DE3339366A1

DE3339366A1 - Hauptzylinder

Info

Publication number: DE3339366A1
Application number: DE19833339366
Authority: DE
Inventors: Nabil 6100 Darmstadt Henein; Gerd 6382 Friedrichsdorf Klostermann
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1983-10-29
Filing date: 1983-10-29
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB2148434B; FR2554069A1; GB2148434A; FR2554069B1; GB8426907D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Bohrung eines Gehäuses verschiebbaren Kolben, der gegenüber der Bohrung gedichtet ist und die Bohrung in eine
Druckkammer und eine Nachlaufkammer trennt und mit einem zum Druckausgleich zwischen der Druckkammer und der Nachlaufkammer im Kolben ausgebildeten Zentralventil, das aus einem Dichtsitz am Kolben und einem im Kolben verschiebbaren Ventilkörper besteht, der in Ausgangsstellung des
Kolbens durch eine sich am Gehäuse abstützende Aufstoßvorrichtung im Abstand vom Dichtsitz gehalten wird.

Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art (DE-OS
30 01 018) schlägt in Lösestellung des Hauptzylinders der Ring der Aufstoßvorrichtung an einem gehäusefesten Anschlag an. Da bei den heutigen, beispielsweise an Bremskraftverstärkergehäusen befestigten Hauptzylindern, die Ausgangsstellung des Hauptzylinderkolbens durch die fest vorgegebenen Ausgangsposition der im Bremskraftverstärker ausgebildeten Druckstange bestimmt wird, so müssen die
Abmessungen des Zentralventils derart auf den Kolben und den gehäusefesten Anschlag abgestimmt sein, daß auch bei den extremsten Ausgangsstellungen der Druckstange das
Zentralventil stets sicher und zuverlässig in seiner
Offenstellung gehalten wird. Um diese Toleranzen auszugleichen, muß das Zentralventil bei jeder Betätigung des Hauptzylinders einen verhältnismäßig großen Weg zurück-

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legen, bis es schließlich die Verbindung von der Nachlauf kammer zur Druckkammer verschließt. Dies hat den Nachteil, daß am Hauptzylinder große Leerwege entstehen, die den effektiven Arbeitsbereich des Bremspedals einschränken.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Leerweg eines Hauptzylinders möglichst gering zu halten, wobei die durch Toleranzeinflüsse variierende Ausgangsstellung des Druckkolbens zum Gehäuse unbeeinflußt bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aufstoßvorrichtung in Reibeingriff mit dem Gehäuse steht. Diese erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß unabhängig von der Ausgangsstellung des Kolbens das Zentralventil stets dann öffnet, wenn der Druck im Druckraum einen bestimmten Wert unterschreitet, wobei die an der Aufstoßvorrichtung des Zentralventils angreifende Reibkraft größer ist als die Schließkraft des Zentralventils. Bei dieser Anordnung ist es gleichgültig, v/elche Ausgangsposition die Druckstange einnimmt. Dadurch braucht das Maß zwischen dem Angriffspunkt der Betätigungsstange am Kolben zur Stirnfläche des Flansches des Gehäuses (Maß X) nicht besonders eng toleriert werden. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung werden aufwendige Einstellvorgänge unnötig.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung grenzt die Aufstoßvorrichtung an die Druckkammer an und besteht aus einem Reibring, der auf der Umfangsflache des Ventilkörpers befestigt ist und mit der Bohrung in Reibeingriff

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steht. Diese Anordnung ist besonders einfach herstellbar und montierbar und sie benutzt gleichzeitig die Bohrung als Reibfläche. Die einfache Befestigung und Fesselung des Ventilkörpers wird dadurch erreicht, daß der Ventilkörper von einem im Kolben befestigten Zapfen durchdrungen wird, .der auf der Druckraumseite den Ventilkörper über einen Anschlag axial begrenzt. Der Anschlag kann beispielsweise ein am Zapfen befestigter Federteller sein, der gleichzeitig zur Führung der den Kolben in seiner Ausgangsstellung bewegenden Druckfeder dient.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Aufstoßvorrichtung in der Nachlaufkammer ausgebildet ist und aus einer den Kolben umgebenden Mitnehmerhülse besteht, die sich in eine in der Bohrung befestigte und im wesentlichen ringförmig ausgebildete Bremsfeder hineinschiebt und daß die Mitnehmerhülse einen den Kolben durchdringenden Betätigungsstift aufweist, der den Ventilkörper betätigt. Bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel taucht die Mitnehmerhülse kurz vor der Endstellung des Kolbens in die Bremsfeder und bewirkt hierdurch ein Öffnen des Zentralventils. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Aufstoßvorrichtung nach Herausfahren der Mitnehmerhülse aus der Bremsfeder reibfrei ist und somit ein Wirkungsgradverlust am Hauptzylinder nicht mehr auftritt.

Damit die Reibkraft beim Eintauchen des Bremsringes in die Bremsfeder nur langsam ansteigt, damit hierdurch kein abruptes Bremsen am Kolben entsteht, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, .daß sich der radial innere Durch-

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messer der Bremsfeder von dem druckraumseitigen Ende her zur Einspannstelle hin verjüngt und in diesem Bereich axial verlaufende Aussparungen aufweist. Die Größe der Aussparungen sowie die Dicke des Bleches ergeben in Abhängigkeit vom Durchmesser die Kennlinie der Reibkraft der Bremsfeder. Damit sich die Abbremsung des Reibrings kaum merkbar auf den Kolben auswirkt, ist eine besonders weiche Kennlinie der Reibkraft von Vorteil.

Eine besonders einfache Befestigung des Reibrings in der Bohrung des Gehäuses wird dadurch erreicht, daß im Bereich der Einspannstelle sich der Bremsring radial erweitert und an einer Stufe der Bohrung ortfest gehalten wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel übernimmt das ortsfeste und das ohnehin in dem Hauptzylinder benötigte Dichtpaket die Fixierung des Bremsringes, das die Nachlaufkammer zur Atmosphäre hin dichtend trennt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.

Teillängsschnitt durch einen Hauptzylinder gemäß der Erfindung im Bereich des Zentralventils.

Fig,

Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung im Bereich des Zentralventils und

Fig. 3

Schnitt durch den Bremsring geiriciß Fig. 2

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Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht der Hauptzylinder 1 aus einem Gehäuse 2 und aus einem in dem Gehäuse 2 in einer Bohrung 3 verschiebbaren Kolben 4. Der Kolben 4 unterteilt die Bohrung 3 in eine Druckkammer 5 und eine Nachlaufkammer 6. Die Nachlaufkammer 6 ist über den Kanal 7 mit der Kammer 8 verbunden. Die Kammer 8 dient zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Auslaßstutzens eines Nachlaufbehälters.

Zum offenen Ende 9 des Gehäuses 2 hin erweitert sich die Bohrung 3 über die Stufe 10. In dem Abschnitt größeren Durchmessers der Bohrung 3 ist ein Dichtungspaket 11 befestigt, das die Nachlaufkammer 6 zur Atmosphäre hin dichtet. Das Dichtungspaket 11 besteht aus einer sich an der Stufe 10 abstützenden Scheibe 12 und einem sich anschließenden Führungskörper 13, in dem in einer zur Scheibe 12 hin offenen Axialnut 14 ein Dichtring 15 befestigt ist. Der Dichtring 15 wird auf der einen Seite von dem Führungskörper 13 und auf der anderen Seite von der Scheibe 12 begrenzt. Der Führungskörper 13 wird am offenen Ende 9 durch eine Scheibe 16 und einem in der Bohrung größeren Durchmessers befestigten Sicherungsring 17 gegen Herausfallen gehalten.

Der Kolben 4 weist eine Ausnehmung 18 auf, die zur Aufnahme einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckstange eines Brmskraftverstärkers oder eines Bremspedals dient. Zwischen der Nachlaufkammer 6 und der Druckkammer 5 ist am Kolben 4 größeren Durchmessers eine als Rückschlagventil arbeitenden Dichtmanschette 19 ausgebildet.

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Die Dichtmanschette 19 gestattet bei auftretendem Unterdruck in der Druckkammer 5 durch ihr radiales, zum Kolben 4 hin gerichtetes Einschwenken eine Strömungsmittelverbindung von der Nachlaufkammer 6 zur Druckkammer 5 und versperrt diese Verbindung durch Anlage an der Bohrung 3, sobald der Druck in der Druckkammer 5 höher ist als in der Nachlaufkammer 6.

Am vorderen Ende des Kolbens 4 greift eine die Druckkammer 5 durchdringende Druckfeder 20 an, die jeweils nach Beendigung eines Bremsvorganges den Kolben 4 in seine in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung bewegt.

Die Druckfeder 20 stützt sich gemäß Fig. 1 an der Krempe 55 eines im Querschnitt im wesentlichen hutförmigen Blechtellers 21 ab. Der zylindrische Abschnitt des Blechtellers 21 ragt in den Innenraum der Druckfeder hinein, umschließt einen Ringabschnitt 56 der Hülse 25 und dient zur Führung der Druckfeder 20. In der Mitte des Blechtellers 21 greift ein Führungsrohr 22 an, das den Blechteller 21 in einem fest vorbestimmten Abstand von der druckkammerseitigen Stirnfläche 23 des Kolbens 4 hält. Zu diesem Zweck ist das Führungsrohr 22 in einer zentral im Kolben 4 ausgebildeten Sacklochbohrung 24 ortsfest befestigt. Die Befestigung des Führungsrohrs in der Sacklochbohrung 24 kann beispielsv/eise durch einen Preßsitz, durch Verkleben, durch Verschrauben oder andere Befestigungsmittel hergestellt werden.

Zwischen dem Blechteller 21 und der Stirnfläche 23 des Kolbens 4 wird die auf dem Führungsrohr 22 axial ver-

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schiebbare und im wesentlichen scheibenförmige Hülse 25 geführt. An der der Stirnfläche 23 des Kolbens 4 zugewandten Stirnfläche 26 erhebt sich ein im wesentlichen im Querschnitt kreisringformiger Dichtring 27, der auf der Stirnfläche 26, beispielsweise durch Aufvulkanisieren oder Kleben, befestigt ist. Der Dichtring 27 weist einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf, dessen Spitze auf den Kolben 4 gerichtet ist. Auf gleicher Höhe ist an der Stirnfläche 23 des Kolbens 4 eine entsprechend dem Dichtring 27 angepaßte, im Querschnitt V-förmige Axialringnut 28 ausgebildet die den Dichtsitz des Dichtrings 27 bildet. In die Spitze der V-förmigen Axialnut 28 mündet ein im oberen Abschnitt im Kolben 4 verlaufender Kanal 29, der mit der Nachlaufkammer 6 verbunden ist. Die Hülse 25 wird auf dem Führungsrohr 22 geführt und erstreckt sich radial nach außen bis zur Wandung der Bohrung 3 hin. Der Blechteller 21, die komplette Hülse 25, das Führungsrohr 22 und die Druckfeder 20 bilden mit dem Kolben 4 das Zentralventil 54.

An der radial äußeren Mantelfäche 30 der Hülse 25 ist eine Radialnut 31 ausgebildet, in der ein mit der Bohrung 3 in Reibverbindung stehender Reibring 32 ausgebildet ist. Der Reibring 32 weist einen geringfügig größeren Durchmesser als die Bohrung 3 auf und ist an seinem Umfang geschlitzt. Durch diese Maßnahme kann der Reibring 32 verhältnismäßig leicht in die Bohrung 3 eingesetzt werden und die Reibkraft kann gleichzeitig in vorgegebenen Grenzen gehalten werden. Der Reibring 32 und die Bohrung 3 bilden die Aufstoßvorrichtung 47 des Zentralventils 54.

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Die Bewegung der Hülse 25 wird auf der einen Seite vom Kolben 4 und auf der anderen Seite von dem Blechteller 21 begrenzt. Radial innerhalb der Radialnut 31 sind am Umfang der Hülse 25 Durchgangsbohrungen 33 ausgebildet, die die Druckkammer 5 mit der zwischen der Hülse und dem Kolben 4 gebildeten Ventilkammer 34 verbinden.

In Fig. 2 der Zeichnung wird der Kolben 4 in Höhe der Nachlaufkammer 6 von einer Bohrung 35 mit im wesentlichen rechteckigen Querschnitt quer zur Längsachse des Hauptzylinders 1 durchdrungen, in der ein Betätigungsstift 36 ausgebildet ist. Die radial aus dem Kolben 4 herausragenden Enden des Betätigungsstiftes 36 greifen in Radialbohrungen 38 einer die Mantelfläche kleineren Durchmessers des Kolbens 4 umgebenden Mitnehmerhülse 37 ein. Die im Querschnitt ringförmig ausgebildete Mitnehmerhülse liegt mit ihrer Innenfläche infolge eines Schiebesitzes an der Mantelfläche 39 des Kolbens 4 an. Der Übergang vom größeren zum kleineren Durchmesser des Kolbens 4 wird von einer Stufe 40 gebildet. Die Begrenzung der Bewegung des mit der Mitnehmerhülse 37 fest verbundenen Betätigungsstiftes 36 in Längsrichtung des Hauptzylinders 1 wird durch die axiale Abmessung der Bohrung 35 begrenzt.

An der äußeren Mantelfläche der Mitnehmerhülse 37 liegt mit radial nach innen auf die Mitnehmerhülse 37 gerichteter Vorspannung eine im wesentlichen im Querschnitt ringförmige Bremsfeder 41 reibschlüssig an. Die Bremsfeder 41 weist gemäß Fig. 2 und 3 auf ihrer rechten Seite

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eine sich radial nach außen erweiternde, im Querschnitt ringscheibenförmige Erweiterung 42 auf, die an der Stufe 10 anliegt. Das Dichtungspaket 11 hält über die Erweiterung 42 die Bremsfeder 41 an der Stufe 10 auf Anlage, so daß die Bremsfeder 41 in der dargestellten Lage in jedem Betriebszustand des Hauptzylinders 1 ortsfest verbleibt. Die Bremsfeder 41 verjüngt sich nach links nach der Erweiterung 42, verläuft dann im wesentlichen zylindrisch und erweitert sich an ihrem in der Zeichnung linken Ende kegelförmig radial nach außen. Die Bremsfeder 41 ähnelt einer Krone und hat daher am Umfang gleichmäßig verteilte Aussparungen 44, die am linken Ende beginnen und in Längsrichtung der Bremsfeder 41 verlaufen und etwa dort enden, wo der zylindrische Abschnitt in die Erweiterung 42 übergeht. Die durch die Aussparungen 44 entstandenen Blechlappen 45, deren gemeinsamer innerer Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der äußeren Mantelfläche der Mitnehmerhülse 37, liegen

mit Vorspannung an der Mitnehmerhülse 37 an und bestimmen somit die Größe der Verschiebekraft der Mitnehmerhülse 37. Je größer die Aussparungen 44 und je dünner das Blech der Bremsfeder 41 gewählt sind, desto geringer ist die Verschiebekraft der Mitnehmerhülse 37. Die Bremsfeder und die mit dem Betätigungsstift 36 versehene Mitnehmerhülse 37 werden als Aufstoßvorrichtung 47 bezeichnet.

Von der Bohrung 35 verläuft eine sich zur Druckkammer hin erweiternde Stufenbohrung 46, die zur Aufnahme des Zentralventils 48 dient. Das Zentralventil 48 besteht aus einem Dichtsitz 49, der von einer Stufe der Stufenbohrung 46 gebildet wird, und aus einem in der Stufenbohrung

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gegen die Kraft einer Druckfeder 50 verschiebbaren Ventilkörper 51. Der Ventilkörper 51 ist im Abschnitt größeren Durchmessers der Stufenbohrung 46 geführt und wird durch die Druckfeder 50, die sich über einen Sicherungsring 52 am offenen Ende der Stufenbohrung 46 im Kolben 4 abstützt, in der Zeichnung nach rechts vorgespannt. Ein sich an den Ventilkörper 51 anschließender, die Stufenbohrung 46 im Bereich kleineren Durchmessers durchdringender und am Betätigungsstift 36 anliegender Ventilstößel 53 sorgt für die Offenstellung des Zentralventils 48, so daß eine Druckmittelverbindung von der Kammer 8 zur Druckkammer 5 hergestellt ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen HauptZylinders ist folgende:

In der dargestellten Lösestellung des Hauptzylinders 1 gemäß Fig. 1 ist eine Druckmittelverbindung von der Kammer 8 über den Kanal 7, über die Nachlaufkammer 6, über den Kanal 29, über das Zentralventil 54 und über die Durchgangsbohrungen 33 zur Druckkammer 5 hergestellt. Bei Betätigung des Kolbens 4 in der Zeichnung nach links nähert sich der Kolben 4 der kompletten Hülse 25, bis der Dichtring 27 in die Axialnut 28 eintaucht und den Kanal 29 druckdicht verschließt. Bei weiterer Betätigung baut sich nun ein Druck in der Druckammer 5 auf, der den mit der Druckkammer 5 verbundenen Radbremsen zugeführt wird. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 4 nach links verschiebt der Kolben 4 stets das Zentralventil entgegen der zwischen dem Reibring 32 und der Bohrung gebildeten Verschiebekraft vor sich her.

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Während des Lösevorgangs des Hauptzylinders 1 bleibt das Zentralventil 54 solange geschlossen, solange noch eine Kraft infolge des in der Druckkammer 5 herrschenden Drucks auf das Zentralventil 54 einwirkt. Erst dann, wenn der Lösevorgang des HauptZylinders 1 soweit fortgeschritten ist, daß die auf das Zentralventil 54 einwirkende Kraft infolge des Drucks in der Druckkammer kleiner ist als die Verschiebekraft dr Hülse 25, so bleibt die Hülse 25 stehen und das Zentralventil 54 wird bei weiterer Betätigung des Hauptzylinders 1 in Löserichtung geöffnet. Die Strömungsmittelverbindung von der Kammer 8 zur Druckkammer 5 wird hergestellt.

Beim Betätigen des Hauptzylinders 1 gemäß Fig. 2 wandert der Kolben 4 in der Zeichnung nach links, während die Aufstoßvorrichtung 47 in der dargestellten Lage durch den Reibeingriff an der am Gehäuse 2 ortsfest gehaltenen Bremsfeder 41 verbleibt. Es nähert sich der Dichtsitz dem Ventilkörper 51, bis dieser druckdicht am Dichtsitz 49 anliegt und die Verbindung von der Nachlaufkammer zur Druckkammer 5 versperrt. Während der Bewegung des Kolbens 4 hat sich gleichzeitig die in der Zeichnung dargestellte rechte Wandung der Bohrung 35 dem Beätigungsstift 36 soweit genähert, daß dieser bei weiterer Betätigung des Hauptzylinders 1 am Kolben 4 anschlägt. Dieser Vorgang tritt erst dann ein, wenn bereits das Zentralventil 48 sicher geschlossen hat und der Druck in der Druckkammer 5 ansteigt. Nun wird die Aufstoßvorrichtung 47 vom Kolben 4 mitgenommen. Hierbei wandert die Mitnehmerhülse 37 und der Betätigungsstift 36 aus der Brems-

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feder 41 heraus. Der Betätigungsstift 36 kann sich bei weiter ansteigender Bremsbetätigung in Längsrichtung des Hauptzylinders 1 in der Bohrung 35 frei bewegen.'

Sobald in Löserichtung des Hauptzylinders 1 die Mitnehmerhülse 37 in die Bremsfeder 31 wieder einfährt, wird die Mitnehmerhülse 37 von der Bremsfeder 41 in ihrer Bewegung langsam abgebremst, bis sie zum völligen Stillstand gelangt und das Zentralventil 48 geöffnet wird. Die Verschiebekraft zwischen der Mitnehmerhülse 37 und der Bremsfeder 41 muß jeweils größer sein als die Schließkraft des Zentralventils 48.

-stS~

- Leerseite

Claims

ALFRED TEVES GMBiI 20. September 1983

Frankfurt am Main ZL/Fe/be

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Patentanspüche

Hauptzylinder, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Bohrung eines Gehäuses verschiebbaren Kolben, der gegenüber der Bohrung gedichtet ist und die Bohrung in eine Druckkammer und eine Nachlaufkammer trennt und mit einem zum Druckausgleich zwischen der Druckkammer und der Nachlaufkaminer im Kolben ausgebildeten Zentralventil, das aus einem Dichtsitz am Kolben und aus einem im Kolben verschiebbaren Ventilkörper besteht, der in Ausgangsstellung des Kolbens durch eine sich am Gehäuse abstützende Aufstoßvorrichtung im Abstand vom Dichtsitz gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstoßvorrichtung (47) in Reibeingriff mit dem Gehäuse (2) steht.
2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß die Aufstoßvorrichtung

(47) an die Druckkammer (5) angrenzt und aus einem Reibring (32) besteht, der auf der Umfangsfläche des Ventilkörpers (25) befestigt ist und mit der Bohrung

(3) in Reibeingriff steht.

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3. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß der Ventilkörper (25) von einem im Kolben (4) befestigten Zapfen (22) durchdrungen wird, der auf der Druckraumseite den Ventilkörper (25) über einen Anschlag (21) axial begrenzt.
4. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß die Aufstoßvorrichtung (47) in der Nachlaufkammer (6) ausgebildet ist und aus einer den Kolben (4) umgebenden Mitnehinerhülse (37) besteht, die sich in eine in der Bohrung (3) befestigte und im wesentlichen ringförmig ausgebildete Brems feder (41) hineinschiebt und daß die Mitnehmerhülse (37) einen den Kolben (4) durchdringenden Betatigungsstift (36) aufweist, der den Ventilkörper (51) betätigt.
5. Hauptzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der radial innere Durchmesser der Bremsfeder (41) von dem druckkammerseitigen Ende her zur Einspannstelle hin verjüngt und in diesem Bereich axial verlaufende Aussparungen (44) aufweist.

Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bremsfeder (41) im Bereich ihrer Einspannstelle radial erweitert und an einer Stufe (10) der Bohrung (3) ortsfest gehalten wird.