DE3241164A1

DE3241164A1 - Hydraulische betaetigungseinheit

Info

Publication number: DE3241164A1
Application number: DE19823241164
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 6000 Frankfurt Anders; Uwe 6231 Schwalbach Kley; Karl 6072 Dreieich Störzel
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-05-10
Also published as: IT1169677B; GB2129878A; IT8323623A0; DE3241164C2; ES275540U; ES275540Y; FR2535797B1; GB8323308D0; FR2535797A1; BR8305881A; GB2129878B; JPS59144834A

Description

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Hydraulische Betätigungseinheit

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinheit mit mindestens einem Zylindergehäuse und einem axial aus dem offenen Ende des Zylindergehäuses herausbewegbaren Kolben und einer ringförmigen Dichtung, die in einer in dem Zylindergehäuse ausgebildeten Ringnut angeordnet ist und den Kolben gegenüber dem Gehäuse abdichtet.

Bei einer bekannten hydraulischen Betätigungseinheit dieser Art (DE-OS 23 26 047), die zur Betätigung der Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe dient, ist an der dem geschlossenen Ende des Zylindergehäuses näheren Rückwand eine stufe ausgebildet. Durch diese Stufe soll erreicht werden, daß der im ungebremsten zustand einer Scheibenbremse während einer Kurvenfahrt durch Scheibenschlag am Kolben verursachte Kolbenweg durch die Dichtung nach Beendigung der Kurvenfahrt wieder rückgängig gemacht wird, d.h., die Dichtung wieder den Kolben in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, damit hierdurch sich bei der nächsten hydraulischen Druckbeaufschlagung nicht ein allzu großer Leerweg am Bremspedal ergibt. ·

Aufgrund der RohstoffVerknappung und der Energieverteuerung werden derzeit energiesparende Kraftfahrzeuge entwickelt. Einen Beitrag zur Energieeinsparung kann hierbei eine Scheibenbremse dann bringen, wenn sie im ungebremsten zustand frei von Restbremsmomenten ist, das heißt, wenn sich an ihr nach jeder Bremsung immer wieder

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ein vorgegebenes Lüftspiel einstellt. Bei der bekannten Scheibenbremse ist zwar zur Konstanthaltung des Lüftspiels an der am offenen Ende des Zylindergehäuses näheren Vorderwand der Ringnut eine Lüftspielfase ausgebildet. Es hat sich aber in der Praxis gezeigt, daß eine derartige Lüftspielfase bei höheren Betriebsdrücken nicht mehr ausreicht, das Lüftspiel konstant zu halten, d.h. das Lüftspiel wird so klein, daß sich an der Bremse unerwünschte Restmomente bilden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfachen Mitteln eine hydraulische Betätigungseinheit zu schaffen, bei der ein vorgegebenes Lüftspiel unabhängig vom Druck und Kolbenweg stets konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß an der Vorderwand der Ringnut eine sich in Richtung des offenen Endes des Zylindergehäuses erstreckende Stufe ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Stufe wird erreicht, daß der radial innere Abschnitt der Dichtung durch die Stufe eine druckabhängige Deformation erfährt und dadurch einem größeren Kolbenweg folgen kann, ohne daß dabei die Dichtfläche des Kolbens am Dichtring vorbeigleitet. Mit einer geringen axialen Baulänge der Stufe wird ein verhältnismäßig großer Raum zwischen Stufe und Dichtungsfläche des Kolbens geschaffen, in den sich verhältnismäßig viel verformtes Dichtungsmaterial hineinbewegen kann. Nach Lösen der Bremse zieht die Dichtung aufgrund ihrer zwischen dem Zylindergehäuse und dem Kolben vorhandenen Verspannung den Kolben in seine Ausgangsstellung zurück. Aufgrund der durch die Stufe

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geänderten Geometrie der Ringnut konnte der elastische Federweg der Dichtung bei größeren Kolbenwegen vergrößert werden, wodurch das "Roll-back-Verhalten" von .Dichtung und Kolben vergrößert wurde.

Es ist vorteilhaft, daß sich an den Boden der Stufe ein Abschnitt der Vorderwand der Ringnut anschließt. Hierdurch bleibt noch ein Teil der Vorderwand der Ringnut stehen, so daß bei Druckbeaufschlagung der radial äußere Bereich der Dichtung einen ersten axialen Anschlag in Betätigungsrichtung des Kolbens hat und bei weiterer Druckerhöhung ein Teil der Dichtung in den durch die Stufe und die Mantelfläche des Kolbens gebildeten Raum elastisch hineingedrückt wird, der nach Beendigung der hydraulischen Betätigung sich wieder zurückverformt.

Vorteilhafterweise verläuft der Boden der Stufe parallel zur Zylinderachse. Hierdurch wird das beim Druckaufbau der hydraulischen Betätigungseinrichtung in die Stufe hinfließende Dichtungsmaterial vorwiegend parallel zur Mantelfläche des Kolbens verschoben, so daß radial auf die Dichtfläche des Kolbens einwirkende Kräfte weitgehendst vermieden werden und dadurch die Reibung zwischen Dichtring und Kolben gering ist, wodurch die Lebensdauer des Dichtrings erhöht wird. Es ist aber auch möglich den Boden der Stufe schräg oder mit Radienübergang auszubilden.

Die stufe läßt sich besonders einfach herstellen,: wenn die Ausnehmung der Stufe einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt bildet. Sind die Seiten des

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quadratischen Querschnitts der Stufe 1 nun lang und beträgt das Längenverhältnis der Vorderwand der Ringnut zur Seitenwand der Stufe etwa 3 : 1, so ergibt sich aus Versuchen bei Scheibenbremsen, insbesondere bei Schwimmsattelscheibenbremsen für Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge, ein für diese Bremsen optimales Lüftspiel, das auch durch die für PKW-Scheibenbremsen vorgeschriebenen Lastkollektive nicht verändert wird. Auch die Lebensdauer der Dichtung wird hierdurch erhöht.

Durch die an der Ringnut ausgebildete, kegelstumpfförmige, sich zum offnenen Ende des Zylindergehäsues erweiternde Mantelfläche wird erreicht, daß die Dichtung immer ortsfest an der Vorderwand der Ringnut gehalten wird. Dies gilt auch dann, wenn die Breite der Dichtung im eingebauten Zustand kleiner ist, als der Abstand zwischen Vorder- und Rückwand der Ringnut.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Teilbelagscheibenbremse,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der

Dichtungsanordnung im bremsfreien Zustand der Teilbelagscheibenbremse gemäß Fig, I und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der

Dichtungsanordnung im gebremsten Zustand der Teilbelagscheibenbremse gemäß Fig. 1.

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Die in Fig. 1 dargestellte Teilbelagschexbenbreinse besteht aus einem an einem nicht dargestellten Radträger oder Achsschenkel eines Fahrzeugs befestigten Bremsträger 1, auf dem ein den Rand einer Bremsscheibe 2 von außen umgreifender Bremssattel 3 axial verschiebbar geführt ist. Der Bremssattel 3 umgreift die Bremsscheibe 2 U-förmig und schließt zu beiden Seiten der Bremsscheibe 2 je eine Bremsbacke 4,5 ein. Zum Betätigen der sich im Bremsträger 1 oder im Bremssattel 3 abstützenden Bremsbacken 4,5 dient ein in der Zylinderbohrung 6 des Bremssattels 3 axial verschiebbarer Kolben 7. Der Kolben 7 ist über eine nicht dargestellte Leitung mit einem ebenfalls nicht dargestellten, bremsdruckerzeugenden Hauptzylinder verbunden. Die Leitung endet im nicht dargestellten Stromungsmitteleinlaß, der in das geschlossene Ende des Zylindergehäuses 8 führt.

Eine in einer ringförmigen Nut 10 des Zylindergehäuses 8 ausgebildete Dichtung 9 liegt mit ihrer radial inneren, zylindrischen Mantelfläche dichtend auf der zylindrischen Mantelfläche 12 des Kolbens 7 an. Der Kolben 7 ragt aus dem offenen Ende 13 des Zylindergehäuses 8 hervor und liegt mit seiner Stirnfläche 14 an der Stirnfläche 15 der Trägerplatte 16 der Bremsbacke 4an.

Das Lüftspiel der Teilbelagscheibenbremse, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, wird nach Betätigung der Bremse durch das Abstandsmaß zwischen der Stirnfläche 14 des Kolbens 7 und der Stirnfläche 17 des Bremssattels 3 abzüglich der Dicke der Bremsscheibe 2 und der beiden

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Bremsbacken 4,5 definiert. Die Stirnflächen 14,15 sowie die Bremsbacken 4,5 verlaufen parallel zu den Reiboberflächen 18,19 der Bremsscheibe 2. Die Zylinder.achse 20 verläuft senkrecht zu den Reiboberflächen 18,19.

in Fig. 2 und 3 ist nur die oberhalb der zylinderachse ausgebildete Hälfte der Dichtungsanordnung 21 dargestellt. Die radial äußere Wand 22 der Ringnut 10 bildet eine kegelstumpfförmige, sich zum offenen Ende 13 des Zylindergehäuses 8 erweiternde Mantelfläche, die am geschlossenen Ende 23 von der Rückwand 24 und am offenen Ende 13 von der Vorderwand 25 begrenzt ist. Am Übergang von der Rückwand 24 zur Zylinderbohrung 6 ist eine Phase 26 ausgebildet. An der radial äußeren Wand 22 der ringförmigen Nut 10 ist eine in Richtung zur Dichtung 9 sich, öffnende, V-förmige Nut 27 ausgebildet, die zur Vereinfachung der Herstellung der ringförmigen Nut 10 dienen soll. An der Vorderwand 25 der Ringnut 10 .schließt sich eine in Richtung des offnenen Endes 13 des Zylindergehäuses 8 erstreckende Stufe 28 an. Am übergang von Stufe 28 zur vorderwand 25 ist eine Phase 29 ausgebildet. Die axiale Breite der Dichtung 9 ist geringfügig kleiner als der Abstand zwischen Vorder- und Rückwand 25,24 der Ringnut 10.

Die Wirkungsweise der Dichtungsanordnung 21 bei Betätigung des Kolbens 7 ist folgende:

Bei hydraulischer Druckbeaufschlagung des Kolbens 7 wird die Dichtung 9 sowohl durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 7 aufgrund des hydraulischen Drucks als auch durch den hydraulischen Druck selbst gegen die Vorderwand

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25 gedrückt. Gleichzeitig wird ein Teil des radial inneren Bereichs der Dichtung 9 in den Raum der Stufe 28 elastisch hineingedrückt. Nach Überwindung des Lüftspiels werden nun die Bremsbacken 4,5 im Verhältnis zum hydraulischen Druck entsprechend stark gegen die Bremsscheibe 2 gepreßt. Steigt aufgrund erforderlicher höherer Bremsmomente der hydraulische Druck der Bremse weiter an, so wandert auch der Kolben 7 aufgrund der Gehäusedehnung am Bremssattel 3, der Kompressibilität und des Verschleißes der Bremsbacken 4,5 sowie der Bremsscheibe 2 weiter aus dem Zylindergehäuse 8 heraus. Damit der Kolben 7 aufgrund dieses zusätzlichen Wegs nicht an der Dichtung 9 vorbeigleitet, bietet der von der Stufe 28 gebildete Raum der Dichtung 9 einen optimalen Stauraum, so daß dadurch der innere Bereich der Dichtung 9 stets in Bewegungsrichtung des Kolbens 7 elastisch mitwandert. Die Stufe 28 ermöglicht eine bessere Nutzung der vorhandenen Federkennung. Nach Beendigung des Bremsvorgangs zieht die Dichtung 9, die aufgrund ihrer Verformung eine entgegen der Betätigungsrichtung des Kolbens 7 gerichtete, axiale Verschiebekraft aufweist, den Kolben 7 in seine Ausgangsstellung abzuglich des Nachstellschritts zurück, wobei die Dichtung 9 wieder weitgehenst ihre Ursprungsform einnimmt.

Der Kolben 7 gleitet erst dann während einer Bremsung an der Dichtung 9 vorbei, d.h., die Scheibenbremse stellt nach, wenn der für eine Bremse festgelegte Kolbenweg bis zum Beginn einer Nachstellung überschritten wird. Dieser festgelegte Kolbenweg setzt sich im wesentlichen aus dem Lüftspiel, der zulässigen Gehäusedehnung, sowie der Belagkompressibilität zusammen.

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Mit dieser Dichtungsanordnung 21 können besonders Teilbelag-Scheibenbremsen in Leichtbauart realisert werden, da durch diese Dichtungsanordnung besonders große Dehnungen im Bremssat±el kompensiert werden können.

Claims

ALFRED TEVES GMBH 04. NOV. 1982

Frankfurt am Main ZL/Fe/be

P 5252 /0303P H.-J. Anders -15 K. Störzel -13 U. Kley - 2

Patentansprüche

(!./Hydraulische Betätigungseinheit mit mindestens einem Zylindergehäuse und einem axial aus dem offenen Ende des Zylindergehäuses herausbewegbaren Kolben und einer ringförmigen Dichtung, die in einer in dem Zylindergehäuse ausgebildeten Ringnut angeordnet ist und den Kolben gegenüber dem Gehäuse abdichtet, dadurch gekennzeicnet, daß an der dem offnen Ende des Gehäuses näheren Vorderwand (25) der Ringnut (10) eine sich in Richtung des offnen Endes (13) des Zylindergehäuses (8) erstreckende Stufe (28) ausgebildet ist.
2. Hydraulische Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnet, daß sich an den Boden der Stufe (28) ein Abschnitt der vorderwand (25) anschließt.

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3. Hydraulische Betätigungseinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch

gekennzeicnet, daß die radial äußere Wand der Stufe (28) parallel zur Zylinderachse (29) verläuft.
4. Hydraulische Betätigungseinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch

gekennzeicnet, daß die Ausnehmung der Stufe (28) einen rechteckigen Querschnitt bildet.
5. Hydraulische Betätigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnet, daß die Ausnehmung der Stufe (28) einen quadratischen Querschnitt bildet.
6. Hydraulische Betätigungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeicnet, daß die Seiten des quadratischen Querschnitts der Stufe (28) 1 mm lang sind.
7. Hydraulische Betätigungseinheit nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch

gekennzeicnet, daß das Längenverhältnis der Vorderwand (25) der Ringnut (10) zur Seitenwand der Stufe (28) etwa 3 : 1 beträgt
8. Hydraulische Betätigungseinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicnet, daß die radiale Viand (22) der Ringnut (10) eine kegelstumpfförmige, sich zum offenen Ende des Zylindergehäuses (8) erweiternde Mantelfläche bildet.

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