DE19926694A1 - Hauptzylinder und damit ausgestattete Kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents

Abstract

Ein Hauptzylinder (10) für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage hat ein Gehäuse (12) und eine darin ausgebildete Bohrung (14), in der wenigstens ein Druckkolben (16, 18) axial gleitend verschiebbar ist. Der Druckkolben (16, 18) ist mittels eines Radialdichtelements (38, 42) abgedichtet, das mit seiner einen Stirnseite an einem starren Anschlag abgestützt ist. Um die Abdichtung des Radialdichtelements (38, 42) unabhängig von Maßtoleranzen des Hauptzylinders (10) zu gestalten, wirkt ein das Radialdichtelement (38; 42) vorspannendes Federelement (72; 74) auf die gegenüberliegende, andere Stirnseite des Radialdichtelements (38; 42).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 und eine mit einem solchen Haupt­ zylinder ausgestattete Kraftfahrzeugbremsanlage.

Ein solcher Hauptzylinder ist aus der EP 0 067 100 B1 bekannt. Bei diesem Hauptzylinder ist in einem Gehäuse ein Druckkolben mittels einer Lippendichtung radial abgedichtet. Die Lippen­ dichtung liegt mit einer Stirnseite an einem gehäusefesten Bauteil an, während sich ihre andere Stirnseite über einen im Querschnitt L-förmigen Ring an einem anderen gehäusefesten Bauteil abstützt. Die Lage des Rings ist von Maßtoleranzen des Gehäuses und der gehäusefesten Bauteile abhängig. Es besteht deshalb das Problem, daß die Lippendichtung durch den Ring von Hauptzylinder zu Hauptzylinder unterschiedlich positioniert und unterschiedlich stark angepreßt sein kann, weshalb die durch die Lippendichtung erzielte Abdichtung unerwünscht stark schwanken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hauptzylin­ der der genannten Art die durch das Radialdichtelement erzielte Abdichtung eines Druckkolbens zu verbessern und insbesondere weitgehend unabhängig von Maßtoleranzen zu gestalten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Hauptzylinder gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf­ weist. Das Radialdichtelement, dessen eine Stirnseite an einem starren Anschlag abgestützt ist, wird demnach durch ein Feder­ element vorgespannt, das auf die gegenüberliegende, andere Stirnseite des Radialdichtelements wirkt. Die Federkraft des Federelements wird von den Maßtoleranzen nicht spürbar beein­ flußt. Das Radialdichtelement selbst ist elastisch und wird durch die Anpreßkraft radial auseinandergedrängt, so daß es am Umfang des Druckkolbens besser abdichtet. Die sich einstellende Verformung des Radialdichtelements kann durch entsprechende Auswahl der Gestalt sowie des Werkstoffs (mehr oder weniger starr oder elastisch) des Radialdichtelements und eines geeig­ neten Federelements gezielt vorgegeben werden. Damit ist eine anpaßbare und im praktischen Betrieb von Maßtoleranzen der Bauteile unabhängige Abdichtung des Druckkolbens ermöglicht.

Vorzugsweise ist das Federelement am Boden oder an einer Stufe der Bohrung abgestützt und der starre Anschlag, an dem sich die eine Stirnseite des Radialdichtelements abstützt, ist durch ein gehäusefestes Bauteil gebildet. Auf diese Weise können sich die beiden Abstützstellen relativ zueinander nicht verschieben und die Vorspannkraft des Federelements bleibt im Betrieb konstant.

Im Fahrbetrieb ist der Hauptzylinder ständig Erschütterungen ausgesetzt. Um das Federelement dennoch in einer definierten Lage und damit die Federkraft konstant zu halten, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform das Federelement axial und/oder radial in der Bohrung geführt.

Gemäß bevorzugter Ausführungsformen ist das Federelement eine Schraubenfeder, eine Tellerfeder oder eine Gummifeder. Derarti­ ge Federelemente können in einer gestuften Bohrung einfach positioniert werden und weisen eine während ihrer Lebensdauer konstante Federkraft auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Feder­ element und dem Radialdichtelement ein Anpreßring angeordnet, der die Vorspannkraft auf das Radialdichtelement überträgt. Der Anpreßring berührt die Stirnseite des Radialdichtelements vorzugsweise nur auf einer geschlossenen oder auch unterbroche­ nen Umfangslinie. Ein derartiger Anpreßring verteilt die An­ preß- bzw. Vorspannkraft derart auf das Radialdichtelement, daß dieses wie gewünscht verformt und beispielsweise entlang seines gesamten Umfanges oder besonders an bestimmten, besonders abzudichtenden Stellen gegen den Druckkolben gedrängt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anpreßring einen Scheibenabschnitt auf, mittels dem der Anpreßring in der Bohrung axial sowie radial geführt ist. Sowohl der Anpreßring als auch das Radialdichtelement werden auf diese Weise in einer definierten Lage gehalten.

Bei einer Weiterbildung weist das Radialdichtelement eine radial äußere, erste Dichtlippe auf, die sich in Richtung auf den Anpreßring erstreckt und eine axiale Länge hat. Der Anpreß­ ring weist bei dieser Ausführungsform einen auf das Radial­ dichtelement einwirkenden Rohrabschnitt auf, dessen axiale Länge größer als die axiale Länge der ersten Dichtlippe ist. Zwischen der ersten Dichtlippe und dem Anpreßring besteht damit genügend Spiel um zu verhindern, daß die erste Dichtlippe bei einer elastischen Verformung des Radialdichtelements den An­ preßring berührt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Radialdicht­ element eine zweite Dichtlippe auf, die am Druckkolben anliegt. Die zweite Dichtlippe erstreckt sich ebenfalls in Richtung auf den Anpreßring und wird mittels der durch letzteren im Radial­ dichtelement hervorgerufenen, elastischen Verformung radial gegen den Druckkolben gedrängt. Die Abdichtung zwischen dieser zweiten Dichtlippe und dem Druckkolben ist somit zusätzlich verbessert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Anpreßring ferner wenigstens einen Durchbruch auf. Dieser Durchbruch führt von einem Raum zwischen dem Radialdichtelement und dem Anpreß­ ring in eine durch die Bohrung gebildete Druckkammer. Der Durchbruch ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem genann­ ten Raum und der Druckkammer. Durch den Druckausgleich wirkt an der gesamten zur Druckkammer gerichteten Fläche des Radial­ dichtelements und, falls vorhanden, an den ersten und zweiten Dichtlippen ein konstanter Druck, so daß das Radialdichtelement radial innen und außen gleichmäßig angepreßt ist.

Ein Hauptzylinder, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist in aller Regel zum Einsatz in einer sogenannten Zweikreisbremsanlage bestimmt, d. h. die Kraftfahrzeugbremsanla­ ge weist zwei voneinander getrennte Hydraulikkreise auf. Dem­ entsprechend hat der Hauptzylinder einen ersten Druckkolben, auch Primärkolben genannt, der mit einer ersten Druckkammer zusammenwirkt, und einen zweiten Druckkolben, auch Sekundärkol­ ben genannt, der mit einer zweiten Druckkammer zusammenwirkt. Die Wirkung des Hauptzylinders ist bereits erheblich verbes­ sert, wenn nur an dem Druckkolben ein mit einem Federelement vorgespanntes Radialdichtelement angeordnet ist, der mit derje­ nigen Druckkammer zusammenwirkt, die Hydraulikdruck zu den vorderen Radbremsen eines Kraftfahrzeugs leitet. Dennoch ist es vorteilhaft, jeden Druckkolben des Hauptzylinders mit einem derartigen Federelement auszustatten. Bei bevorzugten Ausfüh­ rungsformen erfindungsgemäßer Hauptzylinder ist deshalb an jedem Druckkolben ein derartiges Federelement angeordnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders wird im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hauptzylinder im Längsschnitt, und

Fig. 2 die in Fig. 1 mit II bezeichnete Einzelheit.

Die Figuren zeigen einen Hauptzylinder 10 für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, der üblicherweise mit einem hier nicht dargestellten Bremskraftverstärker zusammenwirkt. Der Bremskraftverstärker gibt die von einem Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft in verstärkter Form an den Hauptzylinder weiter.

Der Hauptzylinder 10 hat ein Gehäuse 12 mit einer längs verlau­ fenden, gestuften Bohrung 14, in der ein erster Druckkolben 16 und ein zweiter Druckkolben 18 angeordnet sind. Der erste Druckkolben 16 ragt aus der Bohrung 14 des Gehäuses 12 axial heraus und ist mit einem nicht dargestellten Kraftabgabeglied des bereits erwähnten Bremskraftverstärkers gekoppelt. Der erste Druckkolben 16 ist durch eine ihn konzentrisch umgebende erste Führungshülse 20 axial verschiebbar geführt, die in den vorderen Teil der Bohrung 14 eingesetzt ist. An der Führungs­ hülse 20 sind in Aussparungen am äußeren Umfang ein Radialdich­ telement 22 und am inneren Umfang ein Radialdichtelement 24 angeordnet, die die Führungshülse 20 gegenüber der Bohrung 14 bzw. dem ersten Druckkolben 16 abdichten.

Analog zum ersten Druckkolben 16 ist auch der zweite Druckkol­ ben 18 von einer ihn konzentrisch umgebenden zweiten Führungs­ hülse 26 axial verschieblich geführt, die in den hinteren Teil der Bohrung 14 eingesetzt ist. In Aussparungen am inneren Umfang der zweiten Führungshülse 26 ist ein Radialdichtelement 28 und an deren äußeren Umfang ein Radialdichtelement 30 ange­ ordnet. Diese Radialdichtelemente 28 und 30 dichten zum zweiten Druckkolben 18 bzw. zur Bohrung 14 ab.

Axial zwischen den beiden Führungshülsen 20 und 26 sind in der Bohrung 14 eine Distanzscheibe 32 und eine hohlzylindrische Distanzhülse 34 angeordnet, welche die axiale Lage der ersten Führungshülse 20 in Bezug auf die zweite Führungshülse 26 festlegen. Ein Verschlußring 36, der von dem ersten Druckkolben 16 axial durchsetzt wird, ist in den vorderen Teil der Bohrung 14 geschraubt und verspannt die Führungshülsen 20 und 26 sowie die Distanzscheibe 32 und die Distanzhülse 34 gegeneinander, so daß deren axiale Position in der Bohrung 14 fixiert ist.

Der erste Druckkolben 16 ist an seinem äußeren Umfang mit einem Radialdichtelement 38 gegenüber der Distanzhülse 34 abgedich­ tet. Die Distanzhülse 34 bildet zusammen mit der Distanzscheibe 32, dem zweiten Druckkolben 18, dem Radialdichtelement 38 und dem ersten Druckkolben 16 eine erste Druckkammer 40. Die erste Druckkammer 40, die im Betrieb vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt ist, steht über einen nicht dargestellten Auslaß und eine vom Gehäuse 12 wegführende, nicht dargestellte Hydrau­ likleitung in Verbindung mit einem ersten Bremskreis der Kraft­ fahrzeugbremsanlage.

Der zweite Druckkolben 18 ist mittels eines Radialdichtelements 42 an seinem äußeren Umfang gegenüber der Bohrung 14 abgedich­ tet. Zusammen mit dem Boden der Bohrung 14, dem Radialdichtele­ ment 42 und dem zweiten Druckkolben 18 ist eine zweite Druck­ kammer 44 gebildet, die über einen nicht dargestellten Auslaß und eine ebenfalls nicht dargestellte Hydraulikleitung in Ver­ bindung mit einem zweiten Bremskreis der Kraftfahrzeugbremsan­ lage steht.

Die Druckkolben 16 und 18 sind durch Rückstellfedern 46 bzw. 48 in ihre in den Figuren dargestellte Ruhelage gedrängt, wobei der erste Druckkolben 16 durch einen nicht dargestellten An­ schlag in der Bohrung 14 zurückgehalten ist.

Auf der äußeren Umfangsfläche der Druckkolben 16 bzw. 18 sind an deren zu den Druckkammern 40 und 44 weisenden Enden axiale Nuten 50 bzw. 52 ausgebildet. Die Nuten 50 bzw. 52 schaffen in der dargestellten Ruhelage unter den Radialdichtelementen 38 bzw. 42 hindurch eine Verbindung zu radialen Durchgangsöffnun­ gen 54 bzw. 56, die in Umfangsrichtung beabstandet die Füh­ rungshülsen 20 bzw. 26 durchsetzen. Am zum offenen Ende der Bohrung 14 weisenden Ende der Distanzhülse 34 ist eine Durch­ gangsöffnung 58 ausgebildet, die zu einem axialen Kanal 60 zwischen Distanzhülse 34 und Gehäuse 12 führt. Der Kanal 60 mündet in einer Anschlußöffnung 62 für einen nicht dargestell­ ten Vorratsbehälter für Hydraulikfluid. In der dargestellten Ruhelage kann somit Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter durch die Anschlußöffnung 62, den Kanal 60, die Durchgangsöff­ nung 58, die Durchgangsöffnung 54 und die Nut 50 in die erste Druckkammer 40 gelangen.

Radial außerhalb der Durchgangsöffnungen 56 in der zweiten Führungshülse 26 ist mittels der Bohrung 14 ein Ringkanal 64 ausgebildet, der zu einer Anschlußöffnung 66 für den bereits genannten Vorratsbehälter für Hydraulikfluid führt. In der gezeigten Ruhestellung ist auch diese Verbindung zwischen der Anschlußöffnung 66 und der zweiten Druckkammer 44 geöffnet, so daß Hydraulikfluid in die zweite Druckkammer 44 gelangen kann.

Bei einer Betätigung des Hauptzylinders 10 werden sowohl der erste Druckkolben 16 als auch der zweite Druckkolben 18 in üblicher und daher nicht weiter erläuterter Weise in die Boh­ rung 14 hinein verschoben, wobei nach einem gewissen Betäti­ gungsweg die Nuten 50 und 52 unter die Radialdichtelemente 38 bzw. 42 soweit versetzt werden, daß die Druckkolben 16 bzw. 18 mit ihrem kreisförmigen Umfang hinter den Nuten 50 bzw. 52 unter den Radialdichtelementen 38 bzw. 42 zu liegen kommen. Damit sind die Verbindungen durch die Nuten 50 und 52 zwischen dem Vorratsbehälter für Hydraulikfluid und den Druckkammern 40 bzw. 44 verschlossen.

Um einen nennenswerten Druckaufbau in den Druckkammern 40 und 44 zu erzielen, müssen die Verbindungen durch die Nuten 50 bzw. 52 nahezu vollständig abgedichtet sein. Damit diese Abdichtung möglichst genau definiert und über die Lebensdauer des Hauptzy­ linders 10 gleichbleibend erfolgt, sind die Radialdichtelemente 38 und 42 mittels Anpreßringen 68 bzw. 70 und Federelementen 72 bzw. 74 vorgespannt. Die Federelemente 72 und 74 stützen sich an einem Absatz der Distanzhülse 34 bzw. dem Boden der Bohrung 14 ab. Ihre Federkraft ist so bemessen, daß auf die Radial­ dichtelemente 38 und 42 axiale Anpreßkräfte wirken, welche die Radialdichtelemente 38 bzw. 42 jeweils elastisch verformen und sie radial gegen jeweils den Umfang des Druckkolbens 16 bzw. 18 drängen.

Die Anpreßkräfte können dabei durch unterschiedliche Federele­ mente 72 bzw. 74 für jeden Druckkolben 16 bzw. 18 auch unter­ schiedlich gewählt sein. Hierdurch ist es möglich, den Verlauf des Druckaufbaus in den Druckkammern 40 bzw. 44 und den ange­ schlossenen Bremskreisen unterschiedlich zu gestalten.

Die Anpreßringe 68 und 70 umfassen je einen Scheibenabschnitt 68' bzw. 70', der mit seinem äußeren Umfang an der Innenwand der Distanzhülse 34 bzw. der Bohrung 14 radial geführt und dabei axial verschiebbar ist. Von jedem Scheibenabschnitt 68' und 70' erstreckt sich axial je ein hier einstückig mit dem entsprechenden Scheibenabschnitt 68' oder 70' verbundener Rohrabschnitt 68'' bzw. 70'', der auf das Radialdichtelement 38 bzw. 42 einwirkt. Die Anpreßkraft der Federelemente 72 bzw. 74 wird somit mittels der Anpreßringe 68 bzw. 70 und einer durch ihre Rohrabschnitte 68'' und 70'' gebildeten, ringförmigen Fläche auf die zugekehrten Stirnseiten der Radialdichtelemente 38 und 42 übertragen. Die ringförmige Anlagefläche des Anpreßrings kann über den Umfang auch unterbrochen ausgebildet sein, so daß das Radialdichtelement an bestimmten, besonders abzudichtenden Stellen stärker gegen den Druckkolben gedrängt wird. Besonders abzudichtende Stellen können beispielsweise die genannten Nuten 50 und 52 oder alternative Querbohrungen (nicht dargestellt) im Druckkolben sein, die beim Verschieben der Druckkolben defi­ niert verschlossen werden sollen. Mit ihrer anderen Stirnseite liegen die Radialdichtelemente 38 und 42 an den Führungshülsen 20 bzw. 26 an.

Die Form und Funktion der Radialdichtelemente 38 und 42 wird im folgenden anhand des Radialdichtelements 38 und des Anpreßrings 68 erläutert. Das Radialdichtelement 38 umfaßt an seinem radial äußeren Umfang eine erste Dichtlippe 76, die an der Innenwand der Distanzhülse 34 anliegt, sich in Richtung auf den Anpreß­ ring 68 erstreckt und axial eine Länge 1 aufweist. Ferner umfaßt das Radialdichtelement 38 am radial inneren Umfang eine zweite Dichtlippe 78, die am Druckkolben anliegt und sich ebenfalls in Richtung auf den Anpreßring erstreckt. Der Anpreß­ ring 68 ist derart gestaltet, daß sein Rohrabschnitt 68'' eine axiale Länge L aufweist, die größer als die axiale Länge l der ersten Dichtlippe 76 ist. Zwischen dem Rohrabschnitt 68'' und der ersten Dichtlippe 76 besteht daher immer ein Spiel, welches die elastische Verformung des Radialdichtelements 38 beim Anpressen des Anpreßrings 68 berücksichtigt. Mit anderen Wor­ ten, der Rohrabschnitt 68'' greift in die Ausnehmung des Radial­ dichtelements 38 mit einer derartigen Länge ein, daß gegenüber dem Anpreßring 38 ausreichend Spiel vorhanden ist, damit sich das Radialdichtelement elastisch verformen kann, ohne am An­ preßring anzustoßen.

Darüber hinaus ist der Rohrabschnitt 68'' durch den Scheibenab­ schnitt 68' radial derart in der Distanzhülse 34 positioniert, daß er die zweite Dichtlippe 78 gegen den äußeren Umfang des Druckkolbens 16 preßt und damit eine bessere Abdichtung zur kreiszylinderförmigen Umfangsfläche des Druckkolbens 16 sicher­ stellt. Der Scheibenabschnitt 68' ist ferner mit Durchbrüchen versehen, so daß zwischen der ersten Druckkammer 40 und dem Raum zwischen dem Anpreßring 68 und der erster Dichtlippe 76 ein Druckausgleich erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich können derartige Durchbrüche auch im Rohrabschnitt 68'' ausge­ bildet sein.

Die Nut 50 läuft an ihrem einem Ende in einem schrägen oder konkav gewölbten Auslauf 80 zur kreiszylinderförmigen Umfangs­ fläche des Druckkolbens 16 aus. Durch die erhöhte und konstant bleibende Anpreßkraft des Anpreßrings 68 auf die zweite Dicht­ lippe 78 ist die Abdichtung des Radialdichtelements 38 zum Druckkolben 16 am Auslauf 80 erheblich verbessert und setzt bei einer Verschiebung des Druckkolbens 16 auch früher ein, denn die zweite Dichtlippe 78 dichtet zum Druckkolben 16 bereits ab, wenn sich der Auslauf 80 der Nut 50 noch unter der zweiten Dichtlippe 78 befindet. Gegenüber herkömmlichen Hauptzylindern ist daher beim Hauptzylinder 10 auch der Leerweg verkürzt, den die Druckkolben 16 bzw. 18 zum Druckaufbau in den Druckkammern 40 und 44 zurücklegen müssen. Das Ansprechverhalten der gesam­ ten Kraftfahrzeugbremsanlage ist daher entsprechend verbessert.

Claims (10)

1. Hauptzylinder (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsan­ lage, mit einem Gehäuse (12) und einer darin ausgebildeten Bohrung (14), in der wenigstens ein axial gleitend verschiebba­ rer Druckkolben (16; 18) mittels eines Radialdichtelements (38; 42) abgedichtet ist, das sich mit seiner einen Stirnseite an einem starren Anschlag abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Radialdichtelement (38; 42) vorspannendes Federelement (72; 74) auf die gegenüberliegende, andere Stirnseite des Radialdichtelements (38; 42) wirkt.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement am Boden oder an einer Stufe der Bohrung (14) abgestützt ist und der starre Anschlag durch ein gehäusefestes Bauteil (20; 26) gebildet ist.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement axial und/oder radial in der Bohrung (14) geführt ist.

4. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Schrauben­ feder (72; 74), eine Tellerfeder oder eine Gummifeder ist.

5. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Federelement (72; 74) und dem Radialdichtelement (38; 42) ein insbesondere starrer Anpreßring (68; 70) angeordnet ist.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßring (68; 70) einen Scheibenabschnitt (68'; 70') aufweist, durch den der Anpreßring (68; 70) in der Bohrung (14) axial verschiebbar und radial geführt ist.

7. Hauptzylinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialdichtelement (38; 42) eine radial äußere, erste Dichtlippe (76) aufweist, die sich in Richtung auf den Anpreßring (38) erstreckt und eine axiale Länge (1) hat, und daß der Anpreßring (68; 70) einen auf das Radialdichtelement (38; 42) einwirkenden Rohrabschnitt (68''; 70'') aufweist, dessen axiale Länge (L) größer als die axiale Länge (1) der ersten Dichtlippe (76) ist.

8. Hauptzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialdichtelement (38; 42) eine zweite Dichtlippe (78) aufweist, die am Druckkolben (16; 18) anliegt und sich in Richtung auf den Anpreßring (38) er­ streckt und die mittels des Anpreßrings (68; 70) radial an den Druckkolben (16; 18) gepreßt wird.

9. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßring (68; 70) Durchbrüche für einen Druckausgleich aufweist.

10. Hydraulische Fahrzeugbremsanlage, gekennzeichnet durch einen Hauptzylinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.