DE102010054259B4

DE102010054259B4 - Geberzylindereinrichtung

Info

Publication number: DE102010054259B4
Application number: DE102010054259.8A
Authority: DE
Inventors: Jochen Blauhut; Christophe Goussu; Stephane Rocquet
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: DE102010054259A1

Abstract

Geberzylindereinrichtung für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs, mit einem Geberzylinder (4; 44), in welchem ein Kolben (5; 45) hin und her bewegbar ist, an dem eine Kolbenstange (8; 48) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (4; 44) als einteiliger Kunststoffzylinder ausgeführt ist, in welchem ein Kunststoffkolben (5; 45) axial geführt ist, der eine aus Silikon-Kautschuk hergestellte Primärdichtung (11) und/oder Sekundärdichtung (12) aufweist und wobei die Primärdichtung (11) und/oder die Sekundärdichtung (12) am Kunststoffkolben (5, 45) montiert ist/sind oder angespritzt ist/sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Geberzylindereinrichtung für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs, mit einem Geberzylinder, in welchem ein Kolben hin und her bewegbar ist, an dem eine Kolbenstange angebracht ist.
In einer hydraulischen Strecke zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs sind üblicherweise zwei Hydraulikzylinder vorhanden, die mittels einer Druckleitung miteinander verbunden sind und eine von einem Betätigungspedal eingeleitete Kraft über diese Strecke an eine Kupplung zu deren Betätigung weiterleiten. Der die Eingangskraft aufnehmende Hydraulikzylinder wird als Geberzylinder und der die Kraft an die Kupplung abgebende Hydraulikzylinder als Nehmerzylinder bezeichnet. Zum Ausgleich von Flüssigkeit und zur Systementlüftung ist der Geberzylinder mit einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter verbunden. Der Geberzylinder besteht aus einem Gehäuse mit einem in diesem axial verschiebbar angeordneten Kolben. Der Kolben begrenzt in der Gehäusebohrung einen mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum. Bei Betätigung des Geberzylinders mittels einer auf den Kolben wirkenden Kolbenstange wird der Kolben axial verschoben, indem die beispielsweise über ein Kugelgelenk mit dem Kolben verbundene Kolbenstange verschoben wird. Der Druckraum des Geberzylinders ist über eine Druckleitung mit einem Druckraum des Nehmerzylinders hydraulisch verbunden, so dass der durch Niederdrücken des Kupplungspedals oder durch eine elektromotorische Verschiebung des Kolbens in der Druckkammer des Geberzylinders erzeugte Druck über die Flüssigkeitssäule in der Druckleitung des Nehmerzylinders übertragen wird.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 057 651 A1 ist eine Geberzylindereinrichtung bekannt, bei der ein Kolben und eine Kolbenstange in einer Kolbeneinheit zusammengesetzt sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 26 799 A1 ist eine Geberzylindereinrichtung bekannt, die ein angefügtes Halteelement zum axialen Halten einer Anlenkung Kolbenstange-Kolben umfasst. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 05 177 A1 offenbart ein hydraulisches System mit einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder sowie eine mit Druckmittel befüllte Leitung zwischen diesen, insbesondere für eine Kupplungsausrückvorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Dabei ist der Geberzylinder aus zwei aneinandergefügten Gehäuseteilen hergestellt. Die DE 10 2005 046 048 A1 offenbart eine Dichtung für eine Fluidbaugruppe in einem Fahrzeug, wobei Bremsflüssigkeit abgedichtet werden soll und die Dichtung aus einem verschleißbeständigen Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) hergestellt ist. Aus der DE 10 2008 052 453 A1 ist ein Arbeitszylinder für eine hydraulische Strecke zur Kupplungsbetätigung bekannt, der ein Gehäuse aus Kunststoff aufweist, wobei in einer Stirnfläche eine Nut vorgesehen ist, die eine Dichtung aufnimmt, welche molekular mit dem Werkstoff des Gehäuses verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geberzylindereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch eine Geberzylindereinrichtung für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind sowohl der Kunststoffzylinder als auch der Kunststoffkolben als Vollkunststoffteil ausgeführt. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Einzelteile verringert, was die Montage vereinfacht. Der Kunststoffkolben ist vorzugsweise als Mehrkomponenten-Spritzgussteil ausgeführt, an welches mindestens eine der Dichtungen angespritzt ist. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffkolbenstange mit einem Ende ein kugeliges Ende des Kunststoffkolbens kugelgelenkartig umgreift, um die Kunststoffkolbenstange so an dem Kunststoffkolben zu halten, dass eine geringe Schwenkbewegung der Kunststoffkolbenstange relativ zu dem Kolben ermöglicht wird, und umgekehrt. Durch die Ausführung der Kolbenstange als Vollkunststoffteil können die Herstellkosten weiter reduziert werden. Die Verbindung zwischen der Kunststoffkolbenstange und dem Kunststoffkolben ermöglicht einerseits eine Übertragung von Kräften in axialer Richtung und andererseits einen Schwenkwinkel der Kunststoffkolbenstange relativ zu dem Kunststoffkolben von zum Beispiel plus/minus drei Grad.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkolbenstange und der Kunststoffkolben in einem Mehrkomponenten-Spritzgussteil kombiniert sind. Dabei können der Kunststoffkolben und die Kunststoffkolbenstange aus dem gleichen Kunststoffmaterial oder aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien gebildet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkolbenstange durch eine Schnappverbindung kugelgelenkartig mit dem Kunststoffkolben verbunden ist. Zu diesem Zweck können an einem Ende der Kolbenstange Schnapphaken oder Clipse ausgebildet sein, welche ein kugeliges Ende des Kunststoffkolbens kugelgelenkartig umgreifen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Geberzylinders ein axialer Sicherungsring befestigt ist, der einen axialen Endanschlag für den Kunststoffkolben beziehungsweise die Kunststoffkolbenstange darstellt. Bei dem axialen Sicherungsring handelt es sich vorzugsweise um ein Normteil aus Metall.
Bei einer Geberzylindereinrichtung für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs, mit einem Geberzylinder, in welchem ein Kolben hin und her bewegbar ist, an dem eine Kolbenstange angebracht ist, ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Kolben aus Kunststoff gebildet ist und an einem Ende über einen Umfang verteilte Clipse aufweist, die ein kugeliges Ende der Kolbenstange umgreifen, um die Kolbenstange so an dem Kolben zu halten, dass eine geringe Schwenkbewegung der Kolbenstange relativ zu dem Kolben ermöglicht wird, und umgekehrt. Die Clipse sind einstückig mit dem Kolben verbunden, der vorzugsweise als Vollkunststoffteil ausgeführt ist. Die Kolbenstange ist vorzugsweise ebenfalls als Vollkunststoffteil ausgeführt. Die Clipse ermöglichen einerseits eine axiale Befestigung der Kolbenstange an dem Kolben. Andererseits ermöglichen die Clipse ein Verschwenken der Kolbenstange von zum Beispiel plus/minus drei Grad relativ zu dem Kolben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Clipse zur Montage der Kolbenstange an dem Kolben radial nach außen bewegbar sind. Das liefert den Vorteil, dass die Montage der Kolbenstange an dem Kolben mit einer relativ geringen Kraft erfolgen kann. Das Material der Clipse beziehungsweise der Kolbenstange ist vorzugsweise so gewählt, dass sich die Clipse beim Aufbringen einer geringen Kraft elastisch radial nach außen verformen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Clipse beim Einführen des Kolbens in den Geberzylinder radial so nach innen gezwungen werden, dass sie das kugelige Ende der Kolbenstange stabil umgreifen. Die Abmessungen der Clipse sind so mit den Abmessungen des Geberzylinders abgestimmt, dass sich die Clipse nicht mehr radial nach außen bewegen können, wenn sie in dem Geberzylinder angeordnet sind. Um die Montage zu vereinfachen, kann an dem Geberzylinder eine Einführschräge vorgesehen sein, die das Einführen des Kolbens mit den Clipsen in den Geberzylinder vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Geberzylindereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Geberzylinders eine Anschlagklammer befestigt ist, an dem die Clipse in axialer Richtung zur Anlage kommen, um einen Anschlag für den Kolben darzustellen. Zur Befestigung der Anschlagklammer können in dem Geberzylinder Ausnehmungen vorgesehen sein, durch welche die Anschlagklammer nach der Montage des Kolbens eingeführt und an dem Geberzylinder gehalten wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine Geberzylindereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
2 eine perspektivische Darstellung eines Kolbens und einer Kolbenstange der Geberzylindereinrichtung aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsvariante;
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 gemäß einer zweiten Ausführungsvariante;
4 ein Ende des Kolbens aus 2 vor dem Verbinden mit einem Ende der Kolbenstange aus 2;
5 den Kolben und die Kolbenstange aus 4 im verbundenen Zustand;
6 eine perspektivische Darstellung des Endes des Kolbens aus den 4 und 5;
7 eine perspektivische Darstellung einer Geberzylindereinrichtung mit dem Kolben und der Kolbenstange aus den 4 bis 6 vor der Montage einer Anschlagklammer und
8 die Geberzylindereinrichtung aus 7 im Längsschnitt im fertig montierten Zustand.
In 1 ist eine Geberzylindereinrichtung 1 mit einem Geberzylinder 4 im Längsschnitt dargestellt. Der Geberzylinder 4 ist zur Einbindung in eine hydraulische Strecke mit einem entsprechenden Anschluss versehen. Ein weiterer Anschluss des Geberzylinders 4 dient zum Anschluss an einen nicht dargestellten Hydraulikbehälter. In dem Geberzylinder 4 ist ein Kunststoffkolben 5 hin und her bewegbar geführt. An einem Ende des Kunststoffkolbens 5 ist ein Ende einer Kunststoffkolbenstange 8 angebracht.
Zur Montage des Geberzylinders 4 in einem Kraftfahrzeug ist außen eine Gehäusedichtung 10 vorgesehen. Im Inneren des Geberzylinders 4 sind zwischen dem Kunststoffkolben 5 und dem Geberzylinder 4 eine Primärdichtung 11 und eine Sekundärdichtung 12 angeordnet. Die beiden Dichtungen 11 und 12 sind in axialer Richtung an dem Kunststoffkolben 5 gehalten. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die beiden Dichtungen 11 und 12 an den Kunststoffkolben 5 angespritzt.
Ein Ende 14 der Kunststoffkolbenstange 8 umgreift ein kugeliges Ende 15 des Kunststoffkolbens 5 in der Art eines Kugelgelenks. Ein axialer Sicherungsring 16, der vorzugsweise als Normteil aus Metall ausgeführt ist, ist nach der Montage des Kunststoffkolbens 5 so an dem Geberzylinder 4 befestigt, dass der axiale Sicherungsring 16 einen axialen Endanschlag für den Kunststoffkolben 5 darstellt.
In 2 sind der Kunststoffkolben 5 und die Kunststoffkolbenstange 8 aus 1 allein perspektivisch dargestellt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind der Kunststoffkolben 5 und die Kunststoffkolbenstange 8 in einem Mehrkomponenten-Spritzgussteil zusammengefasst. Die beiden Dichtungen 11 und 12 sind in dieses Mehrkomponenten-Spritzgussteil integriert.
Der Kunststoffkolben 5 und die Kunststoffkolbenstange 8 können aus dem gleichen Kunststoffmaterial gebildet sein. Je nach Materialeigenschaften können aber auch unterschiedliche Materialien verwendet werden. Die beiden Dichtungen 11 und 12 sind vorzugsweise aus einem anderen Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem elastomeren Kunststoffmaterial, gebildet.
In 3 ist ein Ausschnitt aus 2 vergrößert gemäß einer weiteren Ausführungsvariante dargestellt. In 3 sieht man, dass die Verbindung zwischen dem Kunststoffkolben 5 und der Kunststoffkolbenstange 8 als zweiteilige Schnappverbindung 18 ausgeführt ist. Die Schnappverbindung 18 kann auch in einem Mehrkomponenten-Spritzgussteil realisiert werden. Des Weiteren sieht man in 3, dass der Kunststoffkolben 5 zur Reduzierung der Flächenpressung und zur besseren Zentrierbarkeit in einem mittleren Bereich mehrere Rippen 20 aufweist.
In den 4 bis 8 ist eine Geberzylindereinrichtung 41 in verschiedenen Ansichten und Montagezuständen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Geberzylindereinrichtung 41 umfasst einen Geberzylinder 44, in dem ein Kolben 45 hin und her bewegbar angeordnet ist. An einem Ende 54 des Kolbens 45 ist ein Ende 55 einer Kolbenstange 48 angebracht. Vorzugsweise sind sowohl der Kolben 45 als auch die Kolbenstange 48 als Vollkunststoffteil, insbesondere Kunststoffspritzgussteil, ausgeführt.
Zu Dichtzwecken sind zwischen dem Kolben 45 und dem Geberzylinder 44 Dichtungen angeordnet, von der in den 4 bis 8 nur eine Sekundärdichtung 52 gezeigt ist.
Das Ende 55 der Kolbenstange 48 ist kugelig ausgeführt. An dem Ende 54 der Kolbenstange 48 ist eine Art Kugelgelenkpfanne ausgebildet, die das kugelige Ende 55 der Kolbenstange 48 umgreift, um den Kolben 45 an der Kolbenstange 48 zu halten.
Durch die kugelgelenkartige Verbindung zwischen Kolben 45 und Kolbenstange 48 wird eine Relativverschwenkung zwischen dem Kolben 45 und der Kolbenstange 48 um einen Schwenkwinkel von plus/minus drei Grad ermöglicht. Eine Anschlagklammer 56 dient dazu, den an dem Kolbenstangenende 55 montierten Kolben 45 in axialer Richtung in dem Geberzylinder 44 zu halten.
In 6 sieht man, dass an dem Ende 54 des Kolbens 45 insgesamt acht Clipse 60 ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind. Die Clipse 60 sind einstückig mit dem Kolben 45 verbunden und in radialer Richtung elastisch verformbar.
In 4 sind der Kolben 45 und die Kolbenstange 48 vor der Montage im Längsschnitt dargestellt. Durch einen Pfeil 61 ist angedeutet, dass das Kolbenstangenende 55 bei der Montage in das Kolbenende 54 eingeführt wird. Dabei bewegen sich die Clipse 60 unter geringer Krafteinwirkung radial nach außen.
In 5 sieht man, dass sich die Clipse 60 nach der Montage der Kolbenstange 48 an dem Kolben 45 elastisch wieder radial nach innen bewegen, um das kugelige Ende 55 der Kolbenstange 48 zu umgreifen. In 5 sind die beiden Enden 54 und 55 des Kolbens 45 und der Kolbenstange 48 noch außerhalb des Geberzylinders 44 angeordnet.
In 7 sind die aneinander montierten Enden des Kolbens und der Kolbenstange 48 in dem Geberzylinder 44 angeordnet. An dem dargestellten Ende des Geberzylinders 44 sind zwei Durchganglöcher 57, 58 vorgesehen, die zum Durchstecken einer Anschlagklammer 56 dienen. Die Anschlagklammer 56 stellt im montierten Zustand einen Endanschlag für den Kolben 45 in axialer Richtung dar. Durch einen Pfeil 62 ist in 7 die Montagerichtung der Anschlagklammer 56 angedeutet.
In 8 ist die Geberzylindereinrichtung 41 im fertig montierten Zustand im Längsschnitt dargestellt. Durch Pfeile 63 und 64 ist angedeutet, dass sich die Clipse 60 radial nach außen verformen würden, wenn eine Zugkraft 68 auf die Kolbenstange 48 wirkt. Durch weitere Pfeile 65 und 66 ist angedeutet, dass eine derartige Bewegung der Clipse 60 radial nach außen durch den Geberzylinder 44 verhindert wird. Die radialen Abmessungen der Clipse 60 sind so gewählt, dass die Clipse 60 im montierten Zustand der Geberzylindereinrichtung 41 innen an dem Geberzylinder 44 anliegen.
Zum Vereinfachen der Montage des Kolbens 45 in den Geberzylinder 44 kann an einer Stelle 70 eine Einführschräge vorgesehen sein. Im montierten Zustand ist das kugelige Ende 45 der Kolbenstange 48 fest den Clipsen 60 umgriffen. Eine axiale Bewegung des Kolbens 45 in Richtung von Pfeilen 71, 72 wird durch die Anschlagklammer 56 begrenzt, an der die Clipse 60 in axialer Richtung anschlagen.
Bezugszeichenliste

1: Geberzylindereinrichtung
4: Geberzylinder
5: Kunststoffkolben
8: Kunstoffkolbenstange
10: Gehäusedichtung
11: Primärdichtung
12: Sekundärdichtung
14: Ende
15: Ende
16: axialer Sicherungsring
18: Schnappverbindung
20: Rippen
41: Geberzylindereinrichtung
44: Geberzylinder
45: Kolben
48: Kolbenstange
52: Sekundärdichtung
54: Ende
55: Ende
56: Anschlagklammer
57: Durchgangsloch
58: Durchgangsloch
60: Clipse
61: Pfeil
62: Pfeil
63: Pfeil
64: Pfeil
65: Pfeil
66: Pfeil
68: Zugkraft
70: Stelle
71: Pfeil
72: Pfeil

Claims

Geberzylindereinrichtung für ein hydraulisches System eines Kraftfahrzeugs, mit einem Geberzylinder (4; 44), in welchem ein Kolben (5; 45) hin und her bewegbar ist, an dem eine Kolbenstange (8; 48) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (4; 44) als einteiliger Kunststoffzylinder ausgeführt ist, in welchem ein Kunststoffkolben (5; 45) axial geführt ist, der eine aus Silikon-Kautschuk hergestellte Primärdichtung (11) und/oder Sekundärdichtung (12) aufweist und wobei die Primärdichtung (11) und/oder die Sekundärdichtung (12) am Kunststoffkolben (5, 45) montiert ist/sind oder angespritzt ist/sind.
Geberzylindereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststoffkolbenstange (8) mit einem Ende (14) ein kugeliges Ende (15) des Kunststoffkolbens (5) kugelgelenkartig umgreift, um die Kunststoffkolbenstange (8) so an dem Kunststoffkolben (5) zu halten, dass eine geringe Schwenkbewegung der Kunststoffkolbenstange (8) relativ zu dem Kolben (5) ermöglicht wird.
Geberzylindereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkolbenstange (8) und der Kunststoffkolben (5) in einem Mehrkomponenten-Spritzgussteil kombiniert sind.
Geberzylindereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkolbenstange (8) durch eine Schnappverbindung (18) kugelgelenkartig mit dem Kunststoffkolben (5) verbunden ist.
Geberzylindereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Geberzylinders (4) ein axialer Sicherungsring (16) befestigt ist, der einen axialen Endanschlag für den Kunststoffkolben (5) beziehungsweise die Kunststoffkolbenstange (8) darstellt.
Geberzylindereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (45) an einem Ende (54) über einen Umfang verteilte Clipse (60) aufweist, die ein kugeliges Ende (55) der Kolbenstange (48) umgreifen, um die Kolbenstange (48) so an dem Kolben 45 zu halten, dass eine geringe Schwenkbewegung der Kolbenstange (48) relativ zu dem Kolben (45) ermöglicht wird.
Geberzylindereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Clipse (60) zur Montage der Kolbenstange (48) an dem Kolben (45) radial nach außen bewegbar sind.
Geberzylindereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Clipse (60) beim Einführen des Kolbens (45) in den Geberzylinder (44) so nach innen gezwungen werden, dass sie das kugelige Ende (55) der Kolbenstange (48) stabil umgreifen.
Geberzylindereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Geberzylinders (44) eine Anschlagklammer (56) befestigt ist, an dem die Clipse (60) in axialer Richtung zur Anlage kommen, um einen Anschlag für den Kolben (45) darzustellen.