DE10047329A1 - Hauptzylinder mit Plungerkolben, bei dem die Primärmanschette neben der Dichtlippe einen Ringwulst aufweist - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder (1) mit Plungerkolben (2), bei dem die Primärmanschette (7) mit einer Dichtlippe (8) versehen ist. Um die Primärmanschette (7) zu schützen, sind Sicherheitsbohrungen (20) in den Kolben (3) vorgeschlagen worden, die zwar die Dichtlippe druckentlastet von dem Kolben lösen andererseits aber den Leerweg des Kolbens (3) vergrößern. Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Primärmanschette (7) vorzuschlagen, durch welche auf die Sicherheitsbohrung (20) verzichtet werden kann, wodurch sich der Leerweg verkürzt. DOLLAR A Die Erfindung besteht darin, hinter der Dichtlippe (8) einen Ringwulst (9) vorzusehen, der die Druckdifferenz von der Dichtlippe (8) fernhält, während der Kolben in seiner Ausgangsstellung zurückfährt.

Description

Bei Hauptzylindern mit Plungerkolben besteht das Problem, daß der Kolben in seine Ausgangsstellung zurückgefahren werden muß, während in der Arbeitskammer noch ein erheblicher Druck besteht. Besonders dann, wenn die umlaufende Kante des Kol­ bens in dessen Endbereich unter der Dichtlippe der Primärman­ schette hindurch fährt, führte der in der Arbeitskammer noch bestehende Druck dazu, daß die Dichtlippe sich an die Stirn­ fläche des Kolbenendes anlegt und auf diese Weise beim Rück­ fahren des Kolbens die Dichtlippe den Zugang zu der Nachlauf­ bohrung verschließt.

Um diesem Problem abzuhelfen, sind bereits folgende Vorschlä­ ge gemacht worden. Bei der einen Lösung wurde statt einer Manschette mit Dichtlippe eine O-ringförmige Manschette ver­ wendet, die zwar ein sicheres Lösen unter Restdruck gewähr­ leistet, die jedoch als Nachteil einen sehr großen Leerweg hat. Weiterhin ist bei einer derartigen Manschette auch oft nur schwer die gewünschte Dichtwirkung zu erreichen. Ein zweiter Vorschlag löst das Problem mit einer reinen Lippen­ manschette und einem Kolben mit einer Sicherheitsbohrung, der das Nachsaugen und das Öffnen unter Druck sicherstellt. Die zuletzt genannte Lösung hat ebenfalls den Nachteil, daß sie einen sehr großen Leerweg hat, sowie eine größere Baulänge benötigt um den gleichen Hub zu realisieren.

Die Erfindung geht daher aus von einem Hauptzylinder der sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ergebenden Gattung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem derartigen Hauptzylinder sicherzustellen, daß dieser einen kleinen Leer­ weg besitzt, gleichzeitig aber auch problemlos beim Erreichen seiner Ausgangsstellung sicher geöffnet wird, wenn die Ar­ beitskammer bei einer kurz vor seiner Ausgangsstellung be­ findlichen Lage des Kolbens noch mit einem erheblichen Druck versehen ist.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ergebenden Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, statt eines ein­ zigen Dichtkörpers wie beispielsweise den O-Ring oder die Dichtlippe der Primärmanschette diese mit zwei hintereinander angeordneten Dichtkörpern zu versehen, die nacheinander sich gegenseitig unterstützend in Funktion treten. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht daß zum einen die Dichtlippe zwar ein hohes Dichtverhalten hat, zum anderen kann aber eine derartige Dichtlippe leicht beschädigt werden kann bzw. Der Ausgleichsweg zum Behälter (notwendig zum Abbau des Restdruc­ kes) verschlossen bleibt und der Tandemhauptzylinder beschä­ digt wird. Die Dichtlippe zeigt, wie weiter oben schon erläu­ tert, die unangenehme Eigenschaft, bei einer unter Druck be­ findlichen Kammer in der Höhe des Kolbenendes radial nach in­ nen auszuschwenken und an der Stirnfläche des Kolbens fest zuliegen. Dagegen ist die Ringwulst relativ unempfindlich, hat aber eine verminderte Dichtkraft.

An sich ist es möglich, die Dichtlippe und dem Ringwulst als getrennte Bauteile in die Zylinderwand des Hauptzylinders einzufügen. Eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich Her­ stellung und Montage ergibt sich aber durch Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 2. Hierbei sind sowohl die Dichtlippe als auch der Ringwulst in die Primärmanschette eingeformt.

Um in die Dichtkraft zu erhöhen empfiehlt sich in Weiterbil­ dung der Erfindung die Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 3. Sowohl der Ringwulst als auch die Dichtlippe kommen dann hinreichend gut zur Anlage an der Mantelfläche des Plungerkolbens, wenn sie im Durchmesser kleiner sind. Be­ sonders vorteilhaft ist allerdings die Verwendung der Merk­ malskombination nach Anspruch 4. Dabei wird die lichte Weite des Raumes zwischen den beiden Dichtkörpern zumindest ab­ schnittsweise größer gehalten als der Durchmesser des Kol­ bens. Hierdurch entsteht zwischen den beiden Dichtkörpern ein Hohlraum, in dem Flüssigkeit aufgenommen werden kann, die das Gleitverhalten der Dichtmanschette erheblich verbessert.

Eine weitere Verbesserung in der Lösung der gestellten Aufga­ ben läßt sich durch die Merkmalskombination nach Anspruch 5 erreichen. Die Verwendung eine Sicherheitsbohrung ist an sich schon bekannt, schafft im vorliegenden Falle aber noch weite­ re Vorteile. Bei der bekannten Sicherheitsbohrung, die in die Mantelfläche des topfförmigen Kolbens eingefügt ist, wird er­ reicht, daß die Arbeitskammer schon eine Druckentlastung er­ fährt wenn die Dichtmanschette noch auf dem Endbereich der Mantelfläche des Kolbens aufliegt und somit vor einem Umklap­ pen und anhaften des Kolbens geschützt ist. Allerdings kann in umgekehrter Richtung ein Druck in der Arbeitskammer erst aufgebaut werden, wenn die Dichtlippe die Sicherheitsbohrung in dem Kolben passiert hat, was zu einem erheblichen Leerweg führt.

Bei der Verwendung des Ringwulstes gemäß der Erfindung beginnt der Druckaufbau in der Arbeitskammer schon dann, wenn das hintere, der Arbeitskammer abgewandte Ende der Dichtman­ schette mit dem Ringwulst die Sicherheitsbohrung verschließt, so daß sich der Leerweg um eine Strecke verkürzt, die etwa der Breite der Primärmanschette entspricht.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die Sicherheitsbohrung bei Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht nur sehr klein ge­ macht werden kann sondern unter Umständen vollkommen entfal­ len kann. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Arbeitskam­ mer noch nicht mit der Nachlaufbohrung verbunden ist, wenn die Dichtlippe außer Kontakt mit dem Kolbenende kommt. In diesem Moment dichtet nämlich noch der Ringwulst den Weg zu der Nachlaufbohrung ab, so daß sowohl an der Vorderfläche als auch an der Rückfläche der Dichtlippe im wesentlichen der gleiche Druck herrscht. Damit ist die Dichtlippe weitgehend von Druck entlastet während sie außer Kontakt zu der Kolben­ wand tritt.

Um die Arbeitsweise des Hauptzylinders noch zu verbessern empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmals­ kombination nach Anspruch 6. Durch diese Maßnahme läßt sich das schnelle Nachsaugen von Flüssigkeit (für ASR oder ESP er­ möglichen. Das geschieht dadurch, daß ein größerer Quer­ schnitt für den Zulauf des Druckmittels unterhalb der Nach­ laufbohrung zur Verfügung steht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Zeichnung zeigt in herausgebrochener, geschnittener Dar­ stellung die Wand 1 des erfindungsgemäßen Hauptzylinders, in dem ein Kolben 2 in seiner Längsrichtung verschiebbar ange­ ordnet ist. In der Zeichnung links von dem Kolben 2 befindet sich der Arbeitsraum 3 des Hauptzylinders 1. Eine Nachlauf Bohrung 4 ist mit einem nicht dargestellten an sich bekannten Ausgleichsbehälter verbunden. In diesem Ausgleichsbehälter herrscht der Druck der Umgebung. In einer auf der linken Sei­ te der Zeichnung zu erkennende umlaufenden Nut 6 ist eine Primärmanschette 7 eingefügt. Die Primärmanschette 7 besitzt radial innen eine Dichtlippe 8 und eine Ringwulst 9, die nachfolgend vielfach auch als Fersenwulst bezeichnet wird. Der umlaufende Fußbereich 10 hat einen größeren Durchmesser als der Kolben 2, so daß in Betrieb des Hauptzylinders hier ein Flüssigkeitspolster entstehen kann, welches die Gleitfä­ higkeit des Kolbens ohne Verminderung der Dichtkraft erhöht.

Die Arbeitsweise des Hauptzylinders ist beim Herausfahren des Kolbens in der Zeichnung nach rechts wie folgt. Es wird davon ausgegangen, daß die Sicherheitsbohrung 20 sehr eng ist oder überhaupt weggelassen wurde. Daher wird ihre Wirkung bei der nachfolgenden Betrachtung außerachtgelassen. Ist der Kolben weit nach links verschoben (in der Zeichnung nicht darge­ stellt) so herrscht in dem Arbeitsraum 3 ein hoher Druck und die Dichtlippe 8 und der Ringwulst 9 liegen auf der Mantel­ fläche 11 des Kolbens 2 auf. Wird das Kolbenende nach rechts verschoben, so verläßt zuerst die Dichtlippe 8 die Mantelflä­ che 11 des Kolbens. Da aber der Ringwulst 9 noch auf der Man­ telfläche 11 des Kolbens 2 auffliegt herrscht an der Rück­ seite 12 der Dichtlippe 8 der gleiche Druck wie an der Vor­ derseite 13. Damit ist die Dichtlippe druckentlastet, so daß sie nicht an der Stirnfläche 14 des Kolbens 2 festgehalten wird. Der über die Nachlaufbohrung 4 in der Ablaßnut 16 herr­ schende Umgebungsdruck wirkt nur auf die Rückseite des Ring­ wulstes 9 ein, wodurch aber keine Nachteile entstehen, da der Ringwulst 9 sehr stabil und steif ist.

Berücksichtigt man die Wirkung der Sicherheitsbohrung 20, so entstehen hier keine nachteiligen Folgen. Verläßt die Stirn­ fläche 14 des Kolbens 2 die Dichtlippe 8 so herrscht hinter der Dichtlippe noch immer der Druck der Arbeitskammer, da die Sicherheitsbohrung 20 durch den Ringwulst 9 verschlossen wird. Erst wenn die Sicherheitsbohrung den Ringwulst 9 in der Zeichnung nach rechts verläßt kann der Druck erst über die Sicherheitsbohrung und dann über den sich öffnenden Kanal 17 über die Nachlaufbohrung in den Ausgleichsbehälter entwei­ chen.

Die Erfindung läßt sich damit kurz wie folgt beschreiben. Bei Hauptbremszylinder in Plungerbauweise ist folgendes er­ wünscht. Zum einen soll in Lösestellung ein möglichst große Querschnitte offen sein, um eine ausreichende Flüssigkeits­ versorgung der ABS/ESP-Pumpe sicherzustellen, zum anderen müssen die Schließwege möglichst klein gehalten werden, um den Verlustweg zu reduzieren. Ein weiteres wichtiges Funkti­ onsmerkmal ist die Restdruckabbaufähigkeit in Lösestellung, so daß kein Restdruck im Zylinder verbleibt.

Die Erfindung hat eine neuartig gestaltete Primärmanschette zum Gegenstand, die zum einen den Druckraum mittels einer Lippe gegen den drucklosen Raum abdichtet, zum anderen, hat die Manschette einen Fersenwulst, der in Verbindung mit dem Kolben als Schließmechanismus fungiert.

Die neue Erfindung hat gegenüber den bekannten Lösungen fol­ gende Vorteile.

• - etwa um ein Drittel geringerer Leerweg
• - große offene Querschnitte in Lösestellung
• - geringere Reibungskräfte als die O-Ringkontur
• - definierter Schließpunkt beim Betätigen
• - kostengünstigere Fertigung
• - Längenreduzierung des Zylinders
• - einfachere Montage

Claims (6)

1. Hauptzylinder (1) mit Plungerkolben (2) für eine Brem­ sanlage für Fahrzeuge, in dem die vor der Nachlaufboh­ rung (4) angeordnete Primärmanschette (7) auf der der Nachlaufbohrung (4) abgewandten Seite eine Dichtlippe (8) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Nachlaufbohrung zugewandten Seite der Primärmanschette (7) ein Ringwulst (9) vorgesehen ist.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Ringwulst mit der Primärmanschette (7) einstüc­ kig vereint ist.

3. Hauptzylinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Ringwulstes (9) und der Innendurchmesser der Dichtlippe (8) kleiner sind als der Durchmesser des Kolbens (2).

4. Hauptzylinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (10) zwischen dem Fuß des Ringwulstes (9) und dem Fuß der Dichtlippe (8) in seinen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Kolbens (2).

5. Hauptzylinder nach einem der vorangegangenen Ansprüche bei den der Kolben (2) auf der der Arbeitskammer (3) zu­ gewandten Seite topfförmig ist, wobei die Mantelfläche (11) des Topfes eine Sicherheitsbohrung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsbohrung (20) zwischen 0 und 0,7 mm groß ist.

6. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Dichtlippe (8) der Pri­ märmanschette (7) abgewandten Seite hinter dem Ringwulst (9) die Zylinderwand mit einer umlaufenden Ablaßnut (16) versehen ist, in die die Nachlaufbohrung (4) mündet.