DE3436312A1 - Pressure transducer for a hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Description
Druckgeber für eine hydraulische Anlage Pressure transmitter for a hydraulic system
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgeber für eine hydraulische Anlage, insbesondere für eine hydraulische Kupplungsanlage eines Kraftfahrzeuges, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a pressure transducer for a hydraulic System, in particular for a hydraulic clutch system of a motor vehicle, of the type mentioned in the preamble of claim 1.
Zur Betätigung von Kraftfahrzeugkupplungen, sowohl im Personenkraftwagenbau als auch im Nutzfahrzeugbau, werden wegen zunehmender Kupplungskräfte sowie aus Komfortgründen zunehmend hydraulische Kupplungsbetätigungen eingesetzt, bei denen die vom Fahrzeuglenker über das Kupplungspedal aufgebrachte Pedalkraft nicht mechanisch, sondern hydraulisch auf den Kupplungs-Ausrückhebel übertragen wird.For the actuation of motor vehicle clutches, both in passenger car construction as well as in commercial vehicle construction, are due to increasing clutch forces as well Hydraulic clutch actuations are increasingly used for reasons of comfort, in which the pedal force applied by the driver of the vehicle via the clutch pedal is not mechanical, but is transmitted hydraulically to the clutch release lever.
Die hydraulische Übertragung besteht im wesentlichen aus einem der Kupplung unmittelbar zugeordneten sogenannten Nehmerzylinder, dessen Kolbenstange oder Stößel mit dem Kupplungs-Ausrückhebelin Verbindung steht, sowie einem nahe dem Kupplungspedal angeordneten Druckgeber, dem sogenannten Geberzylinder, dessen Kolbenstange am Kupplungspedal angelenkt ist. Die zylindrischen Arbeitskammern von Geberzylinder und Nehmerzylinder sind durch eine Hydraulikleitung miteinander verbunden, so daß bei einer Betätigung des Kupplungspedals durch den Arbeitskolben des Geberzylinders bzw. Druckgebers Hydraulikflüssigkeit in die Arbeitskammer des Nehmerzylinders gedrückt wird, wodurch dessen Arbeitskolben entsprechend axial verschoben und der Kupplungs-Ausrückhebel betätigt wird.The hydraulic transmission consists essentially of one of the Coupling directly associated with the so-called slave cylinder, the piston rod of which or plunger associated with the clutch release lever, as well as close to one the clutch pedal arranged pressure transducer, the so-called master cylinder, whose Piston rod is hinged to the clutch pedal. The cylindrical working chambers of The master cylinder and slave cylinder are connected to one another by a hydraulic line, so that when the clutch pedal is actuated by the working piston of the master cylinder or the pressure transmitter's hydraulic fluid is pressed into the working chamber of the slave cylinder is, whereby its working piston is axially displaced accordingly and the clutch release lever is operated.
Ähnlich wie bei hydraulischen Bremsanlagen muß dafür Sorge getragen werden, daß erforderlichenfalls Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikanlage der Kupplungsbetätigung nachfließen kann, um zum Beispiel Kupplungsverschleiß oder auch temperaturbedingte Volumenänderungen der Hydraulikflüssigkeit auszugleichen.Similar to hydraulic braking systems, this must be taken care of that, if necessary, hydraulic fluid in the hydraulic system of the Clutch actuation can flow to, for example, clutch wear or also to compensate for temperature-related changes in the volume of the hydraulic fluid.
Zu diesem Zweck ist für die hydraulische Anlage ein Nachlaufbehälter vorgesehen - häufig wird hierzu der der hydraulischen Bremsanlage des Kraftfahrzeuges mitbenutzt -, welcher häufig unter Zwischenschaltung eines sogenannten Nachsaugventils mit der Arbeitskammer des Druckgebers in Verbindung steht. Das Nachsaugeventil ist dabei zwischen der Arbeitskammer und einem Leitungsanschluß für den Nachlaufbehälter angeordnet und derart ausgebildet und mit dem Arbeitskolben gekoppelt, daß es normalerweise geschlossen ist, sein Ventilglied jedoch zwangsläufig vom Ventilsitz abgehoben ist, wenn der Arbeitskolben eine definierte Ausgangsposition, nämlich seine Ruheposition einnimmt.For this purpose there is a follow-up tank for the hydraulic system provided - often that of the hydraulic brake system of the motor vehicle is used for this purpose also used - which is often with the interposition of a so-called anti-cavitation valve is in communication with the working chamber of the pressure transducer. The suction valve is while between the working chamber and a line connection for the follow-up container arranged and designed and coupled to the working piston that it normally is closed, but its valve member is inevitably lifted from the valve seat, when the working piston has a defined starting position, namely its rest position occupies.
Wie bei den hydraulischen Bremsanlagen besteht auch bei hydraulischen Kupplungsanlagen zunehmend Interesse daran, während der Fahrzeugproduktion die Hydraulikanlage der Kupplungsbetätigung auf schnelle und einfache Weise im sogenannten Vakuumverfahren entlüften und gleichzeitig mit Hydraulikflüssigkeit befüllen zu können.As with hydraulic braking systems, there is also hydraulic Clutch systems increasing interest in the hydraulic system during vehicle production clutch actuation in a quick and easy way using the so-called vacuum process to be able to vent and fill with hydraulic fluid at the same time.
Da bei einem solchen Vakuumverfahren der benötigte Unterdruck i.a. am Nachlaufbehälter angelegt werden muß, muß während dieses Befüllungsvorganges sichergestellt werden, daß die Leitungsverbindung zwischen dem Nachlaufbehälter und der Arbeitskammer des Druckgebers nicht infolge einer unterdruckbedingten axialen Verlagerung des Arbeitskolbens - und damit eines Schließens des federvorbelasteten Nachsaugventils -unterbrochen wird.Since in such a vacuum process the required negative pressure is generally must be applied to the after-flow container, must during this filling process ensure that the line connection between the recovery tank and the working chamber of the pressure transducer not as a result of a negative pressure-induced axial Displacement of the working piston - and thus a closing of the spring-loaded one The suction valve is interrupted.
Während es bei Kupplungs-Hochdrucksys.temen, die üblicherweise in einem Druckbereich zwischen 40 und 50 bar betrieben werden, ohne wesentliche Nachteile möglich wäre, zu diesem Zweck im Druckgeber ausreichend starke Rückstellfedern anzuordnen, kann dieser Weg bei Kupplungs-Wiederdrueksystemen, die im allgemeinen in einem Druckbereich zwischen 5 und 10 bar betrieben werden, nicht beschritten werden, weil dadurch bei diesen Systemen eine spürbare Wirkungsgradverschlechterung eintreten würde.While clutch high-pressure systems, which are usually in a pressure range between 40 and 50 bar can be operated without significant disadvantages it would be possible to arrange sufficiently strong return springs in the pressure transducer for this purpose, can this way with clutch re-pressure systems, which are generally in a pressure range between 5 and 10 bar are operated, are not used, because this results in a noticeable deterioration in efficiency in these systems would.
Bei hydraulischen Kfz.-Bremsanlagen mit in gewisser Weise mit den Nachsaugventilen von Kupplungsanlagen vergleichbaren Vordruckventilen ist es bekannt (z.B. DE-0S 31 07 419, DE-OS 31 43 720), im Gehäuse der Vordruckventile zusätzliche ventilartige Bauelemente, zum Beispiel axial verschiebbare Differentialkolben o.ä. vorzusehen, um die Vordruck-Ventilfunktion während einer Vakuumbefüllung der Bremsanlage außer Kraft zu setzen oder zu umgehen.In hydraulic vehicle braking systems with in a certain way with the It is known to make suction valves of clutch systems comparable to pre-pressure valves (e.g. DE-0S 31 07 419, DE-OS 31 43 720), additional pressure valves in the housing valve-like components, for example axially displaceable differential pistons or the like. Provide for the pre-pressure valve function during a vacuum filling of the brake system override or circumvent.
Wollte man in entsprechender Weise derartige zusätzliche Ventilkombinationen bei hydraulischen Kupplungsanlagen zur Umgehung des Nachsaugventils während einer Vakuumbefüllung einsetzen, dann würde dies nicht nur einen nicht unerheblichen zusätzlichen Bauraum zur Unterbringung der Ventilanordnung erfordern, sondern auch einen kostenträchtigen erheblichen konstruktiven und fertigungstechnischen Mehraufwand darstellen. Darüberhinaus muß davon ausgegangen werden, daß solche zusätzlichen Ventilkombinationen auch in den Phasender normalen Kupplungsbetätigung wirken und die Kupplungsfunktion beeinträchtigen könnten und im übrigen einem ständigen Verschleiß unterworfen wären.If you wanted such additional valve combinations in a corresponding manner in hydraulic clutch systems to bypass the suction valve during a Use vacuum filling, then this would not only be a not inconsiderable additional Require installation space for accommodating the valve arrangement, but also an expensive one represent considerable additional design and manufacturing effort. Furthermore It must be assumed that such additional valve combinations are also available in the phases of normal clutch actuation and impair the clutch function could and would otherwise be subject to constant wear and tear.
Bei hydraulischen Bremsanlagen ist es auch bekannt (z.B. DE-OS 30 37 569) die Ventilfunktion eines Vordruckventils während eines Vakuum-Befüllvorgangs der Bremsanlage mit Hilfe radial verschieblich im Gehäuse des Vordruckventils gelagerter Verstellelemente außer Kraft zu setzen, die während eines Befüllvorganges entweder manuell oder aber selbsttätig radial in die zylindrische Arbeitskammer verschoben werden und dabei den Ventilsitz o.ä. des eigentlichen Ventils derart verkippen, daß das Vordruckventil durchlässig ist.It is also known for hydraulic brake systems (e.g. DE-OS 30 37 569) the valve function of a pre-pressure valve during a vacuum filling process the brake system with the help of radially displaceable bearings in the housing of the inlet pressure valve Adjusting elements to override that either during a filling process manually or automatically moved radially into the cylindrical working chamber and tilt the valve seat or similar of the actual valve in such a way that that the inlet pressure valve is permeable.
Auch eine entsprechende Anwendung dieses bekannten Prinzips würde zum einen zusätzlichen Bauraum erfordern und zum anderen einen erhöhten konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand bedeuten. Im Bereich des Nachsaugventils müßte ein radialer Kolben o.ä. untergebracht werden, das heißt eine zusätzliche Öffnung nach außen vorgesehen werden, die wiederum einen zusätzlichen Dichtungsaufwand mit allen bekannten Komplikationen verursacht.A corresponding application of this known principle would also be used on the one hand require additional installation space and on the other hand an increased constructive and production engineering effort. In the area of the anti-cavitation valve a radial piston or the like can be accommodated, i.e. an additional opening to the outside, the again an additional sealing effort with all known complications.
Ausgehend von einem Druckgeber der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, diesen ohne Beeinträchtigung seiner Punktionsweise und seines Wirkungsgrades sowie ohne wesentliche Veränderung des kors truktiven und fertigungstechnischen Aufwandes derart weiterzubilden, daß es ohne besondere zusätzliche Maßnahmen möglich ist, während der Fahrzeugherstellung die Erstbefüllung der hydraulischen Kupplungsanlage im sogenannten Vakuumverfahren durchzuführen.Based on a pressure transmitter in the preamble of the claim 1 mentioned type, the invention is therefore based on the object of this without impairment its puncture method and its efficiency as well as without significant change of the cors tructive and manufacturing effort in such a way that it is possible without any special additional measures during vehicle manufacture the initial filling of the hydraulic clutch system using the so-called vacuum process perform.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
Der Arbeitskolben des Druckgebers wird also erfindungsgemäß während der Fahrzeugmontage und während der erstmaligen Befüllung der hydraulischen Kupplungsanlage mit Hydraulikflüssigkeit durch einen bei Sertigung des Druckgebers an ihm befestigten und mit dem Druckgebergehäuse zusammenwirkenden axialen Anschlag in seiner definierten Ausgangsposition arretiert, in der das in der Arbeitskammer befindliche Nachsaugventil in seiner Offenstellung gehalten wird; dabei ist die form- oder kraftschlüssige Befestigung des axialen Anschlags am Arbeitskolben derart ausgebildet und bemessen, daß er beim - erstmaligen -Einwirken einer etwa der maximalen betriebsmäßigen Kupplungs-Betätigungskraft entsprechenden Betätigungskraft auf dem Arbeitskolben axial - im Prinzip bleibend - verschoben wird.The working piston of the pressure transducer is thus according to the invention during during vehicle assembly and during the initial filling of the hydraulic clutch system with hydraulic fluid attached to it when the pressure transducer was manufactured and with the pressure transmitter housing cooperating axial stop in its defined The initial position is locked in which the suction valve located in the working chamber is held in its open position; here is the form-fit or force-fit Attachment of the axial stop on the working piston designed and dimensioned in such a way that he - for the first time - exposure to approximately the maximum operational clutch actuation force corresponding actuating force on the working piston axially - in principle permanent - is moved.
Der Arbeitskolben des Druckgebers wird also ohne jegliche sonstige konstruktive Veränderung am Druckgeber mit einer selbsttätig lösbaren axialen Kolbensperre (Anschlag) versehen, die nach der Befüllung des Hydrauliksystems und nach erstmaliger Betätigung des Kupplungspedals bzw des Druckgebers bei späteren betriebsmäßigen Kupplungsbetätigungen ohne jede - nachteilige - Wirkung bleibt.The working piston of the pressure transducer is therefore without any other Constructive change on the pressure transducer with an automatically releasable axial piston lock (Stop) provided after the hydraulic system has been filled and after the first Actuation of the clutch pedal or the pressure transmitter for later operational use Clutch actuation without any - disadvantageous - effect remains.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the subclaims.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below.
Dargestellt ist in der Zeichnung der Druckgeber oder Geberzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigung, der wie eingangs erläutert mit einem unmittelbar an der Kupplung befindlichen Nehmerzylinder zusammenwirkt.The drawing shows the pressure transducer or master cylinder a hydraulic clutch actuation, which, as explained above, with a direct the slave cylinder located on the clutch cooperates.
Dieser Druckgeber besteht in üblicher Weise im wesentlichen aus einem eine zylindrische Arbeitskammer 2 aufweisenden Druckgebergehäuse 1 und einem über eine Kolbenstaage 4 betätigten axial verschieblichen Arbeitskolben 3.In the usual way, this pressure transmitter consists essentially of one a cylindrical working chamber 2 having pressure transmitter housing 1 and one above a piston rod 4 actuated axially displaceable working piston 3.
Die Kolbenstange 4 wird - wenn der Druckgeber im Fahrzeug eingebaut ist - am Kupplungspedal des Fahrzeugs angelenkt.The piston rod 4 is - if the pressure transducer is installed in the vehicle is - hinged to the clutch pedal of the vehicle.
Mit 5 ist ein Anschlußstutzen zum Anschluß einer zum Nehmerzylinder der Hydraulikanlage führenden Rydraulikleitung beziffert. Der Anschlußstutzen 6; der mit einer im Boden der Arbeitskammer befindlichen Durchlaßöffnung 8 in Verbindung steht, dient zum Anschluß einer zu einem Nachlaufbehälter führenden Hydraulikleitung. Als Nachlaufbehälter kann entweder ein ausschließlich für die hydraulische Kupplungsbetätigung dienender Behälter oder aber auch der bereits für die hydraulische Bremsanlage dienende Nachlauf- oder Vorratsbehälter Verwendung finden.With 5 is a connecting piece for connecting one to the slave cylinder the hydraulic line leading to the hydraulic system. The connecting piece 6; which is in communication with a passage opening 8 located in the bottom of the working chamber is used to connect a hydraulic line leading to a follow-up tank. Either an exclusively for the hydraulic clutch actuation can be used as a follow-up container serving container or the one already serving for the hydraulic brake system Find follow-up or storage container use.
Im Bereich der im Kammerboden vorgesehenen Durchlaßöffnung 8 ist ein federvorbelastetes Nachsaugventil 7 vorgesehen, durch welches die Durchlaßöffnung 8 normalerweise verschlossen ist. Das Nachsaugventil 7 ist mechanisch derart mit dem Arbeitskolben 3 gekoppelt, daß sein Ventilglied dann, wenn der Arbeitskolben 3 bei nicht betätigtem Kupplungspedal seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangsposition (Ruheposition einnimmt, zwangsweise von seinem Ventilsitz abgehoben ist und vom Anschlußstutzen 6 freier Durchgang zur zylindrischen Arbeitskammer 2 besteht.In the area of the passage opening 8 provided in the chamber floor, there is a Spring-loaded anti-cavitation valve 7 is provided through which the passage opening 8 is normally closed. The suction valve 7 is mechanically so with coupled to the working piston 3 that its valve member when the working piston 3 its starting position shown in the drawing when the clutch pedal is not actuated (Assumes the rest position, is forcibly lifted from its valve seat and from the Connection piece 6 is free passage to the cylindrical working chamber 2.
Erfindungsgemäß ist der Arbeitskolben nun werksseitig mit einem selbsttätig lösbaren axialen Anschlag 9 ausgerüstet, der sich stirnseitig am Druckgebergehäuse 1 abstützt und auf dem Arbeitskolben derart positioniert ist, daß er diesen in seiner dargestellten definierten Ausgangsposition (Ruheposition) arretiert.According to the invention, the working piston is now automatic at the factory with a equipped releasable axial stop 9, the front side at the Pressure transmitter housing 1 is supported and positioned on the working piston in such a way that that he has this in his illustrated defined starting position (rest position) locked.
Im Ausführungsbeispiel wird der axiale Anschlag 9 durch einen.eigenelastisch vorgespannten, geschlossenen Kunststoffring gebildet, der in einer am Arbeitskolben 3 vorgesehenen Ringnut 10 gelagert ist, welche flach verlaufende Nutflanken besitzt. Die Verspannkraft zwischen dem den axialen Anschlag 9 bildenden Kunststoffring und dem Arbeitskolben 3 ist konstruktiv so bemessen, daß einerseits der Arbeitskolben bei der Entlüftung und Befüllung der hydraulischen Anlage im Vakuumverfahren, wenn also an dem mit dem Anschlußstutzen 6 verbundenen Nachlaufbehälter der dafür benötigte Unterdruck angelegt ist, in seiner definierten Ausgangsstellung verharren muß und nicht - das Nachsaugventil 7 verschließend - unter dem einwirkenden Untrdruck in die Arbeitskammer 2 hineingleiten kann, und andererseits die Verspannung zwischen Kunststoffring und Arbeitskolben gelöst und der Kunststoffring auf dem Arbeitskolben axial - nach links - verschoben wird, wenn nach Abschluß der Befüllung des Hydrauliksystems durch Betätigung des Kupplungspedals über die Kolbenstange auf den Arbeitskolben erstmalig die maximale betriebsmäßige Betätigungskraft einwirkt.In the exemplary embodiment, the axial stop 9 is inherently elastic pre-tensioned, closed plastic ring formed in one on the working piston 3 provided annular groove 10 is mounted, which has flat groove flanks. The tension force between the plastic ring forming the axial stop 9 and the working piston 3 is structurally dimensioned so that on the one hand the working piston when venting and filling the hydraulic system using the vacuum process, if that is, on the follow-up tank connected to the connection piece 6, the required for this Negative pressure is applied, must remain in its defined starting position and not - closing the suction valve 7 - under the negative pressure acting in the working chamber 2 can slide in, and on the other hand the tension between Plastic ring and working piston released and the plastic ring on the working piston axially - to the left - is shifted when after completion of the filling of the hydraulic system by pressing the clutch pedal on the piston rod on the working piston the maximum operational actuation force acts for the first time.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitskolben 3 mit einer zweiten Ringnut 11 versehen. Diese ist derart im axialen Abstand zur ersten Ringnut 10 angeordnet, daß der Kunststoffring 9 in sie hineingleitet, wenn der Arbeitskolben 3 bei erstmaliger betriebsmäßiger Betätigung nach der Befüllung des Hydrauliksystems maximal in die Arbeitskammer 2 einfährt. Dadurch ist in sehr einfacher Weise sichergestellt, daß der anschließend normalerweise nicht mehr benötigte Kunststoffring geordnet untergebracht ist und nicht etwa störende Klappergeräusche verursachend auf die im Durchmesser dünnere Kolbenstange 4 gleitet.In the illustrated embodiment, the working piston 3 is with a second annular groove 11 is provided. This is so at an axial distance from the first annular groove 10 arranged that the plastic ring 9 slides into it when the working piston 3 when operated for the first time after filling the hydraulic system maximally moves into the working chamber 2. This ensures in a very simple way that the then normally no longer required plastic ring is sorted is housed and not causing annoying rattling noises on the Piston rod 4 thinner in diameter slides.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel ist es generell auch möglich, anstelle eines formschlüssig gelagerten geschlossenen Kunststoffringes einen nur kraftachlüssig mit dem Arbeitskolben 3 verbundenen geschlossenen Kunststoffring einzusetzen. Die im Ausführungsbeispiel gewählte formschlüssige Verbindung hat jedoch den wesentlichen Vorteil, daß die benötigte Verspannkraft durch Kunststoffringe vergleichsweise geringer Abmessung erzielt werden kann.Notwithstanding the exemplary embodiment, it is generally also possible instead a positively mounted, closed plastic ring only has a force-locking effect to use with the working piston 3 connected closed plastic ring. the However, the positive connection selected in the exemplary embodiment has the essential Advantage that the required tension force through plastic rings comparatively small dimensions can be achieved.
Die Verwendung eigenelastisch vorgespannter geschlossener Kunststoffringe besitzt den großen Vorteil, daß diese vergleichsweise einfach berechnet und hergestellt werden können, keinen zusätzlichenOberflächenschutz benötigen und darüberhinaus preiswert sind.The use of self-elastic pre-tensioned closed plastic rings has the great advantage that it is comparatively easy to calculate and produce need no additional surface protection and beyond are inexpensive.
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Claims (4)
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