DE19536325A1

DE19536325A1 - Master cylinder for hydraulic brake system of motor vehicle

Info

Publication number: DE19536325A1
Application number: DE1995136325
Authority: DE
Inventors: Udo Jungmann; Harald Koenig; Heinrich Kreh
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-03

Abstract

The sealing element (11), in the inoperative position of the piston (13), is located entirely in the area of the section (40) of reduced external diameter. The sealing element has the shape of a cup, the outer sealing lip (42) of which lies on the bore (2) or on a part (7) which is stationary in relation to the bore, and its inner sealing lip (41) lies on the piston (13). The piston is provided with one or more servo channels (20) which in the inoperative state establish a connection between the pressure chamber and servo chamber (21) and open into the piston's area of reduced diameter.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Geberzylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention is concerned with a master cylinder for a hydraulic motor vehicle brake system according to the Preamble of claim 1.

Aus der EP 30 197 ist ein gattungsgemäßer Geberzylinder bekannt, dessen Kolben in seiner unbetätigten Stellung vollständig vom Dichtelement gelöst ist. Als nachteilig ist hierbei anzusehen, daß die zurückgestellte Position des Kolbens relativ weit vom Dichtelement entfernt sein muß, um sicherstellen zu können, daß das Dichtelement vollständig vom Kolben gelöst ist. Das vollständige Ablösen des Dichtelements vom Kolben stellt aufgrund von Haftungseinflüssen zwischen Dichtelement und Kolben einen undefinierten Zustand dar, d. h., das Ablösen kann in einem mit relativ großer Streuung versehenen räumlichen Bereich erfolgen. Dies erfordert es, den Leerweg des Kolbens relativ groß zu wählen.From EP 30 197 is a generic master cylinder known, the piston in its unactuated position is completely detached from the sealing element. As a disadvantage to see here that the deferred position of the Piston must be relatively far from the sealing element to to be able to ensure that the sealing element completely from Piston is released. The complete removal of the sealing element from the piston intervenes due to the influence of adhesion Sealing element and piston represent an undefined state, d. that is, peeling can occur in one with a relatively large spread provided spatial area. This requires to make the piston free travel relatively large.

Die DE 20 14 890 zeigt einen Geberzylinder mit einem Dichtelement, welches sich nicht vom Kolben löst. Als nachteilig hieran ist anzusehen, daß das Dichtelement im Bereich einer Stufe der Außenkontur des Kolbens anliegt, was einen erhöhten Widerstand beim Einleiten der Betätigung des Kolbens bedingt, da das Dichtelement sowohl radial verformt als auch dessen Haftreibung am Kolben überwunden werden muß.DE 20 14 890 shows a master cylinder with a Sealing element that does not come loose from the piston. As disadvantageous here is that the sealing element in Area of a step of the outer contour of the piston, what an increased resistance when initiating the actuation of the Piston conditional, since the sealing element deforms both radially as well as its static friction on the piston must be overcome.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Geberzylinder zu überwinden und einen möglichst kleinen Leerweg zwischen unbetätigter, zurückgestellter Stellung des Kolbens und derjenigen betätigten Stellung des Kolbens zu erzielen, ab der der Druckraum und der Nachlaufraum durch das Dichtelement abgedichtet sind.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of master cylinders known from the prior art overcome and the smallest possible free path between unactuated, reset position of the piston and to achieve the actuated position of the piston the pressure chamber and the trailing chamber through the sealing element are sealed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 sowie der Unteransprüche angegebenen Maßnahmen.This task is solved by the in the characterizing part of claim 1 and the subclaims Activities.

Befindet sich das Dichtelement in der unbetätigten Stellung des Kolbens vollständig im Bereich des Abschnitts verminderten Außendurchmessers, so wird die Haftreibung zwischen Dichtelement und Kolben vermindert, da nur eine geringe radiale Anpressung des Dichtelements an den Kolben vorliegt. Dies erleichtert das Einleiten der Betätigung des Kolbens. Der Kolben ist schon in Bewegung, wenn das Dichtelement den Bereich größeren Durchmessers des Kolbens erreicht, worauf eine radiale Verformung des Dichtelements erfolgt. Die Massenträgheit des Kolbens bewirkt, daß dieses Aufweiten des Dichtelements nur eine geringfügige Verzögerung des Kolbens bewirkt, die Gleitreibung zwischen Dichtelement und Kolben bleibt erhalten und geht nicht in eine Haftreibung über. The sealing element is in the unactuated position of the piston completely in the area of the section reduced outside diameter, so the static friction reduced between the sealing element and the piston, since only one low radial pressure of the sealing element on the piston is present. This facilitates the initiation of the actuation of the Piston. The piston is already moving when that Sealing element the area of larger diameter of the piston reached, whereupon a radial deformation of the sealing element he follows. The inertia of the piston causes this Only a slight delay in expanding the sealing element of the piston causes sliding friction between the sealing element and piston remains and does not go into a static friction about.

Vorteilhafterweise ist das Dichtelement in Form einer Manschette ausgebildet, deren äußere Dichtlippe an der Bohrung oder einem bezüglich der Bohrung unverschieblich angeordneten Bauteil anliegt, während die innere Dichtlippe am Kolben anliegt. Manschetten mit Dichtlippen haben den Vorteil gegenüber anderen Dichtelementen, daß die Dichtlippen zum Nachsaugen einer größeren Druckmittelmenge aus dem Nachlaufraum in den Druckraum bei dort vorhandenem Unterdruck, was im Betrieb des Hauptzylinders auftreten kann, leicht umklappen können. Dies erleichtert den Nachsaugevorgang und ermöglicht es, daß dieser bereits bei geringen Druckunterschieden einsetzen kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Manschette am durchmesserreduzierten Abschnitt des Kolbens tritt keine möglicherweise durch Haftreibung verursachte axiale Mitnahme der inneren Dichtlippe auf, was einer unerwünschten Erhöhung des Leerwegs entsprechen würde.The sealing element is advantageously in the form of a Cuff formed, the outer sealing lip on the Hole or one immovable with respect to the hole arranged component abuts while the inner sealing lip rests on the piston. Cuffs with sealing lips have the Advantage over other sealing elements that the sealing lips to suck up a larger amount of pressure medium from the Follow-up room in the pressure room if there is one Negative pressure, which can occur during the operation of the master cylinder, can easily fold down. This makes it easier Nachsaugevor and allows that this already at can use small pressure differences. Through the arrangement of a cuff according to the invention on there is no reduced diameter section of the piston axial entrainment possibly caused by static friction the inner sealing lip on, which is an undesirable increase would correspond to the free travel.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, den Kolben mit einem oder mehreren Nachlaufkanälen, beispielsweise durch die Wandung des Kolbens verlaufenden Bohrungen, in der Wandung des Kolbens angeordneten Vertiefungen bzw. Rinnen oder ähnlichen Nachlaufkanäle zu versehen, die in dessen unbetätigtem Zustand eine Verbindung zwischen Druckraum und Nachlaufraum herstellen und im Bereich des durchmesserreduzierten Abschnitts des Kolbens münden. Dies hat den Vorteil, daß die Nachlaufkanäle bereits beim Einleiten der Betätigung geschlossen werden, wenn sich das Dichtelement noch im durchmesserreduzierten Abschnitt des Kolbens befindet. Ein Druckaufbau im Druckraum erfolgt also schon, bevor das Dichtelement in den Abschnitt größeren Durchmessers des Kolbens gelangt. Der dabei im Druckraum aufgebaute Druck verhindert, daß das Dichtelement, insbesondere die innere Dichtlippe bei Manschettenausführung, vom Kolben axial mitgenommen wird. Eine derartige axiale Mitnahme würde im weiteren Verlauf der Kolbenbetätigung durch Druckaufbau im Druckraum wieder ausgeglichen, was aber einer erhöhten Druckmittelaufnahme entspricht. Eine derartig erhöhte Druckmittelaufnahme müßte - beispielsweise durch eine Verlängerung des Druckraums - ausgeglichen werden, was durch die erfindungsgemäße Maßnahme vermieden wird.According to the invention, the piston is also provided one or more trailing channels, for example through the Wall of the piston bores, in the wall of the piston arranged recesses or channels or to provide similar trailing channels, which in its unactuated state a connection between the pressure chamber and Create trailing area and in the area of reduced diameter section of the piston open. This has the advantage that the trailing channels already at Initiate the actuation to be closed if that Sealing element still in the reduced diameter section of the Piston. A pressure build-up takes place in the pressure chamber even before the sealing element in the larger section Diameter of the piston. The one in the pressure room built-up pressure prevents the sealing element, especially the inner sealing lip in the case of a sleeve, is axially entrained by the piston. Such an axial Carrying would take place in the further course of the piston actuation Pressure build-up in the pressure chamber balanced, but what one corresponds to increased pressure medium absorption. One of those increased pressure medium absorption would have - for example by a Extension of the pressure chamber - what is compensated for the measure according to the invention is avoided.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Abbildung.Further advantages of the invention result from the following description based on the illustration.

Die Abbildung zeigt einen Geberzylinder, in dessen Gehäuse 1 eine gestufte Bohrung 2 angeordnet ist, die von einem Deckel 3 verschlossen ist. Der Deckel 3 ist mittels eines Drahts 4 unlösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden.The figure shows a master cylinder, in the housing 1 of which a stepped bore 2 is arranged, which is closed by a cover 3 . The cover 3 is permanently connected to the housing 1 by means of a wire 4 .

An einer Stufe 5 der Bohrung 2 liegt ein Führungselement 6 an, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Teilelementen 7, 8 besteht. Die Teilelemente 7, 8 sind mittels je eines Bohrungsdichtelements 9, 10 gegen die Bohrung 2 und mittels je eines Kolbendichtelements 11, 12 gegen einen Kolben 13 abgedichtet. Der Kolben 13 begrenzt einerseits einen sich in der Bohrung 2 bis zum Deckel 3 erstreckenden Druckraum 15 und andererseits einen Primärdruckraum 16, der sich in der Bohrung 2 in entgegengesetzter Richtung erstreckt und andererseits von einem Primärkolben 14 begrenzt wird. Der Primärkolben 14 ist ebenfalls abgedichtet im Gehäuse 1 geführt und weist einen gehäusefesten Anschlag 17 auf. A guide element 6 bears against a step 5 of the bore 2 , which consists of two sub-elements 7 , 8 in the present exemplary embodiment. The sub-elements 7 , 8 are sealed against the bore 2 by means of a bore sealing element 9 , 10 and against a piston 13 by means of a piston sealing element 11 , 12 each. The piston 13 delimits on the one hand a pressure chamber 15 which extends in the bore 2 to the cover 3 and on the other hand a primary pressure chamber 16 which extends in the bore 2 in the opposite direction and on the other hand is delimited by a primary piston 14 . The primary piston 14 is also guided in a sealed manner in the housing 1 and has a stop 17 fixed to the housing.

Zwischen Primärkolben 14 und Kolben 13 ist ein an sich bekanntes Federpaket 18 angeordnet, welches die Kolben 13, 14 in der unbetätigten Stellung des Geberzylinders im Zusammenwirken mit einer zwischen dem Kolben 13 und dem Deckel 3 angeordneten Feder 19 in ihre Ausgangsstellung bringt. In Kolben 13 ist mindestens eine Nachlaufbohrung 20 angeordnet, die den Druckraum 15 im zurückgestellten Zustand des Kolbens 13 mit einem im Führungselement 6 ausgebildeten Nachlaufraum 21 verbindet. Dieser Nachlaufraum 21 ist mit einem nicht dargestellten drucklosen Nachlaufbehälter verbunden. Zwischen dem Führungselement 6 und dem Deckel 3 sind ein Ringelement 22 sowie ein Federelement 23 angeordnet. Alternativ zur Nachlaufbohrung 20 können Nachlaufschlitze 20′ vorgesehen sein. Diese Nachlaufkanäle 20, 20′ können ebenfalls alternativ axial vorne (Nachlaufbohrung 20) oder axial zurückversetzt (Nachlaufschlitze 20′) angeordnet sein.Between the primary piston 14 and piston 13 , a spring assembly 18 known per se is arranged, which brings the pistons 13 , 14 into their initial position in the unactuated position of the master cylinder in cooperation with a spring 19 arranged between the piston 13 and the cover 3 . In piston 13 at least one trailing bore 20 is arranged, which connects the pressure chamber 15 in the reset state of the piston 13 with a guide element formed in the supply chamber 6 21st This trailing space 21 is connected to a pressureless trailing container, not shown. A ring element 22 and a spring element 23 are arranged between the guide element 6 and the cover 3 . As an alternative to the trailing bore 20 , trailing slots 20 'can be provided. These trailing channels 20 , 20 'can also alternatively be arranged axially at the front (trailing bore 20 ) or axially set back (trailing slots 20 ').

Der Kolben 13 weist an seinem vorderen Ende einen Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers auf. Im Bereich dieses Abschnitts 40 liegt eine radial innere Dichtlippe 41 des Dichtelements 11 an, dessen äußere Dichtlippe 42 am Teilelement 7 anliegt. Der Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers geht über eine Abschrägung 43 in den Bereich größeren Außendurchmessers des Kolbens 13 über.The piston 13 has a section 40 of reduced outer diameter at its front end. In the area of this section 40, there is a radially inner sealing lip 41 of the sealing element 11 , the outer sealing lip 42 of which rests on the partial element 7 . The section 40 of reduced outside diameter merges via a bevel 43 into the area of the larger outside diameter of the piston 13 .

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Nachlaufkanäle 20, 20′ im Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers münden. Dies kann, wie für die Nachlaufschlitze 20′ dargestellt, direkt an der Abschrägung 43 sein oder aber zum vorderen Ende des Kolbens 13 hin verschoben, wie zu der Nachlaufbohrung 20 dargestellt. According to the invention it is provided that the follow-up channels 20 , 20 'open in section 40 of reduced outer diameter. This can, as shown for the trailing slots 20 ', be directly on the bevel 43 or shifted towards the front end of the piston 13 , as shown for the trailing bore 20 .

Zur Betätigung des Geberzylinders wird der Primärkolben 14 aus seiner dargestellten Ruheposition - in der Abbildung nach links - verschoben. Diese Bewegung wird durch das Federpaket 18 auf den Kolben 13 übertragen, welcher sich ebenfalls nach links bewegt. Da die innere Dichtlippe 41 nur mit einer geringen radialen Anpreßkraft auf den Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers drückt, tritt hier zu Beginn der Bewegung des Kolbens 13 nur ein geringer Widerstand auf, die Haftreibung zwischen Dichtelement 11 und Kolben 13 geht schnell in Gleitreibung über. Die innere Dichtlippe 41 wird somit nicht bzw. nur sehr unwesentlich in Bewegungsrichtung des Kolbens 13 mitgenommen. Sobald die innere Dichtlippe 41 in den Bereich der Abschrägung 43 gelangt, wird sie bei weiterer Betätigung des Kolbens 13 radial nach außen verformt und liegt somit fest an der Außenfläche des Kolbens 13 an. Da der Kolben hier bereits in Bewegung ist, d. h. zwischen Kolben 13 und innerer Dichtlippe 41 Gleitreibung herrscht, tritt bei diesem Übergang nur ein geringer Widerstand auf. Sobald die Nachlaufschlitze 20′ vom Dichtelement 11 bedeckt sind, d. h. sobald der Kolben 13 den Leerweg zurückgelegt hat, erhöht sich der Druck im Druckraum 15. Entsprechendes gilt für den Primärdruckraum 16. Sind die Nachlaufkanäle wie im Fall der Nachlaufbohrung 20 alternativ dargestellt axial nach vorne verschoben, so tritt die Druckerhöhung im Druckraum 15 bereits dann auf, wenn sich die innere Dichtlippe 41 noch im Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers befindet. Der im Druckraum 15 aufgebaute Druck verhindert dann beim Übergang der inneren Dichtlippe 41 über die Abschrägung 43 in den Bereich größeren Außendurchmessers des Kolbens 13, daß die innere Dichtlippe 41 axial in Bewegungsrichtung verschoben wird. To actuate the master cylinder, the primary piston 14 is shifted from its rest position shown - to the left in the figure. This movement is transmitted by the spring assembly 18 to the piston 13 , which also moves to the left. Since the inner sealing lip 41 presses on the section 40 of reduced outer diameter only with a small radial contact force, only a slight resistance occurs at the beginning of the movement of the piston 13 , the static friction between the sealing element 11 and the piston 13 quickly changes into sliding friction. The inner sealing lip 41 is therefore not, or only very slightly, carried along in the direction of movement of the piston 13 . As soon as the inner sealing lip 41 comes into the region of the bevel 43 , it is deformed radially outward when the piston 13 is actuated further and thus lies firmly against the outer surface of the piston 13 . Since the piston is already in motion here, ie there is sliding friction between the piston 13 and the inner sealing lip 41 , only slight resistance occurs during this transition. As soon as the trailing slots 20 'are covered by the sealing element 11 , ie as soon as the piston 13 has traveled the free travel, the pressure in the pressure chamber 15 increases . The same applies to the primary pressure chamber 16 . If the follow-up channels are axially displaced, as shown in the case of the follow-up bore 20 , the pressure increase in the pressure chamber 15 already occurs when the inner sealing lip 41 is still in the section 40 of reduced outside diameter. The pressure built up in the pressure chamber 15 then prevents the inner sealing lip 41 from being axially displaced in the direction of movement during the transition of the inner sealing lip 41 via the bevel 43 into the region of the larger outer diameter of the piston 13 .

In der Abbildung ist lediglich der Kolben 13 mit den erfindungsgemäßen Merkmalen versehen, während der Primärkolben 14 ohne diese Merkmale dargestellt ist. Es ist selbstverständlich, daß auch der Primärkolben 14 mit einem Abschnitt verminderten Außendurchmessers versehen werden kann. Das dem Dichtelement 11 entsprechende Dichtelement liegt dann mit seiner äußeren Dichtlippe direkt an der Bohrung an. Es ist weiterhin möglich, statt eines dargestellten zweikreisigen Geberzylinders einen einkreisigen, d. h. mit nur einem Kolben versehenen Geberzylinder vorzusehen.In the figure, only the piston 13 is provided with the features according to the invention, while the primary piston 14 is shown without these features. It goes without saying that the primary piston 14 can also be provided with a section of reduced outside diameter. The sealing element corresponding to the sealing element 11 then lies directly against the bore with its outer sealing lip. It is also possible to provide a single-circuit master cylinder, ie one with only one piston, instead of a two-circuit master cylinder shown.

Die Druckräume 15, 16 sind über Druckanschlüsse 31, 32 mit nicht dargestellten Radbremszylindern eines Kraftfahrzeugs verbunden. Ein axialer Steg 33 dient zur Stabilisierung des Gehäuses 1.The pressure chambers 15 , 16 are connected via pressure connections 31 , 32 to wheel brake cylinders, not shown, of a motor vehicle. An axial web 33 serves to stabilize the housing 1 .

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein Geberzylinder, insbesondere Hauptbremszylinder mit geringer Volumenaufnahme sowie kleinem Leerweg, d. h. kleinem Verlustweg bis zum Druckaufbau ermöglicht. Dies wird durch einen Durchmesser sprung im Bereich der Abschrägung 43 im Kolben 13 erzielt. Dies hat den Vorteil, daß das als Manschette ausgebildete Dichtelement 11 durch die auf dem kleineren Kolbenaußen durchmesser im Abschnitt 40 entsprechend geringeren Reibungskräfte erst nach dem Auftreffen auf der Abschrägung 43 mitgenommen wird. Dies bedeutet zum Einen, daß die durch das an der inneren Dichtlippe 41 vorhandene manschettenspiel bedingte Leerwegverlängerung ausbleibt, zum Anderen entfällt eine Volumenaufnahme beim Druckaufbau während der Betätigung des Kolbens 13, die für das Zurückschieben der durch die Reibungskräfte mitgenommenen inneren Dichtlippe 41 bzw. des Dichtelements 11 bis zu dessen Anschlag nötig wäre. Die Ver meidung der beiden oben aufgezeigten Effekte bedeutet, daß ein Geberzylinder mit erfindungsgemäßem Kolben 13 mit Abschnitt 40 verminderten Außendurchmessers bei gleichem Hub einen größeren Ausgangsdruck erbringen kann als ein ent sprechender Geberzylinder, dessen Kolben ohne einen der artigen durchmesserverminderten Abschnitt versehen ist.The measures according to the invention enable a master cylinder, in particular a master brake cylinder with a small volume intake and a small free travel, ie a small loss path up to the build-up of pressure. This is achieved by a jump in diameter in the region of the bevel 43 in the piston 13 . This has the advantage that the sealing element 11 , which is designed as a sleeve, is only taken along by the corresponding smaller friction forces on the smaller piston outer diameter in section 40 after it hits the bevel 43 . This means, on the one hand, that the free travel extension caused by the cuff clearance present on the inner sealing lip 41 is absent, on the other hand, there is no volume increase during pressure build-up during the actuation of the piston 13 , which is necessary for pushing back the inner sealing lip 41 or the sealing element which is entrained by the frictional forces 11 would be necessary until it stops. The avoidance of the two effects shown above means that a master cylinder with piston 13 according to the invention with section 40 of reduced outer diameter can produce a greater output pressure than a corresponding master cylinder with the same stroke, the piston of which is provided without one of the reduced-diameter section.

Es wird somit ein Geberzylinder vorgeschlagen, dessen Kolben (13) im vorderen Bereich einen Abschnitt (40) reduzierten Durchmessers ausweist, wodurch eine geringere Volumenaufnahme sowie ein kleinerer Leerweg erzielt werden können.A master cylinder is thus proposed, the piston ( 13 ) of which has a section ( 40 ) of reduced diameter in the front region, as a result of which a lower volume absorption and a smaller free travel can be achieved.

Claims

1. master cylinder for a hydraulic motor vehicle brake system with a bore ( 2 ) in which a movable piston ( 13 ) delimits a pressure chamber ( 15 ), the piston ( 13 ) relative to the bore ( 2 ) by means of a bore ( 2 ) sealingly arranged sealing element ( 11 ) is sealed, which separates the pressure chamber ( 15 ) from a trailing chamber ( 21 ) in an actuated state of the piston ( 13 ) and the piston ( 13 ) has a section at its front end facing the pressure chamber ( 15 ) ( 40 ) of reduced outside diameter, characterized in that the sealing element ( 11 ) is in the unactuated position of the piston ( 13 ) completely in the region of the section ( 40 ) ver reduced outside diameter.

2. Master cylinder according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 11 ) has the shape of a sleeve, the outer sealing lip ( 42 ) on the bore ( 2 ) or a component ( 7 ) immovably arranged with respect to the bore ( 2 ), and whose inner sealing lip ( 41 ) abuts the piston ( 13 ).

3. Master cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the piston ( 13 ) is provided with one or more trailing channels ( 20 ) which, in its unactuated state, establish a connection between the pressure chamber ( 15 ) and trailing chamber ( 21 ), and open out in the area of the reduced diameter section ( 40 ) of the piston ( 13 ).