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Die
Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder für ein hydraulisches
Betätigungssystem eines Kraftfahrzeuges gemäß dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein
gattungsgemäßer Druckmittelzylinder wird beispielsweise
als Geber- oder Nehmerzylinder für ein hydraulisches Kupplungs-
oder Bremssystem eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und ist aus der
DE 103 52 941 A1 bzw.
der
EP 1 602 544 A1 bekannt. Dabei
wird der hintere Abschnitt der Kolbenlaufbuchse durch eine am Gehäuse
festgelegte Führungshülse gebildet, welche beispielsweise
in das einseitig offene Gehäuse eingeführt und
in dort vorgesehene Fenster mittels an der Führungshülse
ausgebildeten Rasthaken verrastet wird. Beim Verrasten werden die Rasthaken
zunächst elastisch verschwenkt, um nach Einnahme der Montageposition
der Führungshülse wieder in die Ausgangslage zurückzugehen.
Je nach Auslegung der Rastmittel kann ein elastischer Spannungszustand
unter Umständen bis in den Innenzylinder der Führungshülse
reichen und diesen lokal verformen. Infolge dessen kann es dort
zu einer geringfügigen Verengung oder Erweiterung der Laufbuchse
kommen, die sich in Abhängigkeit von dessen Position nachteilig
auf die Führung des Kolbens auswirkt, welcher unter Umständen
schwergängig ist oder sich im anderen Fall etwas gegenüber
der Zylindermittelachse verkippen kann.
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Von
dieser Problematik ausgehend, stellt sich die Erfindung die Aufgabe,
einen Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen
Führungshülse sich einfach und ohne eine Verformung
der Laufbuchse montieren lässt.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird mit einem Druckmittelzylinder der gattungsgemäßen
Art gelöst, welcher zusätzlich die im Kennzeichen
von Patentanspruch 1 genannten Merkmale umfasst.
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Es
wird demnach ein Druckmittelzylinder für ein hydraulisches
Betätigungssystem eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen mit
einem Gehäuse, das einen ersten Innenzylinder und einen
Druckanschluss aufweist und mit einer Führungshülse,
welche einen zweiten Innenzylinder aufweist, der axial zu dem ersten
Innenzylinder des Gehäuses angeordnet ist und mit diesem
eine gemeinsame Laufbuchse ausbildet. In der Laufbuchse ist ein
Kolben verschiebbar angeordnet, welcher dadurch einen variablen Druckraum
begrenzt. Dieser Druckraum ist mittels einer gehäusefesten
Dichtung, die mit dem Kolben und mit dem Gehäuse und/oder
der Führungshülse zusammenwirkt, gegenüber
der Atmosphäre abgedichtet.
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Der
Druckmittelzylinder zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Führungshülse
axial einerseits am Gehäuse und andererseits an einem mit dem
Gehäuse fest verbundenem Sicherungselement abstützt.
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Der
grundlegende Gedanke der Erfindung ist darin zu sehen, die Führungshülse
nicht wie im Stand der Technik bekannt, direkt mit dem Gehäuse
zu verbinden, sondern als Einlegeteil auszuführen, welches axial
zwischen dem Gehäuse und einem mit dem Gehäuse
verbundenen Sicherungselement eingespannt bzw. eingeklemmt ist.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass an der Führungshülse
anstelle der bisher erforderlichen Befestigungsabschnitte, z. B.
von Schnapphaken, nunmehr lediglich Anschlagkonturen auszuführen
sind. Diese werden bei der Montage der Führungshülse
nicht oder nur mit einer geringen Axialkraft beaufschlagt, so dass
eine nachteilige Verformung des zur Führung des Kolbens
ausgebildeten Innenzylinders nicht auftritt. Auf diese Weise kann
die Führungshülse sehr materialsparend und kostengünstig
ausgeführt werden, indem diese beispielsweise einen vergleichsweise
dünnwandigen Rohrkörper umfasst, von dem nach
radial außen abstehende Anlageflächen, z. B. in
Form einer Rippenstruktur, abragen. Hinsichtlich der Werkstoffauswahl kann
bei der Führungshülse auf einen hochfesten Werkstoff
wie dieser bei dem Gehäuse üblich ist, verzichtet
werden. Es bietet sich in diesem Zusammenhang der Vorteil, die gesamte
Führungshülse aus einem im Vergleich zum Gehäuse
weniger fester, dafür jedoch im Zusammenwirken mit dem
Kolben zäheren, gleitoptimierten Werkstoff zu fertigen.
Hierzu eignet sich ein zum Beispiel ein Thermoplast ohne Faserzusätze,
z. B. PA 66, welches durch einen PTFE-Zusatz oder andere Zusätze
gleitmodifiziert sein kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform eines Druckmittelzylinders
ist das Sicherungselement mittels einer Rastverbindung am Gehäuse
festgelegt, wodurch eine schnelle und insbesondere werkzeuglose
Montage der Führungshülse am Gehäuse
erfolgen kann.
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Mit
weiterem Vorteil ist eine Anlagefläche der Führungshülse
an dem Sicherungselement innerhalb der axialen Erstreckung der Führungshülse
angeordnet, so dass sich die Führungshülse und
das Sicherungselement teilweise oder vollständig überlappen können
und sich eine kurze axiale Baulänge ergibt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante ist die Führungshülse
mittels einer im Wesentlichen axial ausgerichteten Anlagefläche
an dem Sicherungselement abgestützt. Es ist zugleich günstig,
die Führungshülse zumindest über einen
Teil deren Länge mit Verstärkungsrippen und insbesondere
die Anlagefläche an das Sicherungselement mit einer hohen Steifheit
zu versehen, wobei der Angriff einer Stützkraft zur Vermeidung
von Biegemomenten günstigerweise am oder nahe dem äußeren
Wandungsbereich des Zylinders erfolgt.
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Als
Werkstoff für das Gehäuse, das Sicherungselement
und die wie vorstehend bereits ausgeführt für
die Führungshülse, eignen sich in besonderer Weise
Kunststoffe, insbesondere durch ein Spritzgießverfahren
verarbeitbare Polyamidwerkstoffe, welche eine hohe Maßhaltigkeit
der Teile sicherstellen.
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Der
erfindungsgemäße Druckmittelzylinder kann sowohl
als Nehmer- als auch als Geberzylinder ausgeführt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figur
beispielhaft erläutert. In der Figur ist ein als hydraulischer
Nehmerzylinder 10 ausgebildeter Druckmittelzylinder zur
Betätigung einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges
dargestellt. Der Druckmittelzylinder 10 umfasst zunächst
ein mit einem Druckanschluss 12 versehenes einseitig geschlossenes
Kunststoffgehäuse 14 mit einer im Durchmesser
gestuften zylindrischen Ausnehmung 16, in dessen offenen,
erweiterten Bereich eine ebenfalls aus Kunststoff bestehende Führungshülse 18 eingeführt
und mittels eines noch an anderer Stelle detaillierter beschriebenen
Sicherungselementes 46 dort lagegesichert ist.
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Im
Inneren der Führungshülse 18 ist ein
Innenzylinder 17 ausgebildet, welcher axial zu einem im
vorderen Teil des Gehäuses 14 ausgebildeten Innenzylinder 15 angeordnet
ist und mit diesem eine gemeinsame Laufbuchse 15, 17 für
einen dort verschiebbar angeordneten Kolben 24 ausbildet.
Der Kolben 24 ist im vorliegenden Fall aus faserverstärkten
Duroplast auf Phenolharzbasis ausgebildet und begrenzt einen variablen
Kolben-Druckraum 26. Zur Abdichtung des Druckraumes 26 ist
an einer Durchmesserstufe 28 des Gehäuses 14 ein
Lippendichtring 30 eingesetzt, der zugleich am Kolben 24,
an dem Gehäuse 14 und an einer an die Form der
Dichtung angepassten stirnseitigen Kontur der Führungshülse 18 dichtend
anliegt. Der Dichtring 30 kann gemäß einer
weiteren, hier nicht dargestellten Ausführung auch zwischen
dem Kolben 24 und dem Gehäuse 14 oder
zwischen dem Kolben 24 und der Führungshülse 18 angeordnet
werden, wobei im letzteren Fall eine weitere Dichtung zwischen der
Führungshülse 18 und dem Gehäuse 14 erforderlich
ist.
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Der
Kolben 24 ist druckraumseitig mit einer Zentralausnehmung 32 ausgeführt,
zwischen deren Boden und dem Zylinderboden eine Schraubendruckfeder 34 eingesetzt
ist, welche den Kolben 24 in dessen ausgefahrene Stellung
belastet. An der gegenüberliegenden Axialseite des Kolbens 24 greift
in einer Ausnehmung 36 eine Kugelkalotte 37 einer
verschwenkbaren Stößelstange 38 an, welche
zur Übertragung einer Betätigungskraft auf einen
hier zeichnerisch nicht dargestellten Kupplungshebel und über einen
Ausrücker weiter zu einem Ausrückorgan der Reibungskupplung
dient. Zum Schutz des Zylinderinnenraums, insbesondere der Laufbuchse 15, 17 vor eindringenden
Verunreinigungen ist zwischen dem offenen Endbereich des Sicherungselementes 46 und
einem von einer Gleitschutzkappe 40 umgebenden Kugelkopf 42 der
Stößelstange 38 ein geschlossener Faltenbalg 44 eingesetzt.
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Die
Führungshülse 18 ist gegenüber
dem Gehäuse 14 als vergleichsweise dünnwandiger Rohrzylinder 18a ausgeführt,
der außenseitig auf der dem Druckraum 26 zugewandten
Axialbereich mit mehreren, voneinander beabstandeten radialen Verstärkungsrippen 48a–e
versehen ist, die an deren Fußpunkt durch den Rohrzylinder 18a und
zusätzlich durch mehrere am Umfang verteilte Axialstege 50 miteinander
verbunden sind. Die Führungshülse 18 wird
beim Einführen in das Gehäuse 14 durch
diese Struktur zur Mittelachse des Gehäuses 14 zentriert und
kann an dessen Anlageposition am Übergangsbereich 13 eines
weiteren, jedoch vergleichsweise geringen Durchmessersprungs des
Gehäuses 14 mit einer dazu korrespondierend, in
diesem Beispiel schräg zur Mittelachse verlaufenden Kontur
abstützen. Die vom Druckraum 26 wegweisende Seite
der letzten Radialrippe 48e dient als Anlagefläche
für das im Wesentlichen ringförmige Sicherungselement 46, welches
die Führungshülse 18 radial außen
umschließt und mittels einer Anlagefläche 49 in
Richtung des Druckraums 26 belastet. Zwischen dem Endbereich
des Sicherungselementes 46 und dem offenen Endbereich des
Gehäuses 14 ist eine gegenseitige Rastverbindung 52 ausgebildet,
wobei das Sicherungselement 46 das Gehäuse 14 außenseitig übergreift
und durch welche die Führungshülse 18 im verrasteten
Zustand spielfrei und betriebssicher an deren Montageort gehalten
wird. In der Figur ist ferner erkennbar, dass der Innenzylinder 17 der
Führungshülse 18 auf dessen gesamter
Länge durch das Gehäuse 14 und den mit
diesem fest verbundenen Sicherungselement 46 umgeben ist.
Mit anderen Worten wird ein Druckmittelzylinder 10 mit
einem zweiteiligen Zylindergehäuse mit axialen Gehäuseteilen 14 und 46 und
mit einer axial zwischen den Teilen 14, 46 festgelegten
Führungshülse 18 beschrieben.
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Das
erste Gehäuseteil 14 und das als Sicherungselement 46 dienende
zweite Gehäuseteil sind aus einem mit Glasfasern verstärkten
Polyamid, z. B. PA 66 GF, hergestellt, während die Führungshülse zur
Optimierung des Gleitverhaltens des Kolbens 24 aus einem
Thermoplast ohne Faserzusätze, z. B. PA 66, welches durch
einen PTFE-Zusatz gleitmodifiziert sein kann, gefertigt ist.
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- 10
- Druckmittelzylinder
- 12
- Druckanschluss
- 14
- Gehäuse
- 15
- Innenzylinder
des Gehäuses
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Innenzylinder
der Führungshülse
- 18
- Führungshülse
- 18a
- Rohrzylinder
- 19
- Zylindermantelfläche
- 24
- Kolben
- 26
- Druckraum
- 28
- Stufe
- 30
- Dichtring
- 32
- Zentralausnehmung
- 34
- Schraubendruckfeder
- 36
- Ausnehmung
- 37
- Kugelkalotte
- 38
- Stößelstange
- 40
- Gleitschutzkappe
- 42
- Kugelkopf
- 44
- Faltenbalg
- 46
- Sicherungselement
- 48a–e
- Verstärkungsrippen
- 49
- Anlagefläche
- 50
- Axialsteg
- 52
- Rastverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10352941
A1 [0002]
- - EP 1602544 A1 [0002]