DE3219134C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hauptzylinder für hy­ draulisch betätigte Fahrzeugbremsen mit mindestens einem Druckstangenkolben, mit einer durch ein zentrales Spannele­ ment gefesselten Kolbenrückstellfeder und einem relativ zu dem Druckstangenkolben verschiebbaren Ventilkörper, der bei Entlastung der Kolbenrückstellfeder eine Ausgleichsöffnung am Druckstangenkolben freigibt und an der der Ausgleichsöff­ nung zugewandten Außendurchmesser größer als der Durchmesser der Ausgleichsöffnung ist, nach Patent 31 17 551.

In diesem Patent 31 17 551 der Anmelderin ist ein Hauptzy­ linder mit den vorstehenden Merkmalen beschrieben. In einer Zylinderbohrung eines Gehäuses ist mindestens ein Druckstan­ genkolben axial verschiebbar und abgedichtet geführt, dessen pedalseitige Stirnfläche einen mit einem Rücklaufbehälter verbundenen Raum begrenzt. Die pedalferne Stirnseite des Druckstangenkolbens begrenzt eine Arbeitskammer, die bei Bremsbetätigung unter Druck setzbar ist. Die Kammern links und rechts des Druckstangenkolbens sind in der Bremslöse­ stellung bzw. bei Nichtbetätigung der Bremse durch eine Aus­ gleichsöffnung miteinander verbunden, die zentrisch in ar­ beitskammerseitige Stirnfläche des Druckstangenkolbens mün­ det. Gegenüber dieser Ausgleichsöffnung befindet sich in der Arbeitskammer ein relativ zum Druckstangenkolben verschieb­ barer Ventilkörper, der ein elastisches Dichtelement trägt, durch das die Ausgleichsöffnung bei Bremsbetätigung ver­ schließbar ist.

Die Ruhelage der Anordnung wird durch eine am Boden des Hauptzylinders und am Druckstangenkolben angreifende Kolben­ rückstellfeder sowie eine am Ventilkörper angreifende Ven­ tilschließfeder herbeigeführt. Ferner ist am Ventilkörper ein Spannelement angeformt, das das elastische Dichtelement in der Bremslösestellung in einem maximalen Abstand zu der Ausgleichsöffnung hält.

Wird bei Bremsbetätigung eine Betätigungskraft über ein Bremspedal auf den Druckstangenkolben übertragen, so drückt sich zunächst die am Druckstangenkolben und am Boden des Druckstangenkolbens abgestützte Kolbenrückstellfeder zusam­ men, wodurch die Ventilschließfeder im selben Maße entspannt wird, so daß sich das elastische Dichtelement in Richtung auf die Mündung der Ausgleichsöffnung bewegt. Bei einer aus­ reichend hohen Betätigungskraft kommt das Dichtelement mit der Mündung der Ausgleichsöffnung in Berührung und unter­ bricht dadurch die Verbindung zwischen der Arbeitskammer des Hauptzylinders und dem Rücklaufbehälter. Bei weiterer Ver­ schiebung des Druckstangenkolbens wird die pedalferne Ar­ beitskammer des Druckstangenkolbens unter Druck gesetzt, wo­ durch eine Betätigung der an dieser Arbeitskammer ange­ schlossenen Radbremsen eintritt. Beim Bremslösevorgang wird der Druckstangenkolben allmählich soweit zurückgeschoben, bis das elastische Dichtelement von der Mündung der Aus­ gleichsöffnung abhebt und die Arbeitskammer des Hauptzylin­ ders bzw. die Radbremsen druckentlastet werden.

Derartige Hauptzylinder mit sogenannten Zentralventilen ha­ ben gegenüber manschettengedichteten Hauptzylindern den Vor­ teil, daß eine sogenannte Schnüffelbohrung, die bei Bremsbe­ tätigung regelmäßig überfahren werden muß, nicht erforder­ lich ist. Beim Überfahren derartiger Schnüffelbohrungen un­ terliegen die Manschettendichtungen nämlich einen relativ hohen Verschleiß. Insbesondere in der Kombination mit einer Bremsschlupfregelung ist es möglich, daß bereits bei gerin­ gen Betätigungswegen am Druckstangenkolben in der Arbeits­ kammer sehr hohe Drücke auftreten. In einem derartigen Zu­ stand ist nicht auszuschließen, daß die Manschettendichtung aufgrund der an ihr entstehenden hohen Druckdifferenzen in die Schnüffelbohrung hineingedrückt und unbrauchbar wird.

Es hat sich jedoch auch bei den beschriebenen Hauptzylindern mit Zentralventilen gezeigt, daß das elastische Dichtelement in gewissen Betriebszuständen ebenfalls in die zentrale Aus­ gleichsöffnung hineingedrückt wird. Wenn dies häufig ge­ schieht, kann auch hier der Fall eintreten, daß das Dicht­ element durch die starken Verformungen spröde wird bzw. an den Randbereichen der Mündung der Ausgleichsöffnung abge­ schert wird. Dadurch würde auch die Dichtwirkung des elasti­ schen Dichtelementes erheblich nachlassen.

Zwar ist aus der FR-PS 9 88 791 bekannt, einen Ventilkörper mit einem angeformten Stift in einer stirnseitigen Zentral­ bohrung einer Rohrverschraubung unter Freilassung von Durch­ laßkanälen zu führen. Eine definierte elastische und plasti­ sche Verformung des am Ventilkörper angeordneten Dichtkör­ pers ist jedoch mangels radialer Körpergrenzflächen nicht gewährleistet, so daß die Dichtwirkung den Ventilkörper in­ folge der allgemein bekannten Verschleißbeanspruchung nicht sichergestellt ist.

Ferner offenbart die GB-PS 9 54 422 einen als Anschlag wirkenden Stift, der an einem Druckstangenkolben eines Hauptzylinders angeformt, ein koaxiales Verbindungsglied zu einem mit dem Druckstangenkolben korrespondierenden Hohlzylinderkolben darstellt. Das dem Druckstangenkolben abgewandte Ende des Stiftes ist formschlüssig mit dem Hohlzylinderkolben gekop­ pelt, so daß der Hohlzylinder jeweils der Rückstellbewegung des Druckstangenkolbens folgt. Zum Zwecke des Druckaufbaues in der Arbeitskammer des Hauptzylinders trennt ein zwischen dem Stift und der dem Hohlzylinderkolben zugewandte Stirn­ wand des Druckstangenkolbens eingesetzter Dichtring den Zu­ lauf von Druckmittel aus dem Vorratsbehälter zur Arbeitskam­ mer ab. Hierbei ist es als nachteilig anzusehen, daß sich der Dichtring in den Zulauf, gebildet aus dem zwischen dem Hohlzylinderkolben und dem Stift gelegenen Ringkanal, ein­ quetschen kann, wodurch die Dichtheit nicht sichergestellt ist.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe ge­ macht, einen Hauptzylinder der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß die Verschleißbeanspruchung des Dichtelementes reduziert ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst. Auf diese Weise gelangt man zu einem Hauptzylinder mit einem Zentralventil, der auch bei extremen Betriebsbeanspruchungen, die insbeson­ dere in der Kombination mit einer Bremsschlupfregelung auf­ treten, hinsichtlich der Dichtelemente äußerst verschleiß­ frei arbeitet und daher eine lange Lebensdauer gewährleistet.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Abmessungen der Ausgleichsöffnung und des Stiftes derart aufeinander ab­ zustimmen, daß der Stift geringes radiales Spiel gegenüber der Ausgleichsöffnung aufweist. Durch diese Maßnahme wird das elastische Dichtelement bereits weitgehend daran gehin­ dert, auch bei großen Druckdifferenzen in die Ausgleichsöff­ nung zu gelangen.

Vorteilhafterweise ist der Stift in seinem Durchmesser nur unwesentlich geringer bemessen als die Ausgleichsöffnung. Um ein sicheres Eintauchen des Stiftes in die Ausgleichsöffnung zu gewährleisten, ist der Stift an seinem in die Ausgleichs­ öffnung eintauchbaren Ende verjüngt. Dadurch ist ausge­ schlossen, daß die axiale Begrenzungsfläche des Stiftes mit axialen Begrenzungsflächen des Druckstangenkolbens in Kon­ takt tritt und ein Schließen des Zentralventils verhindert wird. Vorzugsweise ist das verjüngte Ende des Stiftes abge­ schrägt oder abgerundet. Zu einer zweckmäßigen Ausgestaltung gelangt man ferner, wenn der Innendurchmesser des Dichtele­ mentes im Bereich des Ringspaltes dem Durchmesser der Aus­ gleichsöffnung angepaßt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig. 1 und Fig. 2 in der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Hauptzylinder im Schnitt und

Fig. 2 einen Ventilkörper in vergrößerter Darstellung.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse eines Hauptzylinders be­ zeichnet, das über eine axiale Zylinderbohrung 2 verfügt, in der ein Druckstangenkolben 3 gedichtet axial verschiebbar geführt ist. Das in der Darstellung rechte Ende des Druck­ stangenkolbens 3 steht über eine Druckstange 4 mit einem Bremspedal 5 in Verbindung. Die nach rechts gerichtete Bewe­ gung des Druckstangenkolbens 3 wird durch geeignete Anschlä­ ge 6 begrenzt. Der Druckstangenkolben verfügt an seiner Man­ telfläche über eine Radialnut 7, so daß am Umfang des Druck­ stangenkolbens 3 ein Umfangsringraum 8 gebildet wird, der über einen Gehäuseanschluß 11 mit einem drucklosen Vorrats­ behälter 10 in Verbindung steht. Die rechts vom Umfangring­ raum 8 mit der axialen Zylinderbohrung 2 in Kontakt tretende Mantelfläche des Druckstangenkolbens 3 weist ebenfalls eine Radialnut 11 auf, in der zur Vermeidung einer Leckage aus dem Gehäuse 1 in Richtdichtung 12 angeordnet ist.

Die in der Darstellung linke Stirnfläche des Druckstangen­ kolbens 3 trägt eine Manschettendichtung 13, deren pedalnahe Begrenzung über Axialkanäle 14 eine Verbindung mit dem Um­ fangsringraum 8 hat. Die Manschettendichtung 13 ist derart angeordnet, daß ausschließlich ein Druckmittelstrom vom Um­ fangsringraum 8 zu einer Arbeitskammer 15 des Hauptzylinders erfolgen kann. Die Manschettendichtung 13 ist durch ein ro­ tationssymmetrisches Halteorgan positioniert, das gleichzei­ tig als Anlagefläche 4 für eine Kolbenrückstellfeder 17 dient.

Die der Arbeitskammer 15 zugewandte Stirnfläche des Druck­ stangenkolbens 3 verfügt über eine axiale Sackbohrung 18, in der ein Ventilschließkörper 19 axial beweglich angeordnet ist. Der Ventilschließkörper 19 setzt sich an dem in der Darstellung linken Ende als Spannelement 20 fort, so daß die Bewegung des Ventilschließkörpers 18 in Richtung auf das Bremspedal begrenzt ist. Zu diesem Zweck ist das in der Dar­ stellung linke Ende des Spannelementes als Haltekopf 21 aus­ gebildet, der seinerseits in einen Federteller 22 gelagert ist. Der Federteller 22 dient gleichzeitig zur Abstützung der Kolbenrückstellfeder 17.

Die Bewegung des Ventilschließkörpers 19 in Richtung auf die Arbeitskammer 15 wird durch einen Vorsprung 23 begrenzt, der sich in der dargestellten Bremslösestellung an Vorsprüngen 24 des Druckstangenkolbens 3 abstützt. Der Ventilkörper 19 ist durch eine Ventilschließfeder in Richtung auf das Brems­ pedal 5 vorgespannt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist im pedalnahen Ende des Ven­ tilschließkörpers 18 ein kreisförmiger, axialer Einstich 26 vorgesehen, in dem ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges Dichtelement 27 gelagert ist. Durch den Einstich 26 entsteht einerseits eine äußere Armierung 28 für das Dichtelement 27, während desweiteren ein axialer Stift 29 entsteht, an dem die Innenumfangsfläche des Dichtelementes 27 zur Anlage kommt. Der Stift 29 überragt die axiale Begrenzungsfläche des Dichtelementes 27 und ist an seinem pedalnahen Ende 30 mit Abschrägungen und/oder Abrundungen 30 versehen. Das im wesentlichen hohlzylinderförmige Dichtelement 27 bildet in dem pedalnahen Bereich eine Ringnut 31 mit dem Stift 29. Zu diesem Zweck ist die Innenbohrung des Dichtelementes 27 im Bereich der Ringnut 31 im Durchmesser vergrößert. Am Außen­ umfang des Ventilschließkörpers 19 befinden sich Axialnuten 32.

Wiederum aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zwischen dem Um­ fangsringraum 8 und der axialen Sackbohrung im Druckstangen­ kolben 3 eine Verbindung besteht. In den Boden der axialen Sackbohrung 18 mündet eine axiale Ausgleichsöffnung 33, die sich als Radialkanal 34 fortsetzt und eine Verbindung zum Umfangsringsraum 8 herstellt. Es sei angenommen, daß es sich bei den Öffnungen 33, 34 um Bohrungen handelt und daß der Stift 29 kreisrund ist, wobei die Ausgleichsöffnung 33 einen nur unwesentlich größeren Durchmesser als der Stift 29 hat.

Das Gehäuse 1 des Hauptzylinders verfügt über einen weiteren Gehäuseanschluß 35, der von der Arbeitskammer 15 abzweigt und über einen Leitungsstrang 36, 37 eine Verbindung mit ei­ ner Radbremse 38 hat. In diesen Leitungsstrang 36, 37 ist ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 38 eingeschaltet, das im stromlosen Zustand, d. h. bei Nichterregung, die Ver­ bindung zwischen dem Gehäuseanschluß 35 und der Radbremse 38 freigibt und diese Verbindung bei entsprechender Ansteuerung durch eine nicht dargestellte Schlupfüberwachungselektronik sperrt. Die Radbremse 38 hat ebenfalls eine normalerweise gesperrte Verbindung 39 zum drucklosen Vorratsbehälter 10, so daß ggf. eine Druckabsenkung in der Radbremse 38 auch bei unveränderter Betätigungskraft F am Bremspedal vorgenommen werden kann. Die Trennung zwischen der Radbremse 38 und dem drucklosen Vorratsbehälter 10 wird durch Zwischenschaltung eines stromlos geschlossenen Elektromagnetventils 41 be­ wirkt, das wie das Ventil 39 durch die nicht dargestellte Schlupfüberwachungselektronik ansteuerbar ist.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Bremsanlage wird nachfolgend unter Bezug auf Fig. 2 näher erläutert. In der in Fig. 1 dargestellten Bremslösestellung nehmen alle Teile die dargestellte Position ein. Aufgrund der Kolben­ rückstellfeder 17 befindet sich der Druckstangenkolben 3 in einer in der Darstellung rechten Endstellung, in der er sich in Anlage an den Anschlägen 6 befindet. Aufgrund der Ventil­ schließfeder 25 befindet sich ebenfalls der Ventilschließ­ körper 19 in einer pedalnahen Endstellung, in der der Haltekopf 21 am Federteller 22 anschlägt und die Ausgleichsöffnung 23 freigegeben ist.

Bei einer Betätigungskraft F auf das Bremspedal 5 wird zu­ nächst die Kolbenrückstellfeder 17 zusammengedrückt, wodurch der Stift 29 entsprechend dem vom Druckstangenkolben 3 aus­ geführten Weg in die Ausgleichsöffnung gleitet und schließ­ lich nach Anlage des Dichtelementes 27 am Druckstangenkolben 3 die Verbindung 33, 34 zwischen dem Umfangsringraum 8 und der Arbeitskammer 15 unterbrochen wird. Nun kann die Ar­ beitskammer 15 durch Krafterhöhung am Bremspedal 5 unter Druck gesetzt werden, so daß auch in der Radbremse 38 ein Druck aufgebaut wird.

Beim Bremslösevorgang wird der Druckstangenkolben 3 allmäh­ lich in seine in der Darstellung gezeigte Bremslösestellung überführt, wobei über die Axialkanäle Volumen aus dem Außen­ umfangsraum 8 in die Arbeitskammer 15 nachströmen kann. Schließlich wird auch das Dichtelement 27 vom Boden der Sackbohrung abgehoben, so daß eine Verbindung zwischem dem drucklosen Vorratsbehälter 10 und der Arbeitskammer 15 des Hauptzylinders bzw. der Radbremse 38 hergestellt ist.

Claims (7)

1. Hauptzylinder für hydraulisch betätigte Kraftfahrzeug­ bremsen mit mindestens einem Druckstangenkolben mit einer durch ein zentrales Spannelement gefesselten Kolbenrück­ stellfeder und einem relativ zum Druckstangenkolben ver­ schiebbaren Ventilkörper, der bei Entlastung der Kolben­ rückstellfeder eine Ausgleichsöffnung am Druckstangenkol­ ben freigibt und daß das Spannelement für die Kolbenrück­ stellfeder an seinem dem Druckstangenkolben zugewandten Ende den Ventilkörper trägt, der sich in der Ruhestellung in geringem Abstand vor der als Ausgleichsbohrung in der Stirnwand des Druckstangenkolbens ausgebildeten Aus­ gleichsöffnung befindet und daß das Spannelement den Ven­ tilkörper in der Ruhestellung des Druckstangenkolbens in seine Öffnung zieht und einen Anschlag für den Ventilkör­ per bildet nach Patent 31 17 551, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein am Ventilkörper (19) angeformter Stift (29) das Dichtelement (27) durchgreift, es an der der Ausgleichsöffnung (33) zugewandten Begrenzungsfläche überragt und gegenüber der Ausgleichsöffnung (33) ein ge­ ringes radiales Spiel aufweist, und daß das Dichtelement (27) im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und in dem der Ausgleichsöffnung (33) zugewandten Bereich eine Ringnut (31) um den Stift (28) bildet.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stift (29) einen vorzugsweise um 0,1 mm kleineren Durchmesser als die Ausgleichsöffnung (33) aufweist.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Innenbohrung des Dicht­ elementes (27) im Bereich der Ringnut (31) im Durchmesser vergrößert ist.

4. Hauptzylinder nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (29) im Bereich der Ringnut (31) nach innen abge­ setzt ist.

5. Hauptzylinder nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (29) an seinem in die Ausgleichsöffnungen (33) ein­ tauchbaren Ende verjüngt ist.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das verjüngte Ende des Stiftes (29) Abschrägungen oder/und Abrundungen (30) aufweist.

7. Hauptzylinder nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Dichtelementes (27) im Bereich der Ringnut (31) dem Durchmesser der Ausgleichsöffnung (33) entspricht.