CN102245451A - 具有包含带有径向外侧的凹部的导向环的密封装置的弹簧储能制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的制动设备的弹簧储能制动缸(1)，具有布置在弹簧储能制动缸(4)的壳体中的、可通过至少一个储能弹簧(10)操纵的弹簧储能制动活塞(8)，其中弹簧储能制动活塞(8)在其径向外侧的周向表面上支承了密封装置(52)，以相对于弹簧储能制动缸(4)的可充气和可排气的弹簧储能制动室(12)密封包含储能弹簧(10)的弹簧室(14)，以及密封装置(52)具有一个利用导向环的径向外侧的工作面(56)相对于弹簧储能制动缸(4)的摩擦面(54)引导弹簧储能制动活塞(8)的导向环(58)和至少一个利用密封元件的密封部段(60)对弹簧储能制动缸(4)的摩擦面(54)进行密封的密封元件(62)，其中在从弹簧室(14)至弹簧储能制动室(12)的流动方向上看，导向环(58)的工作面(56)位于密封元件(62)的密封部段(60)之前，并且导向环(58)由和至少一个密封元件(62)的材料相比刚性更大的材料制成。本发明提出，导向环(58)在其径向外侧的工作面(56)上具有至少一个在轴向方向上延伸的、实现了在导向环(58)的指向弹簧室(14)的端面(68)和导向环(58)的指向密封元件(62)的密封部段(60)的端面(72)之间的流动连接的径向外侧的凹部(74)。

Description

具有包含带有径向外侧的凹部的导向环的密封装置的弹簧储能制动缸

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于车辆的制动设备的弹簧储能制动缸，该弹簧储能制动缸具有布置在弹簧储能制动缸的壳体中的、可通过至少一个储能弹簧操纵的弹簧储能制动活塞，其中弹簧储能制动活塞在弹簧储能制动活塞的径向外侧的周向表面上支承了密封装置，以相对于弹簧储能制动缸的可充气和可排气的弹簧储能制动室密封包含储能弹簧的弹簧室，以及密封装置具有一个利用导向环的径向外侧的工作面相对于弹簧储能制动缸的摩擦面引导弹簧储能制动活塞的导向环和至少一个利用密封元件的密封部段对弹簧储能制动缸的摩擦面进行密封的密封元件，其中在从弹簧室至弹簧储能制动室的流动方向上看，导向环的工作面位于密封元件的密封部段之前，并且导向环由和至少一个密封元件的材料相比刚性更大的材料制成。

背景技术

由现有技术，例如由EP 0 740 085 B1已知了组合的运转制动活塞和弹簧储能制动活塞，即所谓的组合缸，其中在驻车制动时，弹簧储能制动活塞利用其弹簧储能制动活塞杆操纵运转制动活塞，而运转制动活塞又具有运转制动活塞杆，该运转制动活塞杆和车辆制动器的、特别是盘式制动器的制动机构共同作用。这种制动机构例如具有与运转制动活塞杆铰接连接的偏转杆，该偏转杆抗扭地与压紧轴连接，该压紧轴具有凸轮轮廓，当压紧轴围绕其纵轴转动时，这种凸轮轮廓引起盘式制动器的制动钳和制动蹄的轴向相对运动。因为在这种运动期间，与运转制动活塞杆铰接连接的偏转杆围绕压紧轴转动，所以向运转制动活塞杆并进而向运转制动活塞施加了围绕垂直于纵轴的轴线的倾翻力矩。因为当驻车制动时，弹簧储能制动活塞杆的相对较大的端面平面地支承在运转制动活塞上，因此，该倾翻力矩也至少部分地传递至弹簧储能制动活塞杆上和弹簧储能制动活塞上。由于通过密封装置相对于弹簧储能制动缸引导弹簧储能制动活塞，所以该倾翻力矩也至少部分地作用于密封装置上，这会持续损害密封装置，并进而导致密封效果的减退。

由目前未公开的DE 10 2008 0476 33.1已知了这种弹簧储能制动缸。其中密封装置包含沿着弹簧储能制动缸的摩擦面引导弹簧储能制动活塞的导向环，该导向环由和至少一个密封元件的材料相比刚性更大的材料制成，其中该密封元件由通过如注塑或压铸的成形过程与导向环连接的弹性体组成。那么导向环的材料的刚性可以如此选择，即该材料可以无损伤地长久地支承作用于弹簧储能制动活塞的倾翻力矩，且引导该倾翻力矩至弹簧储能制动缸中，同时可以如此选择至少一个密封元件的材料的弹性，即该材料具有良好的密封性能，并尤其基本上不必执行导向功能。因为导向环基本上不必满足密封功能，所以导向环和弹簧储能制动活塞的摩擦面之间的公差也可以选择为相对较大，这对制造成本是有利的。此外，也提高了密封装置的牢固性，这是因为可以使至少一个承担密封功能的密封元件的弹性这样设计，即倾翻力矩不再对其使用寿命产生不利影响。

此外，由DE 40 11 739 A1已知了具有弹簧储能制动缸的、组合的运转制动缸和弹簧储能制动缸。弹簧储能制动活塞具有支承了排气阀的活塞杆，该排气阀建立或切断在弹簧室和运转制动室之间的流动连接。排气阀在端侧布置在弹簧储能制动活塞的空心的活塞管中，其可以取决于运行状态而伸入运转制动室中。排气阀的作用在于，在松开驻车制动器时，减小由于弹簧储能制动活塞的返回和由此变小的弹簧室体积而在那里产生的过压，这由此实现，即通过弹簧储能制动活塞把排气阀接通至打开位置以及建立弹簧室和运转制动室之间的流动连接。当行驶到一平坦的路段上时，运转制动室排气并与压力调节模块的排气装置连接，这是因为在松开驻车制动器后运转制动不是必需的。则至少一部分在弹簧室中多余的空气体积流出，因此流出的空气不是从那里直接到达大气中，例如通过在弹簧室的壁中布置的阀，而是通过运转制动室的充气-和排气路径到达大气中。因此，在这种情况下也称为内部排气。

然而当行驶在上升路段上时，在首先压紧了驻车制动器的情况下必需的是，在松开驻车制动器之前至少暂时附加地压紧运转制动器，从而避免车辆在行驶中倒退。在这种情况下对运转制动室进行充气。当驾驶员提出足够高的制动要求时，运转制动室中以及同时在活塞的一侧存在的运转制动压力可能逆着阀座上在弹簧室中产生的压力的作用使其并由此使排气阀保持关闭。当然如果由于驾驶员的制动要求相应地降低，运转制动压力和/或运转制动压力梯度位于一定的阈值之下，那么在活塞的一侧存在的运转制动压力不足以使排气阀保持关闭。则压缩空气从运转制动室通过打开的排气阀流入弹簧室中。通过弹簧储能制动活塞密封装置的工作面和弹簧储能缸的摩擦面之间的密封缝隙以及壳体密封装置压缩空气从那里被压入大气中，这造成干扰的差拍噪音。

为了解决基于空气流动的干扰的噪音问题，DE 10 2006 005 031 A1建议，在弹簧储能制动活塞的径向外侧的周向上布置的弹性体密封件的工作面上设置至少一个径向凹部。该径向凹部设计为轴向槽并作为盲孔朝着弹簧室打开以及朝着弹簧储能制动室关闭。在之前所述的运行条件下，压缩空气可以从弹簧室首先排入弹性体密封件的凹部中，然后从弹性体密封件的密封唇口旁经过流出到弹簧储能制动室中。已经证明，尽管通过这种措施减小了干扰的差拍噪音，然而不能达到可接受的程度。

发明内容

因此，本发明的目的在于，进一步如此改进开头所述类型的弹簧储能制动缸，即进一步减小或避免在确定的运行状态下出现的、归因于空气流动的噪音。

根据本发明，该目的通过权利要求1所述的特征实现。

申请人已经发现，对于在导向环的径向外侧的工作面上设置至少一个在轴向方向上延伸的、实现了在导向环的指向弹簧室的端面和导向环的指向密封元件的密封部段的端面之间的流动连接的径向外侧的凹部的情况来说，可以相对于DE 10 2006 005 031 A1建议的方案更进一步减小干扰的流动噪音。因此与最后提到的现有技术相比，径向外侧的凹部从密封元件移至在现有技术中未使用的、由刚性更大的材料制成的导向环中。

这样做的原因在于，设有凹部的导向环具有比尤其由弹性体制成的密封元件更高的刚性，并由此尤其减小了由空气流动造成振动的导向环的振幅，这又导致产生较小的噪音。此外，由于经过凹部，如同在缝隙密封中通过摩擦过程和空气振动的空行程一样减小了空气压力，从而随后经过导向环的空气流动可能导致弹性较大的密封元件的密封部段振动较小。

此外，因为导向环不必执行密封功能而只执行导向功能，从而流动横截面尤其在导向环的径向外侧的凹部的区域中还进一步扩大，因此导向环的径向外侧的工作面和弹簧储能制动活塞的摩擦面之间的缝隙总之相对较大。因此，密封装置造成干扰较小的高频差拍噪音。

通过从属权利要求中描述的措施可以实现从属权利要求中给出的本发明的有利的方案和改进。

此外，当导向环在其径向外侧的工作面上具有至少一个用于容纳润滑剂的型腔时，有利地减小了弹簧储能制动活塞和弹簧储能制动缸的摩擦面之间的摩擦。

尤其优选的是，多个凹部和多个型腔在导向环的径向外侧的周向表面上基本均匀地分布和交替地布置。

根据一个尤其优选的措施提出，即

a)弹簧储能制动活塞的活塞裙的径向外侧的周向表面具有一个至少部分为环形的突出部，

b)密封元件在从弹簧室至弹簧储能制动室的流动方向上看设置在密封部段之前的支承部段上具有径向外侧的、至少部分为环形的凹部，

c)导向环可如此径向弹性地扩宽，即导向环在径向弹性扩宽和随后的回弹的情况下

d)利用支承部段啮合入弹簧储能制动活塞的活塞裙上的径向外侧的凹部中，以及

e)利用包含指向密封元件的密封部段的端面的保持部段，以至少轴向搭接在活塞裙的突出部上和径向啮合入密封元件的支承部段的凹部中的方式，使密封元件保持在弹簧储能制动活塞的活塞裙上。

因此，为了安装密封装置，仅需把密封元件定位在弹簧储能制动活塞的活塞裙处，然后在弹性扩宽和随后的回弹的情况下装配导向环，由此导向环在弹簧储能制动活塞上支承密封元件并本身也固定在那里。

在此，导向环优选由塑料，如由乙缩醛制成，而密封元件由弹性体制成。

根据一个改进方案可以设计为，密封元件的至少一个密封部段可以在其指向从导向环离开指向的端部上具有燕尾形的、具有两个腿部的横截面，其中一个腿部对间隔壁的中央孔的径向内壁或对弹簧储能制动缸进行密封，以及另一个腿部对弹簧储能制动活塞杆或对弹簧储能制动活塞进行密封。因此，得到弹性很高的、可容易地与滑动偶件的表面匹配的密封。

尤其优选的是，弹簧储能制动缸和运转制动缸一起合并成组合的运转制动缸和弹簧储能制动缸，以及运转制动缸具有在运转制动缸的壳体中布置的运转制动活塞。

从下面对实施例的描述中得出更详细的内容。

附图说明

下面在附图中展示并在随后的描述中更进一步阐述本发明的实施例。附图示出：

图1是根据本发明的一个优选实施方式的、具有密封装置的组合缸的横截面图；

图2是根据图1的、具有密封装置的组合缸的弹簧储能制动活塞的透视截面图；

图3是根据图1的密封装置的根据图2的横截面图。

具体实施方式

图1示出组合的运转制动缸和弹簧储能制动缸1，下文中称为组合缸。组合缸1由运转制动缸2和与运转制动缸在结构和功能上联系在一起的弹簧储能制动缸4组成。运转制动缸2和弹簧储能制动缸4通过间隔壁6彼此隔开。在弹簧储能制动缸4内部可移动地布置了弹簧储能制动活塞8，其中储能弹簧10抵靠在弹簧储能制动活塞8的一侧上。储能弹簧10在其相反设置的一侧上支承在弹簧储能制动缸4的底部上。在弹簧储能制动活塞8和间隔壁6之间设计有弹簧储能制动室12，该弹簧储能制动室与出于比例尺的原因而未示出的压力调节模块连接，从而使弹簧储能制动室充气和排气。当充气时，在储能弹簧10张紧的情况下，弹簧储能制动活塞8被轴向移动至驻车制动器的松开位置。在弹簧储能制动活塞8的这种移动中，存在于容纳了储能弹簧10的弹簧室14内部的空气被通过排气阀16向外挤出。相反，如果为了制动的目的而使弹簧储能制动室12排气，那么储能弹簧10可能把弹簧储能制动活塞8移动至压紧位置。

弹簧储能制动活塞8与空心的弹簧储能制动活塞杆18连接，该弹簧储能制动活塞杆穿过间隔壁6延伸至运转制动缸2的运转制动室20中。插入在间隔壁6的中央孔21中的密封装置22在其纵向运动期间相对于弹簧储能制动活塞杆18的外壁密封。未示出的入口通入运转制动室20中，通过该入口流入和流出压缩空气以操纵运转制动缸2。该压缩空气作用于安装在运转制动缸2的内部的膜片24上，在该膜片的相反设置的一侧上设有形式为刚性的膜片盘26的压力件。更确切地说，膜片24把运转制动缸2的、可加载或卸载压力介质的运转制动室20与容纳了支承在膜片盘26上的复位弹簧30的弹簧室31分离。

膜片盘26和压杆28连接，该压杆和在组合缸1外部的制动操纵机构共同作用。在此，该制动操纵机构例如可以是机动车的盘式制动器的操纵元件。运转制动缸2是主动的制动缸，也就是说，运转制动器通过运转制动室20的充气而被压紧，并通过排气松开。一方面支承在膜片盘26上而另一方面支承在运转制动缸2的底部上的复位弹簧30确保了，在运转制动室20排气时使压杆28复位到松开位置中。

膜片24的径向外侧的固定边缘32具有楔形的、径向向内渐细的横截面。该具有楔形的、径向向内渐细的横截面的、膜片24的径向外侧的固定边缘32夹紧在互补成形的容纳部34中，该容纳部34具有楔形的、径向向外扩大的横截面，且横截面位于间隔壁6和运转制动缸2之间。间隔壁6和运转制动缸2形成其作为径向向外弯曲的凸缘36、38的外部边缘，凸缘的彼此相对指向的内表面在它们本身之间形成具有楔形横截面的容纳部34。

此外，在膜片24上形成了至少一个在轴向方向上延伸的、相对于固定边缘32径向向内错开布置的定心环40，通过该定心环可以相对于运转制动缸2的壁44的径向内侧的周向表面42使其对中心。尤其优选的是，定心环40基本上垂直于固定边缘32的中心平面设置，并例如在一侧从膜片24突出离开。当然也可以设想，取代该定心环或附加地设置另一个、沿弹簧储能制动缸4的方向突出的并且相对于其壁的径向内侧的周向表面对中心的定心环。

同样地，定心环40相对于其对中心的、运转制动缸2的径向内侧的周向表面42优选放置在一个设想的缸上，该缸的中轴线与缸轴线46同轴。如示出的，在周向方向上看，该定心环40可以设计为完全环形的或由环形部段组成。膜片24优选由橡胶制成，而定心环40与该膜片制成一体。

相对彼此被夹紧的间隔壁6和运转制动缸2的、具有轴向分量的夹紧力用于使膜片24的定心环40相对于运转制动缸2的壁44的径向内侧的周向表面42被压紧。换句话说，夹紧力的轴向分量用于使固定边缘32由于楔形作用被径向向外拉紧，并由此在对中心的自增力作用下，以较高的径向力相对于运转制动缸2的壁44的径向内侧的周向表面42压紧定心环40。

这种轴向夹紧力分量例如可由此实现，即运转制动缸2的、构成凸缘36的边缘以及间隔壁6的凸缘38由弹簧储能制动缸4的壁的边缘48以卷边形式搭接，该卷边例如通过变形过程形成。该卷边然后确保了夹紧力的轴向分量。

弹簧储能制动活塞8在其径向外侧的周向表面上、准确地说在其活塞裙50上支撑了密封装置52，用于相对于弹簧储能制动缸4的、可充气和可排气的弹簧储能制动室12密封包括储能弹簧10的弹簧室14。密封装置52具有一个利用导向环的径向外侧的工作面56相对于弹簧储能制动缸4的摩擦面54引导弹簧储能制动活塞8的导向环58和至少一个利用密封元件的密封部段60对弹簧储能制动缸4的摩擦面54进行密封的密封元件62，其中导向环58的工作面56在从弹簧室14到弹簧储能制动室12的流动方向上看布置在密封元件62的密封部段60之前，并且导向环58由相对于至少一个密封元件62的材料刚性更高的材料制成。

因此，导向环58的工作面56沿弹簧储能制动缸4的摩擦面54引导弹簧储能制动活塞8期间，密封元件62形成相应的运动密封。

特别的是，导向环58由刚性的塑料、如乙缩醛构成，并且密封元件62则由相对而言更具有弹性的弹性体制成。弹簧储能制动活塞杆18、弹簧储能制动活塞8以及间隔壁6则优选地由铝制成。

在密封元件62的从导向环58离开指向的一侧上，密封部段60轴向向外突出，密封部段在其从导向环58离开指向的端部上具有燕尾形的横截面，图3最佳地示出了这一点。在此，一个腿部64对弹簧储能制动缸4的摩擦面54进行密封，以及所述另一个腿部66对弹簧储能制动活塞8的活塞裙50进行密封。

导向环58在其径向外侧的工作面56上，也就是说，相对于弹簧储能制动缸4的摩擦面54引导弹簧储能制动活塞8或其活塞裙50的面上，设置有至少一个在轴向方向上延伸的、实现了在导向环58的指向弹簧室14的端面68和导向环58的指向密封元件62的密封部段60的端面72之间的流动连接的径向外侧的凹部74，该凹部减小了由于在弹簧室14和弹簧储能制动室12之间的空气流动而引起的干扰噪音。凹部74优选设计为轴向槽。

此外，导向环58在其径向外侧的工作面56上具有至少一个用于容纳润滑剂的型腔76。由此有利地减小了弹簧储能制动活塞8或导向环58和弹簧储能制动缸4的摩擦面54之间的摩擦。尤其优选的是，使多个凹部74和多个型腔76在导向环58的径向外侧的工作面56上基本均匀地分布和交替地布置，尤其如图2所示的那样。

尤其设计为，即

a)弹簧储能制动活塞8的活塞裙50的径向外侧的周向表面具有一个至少部分为环形的突出部78，

b)密封元件62在从弹簧室14至弹簧储能制动室12的流动方向上看设置在密封部段60之前的支承部段80上具有径向外侧的、至少部分为环形的凹部82，

c)导向环58可如此径向弹性地扩宽，即导向环58在径向弹性扩宽和随后回弹的情况下

d)利用支承部段84啮合入弹簧储能制动活塞8的活塞裙50上的径向外侧的凹部86中，以及

e)利用包含指向密封元件62的密封部段60的端面72的保持部段88，以至少轴向搭接在活塞裙的突出部78上和径向啮合入密封元件62的支承部段84的凹部82中的方式，使密封元件62保持在弹簧储能制动活塞8的活塞裙50上。

参考标号表

1  运转制动储能器和弹簧储能器

2  运转制动缸

4  弹簧储能制动缸

6  间隔壁

8  弹簧储能制动活塞

10 储能弹簧

12 弹簧储能制动室

14 弹簧室

16 排气阀

18 弹簧储能制动活塞杆

20 运转制动室

21 孔

22 密封装置

24 膜片

26 膜片盘

28 压杆

30 复位弹簧

31 弹簧室

32 固定边缘

34 容纳部

36 凸缘

38 凸缘

40 定心环

42 径向内侧的周向表面

44 壁

46 缸轴线

48 边缘

50 活塞裙

52 密封装置

54 摩擦面

56 工作面

58 导向环

60 密封部段

62 密封元件

64 腿部

66 腿部

68 端面

72 端面

74 凹部

76 型腔

78 突出部

80 支承部段

82 凹部

84 支承部段

86 凹部

88 保持部段

Claims (7)

1.一种用于车辆的制动设备的弹簧储能制动缸(1)，所述弹簧储能制动缸具有布置在所述弹簧储能制动缸(4)的壳体中的、可通过至少一个储能弹簧(10)操纵的弹簧储能制动活塞(8)，其中所述弹簧储能制动活塞(8)在所述弹簧储能制动活塞的径向外侧的周向表面上支承了密封装置(52)，以相对于所述弹簧储能制动缸(4)的可充气和可排气的弹簧储能制动室(12)密封包含所述储能弹簧(10)的弹簧室(14)，以及所述密封装置(52)具有一个利用导向环的径向外侧的工作面(56)相对于所述弹簧储能制动缸(4)的摩擦面(54)引导所述弹簧储能制动活塞(8)的导向环(58)和至少一个利用密封元件的密封部段(60)对所述弹簧储能制动缸(4)的所述摩擦面(54)进行密封的密封元件(62)，其中在从所述弹簧室(14)至所述弹簧储能制动室(12)的流动方向上看，所述导向环(58)的所述工作面(56)位于所述密封元件(62)的所述密封部段(60)之前，并且所述导向环(58)由和所述至少一个密封元件(62)的材料相比刚性更大的材料制成，其特征在于，所述导向环(58)在所述导向环的径向外侧的工作面(56)上具有至少一个在轴向方向上延伸的、实现了在所述导向环(58)的指向所述弹簧室(14)的端面(68)和所述导向环(58)的指向所述密封元件(62)的所述密封部段(60)的端面(72)之间的流动连接的径向外侧的凹部(74)。

2.根据权利要求1所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，所述导向环(58)在所述导向环的径向外侧的工作面(56)上还具有至少一个用于容纳润滑剂的型腔(76)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，多个凹部(74)和多个型腔(76)在所述导向环(58)的所述径向外侧的工作面(56)上基本均匀地分布和交替地布置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，

a)所述弹簧储能制动活塞(8)的活塞裙(50)的所述径向外侧的周向表面具有一个至少部分为环形的突出部(78)，

b)所述密封元件(62)在从所述弹簧室(14)至所述弹簧储能制动室(12)的流动方向上看设置在所述密封部段(60)之前的支承部段(80)上具有径向外侧的、至少部分为环形的凹部(82)，

c)所述导向环(58)可如此径向弹性地扩宽，即所述导向环在径向弹性扩宽和随后回弹的情况下

d)利用支承部段(84)啮合入所述弹簧储能制动活塞(8)的所述活塞裙(50)上的径向外侧的凹部(86)中，以及

e)利用包含指向所述密封元件(62)的所述密封部段(60)的所述端面(72)的保持部段(88)，以至少轴向搭接在所述活塞裙的所述突出部(78)上和径向啮合入所述密封元件(62)的所述支承部段(84)的所述凹部(82)中的方式，使所述密封元件(62)保持在所述弹簧储能制动活塞(8)的所述活塞裙(50)上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，所述导向环(58)由塑料，如由乙缩醛制成，而所述密封元件(62)由弹性体制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，所述密封元件(62)的所述密封部段(60)在所述密封部段的从所述导向环(58)离开指向的端部上具有燕尾形的、具有两个腿部(64，66)的横截面，其中所述一个腿部(64)对所述弹簧储能制动缸(4)进行密封而所述另一个腿部(66)对所述弹簧储能制动活塞(8)进行密封。

7.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧储能制动缸，其特征在于，所述弹簧储能制动缸和运转制动缸(2)一起合并成组合的运转制动缸和弹簧储能制动缸(1)，并且所述运转制动缸(2)具有布置在所述运转制动缸(2)的壳体中的运转制动活塞(26)。

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