DE4303269C1

DE4303269C1 - Main brake cylinder on motor vehicle - has valve part adjoining annulus made from porous material to absorb fluid

Info

Publication number: DE4303269C1
Application number: DE19934303269
Authority: DE
Inventors: Uwe Barz; Karl-Heinz Frey; Heinrich Plewnia; Werner Schmidt
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2013-02-05

Abstract

A main brake cylinder uses a bored and axially grooved piston as engaged by a valve pin ringed by a valve seat and seal. The annular space (54) designed into the valve (40) encloses a permanently free annulus (62) on the seal ring (60) side furthest from the valve seat (38). The valve part adjoining the annulus (62) is made from porous material which can absorb fluid from the annulus (62) and thus ensures that the sealing ring (60) is forced firmly into the annulus when driven onto the valve seat. The valve is made up of a fluid-tight cap (52) which surround the valve head (44) and with the pin (42) serves to confine the annular space (54). Pin and its head are made of sintered material, and the sealing ring comes circular or X-shaped in cross section. USE/ADVANTAGE - Motor vehicles, brake systems. Permanently vacant annulus accepts sealing ring when seated in fluid-tight design affording extended wear life.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder, insbesondere für antischlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mitThe invention relates to a master brake cylinder, in particular for anti-slip controlled motor vehicle braking systems, with

- A cylinder housing that has a cylinder bore and min least a container connection for a brake fluid container and at least one line connection for a brake has line,
- At least one piston that comes from a rest position in the Cylinder bore can be moved in the direction of the line connection is and an axial channel and one arranged around this Neten valve seat, and
- A valve body, one in the axial channel pin, a head, one open to the valve seat Annulus and one arranged in it around the pin, sealing ring protruding axially towards the valve seat has and in the rest position of the piston from the valve seat is lifted off.

Hauptbremszylinder dieser Gattung können als Einkreis-Brems zylinder mit einem einzigen Kolben oder als Zweikreis-Brems zylinder mit zwei Kolben ausgestattet sein, die je ein Ventil der beschriebenen Art aufweisen. Diese Ventile, die auch als Zentralventile bezeichnet werden, haben im Normalbetrieb die Aufgabe, einen dem zugehörigen Kolben vorgelagerten Zylinder raum mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter zu verbinden und diese Verbindung zu schließen, wenn der Kolben bei einer Bremsung aus seiner Ruhestellung nach vorne verschoben wird. Dabei wird ein Druck erst nach dem Schließen des Ventils aufgebaut. Dement sprechend wird nach einer normalen Bremsung bei der Rückkehr des Kolbens in seine Ruhestellung das Ventil erst dann ge öffnet, wenn der Druck im Hauptbremszylinder nahezu abgebaut ist. Es können jedoch Betriebszustände eintreten, bei denen ein solches Ventil gegen erheblichen Druck geöffnet wird. Mit solchen Betriebszuständen muß vor allem in Kraftfahrzeug- Bremsanlagen gerechnet werden, bei denen ein Antiblockiersystem (ABS) mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) kombiniert ist.Master brake cylinders of this type can be used as a single-circuit brake cylinder with a single piston or as a dual-circuit brake cylinder with two pistons, each with a valve of the type described. These valves, which are also called Central valves are called, have in normal operation Task, a cylinder upstream of the associated piston space to connect with a brake fluid reservoir and this Close connection when the piston is off during braking is moved forward to its rest position. In doing so, a Pressure builds up only after the valve is closed. Dement speaking after a normal braking when returning only then the valve in its rest position opens when the pressure in the master brake cylinder is almost reduced is. However, operating states can occur in which a such valve is opened against considerable pressure. With such operating conditions must be Brake systems are to be expected in which an anti-lock braking system (ABS) is combined with a traction control system (ASR).

Mit einer besonders hohen Belastung der Zentralventile ist in Bremskreisen angetriebener Fahrzeugräder dann zu rechnen, wenn der Fahrer eines Kraftfahrzeugs in eine Antriebsschlupfregelung mit einer Bremsung eingreift, bei der das Antiblockiersystem anspricht. In einem solchen Fall kann kurz vor dem Öffnen eines Zentralventils im vorgelagerten Zylinderraum noch ein erheb licher Druck herrschen, durch den Teile des Dichtungsrings des Zentralventils in den von ihm umschlossenen axialen Kanal des zugehörigen Kolbens hineingedrückt und dadurch beschädigt oder vorzeitig verschlissen werden.With a particularly high load on the central valves is in Brake circuits of driven vehicle wheels are to be expected if the driver of a motor vehicle in a traction control system intervenes with braking in which the anti-lock braking system appeals. In such a case, just before opening a Central valve in the upstream cylinder room still a significant increase licher pressure prevail, through the parts of the sealing ring of the Central valve in the axial channel of the associated piston pushed in and damaged or be worn out prematurely.

Aus der DE 32 19 134 C2 ist ein Hauptbremszylinder der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, dessen Zentralventil einen im wesentlichen hohlzylindrischen Dichtungsring aufweist, welcher in seinem dem Ventilsitz zugewandten Bereich eine Ringnut rings um den Stift bildet. Dadurch soll der elastische Dichtungsring auch bei großen Druckdifferenzen daran gehindert werden, in den axialen Kanal des Kolbens zu gelangen und beschädigt zu werden. From DE 32 19 134 C2 is a master brake cylinder at the beginning described genus known, the central valve one in essential hollow cylindrical sealing ring, which an annular groove in its area facing the valve seat forms around the pen. This is supposed to be the elastic sealing ring can be prevented even in the case of large pressure differences in the axial passage of the piston and get damaged.

Aus der US 42 98 184 ist es bei einem Ventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angesprochenen Art bekannt, daß der Ringraum an der vom Ventilsitz abgewandten Seite des Dichtungs ringes mindestens einen ringförmigen, vom Dichtungsring in der Ruhestellung nicht ausgefüllten Freiraum umfaßt, so daß der Dichtungsring bei kräftiger Anlage am Ventilsitz in den Frei raum hineindrückbar ist.From US 42 98 184 it is in the preamble of a valve of claim 1 mentioned type known that the Annulus on the side of the seal facing away from the valve seat ringes at least one annular, from the sealing ring in the Rest position not filled free space, so that the Sealing ring in the case of strong contact with the valve seat space can be pushed into it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hauptbrems zylinder mit Zentralventil die Verschleißbeständigkeit dieses Ventils, besonders seines elastischen Dichtungsrings, weiter zu steigern.The invention is based, with a main brake the task cylinder with central valve the wear resistance of this Valve, especially its elastic sealing ring increase.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einem Haupt bremszylinder der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daßAccording to the invention, the task is based on one main brake cylinder of the type described above solved that

- The annulus on the side facing away from the valve seat Sealing ring at least one annular, from the sealing ring in the rest position includes empty space, and
- At least one part of the valve adjacent to the free space body is made of a porous material that is capable of absorb fluid contained in the free space under pressure so that the sealing ring in the case of strong contact with the valve seat Space can be pushed into it.

Beim Schließen des erfindungsgemäßen Ventils wird der Dichtungs ring in den Freiraum hineingedrückt, wobei er bis dahin im Freiraum enthaltenes Fluid - Bremsflüssigkeit und unter be stimmten Umständen auch Luft - in die Poren des ihn umgebenden porösen Werkstoffs hinein verdrängt, so daß der Dichtungsring den Freiraum im wesentlichen vollständig ausfüllen kann. Dadurch verformt sich der Dichtungsring auch an seiner dem Ventilsitz zugewandten Seite. Dies geschieht derart, daß sowohl beim Schließen wie auch beim erneuten Öffnen des Ventils die Gefahr einer Beschädigung des Dichtungsrings durch Eindringen in den axialen Kanal des Kolbens im Vergleich zu vorbekannten Anordnungen noch einmal erheblich vermindert wird.When the valve according to the invention is closed, the seal ring is pressed into the free space, until then in the Free space contained fluid - brake fluid and under be air was right in the pores of the surrounding area porous material displaced into it, so that the sealing ring can essentially completely fill the free space. As a result, the sealing ring deforms on its Valve seat facing side. This happens in such a way that both when closing as well as when opening the valve again Risk of damage to the sealing ring due to penetration in the axial channel of the piston compared to previously known Orders is significantly reduced again.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments of the invention result from the Subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand einer schematischen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: An embodiment of the invention is described below further details using a schematic drawing explained. The drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hauptbremszylinder und Fig. 1 shows a longitudinal section through a master cylinder according to the invention and

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Hauptbremszylinder 10 hat ein Zylindergehäuse 12 mit einer Zylinderbohrung 14 sowie einem Behälteranschluß 16 und einem Leitungsanschluß 18. Auf den Behälteranschluß 16 läßt sich ein Bremsflüssigkeitsbehälter üblicher Bauart aufstecken, und der Leitungsanschluß 18 ist für einen Bremskreis vorgesehen, an den Bremsen angetriebener Fahrzeugräder angeschlossen sind.The master brake cylinder 10 shown in FIG. 1 has a cylinder housing 12 with a cylinder bore 14 and a reservoir connection 16 and a line connection 18 . A brake fluid container of a conventional type can be plugged onto the container connection 16 , and the line connection 18 is provided for a brake circuit to which the brakes of driven vehicle wheels are connected.

Im Hauptzylinder 10 ist ein Kolben 20 geführt, der eine vordere Kolbendichtung 22 sowie eine hintere Kolbendichtung 24 trägt und zwischen diesen Dichtungen einen Längsschlitz 26 aufweist. Durch den Längsschlitz 26 hindurch erstreckt sich ein gehäuse fester Anschlag 28 in Form eines hohlen Stifts, der eine ständige Strömungsverbindung zwischen dem Längsschlitz 26 und dem Behälteranschluß 16 bildet. Der Kolben 20 wird von einer Rückstellfeder 30 derart belastet, daß er bestrebt ist, eine Ruhestellung einzunehmen, in der das vordere, in Fig. 1 linke Ende des Längsschlitzes 26 am Anschlag 26 anliegt. Aus dieser Ruhestellung läßt sich der Kolben 20 durch eine auf sein hinteres, in Fig. 1 rechtes Ende ausgeübte Kraft eines Betätigungs stößels gegen den Widerstand der Rückstellfeder 30 nach vorne verschieben, um in dem vor ihm liegenden Raum der Zylinder bohrung 14 einen Druck aufzubauen. Dieser Druckaufbau ist von der Stellung des Zentralventils abhängig, das im folgenden beschrieben wird:A piston 20 is guided in the master cylinder 10 , which carries a front piston seal 22 and a rear piston seal 24 and has a longitudinal slot 26 between these seals. Through the longitudinal slot 26 passes, a housing-fixed stop 28 of a hollow pin, which forms a constant flow connection between the longitudinal slot 26 and the tank port 16 extends in shape. The piston 20 is loaded by a return spring 30 in such a way that it strives to assume a rest position in which the front end of the longitudinal slot 26 in FIG. 1 bears against the stop 26 . From this rest position, the piston 20 can be moved forward by a force exerted on its rear end in FIG. 1 of an actuating plunger against the resistance of the return spring 30 in order to build up pressure in the cylinder bore 14 in front of it. This pressure build-up depends on the position of the central valve, which is described below:

Der Kolben 20 weist eine nach vorne ragende rohrförmige Ver längerung auf, an deren vorderem Ende ein nach hinten ragender Rohrstutzen 34 kleineren Durchmessers befestigt ist. Der Raum innerhalb der rohrförmigen Verlängerung 22 ist mit dem Längs schlitz 26 durch einen axialen Kanal 36 verbunden, dessen vorderes Ende von einem ebenen, ringförmigen Ventilsitz 38 umschlossen ist. Dem Ventilsitz 38 ist ein Ventilkörper 40 zugeordnet, der einen Stift 42 aus Sintermaterial aufweist. Als Sintermaterial eignet sich, beispielsweise Sinterstahl. Der Stift 42 erstreckt sich durch den axialen Kanal 36 hindurch und hat einen vor diesem Kanal angeordneten Kopf 44 sowie einen unmittelbar dahinter, also in Fig. 1 und 2 rechts davon, angeordneten zylindrischen Bereich 46, dessen Durchmesser B nur sehr geringfügig, beispielsweise um 0,1 mm, kleiner ist als der Durchmesser des ebenfalls zylindrischen Kanals 36. Der zylin drische Bereich 46 geht mit einer sanften Rundung in eine Ringnut 48 des Stifts 42 über. Soweit bisher beschrieben, ist der Ventilkörper 40 rotationssymmetrisch und gleichachsig mit der Zylinderbohrung 14 und dem Kolben 20 angeordnet, deren Achse mit A bezeichnet ist.The piston 20 has a protruding tubular Ver extension, at the front end of a rearward projecting pipe socket 34 is attached smaller diameter. The space within the tubular extension 22 is connected to the longitudinal slot 26 through an axial channel 36 , the front end of which is enclosed by a flat, annular valve seat 38 . A valve body 40 is assigned to the valve seat 38 and has a pin 42 made of sintered material. A suitable sintering material is, for example, sintered steel. The pin 42 extends through the axial channel 36 and has a head 44 arranged in front of this channel and a cylindrical region 46 arranged directly behind it, i.e. to the right in FIGS. 1 and 2, the diameter B of which is only very slight, for example around 0 , 1 mm, is smaller than the diameter of the likewise cylindrical channel 36 . The cylindrical area 46 merges with a gentle curve into an annular groove 48 of the pin 42 . As far as described so far, the valve body 40 is arranged rotationally symmetrically and coaxially with the cylinder bore 14 and the piston 20 , the axis of which is denoted by A.

Der Kopf 44 hat eine ebene Stirnfläche sowie eine zylindrische Mantelfläche, die beide von einer von vorne her aufgesteckten Kappe 52 aus fluiddichtem Stahl abgedeckt sind. Die Kappe 52 erstreckt sich über den Kopf 44 hinaus nach hinten, so daß sie zusammen mit dem Kopf 44 und einem Teil des zylindrischen Bereichs 46 des Stifts 42 einen nach hinten offenen zylin drischen Ringraum 54 begrenzt. Dieser Ringraum 54 erstreckt sich von einer ebene Ringfläche 56 an der Rückseite 56 des Kopfes 44 bis zu einem ebenfalls ebenen, ringförmigen hinteren Rand 58 der Kappe 52 und hat die axiale Länge C.The head 44 has a flat end face and a cylindrical outer surface, both of which are covered by a cap 52 made of fluid-tight steel which is attached from the front. The cap 52 extends beyond the head 44 to the rear so that, together with the head 44 and part of the cylindrical portion 46 of the pin 42, it delimits a rearwardly open cylindrical annular space 54 . This annular space 54 extends from a flat annular surface 56 on the rear side 56 of the head 44 to a likewise flat, annular rear edge 58 of the cap 52 and has the axial length C.

Im Ringraum 54 ist mit radialer Vorspannung ein Dichtungsring 60 angeordnet, der nach hinten aus dem Ringraum 54 herausragt und sich somit an den Ventilsitz 38 anlegen läßt, ehe der hintere Rand 58 der Kappe 52 gegen den Ventilsitz stößt.In the annular space 54 , a sealing ring 60 is arranged with radial prestress, which protrudes rearward from the annular space 54 and can thus be placed on the valve seat 38 before the rear edge 58 of the cap 52 abuts the valve seat.

Im abgebildeten Ausführungsbeispiel ist der Dichtungsring 60 ein handelsüblicher O-Ring von kreisförmigem Querschnitt mit dem Durchmesser D. Solange der Dichtungsring 60, abgesehen von seiner beim Einbau entstehenden radialen Vorspannung, unbe lastet ist, bleiben von dem im Querschnitt rechteckigen Ring raum 54 zwei ringförmige Freiräume 62 frei, die beide vor dem Dichtungsring 60, also an dessen vom Ventilsitz 38 abgewandter Seite angeordnet sind.In the illustrated embodiment, the sealing ring 60 is a commercially available O-ring of circular cross-section with the diameter D. As long as the sealing ring 60 , apart from its radial preload arising during installation, is unloaded, the annular ring 54 in cross-section remains two annular spaces 62 free, both of which are arranged in front of the sealing ring 60 , that is to say on its side facing away from the valve seat 38 .

Bei einer nicht dargestellten Variante hat der Dichtungsring 60 einen X-förmigen Querschnitt. Solche Dichtungsringe sind ebenfalls handelsüblich, z. B. unter dem Warenzeichen "QUAD-RING" der Busak + Luyken Dichtungen GmbH & Co., Stuttgart. Der Einbau eines solchen Dichtungsrings in den im Querschnitt rechteckigen Ringraum 54 hat zur Folge, daß an der vom Ventilsitz 38 abgewandten, vorderen Seite des Dichtungs rings nur ein einziger ringförmiger Freiraum vom Dichtungsring in dessen unbelastetem Zustand freigelassen wird.In a variant not shown, the sealing ring 60 has an X-shaped cross section. Such sealing rings are also commercially available, e.g. B. under the trademark "QUAD-RING" from Busak + Luyken Dichtungen GmbH & Co., Stuttgart. The installation of such a sealing ring in the annular space 54, which has a rectangular cross section, has the result that only a single annular space is left free of the sealing ring in its unloaded state on the front side of the sealing ring facing away from the valve seat 38 .

Wie in Fig. 1 dargestellt, steht der Ventilkörper 40 unter der ständigen Vorspannung einer Ventilfeder 64, die am Rohrstutzen 34 sowie an der Kappe 52 abgestützt und zentriert ist. Solange jedoch der Kolben 20 seine abgebildete Ruhestellung einnimmt, stützt sich der Stift 42 mit seinem hinteren Ende derart am Anschlag 28 ab, daß das vom Ventilsitz 38 und Ventilkörper 40 gebildete Zentralventil offengehalten wird. Infolgedessen besteht eine Strömungsverbindung vom Behälteranschluß 16 über den Längsschlitz 26, den axialen Kanal 36 und die Zylinder bohrung 14 zum Leitungsanschluß 18 sowie umgekehrt.As shown in Fig. 1, the valve body 40 is under the constant bias of a valve spring 64 which is supported and centered on the pipe socket 34 and on the cap 52 . However, as long as the piston 20 is in its illustrated rest position, the pin 42 is supported with its rear end against the stop 28 in such a way that the central valve formed by the valve seat 38 and valve body 40 is kept open. As a result, there is a flow connection from the container connection 16 via the longitudinal slot 26 , the axial channel 36 and the cylinder bore 14 to the line connection 18 and vice versa.

Wird nun der Kolben 20 nach vorne verschoben, so drückt die Ventilfeder 64 den Ventilkörper 40 zunächst sanft gegen den Ventilsitz 38, so daß die genannte Strömungsverbindung unter brochen wird. Weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 bewirkt einen Druckanstieg im vor ihm liegenden Zylinderraum, so daß der Ventilkörper 40 mit größerer Kraft gegen den Ventilsitz 38 gepreßt und infolgedessen der Dichtungsring 60 stärker belastet und dadurch in die beiden ringförmigen Freiräume 62 hinein verformt wird. Der Querschnittsdurchmesser D des Dichtungsrings 60 ist um so viel größer als die Tiefe C des Ringraums 54, daß die beiden Freiräume 62 im wesentlichen von dem elastischen Material des Dichtungsrings ausgefüllt werden, wenn der hintere Rand 58 den Ventilsitz 38 erreicht. Bis dahin in den Freiräumen 62 enthaltene Bremsflüssigkeit und/oder Luft wird von den Poren des Sintermaterials aufgenommen, aus dem der Stift 42 besteht.If the piston 20 is now moved forward, the valve spring 64 first presses the valve body 40 gently against the valve seat 38 , so that the flow connection mentioned is interrupted. Further forward movement of the piston 20 causes an increase in pressure in the cylinder space in front of it, so that the valve body 40 is pressed with greater force against the valve seat 38 and, as a result, the sealing ring 60 is loaded more and is thereby deformed into the two annular spaces 62 . The cross-sectional diameter D of the sealing ring 60 is so much greater than the depth C of the annular space 54 that the two free spaces 62 are essentially filled by the elastic material of the sealing ring when the rear edge 58 reaches the valve seat 38 . Until then, brake fluid and / or air contained in the free spaces 62 is absorbed by the pores of the sintered material from which the pin 42 is made.

Claims

1. Master brake cylinder, in particular for anti-slip regulated motor vehicle brake systems

- A cylinder housing ( 12 ) having a cylinder bore ( 14 ) and at least one container connection ( 16 ) for a brake fluid reservoir and at least one line connection ( 18 ) for a brake line,
- At least one piston ( 20 ) which is displaceable from a rest position in the cylinder bore ( 14 ) towards the line connection ( 18 ) and has an axial channel ( 36 ) and a valve seat ( 38 ) arranged around it, and
- A valve body ( 40 ) which engages in the axial channel ( 36 ) pin ( 42 ), a head ( 44 ), a valve seat ( 38 ) open annular space ( 54 ) and in this around the pin ( 42 ) arranged, axially towards the valve seat ( 38 ) projecting sealing ring ( 60 ) and in the rest position of the piston ( 20 ) is lifted off the valve seat ( 38 ), characterized in that
- The annular space ( 54 ) on the side of the sealing ring ( 60 ) facing away from the valve seat ( 38 ) comprises at least one annular space ( 62 ) which is not filled by the sealing ring ( 60 ) in the rest position, and
- At least one of the free space ( 62 ) adjacent part of the valve body ( 40 ) consists of a porous material which is able to absorb fluid contained in the free space ( 62 ) under pressure, so that the sealing ring ( 60 ) with vigorous contact with the valve seat ( 38 ) can be pushed into the free space ( 62 ).

2. Master brake cylinder according to claim 1, characterized in that the valve body ( 40 ) has a cap ( 52 ) made of fluid-tight material, which encloses the head ( 44 ) and together with the pin ( 42 ) delimits the annular space ( 54 ).

3. Master brake cylinder according to claim 2, characterized in that the pin ( 42 ) and its head ( 44 ) consist of sintered material.

4. Master brake cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that

- The sealing ring ( 60 ) has an at least approximately circular cross-section.

5. Master brake cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing ring ( 60 ) has an X-shaped cross section.