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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiger Hydraulikzylinder kann insbesondere ein Masterzylinder bzw. Geberzylinder für eine hydraulische Brems- oder Kupplungsbetätigung für ein Kraftfahrzeug sein.
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Eine herkömmliche hydraulische Kupplungssteuerung für Kraftfahrzeuge weist einen Geberzylinder auf, der mit einem mit Hydraulikfluid gefüllten Behälter verbunden ist und der zum Beispiel über ein Kupplungspedal oder einen elektromotorischen Antrieb betätigt werden kann. Der Geberzylinders ist über eine Druckleitung hydraulisch mit einem Nehmerzylinder verbunden, so dass der durch Niederdrücken des Kupplungspedals bzw. durch elektromotorische Bewegung des Geberzylinderkolbens im Druckraum des Geberzylinders erzeugte Druck über die Flüssigkeitssäule in der Druckleitung auf den Nehmerzylinder übertragbar ist. Infolgedessen wird das Ausrücklager der Kupplung über den Nehmerzylinderkolben mit einer Betätigungskraft beaufschlagt, um über einen Ausrückmechanismus die Kupplungsdruckplatte von der Kupplungsscheibe und somit den Motor von dem Getriebe des Kraftfahrzeugs zu trennen. In entsprechender Weise ist auch bei einer hydraulischen Bremsbetätigung für Kraftfahrzeuge der Geberzylinder über eine Druckleitung hydraulisch mit einem Nehmerzylinder verbunden, so dass der durch Niederdrücken des Bremspedals im Geberzylinder erzeugte Druck über die Druckleitung auf den Nehmerzylinder übertragen und infolge der dortigen Beaufschlagung des Nehmerzylinderkolbens die Bremse betätigt wird.
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Hydraulikzylinder bzw. Geberzylinder mit diesen Funktionen sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2016 006 053 A1 derselben Anmelderin, von der Anspruch 1 im Oberbegriff ausgeht, allgemein bekannt.
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Ein Nachteil der bisher bekannten Hydraulikzylinder bestehen darin, dass es am Ende der axialen Verschiebung des Kolbens zu geringfügigen Relativbewegungen des Kolbens in Bezugs zum Gehäuse und/oder zu der am Kolben angelenkten Kolbenstange kommen kann, die auch als „Umschlagen“ des Kolbens bezeichnet werden und störende Geräusche verursachen. Da der Kolben in der Regel als Hohlkörper ausgeführt ist, wirkt er in der Form einer Trommel als Resonanzkörper, der die störenden Geräuschen noch verstärkt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere für eine hydraulische Brems- oder Kupplungsbetätigung in einem Kraftfahrzeug eingesetzten und möglichst einfach ausgebildeten Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der im Betrieb am Ende der axialen Verschiebung des Kolbens besonders leise sowie kostengünstig herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei einem zur Verwendung als Masterzylinder bzw. Geberzylinder für eine hydraulische Brems- oder Kupplungsbetätigung in einem Kraftfahrzeug geeigneten Hydraulikzylinder, der ein Gehäuse mit einem darin zur volumenvariablen Begrenzung eines Druckraums in einer Axialrichtung verschiebbar geführten Kolben umfasst, ist an einer äußeren Seite des Gehäuses erfindungsgemäß ein Stützelement angebracht, das mit mindestens einem radial nach innen weisenden Abschnitt an einem aus dem Gehäuse herausragenden Teilbereich des Kolbens anliegt.
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Mit anderen Worten ausgedrückt stützt sich das Stützelement mit dem mindestens einen radial inneren Abschnitt auf dem aus dem Gehäuse des Hydraulikzylinders herausragenden Bereich des Kolbens ab.
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In der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe „axial“ und „radial“ mit Bezug auf die Verschieberichtung des Kolbens im Gehäuse und somit auch mit Bezug auf die Längsachse des Kolbens verwendet.
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Ein wesentlicher Vorteil liegt bei der erfindungsgemäßen Ausführung darin, dass das Stützelement die durch das Umschlagen des Kolbens verursachten störenden Geräusche dämpft. Durch sein ständiges Anliegen an der Außenwandung des Kolbens werden die Schallwellen von dem durch den holen Kolben gebildeten Resonanzkörper zumindest größtenteils über das Stützelement in das Gehäuse geleitet, was infolge seiner deutlich höheren Masse nicht so stark schwingt. Die Geräusche werden dadurch gedämpft und sind somit nicht mehr so laut und störend wahrnehmbar.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht bei dem erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder darin, dass die Zentrierung des Kolbens relativ zur Mittelachse einer zur Führung des Kolbens im Gehäuse vorgesehenen Führungsbuchse durch das ständig am Kolben anliegende Stützelement erheblich verbessert ist. Das gilt umso mehr, wenn zwischen der Außenwandung des Kolbens und der Innenwandung der Führungsbuchse ein radiales Spiel vorgesehen ist, um bei verschiedener Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Kolben und Führungsbuchse ausgleichen zu können.
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Insbesondere auch bei größeren Hubbewegungen des Kolbens aus dem Gehäuse heraus kann das Stützelement so auch eine zusätzliche Abstützung gegen radiale Auslenkungen des Kolbens bilden.
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Das erfindungsgemäß vorgesehene Stützelement kann schnell und einfach insbesondere auch nachträglich noch an bereits in einem Kraftfahrzeug oder in anderen Anwendungsfällen eingebauten Hydraulikzylindern angebracht werden. Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder zeichnet sich dabei insgesamt durch eine einfache Konstruktion und geringe Herstellungskosten aus.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stützelement durch eine gelochte Stützscheibe gebildet, die zumindest mit einem Abschnitt ihres Innenumfangs an dem aus dem Gehäuse herausragenden Bereich des Kolbens anliegt. Das Stützelement kann hierdurch besonders kleinbauend ausgeführt werden.
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Günstig ist es dabei, wenn die Stützscheibe in einer Ebene verläuft, die senkrecht zu der Längsachse des Kolbens und somit senkrecht zu der Richtung seiner Hubbewegung liegt.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stützscheibe durch einen vorzugsweise in radialer Richtung verlaufenden Schlitz geschlitzt. Auf diese Weise kann eine Federwirkung der Stützscheibe erreicht werden, so dass sie elastisch federnd an der Außenwandung des Kolbens anliegt.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Innendurchmesser der Stützscheibe zumindest geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens in dem aus dem Gehäuse herausragenden Bereich, an dem die Stützscheibe anliegt. Die geschlitzte Stützscheibe wird dabei durch elastische Verformung so weit aufgeweitet, dass sie an dem Kolben anliegen und bei dessen Betätigung daran entlanggleiten kann.
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Eine besonders einfache und schnell auch nachträglich noch ausführbare Montage des Stützelements kann dadurch erreicht werden, dass es formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Gehäuse angebracht ist.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das das Stützelement an einem außenseitig am Gehäuse hülsenförmig vorstehenden Kragen angebracht ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stützelement mehrere über seinen Umfang verteilte und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Arme, die sich zumindest im Wesentlichen axial erstrecken und in radialer Richtung elastisch zurückfedernd auslenkbar sind, und die jeweils eine in radialer Richtung nach innen oder nach außen vorspringende Haltenase aufweisen, welche einen nach außen bzw. nach innen ragenden radialen Vorsprung am Kragen hintergreift, wenn das Stützelement an dem Gehäuse angebracht ist. Auf diese Weise kann das Stützelement bei der Montage unter vorübergehender elastischer Verformung der Arme besonders leicht axial aufgeklipst und so ein einfacher und gleichmäßiger Halt über den gesamten Umfang des Stützelements bzw. der Stützscheibe erzielt werden.
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Günstig ist es dabei weiterhin, wenn der Kragen an einer an dem Gehäuse befestigten, insbesondere angeschweißten Führungsbuchse ausgebildet ist, die den Kolben mit einem radialen Spiel umgibt. Diese Führungsbuchse besteht vorzugsweise aus Kunststoff und kann vorteilhafterweise weitere Elemente, etwa eine am Kolben anliegende Sekundärdichtung tragen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Stützelement aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Thermoplast, insbesondere aus Polyoxymethylen besteht. Hierdurch kann vor allem auch in der Ausführung als geschlitzte Stützscheibe die gewünschte Elastizität besonders gut erzielt werden.
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Das Stützelement kann an einem den Kolben umgebenden Kragen des Gehäuses angebracht werden, der für die Befestigung einer/eines zum Schutz vor Schmutzpartikeln angeordneten Schutzkappe oder Faltenbalgs vorgesehen ist. Dabei kann eine derartige Schutzkappe oder ein entsprechender Faltenbalg auch am Stützelement selbst oder über das Stützelement hinweg an dem Kragen des Gehäuses befestigt werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Stützelement für einen Hydraulikzylinder der vorangehend beschriebenen Art, das mindestens einen radial nach innen weisenden Abschnitt umfasst, der geeignet ist, an einem aus dem Gehäuse des Hydraulikzylinders herausragenden Teilbereich des Kolbens anzuliegen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kupplungsbetätigungssystem sowie ein Bremsbetätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, welches einen Hydraulikzylinder der vorangehend beschriebenen Art umfasst.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Kraftfahrzeug, das ein derartiges Kupplungsbetätigungssystem und/oder ein derartiges Bremsbetätigungssystem umfasst.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geberzylinders,
- 2: Seitenansicht des Geberzylinders aus 1,
- 3: Querschnitt durch einen Teilbereich des Geberzylinders aus 2, und
- 4: perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stützelements aus den 1 bis 3.
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In den 1 und 2 ist beispielhaft für einen Hydraulikzylinder ein Geberzylinder für eine hydraulische Kupplungsbetätigung in einem Kraftfahrzeug allgemein mit dem Bezugszeichen 1 beziffert. Der hier im nicht eingebauten Zustand gezeigte Geberzylinder 1 hat ein Gehäuse 2, in dem ein Kolben 3 entlang seiner Mittelachse 4 axial verschiebbar geführt ist. An seinem in 3 links liegenden freien vorderen Ende trägt der Kolben 3 eine Primärdichtung 5, um einen Druckraum 6 im Inneren des Gehäuses 2 abzudichten. Durch Verschieben des Kolbens 3 über die an seinem in 3 rechts liegenden hinteren Ende mittels einer Kugelgelenkverbindung angelenkte Kolbenstange 7, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum durch Betätigen des Kupplungspedals bewegt wird, kann das Volumen des Druckraums 6 variiert werden, um so Druck für die Betätigung der Kraftfahrzeugkupplung auf- oder abzubauen. Dazu ist der Geberzylinder 1 im angeschlossenen Zustand über eine an seinem Druckanschluss 8 angeschlossene Druckleitung hydraulisch mit einem Nehmerzylinder verbunden, dessen Nehmerzylinderkolben dann auf das Ausrücklager der Kupplung einwirkt, um die Kupplung über einen Aus- und Einrückmechanismus zu öffnen oder zu schließen (nicht dargestellt).
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Das aus einem Kunststoff spritzgegossene Gehäuse 2 hat ferner einen Nachlaufanschluss 9, über den der Geberzylinder 1 auf an sich bekannte Weise hydraulisch mit einem hier nicht dargestellten Nachlaufbehälter verbunden werden kann. Außerdem sind am Zylindergehäuse 2 Befestigungsaugen 10 angeformt, die im Kraftfahrzeug auf an sich bekannte Weise der Befestigung des Geberzylinders 1 beispielsweise mittels Schrauben an einer hier nicht dargestellten Wand des Kraftfahrzeugs dienen.
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An seinem in den 1 bis 3 rechts liegenden hinteren Ende hat das Gehäuse 2 eine Öffnung, in die zur axialen Führung des Kolbens 3 eine Führungsbuchse 11 eingesetzt ist. Die aus Kunststoff bestehende Führungsbuchse 11 ist hier mit dem Gehäuse 2 verschweißt. Sie trägt an ihrem in 3 links liegenden vorderen Ende eine gelochte Anschlagscheibe 12, die mit einem hinter der Primärdichtung 5 liegendem ringförmigen Absatz 13 des Kolbens 3 zusammenwirken kann, um einen Endanschlag für den Kolben 3 zu bilden. Hinter der Anschlagscheibe 12 trägt die Führungsbuchse 11 ferner eine außenseitig am Kolben 3 anliegende Sekundärdichtung 14. An ihrem in 3 rechts liegenden vorderen Ende ist ein hülsenförmig vorstehenden Kragen 15 angeformt, der an seinem freien Ende einen radial nach außen ragenden ringförmigen Vorsprung 16 aufweist, mit dessen Hilfe beispielsweise zum Schutz vor Schmutzpartikeln ein hier nicht dargestellter Faltenbalg am Kragen 15 befestigt werden kann.
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Das mit der Kolbenstange 7 verbundene hintere Ende des Kolbens 3 ragt durch den Kragen 15 der Führungsbuchse 11 hindurch aus dem Gehäuse 2 heraus. Erfindungsgemäß ist in dem aus dem Gehäuse 2 herausragenden Bereich 17 des Kolbens 3 ein Stützelement 18 am Gehäuse 2 angeordnet, das mit dem Kolben 3 durch Anliegen zusammenwirkt. Das Stützelement 18 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine gelochte Stützscheibe 19, die mit ihrem Innenumfang 20 ständig an dem Bereich 17 des Kolbens 3 anliegt und bei einer Verschiebung des Kolbens 3 daran entlanggleitet.
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Das Stützelement 18 besteht aus dem Thermoplast Polyoxymethylen, das sich wie ein Gleitlager durch selbstschmierende Eigenschaften und eine gute Elastizität auszeichnet. Die Stützscheibe 19 ist an einer Stelle ihres Umfangs durch einen radial durchgehenden Schlitz 21 unterbrochen, wodurch sie unter Änderung ihres Innendurchmessers in Umfangsrichtung federn kann. Im unbelasteten Zustand hat der Innenumfang 20 der Stützscheibe 19 einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens 3. Die geschlitzte Stützscheibe 19 federt dabei im montierten Zustand durch elastische Verformung so weit auf, dass sie kontinuierlich unter einer Vorspannung an der Außenwandung des Kolbens 3 anliegt und bei dessen Bewegung auch unter dieser Vorspannung daran entlanggleiten kann.
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Um das Stützelement 18 auf einfache Weise form- und kraftschlüssig am Gehäuse 2 anbringen zu können, weist das Stützelement 18 mehrere über seinen Umfang verteilte und sich axial erstreckende Arme 22 auf, die in radialer Richtung elastisch federnd sind. Jeder Arm 22 trägt an seinem freien Ende eine radial nach innen vorspringende Haltenase 23, die im fertig montierten Zustand den am Kragen 15 der Führungsbuchse 11 radial nach außen vorstehenden Vorsprung 16 hintergreift. Um ein einfaches Aufklipsen des Stützelements 18 zu ermöglichen sind sowohl am Kragen 15 als auch an den Haltenasen 23 Einlaufschrägen ausgebildet, die beim axialen Aufdrücken des Stützelements 18 auf den Kragen 15 derart miteinander zusammenwirken, dass sie ein Auffedern der Arme 22 nach außen bewirken, bis diese schließlich wieder nach innen zurückfedern können, wenn die Haltenasen 23 an dem Vorsprung 16 vorbei gedrückt sind. Auch in dem in den 1 bis 3 gezeigten fertig montierten Zustand des Stützelements 18 kann zum Schutz vor Schmutzpartikeln noch ein Faltenbalg an dem Kragen 15 befestigt werden, der dann auch das Stützelement 18 mit überdeckt.
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Durch das erfindungsgemäße Stützelement 18 wird so ein leicht und schnell auch nachträglich noch an einem Hydraulikzylinder 1 anbringbares Hilfsmittel geschaffen, welches durch Umschlagen des Kolbens hervorgerufene störende Geräusche wirksam dämpft und somit zu einem leiseren Betrieb des Hydraulikzylinders 1 führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016006053 A1 [0003]
