DE19516391B4

DE19516391B4 - Zylinder für hydraulische Anlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19516391B4
Application number: DE19516391A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Großpietsch (FH); Alfred Dipl.-Ing. Eusemann (FH)
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2015-05-05
Also published as: DE19516391A1

Abstract

Zylinder für hydraulische Anlagen insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse mit einer axialen Bohrung, in der ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial verschiebbar geführt ist, wobei eine Stirnseite des Kolbens mit hydraulischer Flüssigkeit beaufschlagt ist, während der Kolben gegenüber dem Gehäuse abgedichtet geführt ist, wobei ferner der Zylinder mit Anschlüssen für mindestens eine Druckleitung, sowie für eine Verbindungsleitung zu einer Flüssigkeitskammer versehen ist und Anschlüsse zu seiner Befestigung vorgesehen sind, wobei schließlich mindestens eine im Gehäuse angeordnete Nutringdichtung das Gehäuse gegenüber der Außenfläche des Kolbens abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) aus einem Innen- (1a) und einem Außenteil (1b) besteht, wobei die Kolbenstange (2) mit dem Innenteil verbunden ist und eine Einrichtung zum Dämpfen von Druckstößen zwischen dem Innen- (1a) und dem Außenteil (1b) des Kolbens (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder für hydraulische Anlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse mit einer axialen Bohrung, in der ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial verschiebbar geführt ist, wobei eine Stirnseite des Kolbens mit hydraulischer Flüssigkeit beaufschlagt ist, während der Kolben gegenüber dem Gehäuse abgedichtet geführt ist, wobei ferner der Zylinder mit Anschlüssen für mindestens eine Druckleitung, sowie für eine Verbindungsleitung zu einer Flüssigkeitskammer versehen ist und Anschlüsse zu seiner Befestigung vorgesehen sind, wobei schließlich mindestens eine im Gehäuse angeordnete Nutringdichtung das Gehäuse gegenüber der Außenfläche des Kolbens abdichtet.

Es sind bereits Zylinder für hydraulische Anlagen bekannt (z.B. DE-OS 42 12 107 ), die vorzugsweise für hydraulisch betätigte Kupplungs- oder Bremssysteme in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Es sollte mit einfachen Mitteln eine montagefreundliche und kostengünstige rückwärtige Anschlagbegrenzung erreicht werden. Hierzu werden die Kolbenstangenkugel und der Kolben durch zwei Halbschalen umschlossen. Nach der Montage der Kolbenschafthülse sind Kolben und die beiden Halbschalen untrennbar verbunden. Durch die konstruktive Gestaltung des Hinterschnitts am Kolben und durch die Noppen an den beiden Halbschalen wird bei der Montage der Baugruppe in die Kolbenschafthülse die Verbindung Kolbenstangenkugel/Kolbenpfanne spielfrei. Nachteilig ist hierbei, daß bei einer spielfreien Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben Druckstöße oder Vibrationen, die aus der hydraulischen Flüssigkeit resultieren direkt ü ber den Kolben auf die Kolbenstange und den Betätigungselementen übertragen werden.

Es sind außerdem Zyxlinder bekannt (DE-GM 71 22 529), bei denen der Kolben gegenüber der Kolbenstange in axialer Richtung nachgiebig federnd abgestützt ist, in dem auf mindestens einer Seite des Kolbens zwischen Kolben und Kolbenstange mindestens eine Tellerfeder angeordnet ist. Die axiale Beweglichkeit des Kolbens gegenüber der Kolbenstange erfordert jedoch eine Abdichtung an der Mittenbohrung um den Druck in den beiden Arbeitsräumen nicht zu beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zylinder für hydraulische Anlagen so auszubilden, dass Schwingungen bzw. Druckstöße in der hydraulischen Flüssigkeit von den Betätigungselementen abgekoppelt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolben aus einem Innen- und einem Außenteil besteht, wobei die Kolbenstange mit dem Innenteil verbunden ist und eine Einrichtung zum Dämpfen von Druckstößen zwischen dem Innen- und dem Außenteil des Kolbens angeordnet ist.

Bei dieser Ausbildung ist von Vorteil, dass in der Übertragungsstrecke von den Betätigungselementen zur hydraulischen Flüssigkeit bis zu den zu betätigenden Elementen eine Einrichtung vorgesehen ist, die Vibrationen, Schwingungen oder Druckstöße aus dem Fahrzeug bzw. Motor des Fahrzeuges auf die Betätigungselemente des Bedieners dämpft.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass die Einrichtung dem Innenteil als elastische Aufhängung zugeordnet ist und das Innenteil an seiner der Druckseite zugewandten Stirnfläche gegenüber dem Außenteil Ausnehmungen bzw. Erhöhungen aufweist.

Wird der Kolben zweiteilig ausgebildet, z.B. wenn eine Stahlhülse einen Kunststoffkern umgibt, wobei ein Kolben bestehend aus einem Innen- und Außenteil verwendet wird, ist vorgesehen, dass zwischen dem Innen- und dem Außenteil eine elastische Aufhän gung angeordnet ist, wobei die elastische Aufhängung eine zentrale umlaufende Ausnehmung aufweist, in die ein Ansatz der Kolbenstange eingreift.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass nach radial innen offene Kanäle entlang mindestens einer Mantellinie der Zylinderlaufbahn angeordnet sind, die den Hubraum am Kolben vorbei mit der Druckleitung verbinden, wobei der Querschnitt der Kanäle zwischen der Anschlußstelle der Druckleitung und der Stirnseite des Zylinders zur Erzielung einer definierten hydraulischen Dämpfung entsprechend gering bemessen sind.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt:

1 einen Zylinder für eine hydraulische Anlage im Schnitt, wobei es sich hier um einen Geberzylinder handelt
2 einen weiteren Zylinder (Nehmerzylinder) für hydraulische Anlagen im Schnitt;
3 eine weitere Ausführungsform eines Geberzylinders im Schnitt;
4 einen Nehmerzylinder im Schnitt;
5 eine weitere Ausführungsform des Geberzylinders im Schnitt.
Der in 1 dargestellte Zylinder besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 12 und dem Kolben 1. Das Gehäuse 12 ist mit einem Anschluß für eine Druckleitung 15 versehen.
Der Kolben 1 besteht aus einem Innenteil 1a und einem das Innenteil umgebenden Rohr 1b, wobei das Innenteil 1a mit der Kolbenstange 2 verbunden ist. Die obere Bildhälfte zeigt den Kolben 1 in ausgefahrener, die untere Bildhälfte den Kolben in eingefahrener Position. Im Gehäuse 12 sind in einer hinterschnittfreien Bohrung 11 mindestens eine Nutringdichtung 10 aufgenommen, wobei das Fixierungselement 13 die Nutringdichtung 10 axial fixiert und gleichzeitig über Rastnasen mit dem Gehäuse 12 verrastbar ist. Dieses Fixierungselement 13 trägt gleichzeitig einen Abstreifring 14, welcher auf der Kolbenstange 2 gleitet und von außen eintretenden Schmutz fernhält.
Die Kolbenstange 2 ist mit dem Kolben 1 über eine federnde Befestigung 5 verbunden, so dass zwischen diesen beiden Teilen eine geringfügige Axialbewegung möglich ist. Als weitere Einrichtung zum Dämpfen von Druckstößen bzw. Vibrationen ist der Endbereich 3 des Kolbens 1 mit einer elastischen Aufhängung 4b bzw. die Stirnseite 6 des Kolbens 1 gegenüber dem Boden 7 des Kolbenaußenteiles 1b ebenfalls mit einer elastischen Aufhängung 4a versehen. Die elastische Aufhängung 4a des Kolbeninnenteiles 1a kann dabei aus Ausnehmungen bzw. Erhöhungen bestehen. Für den Fall, dass der Kolben 1 ein rohrförmiges Außenteil 1b aus Metall und ein Innenteil 1a aus elastischem Material aufweist, wird durch die Ausnehmungen bzw. Erhöhungen der elastischen Aufhängung 4a einer Einrichtung zum Dämpfen von Druckstößen bzw. Schwingungen erzielt.
Aus der 2 ist ein weiterer Zylinder für hydraulische Anlagen zu entnehmen, wobei das Gehäuse 12 mit einer Druckleitung 15 versehen ist, welche mit einem Geberzylinder gemäß 1 verbunden sein kann. Der Kolben 1 besteht wiederum aus einem Innenteil 1a und einem topfförmigen Außenteil 1b, wobei zwischen dem Gehäuse 12 und dem topfförmigen Außenteil 1b in Axialrichtung verlaufende Kanäle 16 einen Zufluß von hydraulischer Flüssigkeit auf die Stirnseite 6 des Kolbens 1 gewährleisten. Die Kolbenstange 2 wird bei einem Nehmerzylinder durch die Beaufschlagung der Stirnfläche 6 des Kolbens 1 axial ausgelenkt und dient z.B. der Betätigung einer Kupplungsscheibe bzw. Bremsanlage.
Der Kolben gemäß 2 ist zweiteilig ausgebildet, wobei zwischen dem Innenteil 1a und dem Außenteil 1b wiederum eine elastische Aufhängung 4a zur einen Stirnseite 6 bzw. 4b zum Endbereich 3 des Kolbens 1 vorgesehen ist. Im Prinzip entspricht jedoch die technische Ausführung des Geberzylinders gemäß 1 einer Nehmerzylinderausführung gemäß 2.
In der 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Geberzylinders im Schnitt dargestellt, wobei wiederum im Gehäuse 12 mindestens eine Nutringdichtung 10 aufgenommen und über das Fixierungselement 13 im Gehäuse 12 gehalten ist. Auch bei dieser Ausführung trägt das Fixierungselement 13 einen Abstreifring 14, der den Innenraum gegenüber der Atmosphäre abdichtet. Die Kolbenstange 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem radial nach außen sich erstreckenden Ansatz 9 versehen, auf den eine zylindrisch ausgebildete elastische Aufhängung 4c aufgeknöpft ist. Hierzu ist die elastische Aufhängung 4c mit einer umlaufenden Ausnehmung 8 versehen, deren Querschnitt dem radial sich erstreckenden Ansatz 9 entspricht. Der Ansatz 9 kann dabei auch aus mehreren einzelnen radial sich erstreckenden Ansätzen, die über dem Umfang der Kolbenstange 2 verteilt sind, ausgebildet sein. Zur Fixierung der elastischen Aufhängung 4c ist der Kolben 1 bei dieser Ausführung mit einem topfförmigen Außenteil 1b sowie mit einem Innenteil 1a versehen, wobei das Innenteil 1a im Bereich der elastischen Aufhängung 4c zumindest teilweise über dem Umfang radial nach innen verlaufende Erstreckungen 17 aufweist.
Aus der 4 ist eine Ausführung eines Nehmerzylinders zu entnehmen, bei der im Gehäuse 12 der Kolben 1 angeordnet ist, wobei die elastische Aufhängung 4d zwischen der Stirnseite der Kolbenstange 2 bzw. der Stirnseite 6 des Kolbens 1 angeordnet ist. Diese elastische Aufhängung 4d ist in sich, durch entsprechende Materialwahl federnd ausgebildet. Der Kolben 1 wird bei dieser Ausführungsform über eine Feder 18 gegenüber der Kolbenstange 2 in Eingriff gehalten. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel der Ausführung des Nehmerzylinders gemäß 2.
Der in 5 gezeigte Geberzylinder entspricht konstruktiv weitgehend demjenigen, der bereits zur 3 beschrieben wurde, weshalb hier lediglich noch auf die konstruktiven Unterschiede eingegangen werden soll, die hauptsächlich in der Verbindung der Kolbenstange 2 mit dem Kolben 1 über eine Feder 20 als elastisches Element 4 ausgeführt ist. Die Feder stützt sich einerends an einem radial überstehenden Ring 21 der Kolbenstange 2 und anderenends an einer dieselbe umschließenden Buchse 23 ab, die ihrerseits am Innenteil 1a der Kolbenstange 2 zur Anlage kommt. Die Buchse kann elastisch ausgebildet sein.
Der Ring 21 liegt mit seiner von der Feder 20 abgewandten Seite an einem elastischen Dämpfelement 24 an, das sich am Innenteil 1a der Kolbenstange 2 abstützt, und zwar am entgegengesetzten Ende als die Buchse 23.
Die Funktion ist derart, dass bei Einleitung einer Druckkraft über die Kolbenstange 2 das Innenteil 1a in das Gehäuse 12 des Zylinders eingefahren wird und, sobald es an einem vorbestimmbaren Anschlag desselben, wie beispielsweise am Gehäuseboden 25, in Anlage kommt, die Feder 20 durch Verformung ein elastisches Abdämpfen der Druckbewegung der Kolbenstange 2 bewirkt. Umgekehrt wird bei Einleitung einer Zugkraft an der Kolbenstange 2 diese Kraft mit nur geringer elastischer Verformung über das Dämpfelement 24 auf den Innenteil 1a geleitet, so dass die Kolbenstange 2 nahezu verzögerungsfrei gegen das dieser Bewegungsrichtung zugeordnete Ende des Innenteils 1a und damit des Gehäuses 12 gezogen wird. Die Elastizität zwischen Innenteil 1a und Kolbenstange 2 ist demnach durch Einsatz der Feder 20 erheblich von der jeweiligen Wirkrichtung abhängig.

Claims

Zylinder für hydraulische Anlagen insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Gehäuse mit einer axialen Bohrung, in der ein an einer Kolbenstange befestigter Kolben axial verschiebbar geführt ist, wobei eine Stirnseite des Kolbens mit hydraulischer Flüssigkeit beaufschlagt ist, während der Kolben gegenüber dem Gehäuse abgedichtet geführt ist, wobei ferner der Zylinder mit Anschlüssen für mindestens eine Druckleitung, sowie für eine Verbindungsleitung zu einer Flüssigkeitskammer versehen ist und Anschlüsse zu seiner Befestigung vorgesehen sind, wobei schließlich mindestens eine im Gehäuse angeordnete Nutringdichtung das Gehäuse gegenüber der Außenfläche des Kolbens abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) aus einem Innen- (1a) und einem Außenteil (1b) besteht, wobei die Kolbenstange (2) mit dem Innenteil verbunden ist und eine Einrichtung zum Dämpfen von Druckstößen zwischen dem Innen- (1a) und dem Außenteil (1b) des Kolbens (1) angeordnet ist.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dem Innenteil (1a) als elastische Aufhängung (4a) zugeordnet ist und das Innenteil (1a) an seiner der Druckseite zugewandten Stirnfläche ge genüber dem Außenteil (1b) Ausnehmungen bzw. Erhöhungen aufweist.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine federnde Befestigung (5) zwischen Kolben (1) und Kolbenstange (2) vorgesehen ist.
Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innen- (1a) und dem Außenteil (1b) eine elastische Aufhängung (4c) angeordnet ist, wobei die elastische Aufhängung (4c) eine zentrale umlaufende Ausnehmung (8) aufweist, in die ein Ansatz (9) der Kolbenstange (2) eingreift.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach radial innen offene Kanäle (16) entlang mindestens einer Mantellinie der Zylinderlaufbahn angeordnet sind, die den Hubraum am Kolben (1) vorbei mit der Druckleitung (15) verbinden, wobei der Querschnitt der Kanäle zwischen der Anschlußstelle der Druckleitung (15) und der Stirnseite (6) des Zylinders zur Erzielung einer definierten hydraulischen Dämpfung entsprechend gering bemessen sind.