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Geberzylinder
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Die Erfindung betrifft einen Geber zylinder, insbesondere ü hydraulische
Kupplungsbetätigungen von Kraft fahrzeugen, mit einem Gehäuseflansch zum Befestigen
des Geberzylinders und mit einem in einem Gehäuse in einer Bohrung von einer Betätigungsstange
verschiebbaren, mit einer Dichtungsanordnung gegenüber dein Gehäuse gedichteten
Kolben, der mit se:inem der Betätigungsstange zuyekehrten Ende aus dem Gehäuse hervorragt
und der zur Aufnahme der Betätigungsstange eine zentrale Ausnehmung aufweist, an
deren Boden die Betätigungsstange fest verbunden ist.
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Ein derartiger Geberzylinder ist aus der DE-OS 31 49 628 bekannt.
Hierbei ist die Betätigungsstange über das Halteelement mit dem Kolben verbunden.
Durch diese Verbindung wird eine geringe Verschwenkbarkeit der Betätigungsstange
bei zuverlässiger axialer und spiel freier Sicherung erreicht Die Betätigungsstange
weist einen Ringbund auf, der in Lösestellung des Geberzylinders an einer in der
Bohrung des Gehäuses befestigten Scheibe anschlägt. Eine derartige Lösung läßt sich
insbesondere dann nicht mehr verwirklichen, wenn der Kolben aus dem offenen Ende
der Bohrung des Gehäuses hervorragt. Eine derartige Konstruktion ist dann unvorteilhaft,
wenn aufgrund einer Gewichtsreduzierung des Geberzylinders das Gehäuse in seiner
axialen Baulänge so kurz wie möglich gehalten werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Geberzylinder der oben angegebenen
Gattung zu schaffen, der bei äußerst kurzer Gehäusebauläge eine einfache Montage
ermöglicht und ar bei den beim Rückhub der Betätigungsstange aus dem Gehäuse auftretenden
Kräften unbeansprucht bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfidnungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ende des
Kolbens mit seiner Ausnehniung aus dem Gehäuse hervorsteht, daß eine erste, in der
Ausnehmung befestigte Hülse die Betätigungsstange mit dem Kolben verbindet und daß
sich die erst Hülse an einer zweiten Hülse abstützt, die an einer der Betätigungsstange
zugewandten Stirnfläche des Gehäuseflansches anliegt. Das kolbenseitige Ende der
Betätigungsstange wird im Kolben geführt und überträgt bei Betätigung des Geberzylinders
die auf die Betätigungsstange einwirkenden Kräfte auf den Kolben. Die in Löserichtung
des Geberzylinders auf die Betätigungsstange einwirkenden Rückzugskräfte werden
hingegen erfindungsgemäß nicht am Kolben, sondern direkt über die erste und zweite
Hülse an ein gehäusefestes Bauteil, beispielsweise die Spritzwand eines Fahrzeugs,
übertragen. Dies wirkt sich dann insbesondere vorteilhaft aus, wenn infolye einer
sehr schnellen Lösebewegung des Kupplungspedals verhältnismäßig große Kräfte kurzzeitig
in Löserichtung des Geberzylinders an der Betätigungsstange auftreten und diese
nun nicht mehr über den Kolben, sondern erfindunysgemäß direkt auf die Spritzwand
eines Kraftfahrzeuges übergeleitet werden.
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Der Kolben ist, sobald die erste Hülse an der zweiten Hülse anschlägt,
frei von weiteren Rückzugskräften.
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Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich insbesondere bei einem aus
Kunststoff hergestellten Kolben anwenden, da die für Kunststoff vorgeschriebene
Beanspruchung verhältnismäßig gering ist. Dies gilt ebenso für das Kunsstoffge--häuse
des Geberzylinders, so daß es aus Festigkeitsgründen von Vorteil ist, wenn die Rückzugskräfte
der Betätigungsstange direkt von dem Pedalbock bzw. der Spritzwand auf das Kraftfahrzeug
übertragen werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfidnung ist vorgesehn, daß die erste
Hülse im Querschnitt im wesentlichen hutförmig ausgebildet ist, deren radial nach
innen gerichteter Ringbund über ein Dämpfungselement in Betätigungsrichtung des
Geberzylinders auf einen an der Betätigungsstange ausgebildeten Stufe drückt und
deren radial nach außen geri.chteter Ringbund in geringem Abstand von der Stirnfläche
am Ende des Kolben entfernt ist. Die erste Hülse ist hierbei so bemessen, daß sie
zum einen die Betätigungsstange über das Federelement spiel frei am Kolben hält
daß sie und zum anderen ein Spiel zwischen der Stirnfläche am Ende des Kolbens und
dem am offenen Ende ausgebildeten Ringbund einhält. Die Hülse ist als Fließpreß-
oder Tiefziehteil einfach und kostengünstig herstellbar.
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Damit sich die erste Hülse in Löserichtung des Geberzylinders an einem
ortsfesten Bauteil abstützen kann, ist vorgeshen, daß die zweite Hülse im Querschnitt
im wesentlichen hutförmig ausgebildet ist, daß das die zweite Hülse aus dem Gehäuse
herausragende Ende des Kolbens von außen umgibt, wobei deren radial nach innen gerichteter
Ringbund am Ringbund der ersten Hülse anliegt und deren wobei radial nach außen
gerichteter Ringbund an einer ringförmigen Vertiefung an der Stirnfläche des Flansches
bündig aliegt. Hierbei ist der Abstand der beiden Ringbunde an der zweiten Hülse
so bemessen, daß bei Anlage der zweiten Hülse an der ersten Hülse der radial äußere
Ringtund gerade an der Stirnfläche des Flansches zur Anlage gelangt. Beim befestigtren
des Geberzylinders an einem ortsfesten
Bauteil eines Kraftfahrzeuges,
beispielsweise an der Spritzwand, wird der radial äußere Bund der zweiten Hülse
zwischen dem Flansch und der Spritzwand so eingespannt daß die zweite Hülse ortsfest
mit der Spritzwand verbunden ist. Die zweite rnilse ist ein aus Blech tiefgezogenes
Teil und ist daher äußerst preisgünstig herstellbar.
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Damit die axiale Baulänge des Gehäuses des Geberzylinders besonders
kurz wird, wurde die Druckfeder von der Arbeitskammer nach draußen verlegt und sie
stützt sich eln einem an der äußeren Mantel fläche der zweiten Hülse ausgebildeten
ringförmigen Absatz und an einem am freien Ende der Betätigungsstange befestigten
Anschlag in Lösestellung des Geberzylinders mit Vorspannung ab. Die Verlegung der
Druckfeder nach außen hat weiterhin den Vorteil, daß bei der Auslegung der Druckfeder
die räumliche Begrenzung keine so wesentliche Rolle mer spielt und daher eine besonders
weiche Druck feder mit der gewünschten Rückstellkraft benutzt werden kann. Die Druckfeder
dient gleichzeitig vor dem Einbau des Geberzylinders in ein Kraftfahrzeug als Zentrierung
für die Betätigungsstange, die somit nicht allzu großen Schwenkbewegungen um den
Lagerpunkt im Kolben ausgesetzt ist Damit bei sehr schnellen Schnalzbewegungen des
Kupplungspedals nicht die Betätigungsstange metallisch gegen die erste Hülse fährt,
ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Federelement
aus einer ringförmigen, aus elastischem Material bestehenden Scheibe hergestellt
ist. Hierdurch werden auch Klappergeäusche beim Rückhub der Betätigungsstange vermieden.
Die elastische Scheibe sorgt für eine spielfreie, mit geringer Vorspannung versehene
Führung der Betätigungsstange am Kolben.
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Es ist vorteilhaft, daß die Dichtungsanordnung aus einer zwischen
der Bohrung und dem Kolben angeordneten Führungshülse mit in ortsfester Lage gehaltenen
Dichtringen besteht, und daß die Führungshülse an ihrem an d.ie Atmosphäre angrenzenden
Ende radial nach außen gerichtete Vorsprünge aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen
am Gehäuse mittels einer Schnappverbindung eingreifen, und daß der radial äußere
Ringbund der zweiten Hülse an den Vorsprüngen anliegt und mit der Stirnfläche des
Flansches bündig lbscrlli.ießtv Die erste und zweite Hülse bilden neben der Hubbegrenzung
der Betätigungsstange in Löserichtung gleichzeitig eine sichere und ortsfeste Lagerung
der Dichtungsanordnung. Während die Schnappverbindung zwischen der Führungshülse
und dem Gehäuse vornehmlich zu Montagezwecken dient, so hat die zweite Hülse die
Aufgabe, die bei hydraulischer Druckbeaufschlagung auf die Führungshülse ausgeübten
Kräfte abzufangen und an die Spritzwand eines Fahrzeugs weiterzuleiten.
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Damit die erste Hülse eine spielfreie Führung der Betätigungsstange
gewährleistet und gleichzeitig leicht im Kolben zu montieren ist, ist gemäß der
Erfindung vorgesehen, daß die erste Hülse am Umfang verteilte und radial nach außen
schräg in Richtung zum freien Ende des Kolbens gerichtete VorsprInge aufweist, die
während der Montage in mehrere irl der Ausne.hmung des Kolbens ausgebildete Schlitze
federnd einrasten Durch die richtige Auswahl der axialen Abmessungen des Kolbens
und der ersten Hülse erhält das Federelement zum einen die richtige Vorspannung
und zum anderen erhielt der radial äußere Ringbund einen sicheren Abstand zum bunde
des Kolbens.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Geberzylinder
und Fig. 2 Draufsicht auf den Geberzylinder gemäß Fig. 1 Der in Fig. 1 der Zeichnung
dargestellte Geberzylinder 1 besteht aus einem aus KUnststoff hergestellten Gehäuse
2 mit einer in Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufenden Bohrung 3, in der ein aus
Kunststoff hergestellter Kolben 4 axial verschiebbar geführt wird, wobei der Kolben
4 aus dem offenen Ende 5 des Gehäuses 2 hervorragt, Der Kolben 4 weist eine zentrale
Auonehmung 6 auf, die zur Aufnahme einer von einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Kupplungspedal eines Fahrzeugs verschiebbaren Betätigungsstange 7 dient.
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Die Bohrung 3 bildet mit dem Kolben 4 und dem Gehäuse 2 die Arbeitskammer
8, die an ihrem geschlossenen Ende 9 einen Druckanschluß 10 aufweist, der die hydraulische
Verbindung zu einem eine Kupplung betätigbaren hydraulischen Nehmerzylinder herstellt,
der in der Zeichnung nocht dargestellt ist. Der Druckanschluß 10 wird von einem
mit dem Gehäuse 2 einteilig ausgeführten Rohr 11 gebildet, das von einem Kanal 12
mit einem Anschlußgewinde 13 ziir Befestigung einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Anschlußleitung dient.
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Die Bohrung 3 besteht aus einem Abstand 14 kleineren Durchrllessers
und einem Abschnitt 15 größeren Durchmessers.
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Der Abschnitt 14 kleineren Durchmessers bildet die Arbeitskammer 8
und kann zur Fi.ihrung ds arbeitskainmerseitigen Endes des Kolbens 4 dienen.
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Der Übergang zwischen den Abschnitten 14 und 15 wird von einer Stufe
16 gebildet. Zum offenen Ende des Geberzylinders 1. hin wird, beginnend von der
Stufe 16, zwischen dem Kolben 4 und dem Abschnitt 15 größeren Durchmessers die Dichtungsanordnung
17 geführt. An der Stufe 16 stützt sich ein Distanzring 18 ab, der im Abschnitt
15 größeren Durchmessers geführt wird. Der Distanzring 18 weist an seinem mittleren
Durchmesserbereich eine zylinchrischer zum offenen Ende 5 gerichtete Stufe t9 auf,
deren mit dem Abschnitt 15 größeren Durchmessers gebildeter Freiraum zur Aufnahme
einer an einem Dichtring 20 hervorstehenden Dichtlippe 21 dient. Der Dichtring 20
stützt sich mit seiner zur Arbeitskammer 8 zugewandten Stirnfläche am Distanzring
18 ab. Die radial innere Mantelfläche 22 des Dichtrings 20 ist i.n Lösestellung
des Geberzylinders 1 kurz vor der Dichtfläche 23 des Kolbens 4 angeordnet, also
liegt in Höhe einer am Kolben 4 ausgebildeten Abflachung 68.
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An den Dichtring 20 schließt sich zum offenen Ende 5 hin ein Distanzring
24 an, der sich auf der einen Seite an einem am radial inneren Rand des Dichtrings
20 ausgebildeten und gegenüber dem Dichtring 20 hervorstehenden Ringbund 25 angestützt
und der sich auf der anderen Seite
an der Stirnfläche 26 der Führungshtilse
27 abstützt. An den inneren Rand der Stirnfläche 26 schließt sich eineeine Dichtmanschette
28 aufnehmende Axialnut 29 an. An der Stirnfläche 26 sind am Umfang radial verlaufende
Schlitze 30 angeordnet. Der Durchmesser der radial äußeren Mantelfläche 31 im Bereich
der Dichtmanschette 28 ist geringfügig kleiner als der Abschnitt 15 größeren Durchmessers
der Bohrung 3. In diesen Bereich mündet ein Kanal 32, der radial außen einen mit
einem in der Zeichnung nicht dargestellten Ausgleichsbehälter verbundenen Anschlußstutzen
33 durchdringt.
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In der Zeichnung rechts von dem Kanal 32 ist an der Mantel fläche
31 der Führungshülse 27 eine Radialnut 34 ausgebildet, in der ein mit dem Abschnitt
15 größeren Durchmessers zusammenwirkender Dichtring 35 eingesetzt ist. Das in der
Zeichnung rechte Ende der Führungshülse 27 verläuft radial nach außen und bildet
gemäß Fig. 2 am Umfang verteilte Vorsprünge 36, die in am Gehäuse am Umfang verteilte
und radial verlaufende Öffnungen 37 federnd hineinragen. Die Öffnungen 37 sind in
Höhe der beiden gegenüberliegenden Flanschaugen 38 angeordnet und liegen am Umfang
des Gehäuses 2 außerhalb der Flanschaugen 38. Die Flanschaugen 38 weisen je eine
axial verlaufende Durch gangsbohrung 39 auf, die bei der Montage des Geberzylinders
12 an einem gehäusefesten Bauteil von in der Zeichnung nicht dargestellten Schrauben
durchdrungen werden.
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In Fig. 1 schließen sich zum offenen Ende 5 hin an den Ringbund 40,
an dem die Vorsprünge 36 ausgebildet sind, Aussparungen 41 an, die zur Gewichtsreduzierung
des Ringbundes 40 bçitragenv Am radial äui3eren Ende des
Ringbundes
40 wird die zweite Hülse 42 geführt. An der dem offenen Ende 5 zugewandten Stirnfläche
43 der Flanschaugen 38 ist eine ringförmige Vertiefung 44 ausgebildet, in der der
radial nach außen gerichtete Ringbund 45 der zweiten Hülse 42 anliegt In der Zeichnung
rechts vom Ringbund 40 verjbngt sich die zweite Hülse 42 über einen ringförmigen
Absatz 46. An den ringförmigen Absatz 46 schließt sich ein zum offenen Ende 5 hin
verjüngender, im Querschnitt kegelförmiger Abschnitt 47, an, der an seinem in der
Zeichnung rechten Ende mit einem radial nach innen gerichteten Ringbund 48 abschlißt.
Der Ringbund 48 liegt an einem sich radial nach außen erweiternden Ringbund 49 der
ersten Hülse 50 an. Die erste Hülse 50 erstreckt sich in der Zeichnung nach links
in eine im Kolben 4 ausgebildete Ausnehmung 51 hinein und endet mit einem sich radial
nach innen verlaufenden Ringbund 52. Der Abschnitt 53 zwischen den Ringbunden 49
und 52 verläuft entsprechend der Ausnehmung 51 kegelig, wobei sich der geringere
Durchmesser am Ringbund 52 befindet.
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Im Abschnitt 53 sind an der ersten Hülse 50 radial nach außen gerichtete
Vorsprünge 54 angeordnet, die in entsprechende Schlitze 55 am Kolben 4 eingreifen.
Die Vorsprüiige 54 verlaufen schräg in Richtung zum freien Ende des Kolbens 4.
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Am geschlossenen Ende der Ausnehmung 51 ist eie Kalotte 56 angeformt,
die zur Aufnahme eines entsprechend aufgebildeten Druckpilzes 57 der Betetigungsstange
7 dient. Am Übergang des Druckpilzes 57 zu Betätigungsstange 7 ist ein ringförmiger
Anschlag 58 ausgebildet. Zwischen dem
Ansdllag 58 und dem Ringbund
52 ist eine elastisch verformbare Scheibe 59 und ein Stützring 60 ausgebildet, wobei
der Stützring 60 am Anschlag 58 anliegt. Die Scheibe 59 und der Stützring 60 sind
spiel frei zwischen den beiden Anschlägen 58 und 52 angeordnet.
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Der Ringbund 49 weist einen geringen Abstand zu der am Ende des Kolbens
4 ausgebildeten Stirnfläche 61 auf. Am freien Ende der Betätigungsstange 7 hält
ein in einer Ringnut 62 befestigter Sicherungsring 63 einen Federteller 64 ortsfest
auf der Betätigungsstange 7, so daß eine zwischen dem Federteller 64 und der zweiten
Hülse 42 vorgespannte Druckfeder 65 die Betätigungsstange 7 in der Zeichnung nach
rechts drückt und den Kolben 4 über den Ringbund 49 am Ringbund 48 auf Anlage hält.
Am freien Ende der Betätigungsstange 7 ist ein Gewinde 66 ausgebildet, das zur Befestigung
an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Verbindungsstange, die mit dem Bremspedal
verbunden ist, dient.
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Die Montage des erfindungsgemäßen Geberzylinders ist folgende.
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Zunächst wird die Dichtungsanordnung 17 entsprechend der Fig. 1 von
der Stirnfläche 61 aus auf die Dichtfläcke 23 des Kolbens 4 geschoben. Zuvor wurde
bereits die Betäti-.gungsstange und das aus dem Stützring 60 und der Scheibe 59
bestehende Federelement 67 in die Ausnehmung 6 eingesetzt und durch die erste Hülse
50 axial gesichert Hierbei wird die erste Hülse 50 soweit in die Ausnehmung 6 eingeschoben,
bis die Vorsprünge 54 in den Schlitzen 55 einrasten.
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Nun wird der komplette Kolben 4 mit der Dichtsanordnung 17 und der
montierten Betätigungsstange 7 in die Bohrung 3 des Gehäuses 2 eingeschoben. Anschließend
wird die Führungshülse 27 in Richtung der Arbeitskammer 8 soweit bewec3t, bis die
Vorsprünge 36 in den Öffnungen 37 einrasten Anschließend wird die zweite Hülse 42
so auf den Ririgbund 40 aufgesetzt bis der Ringbund 45 an der ring förmigen Vertiefung
44 zur Anlage gelangt.
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Im weiteren Montagevelauf wird die Druckfeder 65 auf dem ringförmigen
Absatz 46 der zweiten Hülse 42 aufgesetzt und über den Federteller 64 soweit vorgespannt,
daß eine Befestigung d Sicherungsrings 63 in der Ringnut 62 möglich ist Der Federteller
64 stützt sich nun an dem Sicherungsring 63 ab und die Feder erhält ihre vorgegebene
Vorspannung, wodurch die zweite Hülse 42 stets auf Anlage am Ringbund 45 gehalten
wird. Der Kolben 4 stützt sich über die erste Hülse 50 an der zweiten Hülse 42 ab,
so daß eine definierte Ausgangsstellung des Kolbens 4 gewährleistet ist. Dadurch,
daß zwischen der Scheibe 59 und der Betätigungsstange 7 ein radiales Spiel vorhanden
ist, kann die Betätigungsstange 7 einen entsprechend dem Lüftspiel vorgegebenen
)\uslenkwinkel allseitig ausüben. Dies ist aufgrund des in der Zeichnung nicht dargestellten
Hebelgetriebes des Kupplungspedals erforderlich Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Geberzylinders ist folgende.
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In der dargestellten Lösestellung des Geberzylinders 1 ist eine Druckmittelverbindung
von dem Kanal 32, über den Raum zwischen der Mantelfläche 31 und der Mantel fläche
im Bereich des Abschnitts 15 größeren Druchmessers, über die
Schlitze
30 und über die Abflachung 68 zur Arbeitskamrner 8 hergestellt. Bei Betätigung der
Betätigungsstange 7 in der Zeichnung nach links verschiebt sich der Kolben 4 entsprechend
nach links, bis das radial innere Ende des Dichtrings 20 die Abflachung 68 überfährt
und auf der Dichtfläche 23 des Kolbens 4 druckdicht anliegt. Eine Verbindung von
der Arbeitskammer 8 zum Kanal 32 besteht nicht mehr. Bei weiterer Betätigung wird
nun Druckmittel aus der Arbe-.tskammer 8 über den Kanal 12 zu einem in der Zeichnung
nicht dargestellten Nehmerzylinder gefördert. Es wird ausgekuppelt.
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Beim Einkuppelvorgang bewegt sich die Betätigungsstange 7 mit dem
Kolben 4 in der Zeichnung nach rechts. Sollte, kurz bevor der Dichtring 20 den Kolben
4 freigibt, auf grund eines Verschleißes ein Druck in der Arbeitskammer 8 auftreten,
so kippt die Dichtlippe 21 radial nach innen und es strömt Druckmittel vom Kanal
15 entlang der Mantelfläche am Abschnitt 15 größeren Durchmessers der Bohrung 3
in die Arbeitskammer 8 ein. Durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 17 wird
der. bei den bekannten Schnüffellochausführungen hervorgerufene Abrieb vermieden,
so daß bei dieser Ausführung insbesondere die Kusntstoffteile 2 und 4 verschleißfrei
bleiben.
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In Ausgangsstellung besteht wieder eine Verbindung vom Kanal 32 zur
Arbeitskammer 8, wie hereits oben beschrieben.
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Bei der Verschiebung des Kolbens 4 in der Zeichung nach links entfernt
sidi der Ringbund 49 vom Ringbund 48.
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Hierbei wird die Druckfeder 65 weiter vorgespannt und erhöht somit
die am Kolben 4 einwirkende Rückstellkraft.
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Sollte einmal das Kupplungspedal verhältnismäßig schnell zurückschnalzen,
so stützt sich die Betätigungsstange 7 über das Federelemnt 67 und die erste Hülse
50 an der sich (wn einer Spritzwand eines Fahrzeuges abstützenden zweiten Hülse
42 ab. Eine Beschädigung des Kolbens 4 kann nicht erfolgen.