DE102008044074A1

DE102008044074A1 - Druckmittelzylinder mit einem geteilten Gehäuse und einer Führungshülse

Info

Publication number: DE102008044074A1
Application number: DE102008044074A
Authority: DE
Inventors: Ralf Koberstein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Es wird ein Druckmittelzylinder (10) für ein hydraulisches Betätigungssystem eines Kraftfahrzeuges beschrieben, der ein Gehäuse (14) mit einem ersten Innenzylinder (15) und eine Führungshülse (18) mit einem zweiten Innenzylinder (17) aufweist, welcher axial zu dem ersten Innenzylinder (15) des Gehäuses (14) angeordnet ist und mit diesem eine gemeinsame Laufbuchse (15, 17) für einen darin verschiebbaren Kolben (24) ausbildet. Zur Ermöglichung einer einfachen Montage ohne eine nachteilige Verformung der Führungshülse (18) wird vorgeschlagen, diese so anzuordnen, dass sich diese axial einerseits am Gehäuse (14) und andererseits an einem mit dem Gehäuse (14) fest verbundenen Sicherungselement (46) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder für ein hydraulisches Betätigungssystem eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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.
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.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Druckmittelzylinder der gattungsgemäßen Art gelöst, welcher zusätzlich die im Kennzeichen von Patentanspruch 1 genannten Merkmale umfasst.
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.
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.
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.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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.
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.
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.
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.
Der erfindungsgemäße Druckmittelzylinder kann sowohl als Nehmer- als auch als Geberzylinder ausgeführt werden.
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.
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.
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.
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.
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.

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10352941 A1 [0002]
- EP 1602544 A1 [0002]

Claims

Druckmittelzylinder (10) für ein hydraulisches Betätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, umfassend – ein Gehäuse (14) mit einem ersten Innenzylinder (15) und mit einem Druckanschluss (12), – eine Führungshülse (18) mit einem zweiten Innenzylinder (17), welcher axial zu dem ersten Innenzylinder (15) des Gehäuses (14) angeordnet ist und mit diesem eine gemeinsame Laufbuchse (15, 17) ausbildet, – einen in der Laufbuchse (15, 17) verschiebbar angeordneten Kolben (24), der einen variablen Druckraum (26) begrenzt, – eine gehäusefeste Dichtung (30), die mit dem Kolben (24) und mit dem Gehäuse (14) und/oder der Führungshülse (18) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungshülse (18) axial einerseits am Gehäuse (14) und andererseits an einem mit dem Gehäuse (14) fest verbundenem Sicherungselement (46) abstützt.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (46) mittels einer Rastverbindung (52) am Gehäuse (14) festgelegt ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlagefläche (49) der Führungshülse (18) zur Anlage an dem Sicherungselement (46) innerhalb der axialen Erstreckung der Führungshülse (18) angeordnet ist.
Druckmittelzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (18) mittels eine im Wesentlichen axial ausgerichteten Anlagefläche (49) an dem Sicherungselement (18) abgestützt ist.
Druckmittelzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) und die Führungshülse (18) aus Kunststoff gefertigt sind.
Druckmittelzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (18) zumindest über einen Teil deren Länge Verstärkungsrippen (48a–e, 50) aufweist.