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Rndiger Priebisoh Alfred William T.hcvt.as Druckminderer für hydraulische
FahrzeugBremsanlagen Die Erfindung betrifft einen Druckminderer für hydraulische
Fahr zeug-Bremsanlagen, bei welchem a) in einem Zylinder ein Kolben geführt ist,
der aus einem einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Zylinderbohrung aufweisenden
Kolbenschaft und einem gegennber dem Kolbenschaft im Durchmesser uergrößerten Kolbenkopf
besteht; b) der Kolbenschaft aus einer in der Stirnwand des Zylinders vorgesehenen
oeffnung aus dem Zylinder herausragt; c) der Kolben eine Ringdichtung aus federndem
Material trägt, die den Innenraum des Zylinders in eine radial durch den Kolbens
schaft und die Band der Zylinderbohrung begrenzte, mit dem Hauptzylinder verbundene
Hochdruckkammer sowie eine zwischen dem Kolbenkopf und einer die Zylinderbohrung
abschließende, mit den Radbremszylindern verbundene Niederdruckkammer unter teilt;
d) die Ruhelage des Kolbens von einer den Kolben in Richtung auf die Niederdruckkammer
drückenden Federkraft bestimmt ist; e) der Innendurchmesser der Ringdichtung kleiner
ist als der Außendurchmesser des Kolbenkopfes, jedoch größer als der Au-Bendurchmesser
des zugeordneten Kolbenschaftabschnitts; f) der Außendurchmesser der Ringdichtung
vor dem Einbau in die Zylinderbohrung geringfügig größer ist als der Durchmesser
der Zylinderbohrung und g) die Ring dichtung mit dem Kolbenkopf zusammen ein Ventil
bildet, welches in der Ruhelage des Kolbens zwischen der Hochdrucke und der Niederdruckkammer
eine Verbindung freigibt und diese Verbindung bei einer Bewegung des Kolbens entgegen
der Wirkung der Federkraft durch Anlage des Kolbenkopfes an die Rdnndflchtunn sperrt,
Ein weitgehend dieser Ausbildung entsprechender Druckminderer ist durch dis DT-AS
1 555 387 schon vorgeschlegen worden. Hier ist an
der Abschluß schraube
des Zylinders eine in die Niederdruckkammer ragende, ringförmige axiale Verlangerung
vorgesehen, deren Innen durchmesser großer ist als der AuBendurchmesser des Kolbenkopfes
und die in der Ruhelage des Kolbens die Bewegung der Ringdichtung in Richtung auf
die-Niederdruckkammer zu begrenzt und dadurch die Bildung eines radialen Spaltes
zwischen dem Kolbenkopf und der Ringdichtung bewirkt. Tatsächlich gehört zu der
durch das Ventil gesteuerten Verbindung auch ein axialer Spalt, der zwischen der
ringfdrmigen axialen UcrlHngerung und dem Kolbenkopf vorgesehen und mittels der
Ringdichtung zu schließen bzw. zu öffnen ist. Das Schließen der Verbindung erfolgt
hierbei durch Anlegen einer scharfkantigen, ringförmigen Dichtungslippe, die am
Kolbenkopf angeordnet ißt und sich axial an die Ringdichtung anlegen kann. Aus dieser
Gestaltung heraus ergeben sich zwei Nachteile: Durch die Anordnung des axialen Ringspaltes
besteht - insbesondere bei hohen Betätigungsdrücken - die Gefahr, daß die Ringdichtung
in den Ringspalt hineingequetscht wird. Des weiteren besteht durch die scharfkantige
Ausgestaltung der Ringdichtungslippe an dem Kolbenkopf die Gefahr, daß die seitliche
Dichtungsflache der Ring dichtung einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Beide
Umstände können dazu führen, daß die Ringdichtung ihre Dichtwirkung vorzeitig verliert,
so daß der Druckminderer seine Funktion nicht mehr erfüllen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Druckminderer der vorstehend genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr eines
vorzeitigen Verschleißes sowohl am Umfang als auch an den Seiten der Ringdichtung-vermieden
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung
des Ventile als eine Gruppe von im radialen Bereich der Ringdichtung verlaufender,
den Kolbenkopf axial durchdringender Bohrungen auge~ bildet ist.
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Hierdurch wird sichernestellt, daß in der Arbeitestellung des Druckminderer
von der seitlichen Dichtungsfläche der Ringdichtung lediglich axiale Bohrungen an
Stelle eines Ringspaltes verschlossen werden essen. Es kann somit nicht mehr die
Gefahr auftreten, daß die Ringdichtung
in einen derartigen Spalt
gequetscht wird und somit vorzeitig verschleißt. Es ist auch nicht mehr erforderlich,
am Kolben kopf eine scharfkantige Dichtungslippe anzuordnen, so daß ein Einfressen"
der Dichtungslippe in die elastische Ringdichtung ausgeschlossen ist. Infolge dessen
ist die Funktionsfähigkeit des Druckminderers über einen lSngeren Betriebazeitraum
sichergestellt als bei einem Druckminderer der bekannten ArtT Zwar ist infolge der
Montagefolge der Einzelteile des Druckminderers schon von vornherein ein radialer
Spalt zwischen der Ringdichtung und dem Kolbenkopf vorgesehen. Um jedoch jegliches
Verschieben der Ringdichtung während der Ruhestellung des Druckminderers zu verhindern,
wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest in einem Teil der
Bohrungen Stifte mit erheblichem Spiel gelagert sind, die in der Ruhestellung sich
einerseits am Boden der Zylinderbohrung abstützen und andererseits unter Bildung
eines Spalts die Ringdich tung mit Abstand zum Kolbenkopf halten.
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Zur vereinfachten Montage und zur billigeren Herstellung können die
Stifte zusammen mit einem die Stifte verbindenden Ring einteilig ausgebildet sein.
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Besonders einfach und billig konnen die Stifte bzw. der Ring hergestellt
werden, indem sie aus Kunststoff bestehen, so daß sie z.B. als Spritzgußteil ausgebildet
sein können.
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Um ein Herausgleiten der Stifte aus den Bohrungen auszuschließen,
kann vorgesehen werden, daß der Ring mit radialem und axialem Spiel auf einen Absatz
des olbenkopfes aufgeschoben und mittels eines Sprengringes auf dem Absatz axial
gehalten ist.
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Eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung naher erläutert, Es zeigen Fig. 1 einen axialen Liingsschnitt
durch einen erfindungsgema8 ausgebildeten Druckminderer, Fig. 2 eine Einzelheit
des in Fig. 1 gezeigten Druckminderers, in vergrößertem Maastahlund Fig. 3 einen
Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
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Der Druckminderer umfaßt ein Zylinder-Gehäuae 1 mit den Anschlüssen
2 und 3, die mit einer Zylinderbohrung 4 mit dem Durchmesser D1 in Verbindung stehen.
Innerhalb der Zylinderbohrung 4 ist heweglich ein Kolben 5 gelagert. Das Gehäuse
1 wird von einem eingeschraubten VerschluBstopfen 6 verschlossen. Innerhalb des
Verschlußstopfens 6 ist die Zylinderbohrung 4 auf die Bohrung 4a mit dem Durchmesser
D2 vermindert. Zur Abdichtung dient ein O-Ring 7. Der Verschlußstopfen 6 steht mit
einer zentralen Bohrung 4h mit dem Durchmesser D3 mit der Außenluft in Verbindung.
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Der Kolben 5 weist an einem Ende zum Boden 8 der Zylinderbohrung 4
einen Kolbenkopf-9 auf,~dessen Durchmesser großer als der Durchmesser des übrigen
Kolhenkörpers istsund der in der Ruhestellung des Druckminderers sich Uber einen
im Durchmesser verminderten Absatz 9a am Boden zu zu 8 unter der Einwirkung einer
Federkraft F abstUtzt.
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Zwischen dem Kolbenkopf 9 und dem Boden ist eine Niederdruckkammer
10 gebildet, die über den AnschluB 3 mit den Radbremazylindern£ Verbindung steht,
deren Druck gemindert werden soll. Auf den Absatz 9 ist ein Ring 11 mit Spiel aufgeschoben,
der mit einer Anzahl von axialen Stiften 12 und 12a versehen ist. Die Stifte 12
und 12a sowie der Ring 11 sind einteilig aus einem geeigneten Kunststoff, z.B. Polyamid,
hergestellt. Der Ring 11 wird von einem Sprengring 13 auf dem Absatz 9a gehalten.
Die Stifte 12a können sich am Boden 8 abstützen, während sich die Stifte 12 mit
Spiel durch eine Anzahl axialer Durchgangsbohrungen 14 im Kolbenkopf 9 erstrecken.
Die Stifte 12 ragen bis in eine Nut 15 des Kolbens 5. In der Nut 15 ist mit axialem
und radialem Spiel zum Kolben 5 ein elastischer Dichtring 16 eingebracht.
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Der Dichtring 16 liegt an seinem gewölbten Außenumfang 17 unter radialer
Spannung dichtend an der Zylinderbohrung 4 an. Mit einer Seitenfläche 18 liegt er
an der Nutwand des Kolbens 5 an, wShrend zwischen seiner Seitenfläche 19 und dem
Kolbenkopf 9 ein radialer Spalt 20 vorgesehen ist. Dieser Spalt 20 wird von den
Stiften 12 und 12a in der Ruhestellung des Druckminderers aufrecht gehalten. Der
radiale Spalt 20 steht mit einem axialen Spalt 21 zwischen dem Dichtring 16 und
dem Nutgrund in Verbindung. Der Spalt 21 hat über etwa axial verlaufende
Bohrungen
22 Verbindung mit der Bohrung 4, die im Abschnitt 23 die eigentliche Hochdruckkammer
bildet.
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Die Hochdruckkammer 23 steht über den Anschluß 2 mit dem nicht gezeigten
Hauptbrsmszylinder HZ in Verbindung. Im Bereich der Zylinderbohrung 4a ist der Kolben
5 im Durchmesser zu einer Nut verringert und mit einer Dichtmanschette 24 versehen,
die die Hochdruckkammer 23 gegen die Außenluft abdichtet.
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Innerhalb des Verschlußstopfens 6 ist im Anschluß an den Kolben 5
ein Druckstück 25 gelagert und in der Bohrung 4b mit Spiel geführt. Das Druckstück
25-dient hier zur Übertragung der Kraft F auf den Kolben 5 und soll den Kolben-5
von radialen Kräften freihalten. Auf das Druckstück 25 wirkt eine nicht dargestellte,
vorgespannte Feder mit der Kraft F ein. Die Kraft F kann bei Verwendung des Druckminderers
als fest eingestellter Druckminderer von einer auf einen bestimmten Wert vorgespannten
Druckfeder erzeugt sein. Bei der Verwendung des Druckminderers als sogenannter lastabhängiger
Druckminderer kann die Kraft F aúch in Abhängigkeit von z.B. der Hinterachslast
eines Kraftfahrzeuges variieren. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, kann die
Feder auch innerhalb des Zylinder-Gehäuses 1 angeordnet sein.
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In der Ruhestellung befinden sich der Kolben 5 und alle anderen Bauteile
in der gezeichneten Lage. Der Ring 11 und die Stifte 12 und 12a sind an sich nicht
erforderlich, um den Dichtring 16 in der Lage zu halten: Denn nach Einbau des Kolben
5 befindet sich der Dichtring 16 infolge seines Reibschlusses mit der Bohrung 4
in der gezeigten Stellung. Lediglich, um eventuellen äußeren Einflüssen jegliche
Md glichkeit zu nehmen, den Dichtring 16 zu verschieben, sind der Ring 11 und die
Stifte 12 und 12a vorgesehen.
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Die Funktion des Druckminderers ist folgende: Bei Brenisbetätigung
strömt das Druckmittel vom nicht gezeigten Hauptzylinder nL durch den Anschluß 2
in die Hochdruckkammer 23, durch die Bohrungen 22, durch den Spalt 21, durch den
Spalt 20, durch die Bohrungen 12, durch die Niederdruckkammer 10, über den Anschluß
3 zu den nicht gezeigten Radzylindern RZ. Der Druck in der Hochdruckkammer 23
sowie
in der Niederdruckkammer 10 erreicht einen bestimmten Wert, der die aus dem Durchmesserunterschied
D1 - D2 sich ergebende Druckkraft, die den Kolben 5 nach links zu verschieben sucht,
sowie die Kraft F uberuindet. Dann hebt der Abschnitt 9a des Kolbens 5 sich vom
Boden 8 ab, der Spalt 20 vermindert-sich, und der Kolbenkopf 9 gelangt schließlich
an den Dichtring 16 zur Anlage: Hierdurch werden die axialen Bohrungen 14 von der
Seitenfläche 19 des Dichtringes 16 verschlossen1 die Verbindung der Hochdruck kammer
23 zu der Niederdruckkammer 10 ist unterbrochen.
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Nach einem gewissen weiteren Anstieg des durch den Anschluß 2 herangeführten
Druckes in der Hochdruckkammer 23 wird über die Durchmesserdifferenz D1 - D2 eine
erhohte Druckkraft erzeugt, die zusammen mit der Kraft F den Kolben 5 nach links
zu verschieben sucht. Durch die Verschiebung des Kolbens 5 nach links hebt der Kolbenkopf
9 von dem Dichtring 16 ab, so daß durch den Spalt.20 und durch die Bohrungen 14
wiederum eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 23 und der Niederdruckksmmer
10 hergestellt ist.
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Infolge des Druckanstieges in der Niederdruckkammer 10 verschiebt
sich der Kolben 5 wiederum nach rechts in die Schließstellung. Dieser Ablauf wiederholt
sich in kaum merklichen Stufen, so daß schließlich ein stetig verminderter Druckaufbau
im Radbremskreis RZ festzustellen ist.
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Bei Beendigung des Bramsvorganges sinkt der Druck in der Hochdruckkammer
23 unter den Druck in der Niederdruckkammer 10. Der Dichtring 16 bewegt sich unter
dem Druck in der Niederdruckkammer 10 nach rechts und öffnet den Durchgang durch
die Bohrungen 14, so daß das Druckmittel aus dem Radbremskreis RZ zum Hauptzylinder
HZ zurückströmen kann.
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Schließlich legt sich der Absatz 9a des Kolbenkopfes 9 unter der Kraft
F wieder an den Boden 8 an, und alle Bauteile nehmen die gezeichnete Stellung wieder
ein.