DE102019219431A1

DE102019219431A1 - Kolbendichtung für eine Kolbeneinheit eines hydraulischen Bremssystems

Info

Publication number: DE102019219431A1
Application number: DE102019219431.1A
Authority: DE
Inventors: Andrei Ratoi; Victor Andrei Vadeanu; Petrut Ratoi
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Kolbendichtung (30) für eine Kolbenanordnung (120) eines hydraulischen Bremssystems, die einen Ringkörper (31) umfasst, wobei eine erste Gruppe von ersten Vorsprüngen (34b) die senkrecht zum Ringkörper orientiert sind und eine zweite Gruppe von zweiten Vorsprüngen (34a), die in einem spitzen Winkel zum Ringkörper (31) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbendichtung für eine Kolbenanordnung eines hydraulischen Bremssystems, die Kolbendichtung umfassend einen Ringkörper. Sie betrifft weiterhin einen Linearaktuator und ein Bremssystem.
Linearaktuatoren finden in modernen hydraulischen bzw. elektrohydraulischen Bremssystemen als Druckbereitstellungseinrichtungen Verwendung. Sie umfassen einen hydraulischen Druckraum, in dem zum Druckaufbau bedarfsweise ein Druckkolben verschoben wird. Dazu wird eine rotatorische Bewegung eines Elektromotors mit Hilfe eines Rotations-Translationsgetriebes in eine translatorische Bewegung des Druckkolbens umgewandelt. Das Rotations-Translationsgetriebe ist gewöhnlich als Kugelgewindetrieb ausgebildet mit einer Spindel und einer gegenüber der Spindel verdrehbaren Spindelmutter bzw. Mutter, an der der Druckkolben befestigt ist. Der Elektromotor wird von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert. Je nach erfasstem Fahrerbremswunsch oder Regelvorgängen kann mit Hilfe des Linearaktuators Druck in den Radbremsen des Bremssystems aufgebaut werden.
In bekannten Linearaktuatoren ist beispielsweise auf einem Pin eines Nachfüllventils eine Gummidichtung angeformt. Diese Dichtung hat neben einer Dichtungsfunktion noch die Aufgabe, den Druckkolben am Hubende zu dämpfen, falls, beispielsweise bei einer Fehlfunktion oder wenn trotz eines Stoppkommandos des Motors aufgrund seiner Trägheit noch überschüssige kinetische Energie aufweist, der Kolben mit zu hoher Geschwindigkeit das Hubende anfährt.
In Linearaktuatoren anderer Bauweise ist das Nachfüllventil nicht im Kolbengehäuse angeordnet und das Kolbengehäuse ist geschlossen, In diesem Fall kann die genannte Gummidichtung nicht die Dämpfungsfunktion übernehmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolbendichtung bereitzustellen, die in einem Linearaktuator mit geschlossenem Kolbengehäuseende eine Dämpfungsfunktion bereitstellt. Weiterhin sollen ein verbesserter Linearaktuator und ein verbessertes Bremssystem bereitgestellt werden.
In Bezug auf die Kolbendichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine erste Gruppe von ersten Vorsprüngen die senkrecht zum Ringkörper orientiert sind und eine zweite Gruppe von zweiten Vorsprüngen, die in einem spitzen Winkel zum Ringkörper angeordnet sind.
Der Begriff „senkrecht zum Ringkörper“ bezieht sich auf eine laterale Richtung. Sie stehen damit senkrecht auf einer Wandung des Ringkörpers bzw. verlaufen in einer Ebene, die von einem axialen Schnitt durch den Ringkörper aufgespannt wird. Sie stehen senkrecht auf einer axial verlaufenden Mittelachse durch den Ringkörper bzw. stehen gewissermaßen senkrecht zur Seite ab. Der Begriff „spitzer Winkel zum Ringkörper“ bedeutet, dass sie zu dieser Mittelachse einen Winkel bilden, der geringer ist als 90 Grad. Ihre Anwinkelung zum Ringkörper ist somit geringer als die der ersten Gruppe von Vorsprüngen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhafterweise sind entlang eines Umfanges des Ringkörpers die ersten und zweiten Vorsprünge alterierend angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kolbendichtung jeweils drei oder mehr Vorsprünge von jeder der beiden Gruppen.
Vorteilhafterweise liegt der spitze Winkel zwischen 30 und 60 Grad.
Besonders bevorzugt beträgt der spitze Winkel 45 Grad.
Vorzugsweise umfasst die Kolbendichtung einen Kragen, der an dem Ringkörper gegenüberliegend von den Vorsprüngen angeordnet ist.
Bevorzugt umfasst die Kolbendichtung eine ringförmige Nut, die in dem Ringkörper geformt ist und zwischen den Vorsprüngen und dem Kragen verläuft.
Die Kolbendichtung ist vorzugsweise aus bremsflüssigkeitsresistentem Material, insbesondere EPDM, gefertigt.
In Bezug auf den Linearaktuator wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem Linearaktuator mit einer Druckkammer, in der ein Druckkolben bewegt wird mit Hilfe eines Elektromotors und eines nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebes, wobei der Druckkolben eine ringförmige Ausnehmung aufweist, in welcher eine Kolbendichtung nach einem der vorherigen Ansprüche angeordnet ist.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem oben beschriebenen Linearaktuator.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass eine kompakte Lösung für die Dämpfung angegeben wird, welche sich einfach und nahtlos in die Kolbenanordnung integrieren lässt. Sie ist einfach zu montieren und versperrt nicht die Kolbenbohrung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:

1 einen Linearaktuator mit einer Kolbenanordnung für ein elektrohydraulisches Bremssystem in einer bekannten Ausführung;
2 eine Ausschnittsvergrößerung der Kolbenanordnung;
3 eine weitere Ausschnittsvergrößerung der Kolbenanordnung;
4 eine weitere Ausschnittsvergrößerung der Kolbenanordnung;
5 eine Kolbendichtung in einer bevorzugten Ausführungsform;
6 einen Ausschnitt einer Kolbenanordnung;
7 einen weiteren Ausschnitt einer Kolbenanordnung;
8 eine Kolbendichtung in perspektivischer Darstellung;
9 die Kolbenanordnung gemäß 8 in einer Draufsicht; und
10 einen Ausschnitt der Kolbenanordnung.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein in 1 dargestellter Linearaktuator 1a umfasst einen in einem Gehäuse 20 angeordneten Elektromotor 5, ein Rotations-Translationsgetriebe, welches als Kugelgewindetrieb 4 ausgebildet ist, ein Kolbengehäuse 2 und ein Nachfüllventil 1 sowie einen Druckkolben 3. Der Kugelgewindetrieb 4 umfasst eine Spindel 4a und eine Mutter 4b, die fest mit einem Druckkolben 3 verbunden ist. Die Rotation der Spindel 4a wird von dem Kugelgewindetrieb 4 in eine Translation des Druckkolbens 3 umgewandelt, wodurch Druck in den Radbremsen eines Bremssystems aufgebaut werden kann. Das Kolbengehäuse 2 wird von dem Nachfüllventil 1 verschlossen. Kolbengehäuse 2 und Druckkolben 3 bilden eine Kolbenanordnung 120.
Wie in 2 erkennbar, ist auf einen Stift 7 des Nachfüllventils 1 eine Gummidichtung 6 aufgeformt. Die Gummidichtung 6 hat neben der Abdichtungsfunktion noch die Funktion, den Kolben 3 am Hubende zu dämpfen im Falle einer Fehlfunktion oder wenn das System noch überschüssige kinetische Energie aufweist. Die Gummidichtung weist dazu kleine Höcker auf, die bei dem Dämpfungsvorgang deformiert werden, wodurch eine weiche Dämpfung durchgeführt wird. Wenn die Höcker vollständig deformiert sind, erfolgt eine harte Dämpfung. In 3 ist die Gummidichtung 6 in nicht-deformiertem Zustand dargestellt, in 4 ist sie im komprimierten Zustand dargestellt.
In modernen Bremssystemen kann das Nachfüllventil nicht mehr im Kolbengehäuse 2 angeordnet sein, sodass das Kolbengehäuse an diesem Ende geschlossen ist. Die oben beschriebene Dämpfungsfunktion kann entsprechend nicht mehr von der Gummidichtung 6 auf dem Nachfüllventil 1 erfüllt werden. Dieses Problem wird von der Erfindung adressiert, indem sie eine Dämpfung bei geschlossenem Kolbengehäuse sicherstellt. Die vorgeschlagene Kolbendichtung 30, die perspektivisch in 5 dargestellt ist, weist dazu eine Dämpfungsschulter 34 auf, die in axialer Richtung des Kolbens gesehen vor einem Dichtungsteil 36 der Kolbendichtung 30 angeordnet ist.
In 6 ist die Kolbendichtung 30, die einen Ringkörper 31 aufweist, im eingesetzten Zustand in einem Kolbengehäuse 2 zu sehen. Die Kolbendichtung 30 ist in einer ringförmigen Nut bzw. Ausnehmung 98 des Druckkolbens 3 angeordnet. Im aufgesetzten Zustand ist ein Ring 40 zwischen Kolbendichtung 30 und einem Kragen des Kolbens 3 vorgesehen. Im Kolbengehäuse 2 ist eine Randbereich 50 gebildet, gegen den die Dämpfungsschulter 34 gedrückt wird, wenn der Kolben 3 sich in Richtung des Endes 52 des Kolbengehäuses 2 bewegt. Durch die Kolbendichtung 30 wird eine hydraulische Verbindung 56 zwischen einer Kolbenbohrung 58 und einer Druckbohrung 62 nicht versperrt.
Wie in 7 zu sehen ist, weist die Kolbendichtung 30 unterschiedlich ausgebildete Dämpfungsschultern 34 auf, nämlich eine erste Gruppe von Dämpfungsschultern bzw. Vorsprüngen 34a und eine zweite Gruppe von Dämpfungsschultern bzw. Vorsprüngen 34b, die perspektivisch in 8 gut erkennbar sind. Die Vorsprünge 34a sind flach ausgebildet, dies bedeutet, sie stehen seitlich im rechten Winkel zu dem Ringkörper. Die Vorsprünge 34b sind dagegen in einem spitzen Winkel zum Ringkörper 31 angeordnet.
Die Kolbendichtung 30 weist einen Kragen 92 auf, der in einer axialen Richtung 94 gesehen gegenüber bzw. am anderen axialen Ende des Ringkörpers 31 angeordnet ist, siehe dazu 8. Zwischen Kragen 92 und Vorsprüngen 34a, 34b ist eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut 96 gebildet.
Die Vorsprünge 34a,34 b sind an einem Umfang des Ringkörpers 31 alterierend angeordnet, d. h. in einer Umfangsrichtung gesehen folgt auf einen Vorsprung 34a immer ein Vorsprung 34b und umgekehrt. In der bevorzugten Ausführungsform sind insgesamt drei Vorsprünge 34a und drei Vorsprünge 34b vorgesehen.
Mit den beiden Gruppen von Vorsprüngen 34a, 34b werden zwei Dämpfungsphasen ermöglicht. Wenn sich der Kolben 3 auf das Kolbengehäuse 2 zubewegt, kommen die Vorsprünge 34b mit wenigstens einer Dämpfungsschulter 80 des Kolbengehäuses (siehe 7) in Kontakt. Die Vorsprünge 34b deformieren sich dabei bis zu einem flachen Zustand, wodurch eine weiche Dämpfung erzielt wird. Nun kommen die flachen Vorsprünge 34a mit wenigstens einer Dämpfungsschulter 82 des Kolbengehäuses (siehe 7) in Kontakt, wodurch ein hartes Anhalten des Kolbens erzielt wird bei dem alle sechs Vorsprünge 34a, 34b bzw. Dämpfungsschultern in Kontakt mit den entsprechenden Schultern 80, 82 des Kolbengehäuses sind und der Kolben 3 zum Stillstand kommt.
Der äußere Durchmesser der Vorsprünge 34a, 34b ist geringer als die Bohrung im Kolbengehäuse. In Umfangsrichtung gesehen sind zwischen benachbarten Vorsprüngen 34a, 34b Lücken bzw. Taschen 88 vorgesehen (siehe 9), wodurch Druckdifferenzen der Bremsflüssigkeit vermieden werden, welche die Dichtungsfunktion negativ beeinflussen könnten. So herrscht in einem ersten Bereich 100 auf in axialer Richtung gesehen einer ersten Seite der Vorsprünge 34a, 34b der Kolbendichtung 30 der gleiche Druck wie auf einer anderen Seite 102.

Claims

Kolbendichtung (30) für eine Kolbenanordnung (120) eines hydraulischen Bremssystems, die Kolbendichtung umfassend einen Ringkörper (31), gekennzeichnet durch eine erste Gruppe von ersten Vorsprüngen (34b) die senkrecht zum Ringkörper orientiert sind und eine zweite Gruppe von zweiten Vorsprüngen (34a), die in einem spitzen Winkel zum Ringkörper (31) angeordnet sind.
Kolbendichtung (30) nach Anspruch 1, wobei entlang eines Umfanges des Ringkörpers (31) die ersten und zweiten Vorsprünge (34a, 34b) alterierend angeordnet sind.
Kolbendichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend jeweils drei oder mehr Vorsprünge (34a, 34b) von jeder der beiden Gruppen.
Kolbendichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der spitze Winkel zwischen 30 und 60 Grad liegt.
Kolbendichtung (30) nach Anspruch 4, wobei der spitze Winkel 45 Grad beträgt.
Kolbendichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen Kragen (92), der an dem Ringkörper (31) gegenüberliegend von den Vorsprüngen (34a, 34b) angeordnet ist.
Kolbendichtung (30) nach Anspruch 6, umfassend eine ringförmige Nut (96), die in dem Ringkörper (31) geformt ist und zwischen den Vorsprüngen (34a, 34b) und dem Kragen verläuft.
Kolbendichtung (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, welche aus bremsflüssigkeitsresistentem Material, insbesondere EPDM, gefertigt ist.
Linearaktuator (2) für ein hydraulisches Bremssystem, umfassend eine Druckkammer, in der ein Druckkolben (3) bewegt wird mit Hilfe eines Elektromotors (5) und eines nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebes (4), wobei der Druckkolben (3) eine ringförmige Ausnehmung (98) aufweist, in welcher eine Kolbendichtung (30) nach einem der vorherigen Ansprüche angeordnet ist.
Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Linearaktuator (2) nach Anspruch 9.