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Bremshydraulikzylinder. insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Bremshydraulikzylinder,
der zur Verbesserung der Abdichtung an den Ventilen bzw. Drosselstellen besonders
ausgestaltet ist und in Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge, aber auch für selbstfahrende
Bau-, Land- und Arbeitsmaschinen sowie für verschiedenartige Hydrauliksysteme anwendbar
ist.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei den bekannten
technischen Lösungen wirken in Bremshydraulikzylindern zur Abdichtung eines bestimmten
Druckes der Hydraulikflüssigkeit gegen die Umgebung die Dicht elemente mit ihrer
Eigenspannung oder mit Unterstützung von mechanischen Bauelementen wie Federn und
dergleichen0 Bei Druckwerten oberhalb des Atmosphärendruckes unterstützt in der
Regel der Druck der Hydraulikflüssigkeit die Dichtwirkung des Dichtelementes.
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Bei erheblichen Druckschwankungen, vor allem bei Absenkungen des Druckes
der Hydraulikflüssigkeit unterhalb des atmosphCrischen Umgebungsdruckes im Bremshydraulikzylinder,
treten Veränderungen der Anpreßkräfte der Dicht elemente an die Zylinderwand und
den Kolben auf, die zu großer Leckage oder zum Eindringen anderer Medien, vor allem
Luft, Wasser und Verunreinigungen, in den Druckraum führen. Durch diese Erscheinungen
kommt es in den meisten Pällen zu Einschränkungen in der Funktion oder zum Ausfall
des Bremshydrauliksystems.
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In der DR-PS 600 388 wird eine hydraulische Bremsvorrichtung mit einem
Druckzylinder beschrieben, die zur Vermeidung des durch den Unterdruck entstehenden
Ansaugens von Luft, Wasser und von Verunreinigungen in das Hydrauliksystem einen
zwischen dem Kolben und dem Gehäuse des Druckzylinders angeordneten und über eine
Bohrung mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter in Verbindung stehenden drucklosen Raum
besitzt0 Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Länge des Kolbens und des Gehäuses
durch die Größe des Hubes und den erforderlichen Bauraum für die Dicht elemente
bestimmt wird und damit erheblich über der konstruktiv notwendigen und durch die
Führungslänge des Kolbens bestimmten Größe liegt. Außerdem bestehen Probleme bei
der Abdichtung von bewegten, nicht unter Druck stehenden Hydraulikräumen. In diesem
Falle wirkt keine Unterstützung der Druckkräfte auf das Dichtelement, so daß Leckverluste
auftreten können.
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Die DE-PS 928 507 beschreibt, wie das Problem der Leckverluste und
des Eintrittes von Luft in den Hydraulikzylinder durch das Eindringen eines Teiles
der Betätigungseinrichtung in einen Vorratsbehälter beseitigt werden soll. Der Nachteil
dieser Lösung besteht in einem erheblich größeren Aufwand gegenüber anderen Ausführungen,
der durch die Anwendung einer Vielzahl von zusätzlichen Teilen, einer Vergrößerung
der Bauteile und der Lagerung und Abdichtung eines Teiles der Betätigungseinrichtung
in einem mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum entsteht. Eine Entlastung des Dichtelementes
ist gleichfalls nicht vorhanden.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, die Wirkung der Dichtelemente
von Bremshydraulikzylindern mit verhältnismäßig geringem Aufwand 8o zu verbessern,
daß die Leckage reduziert und das Eindringen von anderen Medien, vor allem Luft,
Wasser und Verunreinigungen, in das Hydrauliksystem vermindert oder vermieden werden.
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Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, durch zweckentsprechende Anordnung der Dichtpartien eines oder mehrerer
Dichtelemente und deren Beaufschlagung mit einem definierten kurzzeitig oder längerandauernden
Druck der Hydraulikflüssigkeit die Dichtwirkung des Dichtelementes oder der Dichtelementekombination
in Bremshydraulikzylindern besonders bei kritischen Druckschwankungsbereichen oder
kritischen Bewegungsverhältnissen entscheidend zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über ein oder
mehrere Ventile eine oder mehrere Drosselstellen oder über eine der Dichtpartien
beim Druckaufbau die Hydraulikflüssigkeit in den aus einem oder mehreren Dichtelementen
und einem oder mehreren Ventilen oder einer oder mehreren Drosselstellen kurzzeitig
oder längerandauernd gebildeten separaten Druckraum eindringt und ein Druckaufbau
erfolgt, In diesem separaten Druckraum wird kurzzeitig oder langandauernd ein Druck
geschaffen, der sowohl vom Druck im Hydrauliksystem als auch vom Druck der Umgebung
abweicht. Bei Druckbeaufschlagung kann das Dichtelement, das zur Abdichtung des
Hydrauliksystems gegen die Umgebung dient, durch die Herabsetzung der Einwirkdauer
des jeweiligen Maximaldruckes entlastet werden0 Beim Druckabbau im Hydrauliksystem
wird im separaten Druckraum der Druck der Hydraulikflüssigkeit zeitlich und/oder
quantitativ verändert und über die Drosselstellen oder die Ventile völlig oder bis
zu einem Restdruck abgebaut. Der durch die entsprechende Einstellung der Ventile
bzw. die Ausbildung der Drosselstellen nach dem Druckabbau kurzzeitig oder längerandauernd
im separaten Druckraum verbleibende Restdruck der Hydraulikflüssigkeit stabilisiert
den Anpreßdruck der Dichtpartien der Dichtelemente an die Zylinderwand und am Kolben
und führt somit zur Verringerung der Leckage bzw. zur Vermeidung des Eindringens
eines anderen Mediums in den Druckraum.
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Ausführungsbeispiele Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: die schematische
Darstellung eines Bremshydraulikzylinders mit der Anordnung eines Dichtelementepaares
und eines Ventiles Figo 2: die schematische Darstellung eines Bremshydraulikzylinders
mit der Anordnung eines Dichtelementepaares und einer Drossel Fig. 3: die schematische
Darstellung eines Bremshydraulikzylinders mit der Anordnung eines Dicht elementes
mit zwei Dichtpartien und einer Ventilklappe.
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In Fige 1 wird schematisch der Aufbau eines Bremshydraulikzylinders
dargestellt. Dieser Bremshydraulikzylinder besteht aus einem Zylinder 1, in dem
ein Kolben 2 untergebracht ist, Auf diesem Kolben 2 sind ein Dichtelement 3 und
ein Dichtelement 4 so angeordnet, daß sie einen Druckraum 5 vom Druckraum 6 abgrenzen
und beide Druckräume gegen die Atmosphäre abdichten.
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Weiterhin befindet sich im Kolben 2 ein Ventil 7. Bei Betätigung der
Bremsanlage und damit des Kolbens 2 wird zunächst im Druckraum 5 ein Druck der Hydraulikflüssigkeit
aufgebaut, der sich über die Dichtlippe des Dichtelementes 4 in den Druckraum 6
fortpflanzt. Das Ventil 7 bleibt bei diesem Vorgang geschlossen. Bei Rückgang des
Kolbens 2 in die Ausgangslage wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit in den Druckräumen
5 und 6 gesenkt. Unterschreitet der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckraum
5 den Druck im Druckraum 6 um einen durch das Ventil 7 beeinflußbaren Wert, wird
das Ventil 7 geöffnet. Der Druck im Druckraum 6 fällt bis auf einen Wert ab, der
sich aus dem Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckraum 5 zuzüglich des durch das
Ventil 7 eingestellten Differenzdruckes ergibt. In der Ausgangslage des Kolbens
2 verbleibt somit im Druckraum 6 ein von der Einstellung des Ventiles 7 abhängiger
höherer Druck der Hydraulikflüssigkeit als im Druckraum 5. Damit wird erreicht,
daß das
Dichtelement 3 bis zurück in die Ausgangslage des Kolbens
2 so an den Zylinder 1 und den Kolben 2 angepreßt wird, daß das Eindringen eines
anderen Mediums in die Druckräume 5 und 6 bzw. das Austreten der Hydraulikflüssigkeit
vermieden wird.
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Figo 2 zeigt einen Bremshydraulikzylinder, in dessen Zylinder 1 ein
Kolben 2 angeordnet ist, auf dem ein Dichtelement 3 und ein Dicht element 4 so angebracht
sind, daß ein Druckraum 5 und ein Druckraum 6 entsteht. Das Dichtelement 3 dichtet
die Druckräume 5 und 6 gegen die Atmosphäre ab. Die Druckräume 5 und 6 stehen durch
eine Drosselstelle 8 miteinander in Verbindung.
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Diese Drosselstelle 8 bewirkt, daß vor allem bei höherer Betätigungsgeschwindigkeit
des Kolbens 2 zeitliche und quantitative Unterschiede der Druckwerte in den Druckräumen
5 und 6 vorhanden sind. Durch diese Druckunterschiede der Hydraulikflüssigkeit wird
erreicht, daß die Anpreßkraft des Dichtelementes 3 an den Zylinder 1 und den Kolben
2 durch den sich im Druckraum 6 langsamer abbauenden Druck der Hydraulikflüssigkeit
zeitweise verstärkt wird. Damit wird das Eindringen eines Mediums in die Druckräume
und das Austreten der Hydraulikflüssigkeit aus den Druckräumen vermieden.
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Die Fig. 3 stellt einen Bremshydraulikzylinder mit einem Zylinder
1 und einem Kolben 2 dar. Auf dem Kolben 2 ist ein Dichtelement 9 angeordnet, welches
eine Ventilklappe 10, eine Dichtlippe 11 und eine Dichtlippe 12 besitzt. Die Ventilklappe
10 öffnet und schließt sich in Abhängigkeit vom Druck der Rydraulikflüssigkeit und
besitzt dadurch eine Ventil- und Drosselwirkung. Zwischen den beiden Dichtlippen
11 und 12 des Dichtelementes 9 entsteht ein Druckraum 6. Ein Druckraum 5 wird von
dem Zylinder 1, dem Kolben 2 und von einem Teil des Dichtelementes 9 begrenzt. Bei
Betätigung des Kolbens 2 entsteht zunächst im Druckraum 5 ein Druck. Dieser Druck
der Hydraulikflüssigkeit pflanzt sich über die Dichtlippe 12 des Dichtelementes
9 in den Druckraum 6 fort, Die Dichtlippe 11 des Dichtelementes 9 dichtet die Druckräume
5 und 6 gegen die Atmosphäre ab. Bei R5ckgang des Kolbens 2 in die Ausgangslage
fällt zunächst der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Druckraum 5 ab. Bei einem in
Abhängigkeit
von der Gestaltung der Ventilklappe 10 abhängigen
Druckdifferenz in den Druckräumen 5 und 6 öffnet sich die Ventilklappe 10o Der Druck
der Hydraulikflüssigkeit in den Druckräumen 5 und 6 gleicht sich bis auf die Differenz,
die durch die Ventilklappe 1o entsteht, aus. Durch diese Anordnung des Dichtelementes
9 werden dessen Anpreßkräfte an den Zylinder 1 und den Kolben 2 so unterstützt,
daß das Eindringen eines Mediums bzw. das Austreten der Hydraulikflüssigkeit vermieden
werden.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine Minimierung
der Länge der Bremshydraulikzylinder unter Ausschaltung der Gefahren des Eintrittes
von Luft, Wasser und Verunreinigungen in das Hydrauliksystem bei gleichseitig reduzierter
Belastung der Dichtelemente erfolgen kann. Durch die erfindungsgemaße Ausführung
wird die Störanfälligkeit der Bremshydraulikzylinder reduziert und damit deren Lebensdauer
erhöht. Infolgedessen erhöht sich auch die Lebensdauer der gesamten Bremsanlage,
und die Verkehrssicherheit der Kraftfahrzeuge wird verbessert.
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Bremshydraulikzylinder, insbesondere für Kraftfahrzeuge Aufstellung
der verwendeten Bezugszeichen Zylinder 1 Kolben 2 Dichtelement 3 Dicht element 4
Druckraum 5 Druckraum 6 Ventil 7 Drosselstelle 8 Dichtelement 9 Ventilklappe 10
Dichtlippe 11 Dichtlippe 12