verbindungsstück
84, 84': Radialnut
86, 86': Ringbund
88, 88': Ringbund
90, 90': Radialnut
92, 92': Radialnut
94, 94': Sicherungselement
96, 96': Ringfalte
98, 98': Ende
100, 100': Wandung
102': Boden
104': Außenkontur
106': Fortsatz
108': Haltering
110': Dichtelement
112': Dichtlippe
113': Verlängerung
114': Lauffläche
116': Federelement
118': Federteller
120': Fixierabschnitt
122': Gegenabschnitt
124': Entlüfteranschluss
126': Entlüfter
128': Befestigungsbohrung
130': Staubschutzkappe
132': Kolbenstangenkopf
134': Kugelende
136': Kugelkalottenabschnitt
138': Spalte
140': Reihe
d: Durchmesser
s: Wandstärke

Claims

Hydraulikzylinder (10, 10'), mit einem Zylindergehäuse (12, 12'), in dem ein Kolben (14, 14') längsverschieblich aufgenommen ist, der im Zylindergehäuse (12, 12') einen Druckraum (18, 18') variabel begrenzt und auf seiner vom Druckraum (18, 18') abgewandten Seite mit einer Kolbenstange (20, 20') verbunden ist, deren vom Druckraum (18, 18') abgewandtes Ende (22, 22') aus einem offenen Ende (24, 24') des Zylindergehäuses (12, 12') herausragt, wobei zwischen dem vom Druckraum (18, 18') abgewandten Ende (22, 22') der Kolbenstange (20, 20') und dem offenen Ende (24, 24') des Zylindergehäuses (12, 12') eine Schutzeinrichtung (26, 26') vorgesehen ist, die einen die Kolbenstange (20, 20') umgebenden, nach Maßgabe der Kolbenstangenbewegung elastisch verformbaren Balg (28, 28') aufweist, der um die Kolbenstange (20, 20') eine Luftkammer (30, 30') begrenzt, die über einen Verbindungsabschnitt (32, 32') mit der Umgebung (34, 34') verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (32, 32') durch mindestens ein Feld (36, 36') von querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') in der Schutzeinrichtung (26, 26') oder der Kolbenstange gebildet ist, wobei die querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') jeweils einen kreisrunden Querschnitt aufweisen und der Durchmesser (d) einer jeden querschnittskleinen Öffnung (38, 38') in einem Bereich zwischen 0,05 und 0,2 mm liegt.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') lasergebohrt sind.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Feld (36, 36') von querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') an einem vom Druckraum (18, 18') abgewandten Ende (98, 98') der Schutzeinrichtung (26, 26') oder der Kolbenstange gebildet ist.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Felder (36, 36') von querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') vorgesehen sind, die gleichmäßig über dem Umfang der Schutzeinrichtung (26, 26') verteilt angeordnet sind.
Hydraulikzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die querschnittskleinen Öffnungen (38) eines Felds (36) in der Schutzeinrichtung (26) in einer Reihe hintereinander angeordnet sind, die quer zur Kolbenstange (20) verläuft.
Hydraulikzylinder (10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die querschnittskleinen Öffnungen (38') eines Felds (36') in einem in einer Draufsicht gesehen rechteckigen Lochraster mit Spalten (138') und Reihen (140') angeordnet sind, wobei benachbarte Öffnungen (38') einer jeden Spalte (138') und Reihe (140') im Wesentlichen gleich voneinander beabstandet sind.
Hydraulikzylinder (10') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochraster in einer Draufsicht gesehen quadratisch ist.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtanzahl der querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') zwischen 20 und 100 beträgt.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) einer jeden querschnittskleinen Öffnung (38, 38') etwa 0,1 mm beträgt.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') in einer Wandung (100, 100') des Balgs (28, 28') ausgebildet ist.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Durchmessers (d) einer jeden querschnittskleinen Öffnung (38, 38') im Balg (28, 28') zu einer Wandstärke (s) der Wandung (100, 100') des Balgs (28, 28') in einem Bereich zwischen 1:4 und 1:20 liegt.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die querschnittskleinen Öffnungen (38, 38') im Wesentlichen senkrecht zur Wandung (100, 100') des Balgs (28, 28') verlaufen.
Hydraulikzylinder (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hydraulikzylinder um einen Geberzylinder (10) oder einen Nehmerzylinder (10') für eine hydraulische Kupplungsbetätigungsvorrichtung handelt.