DE102009052568A1

DE102009052568A1 - Sealing arrangement for sealing pressure piston arranged movably in housing of brake cylinder for hydraulic motor vehicle brake system, has sealing element attached in housing of brake cylinder

Info

Publication number: DE102009052568A1
Application number: DE102009052568A
Authority: DE
Inventors: David Lopéz LAREQUI; Ralph Rothenhäuser; Axel RÜDELL
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-12

Abstract

The sealing arrangement has a sealing element (20) attached in a housing (12) of a brake cylinder. A sealing surface is provided on the outer peripheral surface (46) of a pressure piston (14) with a transition region (50), in which a breather port (44) opens. The sealing surface interacts with the sealing element. The sealing surface has a non-linear convex curved contour development with an increasing diameter. The non-linear convex curved contour development is observed in the transition region in a sectional view along the longitudinal axis (L) of the pressure piston.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtanordnung zur Abdichtung eines in einem Gehäuse eines Bremszylinders beweglich angeordneten Druckkolbens, der an seiner Außenumfangsfläche wenigstens eine sich im Wesentlichen quer zu der Längsachse des Druckkolbens erstreckende Nachlaufbohrung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Druckkammer des Bremszylinders mit einer Ausgleichskammer des Bremszylinders fluidisch zu verbinden. Die Dichtanordnung umfasst ein Dichtelement, das in dem Gehäuse dichtend anbringbar ist, sowie eine Dichtfläche an der Außenumfangsfläche des Druckkolbens mit einem Übergangsbereich, in den die Nachlaufbohrung mündet, wobei die Dichtfläche mit dem Dichtelement dichtend zusammenwirkt. Die Erfindung betrifft ferner einen Bremszylinder, insbesondere für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen, der eine solche Dichtanordnung zur Abdichtung eines in einem Gehäuse des Bremszylinders beweglich angeordneten Druckkolbens aufweist.The present invention relates to a sealing arrangement for sealing a pressure piston which is movably arranged in a housing of a brake cylinder and has on its outer peripheral surface at least one follow-up bore extending essentially transversely to the longitudinal axis of the pressure piston, which is designed to connect a pressure chamber of the brake cylinder to a compensation chamber of the brake cylinder Fluidic connect brake cylinder. The sealing arrangement comprises a sealing element, which is sealingly attachable in the housing, and a sealing surface on the outer peripheral surface of the pressure piston with a transition region into which the overflow hole opens, wherein the sealing surface sealingly cooperates with the sealing element. The invention further relates to a brake cylinder, in particular for hydraulic motor vehicle brake systems, which has such a sealing arrangement for sealing a in a housing of the brake cylinder movably arranged pressure piston.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Dichtanordnung sowie ein Bremszylinder der eingangs erwähnten Art sind beispielsweise in der DE 10 2006 040 487 B3 beschrieben. Das Gehäuse des Bremszylinders bildet zusammen mit dem Druckkolben eine Druckkammer aus. Der Druckkolben wird bei einer Betätigung der hydraulischen Kraftfahrzeugbremse in einer Betätigungsrichtung in die Druckkammer des Bremszylinders hinein verschoben. Hierdurch baut sich innerhalb der Druckkammer ein Hydraulikdruck auf, durch den eine Bremsreaktion über eine der Druckkammer nachgeschaltete Hydraulikeinheit in den Radbremsen des Fahrzeugs erzielt wird.A sealing arrangement and a brake cylinder of the type mentioned are, for example, in the DE 10 2006 040 487 B3 described. The housing of the brake cylinder forms a pressure chamber together with the pressure piston. The pressure piston is displaced in an actuation of the hydraulic motor vehicle brake in an actuating direction into the pressure chamber of the brake cylinder. As a result, a hydraulic pressure builds up within the pressure chamber, by means of which a braking reaction is achieved via a hydraulic unit connected downstream of the pressure chamber in the wheel brakes of the vehicle.

Weiterhin sind ein Druckmittelkanal in dem Gehäuse sowie eine Nachlaufbohrung in dem Druckkolben vorgesehen, die eine fluidische Verbindung zwischen der Druckkammer und einer Ausgleichskammer ermöglichen.Furthermore, a pressure medium channel in the housing and a follow-up bore are provided in the pressure piston, which allow a fluidic connection between the pressure chamber and a compensation chamber.

Zur dynamischen Abdichtung des Druckkolbens gegenüber dem Gehäuse ist ein Dichtelement vorgesehen, das mit einer Dichtfläche an der Außenumfangsfläche des Druckkolbens dichtend zusammenwirkt. Die Dichtfläche weist einen Übergangsbereich auf, in den die Nachlaufbohrung mündet.For dynamic sealing of the pressure piston relative to the housing, a sealing element is provided, which cooperates sealingly with a sealing surface on the outer peripheral surface of the pressure piston. The sealing surface has a transition region into which the overflow hole opens.

Üblicherweise ist das Dichtelement aus einem elastischen Material hergestellt, das in bestimmten Situationen eine Verformung des Dichtelements ermöglichen soll.Usually, the sealing element is made of an elastic material which is intended to allow deformation of the sealing element in certain situations.

Eine Rückstellfeder dient dazu, den Druckkolben in seine Ausgangsstellung zurückzustellen, wenn die Bremse durch schnelles Zurücknehmen des Bremspedals schlagartig gelöst wird. Damit die Rückstellung des Druckkolbens und damit auch ein Lösen der Radbremsen ausreichend schnell erfolgen können, muss ein Druckausgleich zwischen der Druckkammer und der Ausgleichskammer stattfinden. Der Druckausgleich wird in der Praxis oftmals durch eine elastische Verformung des Dichtelements bewirkt, welches in Folge seiner Verformung fluidisch überströmt werden kann. Auf diese Weise kann ausreichend Flüssigkeit aus der Ausgleichskammer über das Dichtelement in die Druckkammer zurückströmen.A return spring serves to return the pressure piston to its initial position when the brake is released abruptly by rapidly withdrawing the brake pedal. Thus, the provision of the pressure piston and thus a release of the wheel brakes can be done quickly enough, a pressure equalization between the pressure chamber and the compensation chamber must take place. The pressure compensation is often effected in practice by an elastic deformation of the sealing element, which can be fluidly flowed over as a result of its deformation. In this way, sufficient liquid can flow back from the compensation chamber via the sealing element into the pressure chamber.

Während des Druckaufbaus wirkt sich das elastische Verformungsverhalten des Dichtelements jedoch nachteilig aus, da hierdurch der sogenannte „Leerweg” (auch als Leerhub bezeichnet) des Druckkolbens, d. h. der Betätigungsweg bis eine nennenswerte Reaktion der Reibungsbremsen registriert werden kann, vergrößert werden kann.During the pressure build-up, however, the elastic deformation behavior of the sealing element has a disadvantageous effect, as a result of this the so-called "free travel" (also referred to as idle stroke) of the pressure piston, i. H. the actuation path can be increased until a significant reaction of the friction brakes can be registered.

So ist aus der Praxis der sogenannte Blow-Off-Effekt bekannt, bei dem das Dichtelement sich druckbedingt derart verformt, dass sich vorrübergehend der dichtende Kontakt zwischen der Dichtfläche und dem Dichtelement löst. Hierbei kann in unerwünschter Weise Bremsfluid aus der Druckkammer in die Ausgleichskammer entweichen und der bislang aufgebaute Druck in der Druckkammer bricht zusammen (Blow-Off). Dies geschieht beispielsweise dann, wenn das Dichtelement an den Nachlaufbohrungen in dem Druckkolben anliegt, um diese abzudichten, da der in der Druckkammer aufgebaute Druck durch die Nachlaufbohrungen auf das Dichtelement einwirkt und es bezogen auf die Längsachse des Druckkolbens nach radial außen drückt, so dass sich dieses entsprechend radial auswärts verformt. Erst wenn das Dichtelement die Nachlaufbohrungen vollständig überfahren hat, entfällt diese radiale Druckeinwirkung auf das Dichtelement und es kann wieder Druck in der Druckkammer aufgebaut werden. Somit wird der Leerweg des Druckkolbens unerwünscht verlängert.Thus, from practice, the so-called blow-off effect is known, in which the sealing element deforms due to pressure such that the sealing contact between the sealing surface and the sealing element is temporarily released. This can undesirably escape brake fluid from the pressure chamber in the compensation chamber and the pressure built up so far in the pressure chamber breaks down (blow-off). This happens, for example, when the sealing element bears against the follow-up bores in the pressure piston in order to seal it, since the pressure built up in the pressure chamber acts on the sealing element through the follower bores and presses radially outward relative to the longitudinal axis of the pressure piston, so that this deformed radially outward accordingly. Only when the sealing element has passed over the trailing holes completely eliminates this radial pressure on the sealing element and it can again be built pressure in the pressure chamber. Thus, the free travel of the pressure piston is undesirably prolonged.

Das Dokument DE 199 46 415 A1 zeigt ebenfalls eine Dichtanordnung sowie einen Bremszylinder der eingangs erwähnten Art, wobei eine an die Nachlaufbohrungen angrenzende Fläche zur verbesserten Abdichtung genutzt wird, die bei Betätigung des Druckkolbens mit dem Dichtelement in Eingriff gelangt, nachdem dieser die Nachlaufbohrung überfahren hat. Das Problem des verlängerten Leerwegs infolge eines Blow-Off-Effekts kann jedoch auch bei dieser Ausgestaltung auftreten.The document DE 199 46 415 A1 also shows a sealing arrangement and a brake cylinder of the type mentioned above, wherein an adjoining the trailing holes surface is used for improved sealing, which engages upon actuation of the pressure piston with the sealing element after it has passed over the trailing bore. However, the problem of the extended idle travel due to a blow-off effect may also occur in this embodiment.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dichtanordnung für einen Bremszylinder einer Kraftfahrzeugbremsanlage vorzusehen, die das Auftreten eines Blow-Off-Effekts verhindert und damit eine Verkürzung des Leerwegs des Druckkolbens und ein schnelleres Antwortverhalten der Bremsanordnung ermöglicht.The invention is therefore based on the object, an improved sealing arrangement for a Provide brake cylinder of a motor vehicle brake system, which prevents the occurrence of a blow-off effect, thus enabling a shortening of the free travel of the pressure piston and a faster response of the brake assembly.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Aufgabe wird durch eine Dichtanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich in einer achsenthaltenden Schnittansicht entlang der Längsachse des Druckkolbens betrachtet einen nicht-linearen konvex gekrümmten Konturverlauf mit einem zunehmenden Durchmesser aufweist.This object is achieved by a sealing arrangement of the aforementioned type, in which the sealing surface in its transition region in an axis-containing sectional view along the longitudinal axis of the pressure piston viewed a non-linear convex curved contour profile having an increasing diameter.

Dadurch dass der Durchmesser, d. h. der Außendurchmesser des Druckkolbens, im Übergangsbereich der Dichtfläche zunimmt, kann die druckbedingte Verformung des Dichtelements nach radial außen ausgeglichen werden, so dass der vorstehend beschriebene Effekt des „Blow-Off” wirksam verhindert wird. Der nicht-lineare konvex gekrümmte Konturverlauf der Dichtfläche mit einer Zunahme des Durchmessers bewirkt gegenüber einem linearen Verlauf eine verbesserte Wirksamkeit der Dichtanordnung, da der Kolbendurchmesser im Übergangsbereich der Dichtfläche der radialen, druckbedingten Verformung des Dichtelements besser folgen kann. So weiß man aus der Praxis, dass elastische Werkstoffe, wie Gummi, sich bei linear zunehmendem Druck ebenfalls nicht linear verformen. Selbst bei einer bereichsweise stärkeren Zunahme der Deformierung des Dichtelements nach radial außen kann der dichtende Kontakt mit der Dichtfläche somit erhalten bleiben.Because the diameter, d. H. the outer diameter of the pressure piston, in the transition region of the sealing surface increases, the pressure-induced deformation of the sealing element can be compensated radially outward, so that the above-described effect of the "blow-off" is effectively prevented. The non-linear convexly curved contour of the sealing surface with an increase in diameter causes compared to a linear course improved effectiveness of the sealing arrangement, since the piston diameter in the transition region of the sealing surface of the radial, pressure-induced deformation of the sealing element can follow better. For example, it is known from practice that elastic materials, such as rubber, also do not deform linearly with linearly increasing pressure. Even with a region-wise stronger increase in the deformation of the sealing element radially outward, the sealing contact with the sealing surface can thus be maintained.

Ferner kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich in einer Rückstellrichtung des Druckkolbens betrachtet zunehmend ausgebildet ist. Die Rückstellrichtung bezeichnet hierbei die Richtung des Druckkolbens bei einer Rückstellbewegung, d. h. eine zu der Betätigungsrichtung entgegengesetzte Bewegungsrichtung des Druckkolbens aus der Druckkammer heraus.Furthermore, it can be provided that the diameter of the sealing surface, viewed in its transition region in a return direction of the pressure piston, is increasingly formed. The return direction here denotes the direction of the pressure piston in a return movement, d. H. a direction of movement opposite to the direction of actuation of the pressure piston out of the pressure chamber.

Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass der Druckkolben einen bezüglich seiner Betätigungsrichtung vorderen an den Übergangsbereich der Dichtfläche angrenzenden Abschnitt und einen hinteren an den Übergangsbereich der Dichtfläche angrenzenden Abschnitt aufweist. Die Betätigungsrichtung bezeichnet hierbei die Bewegungsrichtung des Druckkolbens in die Druckkammer hinein.In a further development of the invention may further be provided that the pressure piston has a front with respect to its actuating direction adjacent to the transition region of the sealing surface portion and a rear adjacent to the transition region of the sealing surface portion. In this case, the actuating direction designates the direction of movement of the pressure piston into the pressure chamber.

Dabei kann der vordere Abschnitt einen ersten Durchmesser aufweisen, der vorteilhaft von einem zweiten Durchmesser des hinteren Abschnitts verschieden ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Durchmesser kleiner ist als der zweite Durchmesser. In diesem Fall umfasst die Dichtfläche einen Übergangsbereich zwischen dem vorderen Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser und dem hinteren Abschnitt mit dem größeren Durchmesser. Bei dieser Ausführungsform kann der Durchmesser des Druckkolbens im Übergangsbereich der Dichtfläche somit von dem ersten Durchmesser bis zu dem zweiten Durchmesser stetig zunehmen. Gleiches gilt für den sich in der Druckkammer aufbauenden Druck, der durch die Nachlaufbohrung radial auf das Dichtelement einwirkt. Bei einem stetig ansteigenden bzw. zunehmenden Durchmesser des Druckkolbens im Übergangsbereich der Dichtfläche kann somit gewährleistet werden, dass das Dichtelement nicht nur lokal einen dichtenden Kontakt mit der Dichtfläche herstellt, sondern die gesamte der Dichtfläche zugewandte Seite des Dichtelements den dichtenden Kontakt mit der Dichtfläche bereitstellen kann.In this case, the front portion may have a first diameter, which is advantageously different from a second diameter of the rear portion. In particular, it can be provided that the first diameter is smaller than the second diameter. In this case, the sealing surface includes a transition region between the smaller diameter front portion and the larger diameter rear portion. In this embodiment, the diameter of the pressure piston in the transition region of the sealing surface thus increase steadily from the first diameter to the second diameter. The same applies to the pressure building up in the pressure chamber, which acts radially on the sealing element through the trailing bore. With a steadily increasing or increasing diameter of the pressure piston in the transition region of the sealing surface can thus be ensured that the sealing element not only locally makes a sealing contact with the sealing surface, but the entire sealing surface facing the sealing element can provide the sealing contact with the sealing surface ,

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der konvex gekrümmte Konturverlauf des Übergangsbereichs der Dichtfläche als Kreissegment mit einem einzigen Krümmungsradius ausgebildet ist. Dies ermöglicht insbesondere eine besonders einfache Herstellung. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der konvex gekrümmte Konturverlauf des Übergangsbereichs der Dichtfläche einen ersten Krümmungsradius und wenigstens einen zweiten Krümmungsradius aufweist, der von dem ersten Krümmungsradius verschieden ist. Dies kann bei einer Weiterentwicklung der Erfindung dazu führen, dass der konvex gekrümmte Konturverlauf des Übergangsbereichs der Dichtfläche stufig degressiv, d. h. in der Form einer seitlich geöffneten Parabelhälfte, ausgebildet ist.Furthermore, it can be provided that the convexly curved contour of the transition region of the sealing surface is formed as a circular segment with a single radius of curvature. This allows in particular a particularly simple production. Alternatively, however, it can also be provided that the convexly curved contour profile of the transition region of the sealing surface has a first radius of curvature and at least one second radius of curvature that is different from the first radius of curvature. This may result in a further development of the invention that the convexly curved contour of the transition region of the sealing surface stepwise degressive, d. H. in the form of a laterally opened parabola half, is formed.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich in einer achsenthaltenden Schnittansicht entlang der Längsachse des Druckkolbens betrachtet wenigstens einen ersten Abschnitt mit einem nicht-linearen konkav gekrümmten Konturverlauf sowie einen zweiten Abschnitt mit einem nicht-linearen konvex gekrümmten Konturverlauf mit einem zunehmenden Durchmesser aufweist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass der Übergangsbereich der Dichtfläche harmonisch in die Außenumfangsfläche des vorderen Abschnitts des Druckkolbens mündet. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich der Dichtfläche harmonisch in die Außenumfangsfläche des hinteren Abschnitts des Druckkolbens mündet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass keine Kanten im Übergangsbereich zwischen dem jeweiligen vorderen und/oder hinteren Abschnitt des Druckkolbens und dem Übergangsbereich der Dichtfläche vorhanden sind, welche zu einem unerwünschten Abrieb des kontaktierenden Bereichs des Dichtelements führen könnten.Furthermore, it can be provided that the sealing surface in its transition region in an axis-containing sectional view along the longitudinal axis of the pressure piston viewed at least a first portion having a non-linear concave contour and a second portion having a non-linear convex curved contour with an increasing diameter , This is particularly advantageous if it is provided that the transition region of the sealing surface opens harmoniously into the outer peripheral surface of the front portion of the pressure piston. Furthermore, it can be provided that the transition region of the sealing surface opens harmoniously into the outer peripheral surface of the rear portion of the pressure piston. In this way, it is ensured that there are no edges in the transition area between the respective front and / or rear section of the pressure piston and the transition area of the sealing surface, which could lead to undesirable abrasion of the contacting portion of the sealing element.

Zudem kann vorgesehen sein, dass der Konturverlauf der Dichtfläche abhängig von einem Verformungsverhalten des Dichtelements ausgebildet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da bei einem solchen von dem Verformungsverhalten des Dichtelements abhängigen Konturverlauf der Dichtfläche eine optimale Balance zwischen der für den dichtenden Kontakt notwendigen Flächenpressung zwischen dem Dichtelement und der Dichtfläche und der einer Bewegung des Druckkolbens entgegenstehenden Reibung zwischen Dichtelement und Dichtfläche des Druckkolbens erreicht werden kann, welche zu unerwünschtem Abrieb des Dichtelements führen könnte.In addition, it can be provided that the contour of the sealing surface is formed depending on a deformation behavior of the sealing element. This is particularly advantageous because in such a dependent of the deformation behavior of the sealing element contour of the sealing surface achieves an optimal balance between the necessary sealing contact surface pressure between the sealing element and the sealing surface and the movement of the pressure piston opposing friction between the sealing element and sealing surface of the pressure piston can be, which could lead to undesirable abrasion of the sealing element.

Die Erfindung betrifft ferner einen Bremszylinder der eingangs genannten Art, der eine Dichtanordnung mit den vorstehend genannten Merkmalen aufweist.The invention further relates to a brake cylinder of the type mentioned, which has a sealing arrangement with the aforementioned features.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:The invention will now be described by way of example with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings. They show:

1 einen Axialschnitt durch einen im Gleichgewichtszustand befindlichen Bremszylinder mit einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung; 1 an axial section through an in-equilibrium brake cylinder with a sealing arrangement according to the invention;

2 einen Axialschnitt durch den in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Bremszylinder, wobei der Bremszylinder sich in einem Nicht-Gleichgewichtszustand befindet; 2 an axial section through the in 1 shown brake cylinder according to the invention, wherein the brake cylinder is in a non-equilibrium state;

3 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Dichtanordnung gemäß den 1 und 2. 3 a detailed view of the sealing arrangement according to the invention according to the 1 and 2 ,

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention

Die 1 zeigt in axialer Schnittansicht einen Bremszylinder, der beispielsweise als Hauptbremszylinder 10 für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen in Plunger- oder Tandembauweise ausgebildet sein kann. Im Falle eines Tandem-Hauptbremszylinders sind die zwei hintereinander angeordneten Druckkreise bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise nahezu identisch. Die folgende Beschreibung beschränkt sich deshalb lediglich auf einen Druckkreis. Im Folgenden werden nur die im Hinblick auf die Erfindung relevanten Merkmale des Hauptbremszylinders 10 beschrieben, da die Funktionsweise derartiger Hauptbremszylinder dem Fachmann bekannt ist.The 1 shows in axial sectional view a brake cylinder, for example, as a master cylinder 10 can be designed for hydraulic motor vehicle brake systems in plunger or tandem construction. In the case of a tandem master cylinder, the two pressure circuits arranged one behind the other are almost identical in terms of their design and operation. The following description is therefore limited to a pressure circuit. In the following, only the features relevant to the invention of the master cylinder 10 described, since the operation of such master cylinder is known in the art.

Die 1 zeigt in einer axialen Schnittansicht den Hauptbremszylinder 10, der ein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 12 aufweist, in dem ein Druckkolben 14 verschiebbar angeordnet ist. Der Druckkolben 14 wird unter Zwischenschaltung eines nicht gezeigten Bremskraftverstärkers von einem Bremspedal mit einer Kraft beaufschlagt. Ist der Hauptbremszylinder 10 in Tandem-Bauweise aufgebaut, so wird die Bewegung des Druckkolbens 14 durch die Hydrauliksäule auf einen nicht gezeigten zweiten Druckkreis übertragen.The 1 shows in an axial sectional view of the master cylinder 10 , which is a cylindrically shaped housing 12 in which a pressure piston 14 slidably arranged. The pressure piston 14 is acted upon by a brake pedal with the interposition of a brake booster, not shown, with a force. Is the master cylinder 10 constructed in tandem construction, so the movement of the pressure piston 14 transmitted through the hydraulic column to a second pressure circuit, not shown.

Bei einer Betätigung des Druckkolbens 14 wird dieser entlang seiner Längsachse L in eine Druckkammer 16, welche durch das Gehäuse 12 und den Druckkolben 14 begrenzt ist, in Betätigungsrichtung B hineinbewegt. Nach erfolgter Betätigung, d. h. wenn das Bremspedal nicht mehr mit einer Kraft beaufschlagt wird, dient eine Rückstellfeder 18 dazu, den Druckkolben 14 in einer zu der Betätigungsrichtung B entgegengesetzten Rückstellrichtung R zu seiner Ausgangsstellung zurückzubewegen.Upon actuation of the pressure piston 14 this is along its longitudinal axis L in a pressure chamber 16 passing through the housing 12 and the plunger 14 is limited, moved in the direction of actuation B. After the operation, ie when the brake pedal is no longer acted upon with a force, serves a return spring 18 to the pressure piston 14 to move back to its initial position in a direction of return R opposite to the direction of actuation B

Zur dynamischen Abdichtung der Druckkammer 16 ist ein Dichtelement 20 vorgesehen, das in einer ringförmigen Nut 30 des Gehäuses 12 untergebracht ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Nut 30 mit ihrem Nutboden 32 und ihren Nutwandungen 34, 36 einteilig in der Gehäusewandung ausgebildet. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, wie aus dem Stand der Technik wohlbekannt, die Nut 30 durch mehrere separate Elemente auszubilden, die in das Gehäuse 12 eingesetzt werden.For dynamic sealing of the pressure chamber 16 is a sealing element 20 provided in an annular groove 30 of the housing 12 is housed. In the illustrated embodiment, the groove 30 with her groove bottom 32 and their groove walls 34 . 36 formed in one piece in the housing wall. Alternatively, however, it is also conceivable, as is well known from the prior art, the groove 30 by forming several separate elements that fit into the housing 12 be used.

Das Dichtelement 20 umfasst eine Außendichtlippe 22 mit einem an ihrer radial äußeren Seite vorgesehenen Dichtlippenwulst, der in unmittelbarer Nähe des freien axialen Endes der Außendichtlippe 22 angeordnet ist. Dieser Dichtlippenwulst wird durch den in der Druckkammer 16 herrschenden Druck in Anlage mit dem Nutboden 32 gebracht und dichtet somit die Druckkammer 16 gegenüber der Nut 30 ab. Ferner umfasst das Dichtelement 20 eine Innendichtlippe 24, die in Anlage mit dem in dem Gehäuse 12 des Hauptbremszylinders 10 angeordneten Druckkolben 14 gebracht wird und somit die Druckkammer 16 gegenüber dem Druckkolben 14 abdichtet.The sealing element 20 includes an outer sealing lip 22 with a provided on its radially outer side sealing lip bead, in the immediate vicinity of the free axial end of the outer sealing lip 22 is arranged. This sealing lip bead is replaced by that in the pressure chamber 16 prevailing pressure in contact with the groove bottom 32 brought and thus seals the pressure chamber 16 opposite the groove 30 from. Furthermore, the sealing element comprises 20 an inner sealing lip 24 , which are in contact with the housing 12 of the master cylinder 10 arranged pressure piston 14 is brought and thus the pressure chamber 16 opposite the pressure piston 14 seals.

Das Dichtelement 20 weist zusätzlich einen Dichtelementrücken 26 sowie einen in der Schnittansicht gezeigten axialen Vorsprung auf, der als Stützring 28 bezeichnet wird. An dem freien axialen Ende des Stützrings 28 sind Durchbrüche 28a vorgesehen, die einen Fluidstrom in radialer Richtung gewährleisten. Die axiale Länge des Stützrings 28 überragt die axiale Länge der Außendichtlippe 22 und die axiale Länge der Innendichtlippe 24. Der Stützring 28 ist etwa mittig zwischen der Außendichtlippe 22 und der Innendichtlippe 24 angeordnet.The sealing element 20 additionally has a sealing element back 26 and an axial projection shown in the sectional view, which serves as a support ring 28 referred to as. At the free axial end of the support ring 28 are breakthroughs 28a provided, which ensure a fluid flow in the radial direction. The axial length of the support ring 28 protrudes beyond the axial length of the outer sealing lip 22 and the axial length of the inner sealing lip 24 , The support ring 28 is approximately in the middle between the outer sealing lip 22 and the inner sealing lip 24 arranged.

Zwischen der Außendichtlippe 22 und dem Stützring 28 sowie zwischen der Innendichtlippe 24 und dem Stützring 28 sind einseitig offene Ausnehmungen vorgesehen, die zur Dichtwirkung des Dichtelements 20 beitragen. Between the outer sealing lip 22 and the support ring 28 as well as between the inner sealing lip 24 and the support ring 28 are unilaterally open recesses provided for the sealing effect of the sealing element 20 contribute.

Anstelle der dargestellten Ausführungsform des Dichtelements 20 ist es jedoch auch denkbar, anders ausgeformte Dichtelemente zu verwenden, die geeignet sind, einen dichtenden Kontakt mit dem Druckkolben 14 herzustellen.Instead of the illustrated embodiment of the sealing element 20 However, it is also conceivable to use differently shaped sealing elements, which are suitable, a sealing contact with the pressure piston 14 manufacture.

Das Dichtelement 20 gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform ist aus einem federelastischen Material durch ein Spritzgießverfahren hergestellt. Ein besonders geeignetes Material zur Verwendung für das Dichtelement 20 ist beispielsweise Gummi. Der Stützring 28 ist integral mit dem Dichtelement 20 ausgebildet, wie auch die Außendichtlippe 22 und die Innendichtlippe 24. Alternativ kann der Stützring 28 auch aus einem anderen Material hergestellt sein, das eine höhere Festigkeit aufweist als das Material, aus dem die Außendichtlippe 22 und die Innendichtlippe 24 gebildet sind.The sealing element 20 According to the embodiment described here is made of a resilient material by an injection molding process. A particularly suitable material for use for the sealing element 20 is for example rubber. The support ring 28 is integral with the sealing element 20 trained, as well as the outer sealing lip 22 and the inner sealing lip 24 , Alternatively, the support ring 28 also be made of a different material, which has a higher strength than the material from which the outer sealing lip 22 and the inner sealing lip 24 are formed.

Das Gehäuse 12 weist einen Druckmittelkanal 40 auf, der mit einer nicht dargestellten Druckmittel-Ausgleichskammer verbunden ist. Von dem Druckmittelkanal 40 gelangt das Druckmittel in einen Zwischenraum 42 und von dort durch in dem Druckkolben 14 vorgesehene Nachlaufbohrungen 44 in die Druckkammer 16. Bei einer Rückstellbewegung des Druckkolbens 14 in Rückstellrichtung R gelangt das Druckmittel durch einen Durchgang 38 in den Bereich der Nut 30. Aufgrund des sich in der Druckkammer 16 bei einer Rückstellbewegung des Druckkolbens 14 einstellenden Unterdrucks wird das Dichtelement 20 derart verformt, dass das Druckmittel ausgehend von dem Durchgang 38 das Dichtelement 20 in der Nut 30 radial außen überströmen kann, um so einen schnellen Druckausgleich in der Druckkammer 16 zu ermöglichen.The housing 12 has a pressure medium channel 40 on, which is connected to a pressure medium compensation chamber, not shown. From the pressure medium channel 40 the pressure medium enters a gap 42 and from there through in the plunger 14 provided tracking bores 44 in the pressure chamber 16 , During a return movement of the pressure piston 14 in the return direction R, the pressure medium passes through a passage 38 in the area of the groove 30 , Because of itself in the pressure chamber 16 at a return movement of the pressure piston 14 adjusting negative pressure is the sealing element 20 deformed such that the pressure medium from the passage 38 the sealing element 20 in the groove 30 can flow radially outward, so a rapid pressure equalization in the pressure chamber 16 to enable.

Im umgekehrten Fall, wenn der Druckkolben 14 sich in Betätigungsrichtung B in die Druckkammer 16 hineinbewegt, erhöht sich der Druck in der Druckkammer 16, sobald die Nachlaufbohrungen 44 des Druckkolbens 14 von der Innendichtlippe 24 des Dichtelements 20 wirksam abgedichtet sind. Der bis zu diesem Punkt zurückgelegte Weg des Druckkolbens 14 wird auch als „Leerweg” des Hauptbremszylinders 10 bezeichnet (Leerhub), da ein Flüssigkeitsaustausch aus der Ausgleichskammer und der Druckkammer 16 über den Druckmittelkanal 40, den Zwischenraum 42 und die Nachlaufbohrungen 44 stattfinden kann. Sobald die Nachlaufbohrungen 44 vollkommen von der Innendichtlippe 24 abgedichtet sind und der Druckkolben 14 weiter nach links in 1 verschoben wird, steigt der Druck in der Druckkammer 16 an und bewirkt, dass die Radbremsen des Kraftfahrzeugs über eine mit der Druckkammer 16 des Hauptbremszylinders 10 verbundene Hydraulikeinheit betätigt werden.In the opposite case, when the pressure piston 14 in the direction of actuation B in the pressure chamber 16 moved in, the pressure in the pressure chamber increases 16 as soon as the lagging holes 44 of the pressure piston 14 from the inner sealing lip 24 of the sealing element 20 are effectively sealed. The distance traveled by the pressure piston up to this point 14 is also called "free travel" of the master cylinder 10 denotes (idle stroke), as a fluid exchange from the compensation chamber and the pressure chamber 16 over the pressure medium channel 40 , the gap 42 and the lagging holes 44 can take place. Once the lagging holes 44 completely from the inner sealing lip 24 are sealed and the pressure piston 14 continue to the left in 1 is shifted, the pressure in the pressure chamber increases 16 and causes the wheel brakes of the motor vehicle via a with the pressure chamber 16 of the master cylinder 10 connected hydraulic unit to be actuated.

Gleichzeitig wirkt der erhöhte Druck in dem Druckraum 16 jedoch auch über die Nachlaufbohrungen 44 auf das Dichtelement 20 in radialer Richtung ein, sobald dieses an den Nachlaufbohrungen 44 anliegt, um mit seiner Innendichtlippe 24 einen dichtenden Kontakt mit einem Übergangsbereich 50 der am Außenumfang des Druckkolbens 14 ausgebildeten Dichtfläche herzustellen. Infolgedessen kann sich das Dichtelement 20 nach radial außen verformen, so dass der dichtende Kontakt zwischen der Innendichtlippe 24 und der Dichtfläche unterbrochen wird. Geschieht dies, so entweicht aufgrund des sich aufbauenden Überdrucks Fluid in die angeschlossene Ausgleichskammer und der angestaute Druck in der Druckkammer 16 bricht zusammen (Blow-Off).At the same time, the increased pressure in the pressure chamber acts 16 but also about the lagging holes 44 on the sealing element 20 in the radial direction, as soon as this on the trailing bores 44 rests against it with its inner sealing lip 24 a sealing contact with a transition region 50 on the outer circumference of the pressure piston 14 produce trained sealing surface. As a result, the sealing element can 20 deform radially outwards, so that the sealing contact between the inner sealing lip 24 and the sealing surface is interrupted. If this happens, escapes due to the building up pressure fluid into the connected compensation chamber and the accumulated pressure in the pressure chamber 16 breaks down (blow-off).

Um dieses Problem zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Dichtfläche in einem Übergangsbereich 50 so ausgebildet, dass sie im Bereich der Nachlaufbohrungen 44 einen nicht-linearen konvex gekrümmten Konturverlauf mit einem zunehmenden Durchmesser des Druckkolbens 14 aufweist. Verschiebt sich der Druckkolben 14 in Folge einer Betätigung des Bremspedals in Betätigungsrichtung B gegenüber dem feststehenden Gehäuse 12 und dem darin aufgenommenen Dichtelement 20, so wächst der Durchmesser im Übergangsbereich 50 der Dichtfläche des Druckkolbens 14 in einem solchen Maße an, wie der sich in der Druckkammer 16 aufbauende Druck zu einer radialen Verformung des Dichtelements 20 führt (vgl. 2).To avoid this problem, the sealing surface according to the invention is in a transition region 50 designed so that they are in the range of lagging holes 44 a non-linear convex curved contour with an increasing diameter of the plunger 14 having. Shifts the pressure piston 14 as a result of actuation of the brake pedal in the direction of actuation B relative to the stationary housing 12 and the sealing element received therein 20 , so the diameter grows in the transition area 50 the sealing surface of the pressure piston 14 to such an extent as that in the pressure chamber 16 constructive pressure to a radial deformation of the sealing element 20 leads (cf. 2 ).

In einer optimierten Ausführungsform entspricht somit der Konturverlauf der Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich 50 zumindest abschnittsweise dem Verformungsverhalten des Dichtelements 20 in radialer Richtung gemäß dem vom Druckkolben zurückgelegten Weg in die Druckkammer 16 hinein.In an optimized embodiment thus corresponds to the contour of the sealing surface in its transition region 50 at least in sections, the deformation behavior of the sealing element 20 in the radial direction according to the distance traveled by the pressure piston path in the pressure chamber 16 into it.

Der maximale Außendurchmesser des Druckkolbens 14 im Bereich der Dichtfläche ist dabei nicht größer als der Innendurchmesser des Durchgangs 38, so dass der Druckkolben 14 im Bereich seiner gesamten Dichtfläche inklusive dem Übergangsbereich 50 an der hinteren Nutwand 36 und dem Durchgang 38 vorbeigleiten kann.The maximum outside diameter of the pressure piston 14 in the area of the sealing surface is not greater than the inner diameter of the passage 38 so that the pressure piston 14 in the area of its entire sealing surface including the transition area 50 on the rear groove wall 36 and the passage 38 can slip past.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist das Dichtelement 20 aus einem federelastischen Material, insbesondere aus Gummi, hergestellt. Dementsprechend wird angestrebt, die Reibung an der Kontaktfläche von Innendichtlippe 24 und Außenumfangsfläche 46 des Druckkolbens möglichst gering zu halten, um einen unerwünschten Abrieb an der Innendichtlippe 24 zu vermeiden. Aus diesem Grund weist die Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich 50 einen solchen in einer achsenthaltenden Schnittansicht betrachtet verlaufenden Konturverlauf auf, dass sie harmonisch sowohl in die Außenumfangsfläche des in Betätigungsrichtung B betrachtet vorderen Abschnitts 46a als auch in die Außenumfangsfläche des hinteren Abschnitts 46b des Druckkolbens 14 übergeht. Auf diese Weise wird das Auftreten von scharfen Kanten an der Außenumfangsfläche 46 des Druckkolbens vermieden, welche zu einem unerwünscht starken Abrieb an der Innendichtlippe 24 führen könnten.As already stated above, the sealing element 20 made of a resilient material, in particular made of rubber. Accordingly, the aim is the friction at the contact surface of the inner sealing lip 24 and outer peripheral surface 46 to keep the pressure piston as low as possible, to an undesirable abrasion of the inner sealing lip 24 to avoid. For this reason, the sealing surface in their Transition area 50 such contoured contour as viewed in an axis-containing sectional view to be harmonious both in the outer circumferential surface of the front portion viewed in the direction of actuation B. 46a as well as in the outer peripheral surface of the rear portion 46b of the pressure piston 14 passes. In this way, the occurrence of sharp edges on the outer peripheral surface 46 the pressure piston avoided, resulting in an undesirably strong abrasion of the inner sealing lip 24 could lead.

Um einen solchen harmonischen, insbesondere knickfreien Übergang des Dichtflächenabschnitts 50 in die Außenumfangsfläche des vorderen Abschnitts 46a des Druckkolbens 14 zu ermöglichen, weist der Übergangsbereich 50 der Dichtfläche zwei unterschiedlich gekrümmte Abschnitte 56 und 58 auf (vgl. 3). Der an den vorderen Abschnitt 46a des Druckkolbens 14 angrenzende Abschnitt 56 weist hierbei einen nicht-linearen konkav gekrümmten Konturverlauf auf, der in einem Wendepunkt W in den zweiten Abschnitt 58 mündet, welcher einen konvex gekrümmten Konturverlauf besitzt.To such a harmonious, especially kink-free transition of the sealing surface portion 50 in the outer peripheral surface of the front portion 46a of the pressure piston 14 allow the transition area 50 the sealing surface two different curved sections 56 and 58 on (cf. 3 ). The one at the front section 46a of the pressure piston 14 adjacent section 56 in this case has a non-linear concave curved contour, which in a turning point W in the second section 58 opens, which has a convex curved contour.

Der vordere Abschnitt 46a des Druckkolbens weist ferner einen ersten Durchmesser 48a auf, der kleiner ist als der zweite Durchmesser 48b des hinteren Abschnitts 46b.The front section 46a the pressure piston also has a first diameter 48a on, which is smaller than the second diameter 48b the rear section 46b ,

Auf diese Weise nimmt der Durchmesser des Druckkolbens 14 in seinem Übergangsbereich 50, der die beiden Abschnitte 46a und 46b miteinander verbindet, stetig zu.In this way, the diameter of the pressure piston decreases 14 in his transition area 50 who has the two sections 46a and 46b connecting with each other, steadily increasing.

Bei der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der Dichtanordnung weist der konvex gekrümmte Konturverlauf des zweiten Abschnitts 58 des Dichtflächenabschnitts 50 in jedem Bereich über seine Länge 52 denselben Radius 54 auf, er folgt also einer Kreisbahn. Jedoch ist es alternativ auch denkbar, den konvex gekrümmten Konturverlauf derart auszubilden, dass er mehrere unterschiedliche Radien besitzt, d. h. stufig degressiv verläuft. Um eine möglichst optimale Dichtwirkung der Dichtanordnung des Bremszylinders 10 zu gewährleisten, wird der Konturverlauf der Dichtfläche in ihrem Übergangsbereich 50, insbesondere der Konturverlauf des konvexgekrümmten Abschnitts 58, in Abhängigkeit von dem Verformungsverhalten des Dichtelements 20 ausgebildet. Dabei ist insbesondere das radiale Verformungsverhalten des Dichtelements 20 gemäß dem vom Druckkolben 14 zurückgelegten Weg in die Druckkammer hinein ausschlaggebend für die Ausbildung des Konturverlaufs der Dichtfläche, insbesondere in ihrem Übergangsbereich 50.In the in the 1 to 3 shown embodiment of the sealing arrangement has the convex curved contour of the second section 58 of the sealing surface portion 50 in every area over its length 52 the same radius 54 he follows a circular path. However, it is alternatively also conceivable to design the convexly curved contour profile in such a way that it has a plurality of different radii, that is, it has a gradual degressive course. To the best possible sealing effect of the sealing arrangement of the brake cylinder 10 to ensure the contour of the sealing surface in its transition region 50 , in particular the contour of the convex curved portion 58 , in dependence on the deformation behavior of the sealing element 20 educated. In particular, the radial deformation behavior of the sealing element is 20 according to the pressure piston 14 traveled path into the pressure chamber into decisive for the formation of the contour of the sealing surface, in particular in its transition region 50 ,

Durch Vorsehen einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung in einem Bremszylinder 10 ist es somit möglich, das radiale Verformungsverhalten des Dichtelements 20, das sich aus dem im Bereich der Nachlaufbohrungen 44 radial auf dieses einwirkenden Druck ergibt, insoweit auszugleichen, dass trotz der druckbedingten Verformung des Dichtelements 20 dessen Innendichtlippe 24 dauerhaft in dichtendem Kontakt mit der Dichtfläche 50 bleibt, insbesondere in deren Übergangsbereich 50 an den Nachlaufbohrungen 44, und so der Leerweg des Druckkolbens 14 verkürzt wird.By providing a sealing arrangement according to the invention in a brake cylinder 10 It is thus possible, the radial deformation behavior of the sealing element 20 arising from in the field of lagging 44 radially to this acting pressure results in so far compensate that despite the pressure-induced deformation of the sealing element 20 its inner sealing lip 24 permanently in sealing contact with the sealing surface 50 remains, especially in its transitional area 50 at the lagging holes 44 , and so the free travel of the pressure piston 14 is shortened.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006040487 B3 [0002]
DE 19946415 A1 [0009]

Claims

Sealing arrangement for sealing one in a housing ( 12 ) of a brake cylinder ( 10 ) movably arranged pressure piston ( 14 ), which on its outer peripheral surface ( 46 ) at least one substantially transversely to the longitudinal axis (L) of the pressure piston ( 14 ) extending trailing bore ( 44 ), which is adapted to a pressure chamber ( 16 ) of the brake cylinder ( 10 ) with a compensation chamber of the brake cylinder ( 10 ), wherein the sealing arrangement comprises: - a sealing element ( 20 ) located in the housing ( 12 ) is sealingly attachable, and - a sealing surface on the outer peripheral surface ( 46 ) of the pressure piston ( 14 ) with a transitional area ( 50 ) into which the lagging bore ( 44 ), wherein the sealing surface ( 50 ) with the sealing element ( 20 ) cooperates sealingly, characterized in that the sealing surface in its transition region ( 50 ) in an axis-containing sectional view along the longitudinal axis (L) of the pressure piston ( 14 ) has a non-linear convex curved contour with an increasing diameter.

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the diameter of the sealing surface in its transition region ( 50 ) in a return direction (R) of the pressure piston ( 14 ) considered increasingly educated.

Sealing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure piston ( 14 ) one with respect to its direction of actuation (B) front to the transition region ( 50 ) of the sealing surface adjacent section ( 46a ) and a rear to the transition area ( 50 ) of the sealing surface adjacent section ( 46b ) having.

Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the front section ( 46a ) a first diameter ( 48a ) of a second diameter ( 48b ) of the rear section ( 46b ) is different.

Sealing arrangement according to claim 4, characterized in that the first diameter ( 48a ) is smaller than the second diameter ( 48b ).

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the convexly curved contour of the transition region ( 50 ) of the sealing surface as a circular segment with a single radius of curvature ( 54 ) is trained.

Sealing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the convexly curved contour of the transition region ( 50 ) of the sealing surface has a first radius of curvature and at least a second radius of curvature which is different from the first radius of curvature.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing surface in its transition region ( 50 ) in an axis-containing sectional view along the longitudinal axis (L) of the pressure piston ( 14 ) considers at least a first section ( 56 ) with a non-linear concave curved contour and a second section ( 58 ) having a non-linear convexly curved contour of increasing diameter.

Sealing arrangement according to claim 8, characterized in that the transition region ( 50 ) of the sealing surface harmoniously in the outer peripheral surface of the front portion ( 46a ) of the pressure piston ( 14 ) opens.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the transition region ( 50 ) of the sealing surface harmoniously in the outer peripheral surface of the rear portion ( 46b ) of the pressure piston ( 14 ) opens.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the sealing surface ( 50 ) depending on a deformation behavior of the sealing element ( 20 ) is trained.

Brake cylinder ( 10 ) in particular for hydraulic motor vehicle brake systems, comprising: - at least one in a housing ( 12 ) of the brake cylinder ( 10 ) movably arranged pressure piston ( 14 ), which on its outer peripheral surface ( 46 ) at least one substantially transverse to a longitudinal axis (L) of the pressure piston ( 14 ) extending trailing bore ( 44 ), which is adapted to a pressure chamber ( 16 ) of the brake cylinder ( 10 ) with a compensation chamber of the brake cylinder ( 10 ) fluidically, as well as - at least one sealing element ( 20 ) located in the housing ( 12 ) is sealingly attachable, wherein on the outer peripheral surface ( 46 ) of the pressure piston ( 14 ) a sealing surface with a transition region ( 50 ) is arranged, in which the lag bore ( 44 ), wherein the sealing surface ( 50 ) with the sealing element ( 20 ) cooperates sealingly, characterized in that the sealing surface in its transition region ( 50 ) in an axis-containing sectional view along the longitudinal axis (L) of the pressure piston ( 14 ) has a non-linear convex curved contour with an increasing diameter.

Brake cylinder according to claim 12, characterized in that the sealing element ( 20 ) and the Sealing surface ( 50 ) together form a sealing arrangement according to one of claims 2 to 11.