DE10214599B4

DE10214599B4 - Hydraulische Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10214599B4
Application number: DE10214599A
Authority: DE
Inventors: Ralf Koberstein; Klaus Dipl.-Ing. Reuter (FH); Klaus Krappmann
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: US20030189277A1; GB2387877A; GB0305034D0; GB2387877B; FR2838167A1; US6854271B2; DE10214599A1

Abstract

Druckmittelzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Innenzylinder, einem darin verschiebbaren Kolben zur Bildung eines Druckraumes für eine Hydraulikflüssigkeit, einer im Druckraum angeordneten Feder und einem Stößel, wobei dieser über ein Übertragungsteil mit einer halbkugelförmigen Kuppe in einer ebenfalls halbkugelförmig ausgebildeten Pfanne in einem Einzug am Kolben durch die Kraft der Feder kraftschlüssig und schwenkbeweglich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) als tiefgezogenes becherförmiges Teil ausgestaltet ist und in seinem Inneren ein Füllstück (13) aufweist, an welches an einer zum Druckraum (12) weisenden Kolbenfläche (14) ein Ringraum (15) angeformt ist, der die komprimierte Feder (18) aufnehmen kann, wenn der Kolben (6) in einer oberen Totpunktlage steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittelzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Innenzylinder, einem darin verschiebbaren Kolben zur Bildung eines Druckraumes für eine Hydraulikflüssigkeit, einer im Druckraum angeordneten Feder und einem Stößel, wobei dieser über ein Übertragungsteil mit einer halbkugelförmigen Kuppe in einer ebenfalls halbkugelförmig ausgebildeten Pfanne in einem Einzug am Kolben durch die Kraft der Feder kraftschlüssig und schwenkbeweglich verbunden ist.

Ein Druckmittelzylinder, insbesondere ein Nehmerzylinder für eine hydraulische Betätigung einer Kupplung oder einer Bremse wird serienmäßig in der oben beschriebenen Bauform hergestellt und vertrieben, wobei der Kolben als tiefgezogenes becherförmiges Teil eine zylindrische Mantelfläche aufweist, mit der er in einem Innenzylinder des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet ist. Eine im Gehäuse fest angeordnete Dichtung umfasst die zylindrische Mantelfläche des Kolbens und dichtet so den Druckraum mit der Hydraulikflüssigkeit von der Atmosphäre ab. Am Kolben ist ein Boden mit dem Einzug und der halbkugelförmigen Pfanne angeformt, der als kraftschlüssige und schwenkbewegliche Anlage für das Übertragungsteil des Stößels dient. Ein um den Einzug herum ausgebildeter Rand dient im Innern des Kolbens und somit im Druckraum der Hydraulikflüssigkeit als Anlage für die Feder, die den Kolben unter Vorspannung gegen die innere Stirnseite des Gehäuses hält. In dem relativ langen Hohlraum des Kolbens ist zwar eine Feder mit der erwünschten flachen Kennung leicht unter zu bringen, dort halten sich aber auch Luftblasen, die speziell beim Entlüften während oder nach der Befüllung des Hydrauliksystems nicht in eine Druckmittelleitung entweichen können, weil sie durch die lange Raumgestaltung im Kolben oder auch durch die dort anliegenden Windungen der Feder am Entweichen gehindert werden. Auch bei schräg angeordnetem Druckmittelzylinder ist mit einer im Hydrauliksystem verbleibenden Rest-Luftmenge zu rechnen, die die Funktion des Hydrauliksystems durch ihre Komprimierbarkeit beeinträchtigt.

Ein weiterer in der soeben beschriebenen Weise ausgestalteter und mit den dargestelltem Nachteil behafteter Nehmerzylinder ist mit der 1 der DE 198 47 529 A1 offenbart, wobei die Feder zusätzlich an einem vom Gehäuseboden axial vorstehenden Ansatz zentriert wird. Als Alternative zeigt die 4 dieser Erfindung einen Nehmerzylinder mit einem vollvolumigen Kunststoffkolben, an dessen einen Stirnseite sich eine Druckfeder abstützt. Das gegenüberliegende Federende ist in einem Federraum des Gehäuses geführt. Bei dieser Bauart kann zwar das eingangs erwähnte Problem wegen des Fehlens eines Hohlraumes im Kolben nicht auftreten, jedoch ist dadurch dieser Zylinder gegenüber der vorbeschriebenen Bauweise um die Blocklänge der Feder verlängert.

Aus der DE 199 07 298 A1 ist ein Geberzylinder einer hydraulischen Anlage für eine Kupplung oder eine Bremse eines Kraftfahrzeuges bekannt geworden, die ein Gehäuse aufweist, das einen Anschlussstutzen für eine zu einem Nehmerzylinder führenden Hydraulikleitung und für einen zu einem Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit führenden Kanal aufweist, wobei ein im Gehäuse verschiebbar angeordneter Kolben einen variablen Druckraum bildet und eine Steuerung des zu dem Vorratsbehälter führenden Kanals in Abhängigkeit von der Position des Kolbens aufweist.

Weniger diese dort beanspruchten Ausführungsformen, als die Gestaltung des Druckraumes ist es, die eine ideale Form für eine vollständige Entlüftung beim Befüllen der hydraulischen Anlage zu bieten scheinen. Da es sich jedoch um einen Geberzylinder handelt, bei dem auf eine Feder im Druckraum verzichtet werden kann, kommt dieser Kolbenform keine neuheitsschädliche Bedeutung gegenüber dem vorliegenden Erfindungsvorschlag zu.

Wie bereits oben ausgeführt, wird ein Druckmittelzylinder, insbesondere ein Nehmerzylinder, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Innenzylinder, einem darin verschiebbaren Kolben, einer in einem Druckraum angeordneten Feder und einem Stößel vorgeschlagen, wobei dieser mit dem Kolben durch die Kraft der Feder kraftschlüssig und schwenkbeweglich verbunden ist. Der Kolben ist aus Metall ausgeführt und weist als tiefgezogenes becherförmiges Teil in seinem Inneren ein Füllstück auf, an welches an einer zum Druckraum weisenden Kolbenfläche ein Ringraum angeformt ist, der die komprimierte Feder aufnehmen kann, wenn der Kolben in einer oberen Totpunktlage steht und durch einen Anschlag an der Stirnseite des Innenzy linders gehalten wird. Der Zweck des Füllstückes liegt darin, den relativ großen und langgestreckten Freiraum innerhalb des Kolbens von Hydraulikflüssigkeit frei zu halten, um sowohl das gesamte Flüssigkeitsvolumen im Hydrauliksystem zu verringern, als auch die Bildung und Ansammlung von Luftblasen zu verhindern. Da auch Luft im Zwischenraum zwischen dem Füllstück und dem Kolben bei Druckaufbau im Druckraum die Funktion der hydraulischen Betätigungseinrichtung durch seine Komprimierbarkeit verschlechtert, ist sicher zu stellen, dass die Formen der zu fügenden Teile genau zu einander passen und dass das Füllstück, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, gegen Herausfallen aus dem Kolben gesichert ist. Am Besten sorgt ein Presssitz um den Einzug des Kolbens herum für die Befestigung des Füllstücks, wobei die Verwendung von Klebstoff zu ihrer Fixierung und zur Ausfüllung der noch verbleibenden Zwischenräume zu empfehlen ist.

Der Ringraum in der Kolbenfläche am Füllstück verjüngt sich mit zunehmender Tiefe zu einer schmalen Ringfläche, auf der das kolbenseitige Ende der Feder zur Anlage kommt, während sich das zylinderseitige Ende der Feder an einer Stirnseite des Innenzylinders im Gehäuse abstützt. Bei der Betätigung des Druckmittelzylinders wird die Feder mit ihren unkontrollierten Bewegungen am Besten dadurch geführt, dass der Ringraum einen äußeren und einen inneren Entlüftungskegel aufweist, die bei einem horizontalen Einbau des Druckmittelzylinders zudem den Vorteil haben, dass eventuell im Druckraum befindliche Luftblasen selbstständig in eine Druckmittelleitung weiter wandern und durch einfaches Entlüften entfernt werden können. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den äußeren Entlüftungskegel mit einem Öffnungswinkel von etwa 10° zu versehen, wodurch die Funktion der Betätigungseinrichtung hinsichtlich des Transports der Luftblasen und der Führung der Feder optimal verläuft.

Die Erfindung hat es sich somit zur Aufgabe gemacht, einen Kolben für einen Druckmittelzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen der eingangs genannten Art darzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik Funktionsvorteile hinsichtlich der verbesserten Entlüftbarkeit des Hydrauliksystems und der Führung der im Druckraum befindlichen Feder aufweist.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschrieben. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand zweier Zeichnungen wird ein Kolben für eine hydraulische Betätigungseinrichtung mit einem Füllstück erläutert. Es zeigen:
1 einen Druckmittelzylinder mit einen Kolben in einer mittleren Position, wobei ein Füllstück im Innern des Kolbens angeordnet ist und einen Ringraum zur Aufnahme einer Feder aufweist;
2 den Kolben in einer oberen Totpunktlage, wobei die hierdurch komprimierte Feder im Ringraum angeordnet ist, der einen äußeren und einen inneren Entlüftungskegel aufweist.
Wird mit 1 ein Gehäuse für einen Druckmittelzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen bezeichnet, so weist dieses einen Innenzylinder 2, eine Dichtung 5, eine Hülse 4 mit einem Innenzylinder 3 und einen Anschlag 19 an einer an den Innenzylinder 3 anschließenden Stirnseite auf.
Gemäß 1 ist ein Kolben 6 als bechertörmiges Tiefziehteil aus Metall in mittlerer Position im Gehäuse 1 längsverschiebbar angeordnet und weist in seinem Innern ein Füllstück 13 auf, das in den Kolben 6 gefügt ist und mit diesem eine vorzugsweise nicht demontierbare Baueinheit bildet. An diesem Füllstück 13 ist an einer zu einem Druckraum 12 weisenden Kolbenfläche 14 ein Ringraum 15 zur Aufnahme einer Feder 18 angeformt, die sich an der Stirnseite des Innenzylinders 3 abstützt. Der Ringraum 15 in der Kolbenfläche 14 am Füllstück 13 verjüngt sich mit zunehmender Tiefe zu einer schmalen Ringfläche, auf der das kolbenseitige Ende der Feder 18 zur An lage kommt, während sich das zylinderseitige Ende der Feder 18 an der Stirnseite des Innenzylinders 3 abstützt. Bei der Betätigung des Druckmittelzylinders wird der Kolben 6 vom Druck einer Hydraulikflüssigkeit im Druckraum 12 mit Unterstützung der Kraft der Feder 18 gegen einen Stößel 7 verschoben, wobei durch diesen eine Kupplung oder eine Bremse des Kraftfahrzeuges betätigt wird.
Der Boden des tief gezogenen Kolbens 6 weist einen Einzug 9 mit einer halbkugelförmigen Pfanne 10 auf, die als schwenkfähiges Auflager eines Übertragungsteils 8 mit einer halbkugelförmigen Kuppe dient, welches mit dem Stößel 7 verbunden ist. Um den Einzug 9 herum bleibt naturgemäß ein ringförmiger Rand 11 stehen, der die Mantelfläche des Kolbens 6 über die Dichtung 5 hinaus verlängert.
Die 2 zeigt den Druckmittelzylinder mit der Baueinheit bestehend aus dem Kolben 6 und dem Füllstück 13 in einer oberen Totpunktlage, in der das Füllstück 13 am Anschlag 19 der Stirnseite des Innenzylinders 2 anliegt, wobei die komprimierte Feder 18 praktisch ganz vom Ringraum 15 aufgenommen wird. Dieser weist einen äußeren Entlüftungskegel 16 und einen inneren Entlüftungskegel 17 auf, die den Vorteil haben, dass eventuell im Druckraum 12 befindliche Luftblasen selbstständig in eine Druckmittelleitung 20 weiter wandern und durch einfaches Entlüften entfernt werden können. Der äußere Entlüftungskegel 16 wird vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel 21 von etwa 10° zu versehen, was die Funktion hinsichtlich des Transports der Luftblasen und der Führung der Feder 18 optimiert, wenn der Kolben 6 durch die Betätigungseinrichtung bewegt wird.

1: Gehäuse
2: Innenzylinder
3: Innenzylinder
4: Hülse
5: Dichtung
6: Kolben
7: Stößel
8: Übertragungsteil mit einer halbkugelförmigen Kuppe
9: Einzug
10: Pfanne (halbkugelförmig)
11: Ringförmiger Rand
12: Druckraum
13: Füllstück
14: Kolbenfläche
15: Ringraum
16: Äußerer Entlüftungskegel
17: Innerer Entlüftungskegel
18: Feder
19: Anschlag
20: Druckmittelleitung
21: Öffnungswinkel

Claims

Druckmittelzylinder einer hydraulischen Betätigungseinrichtung an Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Innenzylinder, einem darin verschiebbaren Kolben zur Bildung eines Druckraumes für eine Hydraulikflüssigkeit, einer im Druckraum angeordneten Feder und einem Stößel, wobei dieser über ein Übertragungsteil mit einer halbkugelförmigen Kuppe in einer ebenfalls halbkugelförmig ausgebildeten Pfanne in einem Einzug am Kolben durch die Kraft der Feder kraftschlüssig und schwenkbeweglich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) als tiefgezogenes becherförmiges Teil ausgestaltet ist und in seinem Inneren ein Füllstück (13) aufweist, an welches an einer zum Druckraum (12) weisenden Kolbenfläche (14) ein Ringraum (15) angeformt ist, der die komprimierte Feder (18) aufnehmen kann, wenn der Kolben (6) in einer oberen Totpunktlage steht.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (13) im Kolben (6) ohne Lufträume an den Trennstellen zwischen dem Füllstück (13) und dem Kolben (6) gefügt ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (13) ein Kunststoffteil ist und im Kolben (6) gegen Herausfallen gesichert ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (13) am Einzug (9) einen Presssitz aufweist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (13) im Kolben (6) verklebt ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (15) einen äußeren Entlüftungskegel (16) und wahlweise einen inneren Entlüftungskegel (17) aufweist
Druckmittelzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Entlüftungskegel (16) einen Öffnungswinkel (21) aufweist, der in einem Bereich zwischen 5° und 20° liegt.
Druckmittelzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) in seiner oberen Totpunktlage durch einen Anschlag (19) an der Stirnseite des Innenzylinders (2) positioniert ist.