DE3501659A1

DE3501659A1 - Hydraulischer druckzylinder

Info

Publication number: DE3501659A1
Application number: DE19853501659
Authority: DE
Inventors: Willi 6083 Riedstadt Hartmann
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1985-01-19
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1986-07-24

Description

ALFRED TEVES GMBH P 5701

Hydraulischer Druckzylinder

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druckzylinder, insbesondere für hydraulische Betätigungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, in dessen Zylinderbohrung mindestens ein Kolben axial verschiebbar geführt wird, wobei der Kolben mit der Zylinderbohrung einen Zylinderraum bildet und mit einer Kolbenfeder, die sich mit ihrem freien Ende in den Zylinderraum erstreckt und die durch ein am Kolben befestigtes Befestigungselement und einer an ihrem freien Ende ausgebildeten und mit dem Befestigungselement verbundenen Anschlaghülse gegen den Kolben vorgespannt ist.

Ein derartiger hydraulischer Druckzylinder ist aus der DE-OS 31 17 551 bekannt. Bei dem hier dargestellten Tandemhauptzylinder dienen die durch die Betätigungselemente und die Anschlaghülsen mit Vorspannung gefesselten Federn dazu, zum einen die Kolben in Lösestellung des Tandemhauptzylinders in ihre Ausgangsstellungen zu bewegen und zum anderen die Zentralventile in Lösestellung des Tandemhauptzylinders offen zu halten. Die im ersten Zylinderraum angeordnete Kolbenfeder erfüllt weiterhin den Zweck, daß sich während der anfänglichen Betätigung des Tandemhauptzylinders der schwimmende Kolben infolge der Kraft der gefesselten Feder am Druckstangenkolben mit gleicher Geschwindigkeit wie der Druckstangenkolben fortbewegt. Sobald im

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Sekundärdruckkreis ein Druck aufgebaut wird, bleibt der schwimmende Kolben stehen und der Druckstangenkolben bewegt sich bei gleichzeitigem Zusammendrücken seiner Kolbenfeder zu dem schwimmenden Kolben hin. Dies erfolgt solange, bis sich auch im Primärdruckkreis ein Druck aufgebaut hat. Aus den erwähnten Gründen ist deshalb die Kolbenfeder im Primärdruckraum stets· höher vorgspannt ala die Kolbenfeder im Sekundärdruckraum, wenn diese Wirkung erreicht werden soll.

Die axiale Baulänge der Zylinderbohrung wird im Bereich der Druckkammern vornehmlich durch die sich addierenden Längen der Betätigungselemente und durch die erforderlichen Kolbenwege bestimmt. Für den Sekundärkolben tritt der maximale Kolbenweg nur dann ein, wenn im zugehörigen ♦

Druckkreis ein Druckabfall entsteht. Entsprechend gilt dies auch für den Primärkolben. Aufgrund der in die «·'

Zylinderräume hineinragenden Anschlaghülsen kann aber ein bestimmter Abschnitt der Zylinderbohrung nicht als Arbeitshub für die Kolben verwendet werden, da durch die Befestigungselemente bzw. durch die Anschlaghülsen die Blocklänge der Kolben bestimmt wird. Durch die Anschlaghülsen bzw. durch die Befestigungselemente entsteht daher ein Druckzylinder, der bei einem vorgegebenen Mindesthub verhältnismäßig lang baut und dabei ein erhöhtes Gewicht verursacht. Durch die längere Bauweise wird auch eine aufwendigere Bearbeitung erforderlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen Druckzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfacherer

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Herstellung in seiner axialen Baulänge kürzer baut und dennoch in seiner Funktion unverändert bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlaghülse von mindestens zwei teleskopartig ineinanderschiebbaren Hülsen gebildet wird. Sobald sich also der Kolben den Hülsen nähert, wird die dem Kolben nähere Hülse in-die diese Hülse umgebende Hülse hineingeschoben, so daß der maximale Verschiebweg des Kolbens nur noch von der äußeren Hülse bestimmt wird. Durch die Bildung der beiden Hülsen kann die äußere Hülse in ihrer Länge um den Betrag verkürzt werden, den die innere Hülse aufweist. Hierdurch verkürzt sich bei unverändertem Kolbenweg die Länge der Zylinderbohrung und somit auch die Gesamtlänge des Druckzylinders. Durch die Baulängenverkürzung des Druckzylinders läßt sich aufgrund der oft sehr engen Einbauverhältnisse im Motorraum eines Kraftfahrzeuges dieser Druckzylinder besser integrieren. Das Ziel, stets Gewicht am Fahrzeug einzusparen, wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ebenfalls auf einfache Weise gelöst.

Die größte Baulängenverkürzung und Vereinfachung bei Anwendung zweier Hülsen wird dadurch erreicht, daß die axiale Länge beider Hülsen annähernd gleich ist und daß die Hülsen in ihrer Form ähnlich angeordnet sind. Durch die Ähnlichkeit der Hülsen verändern sich bei gleicher Bemaßung nur die Abmessungen der Hülsen. Um eine weitere Verkürzung des Druckzylinders zu erreichen, können auch mehr als zwei Hülsen ineinander geschachtelt sein, falls der Bauaufwand dabei nicht zu groß wird. Die Anzahl der

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Hülsen wird hierbei maßgebend durch den Durchmesser der Zylinderbohrung, die Kolbenfeder und die Dicke der HUlsen bestimmt.

Eine besonders einfache Herstellung und Montage der Hülsen am Kolben wird dadurch erreicht, daß die Hülsen im wesentlichen rohrförmig mit an den Enden radial verlaufenden Ringbunden ausgebildet sind, daß jeweils das dem Kolben nähere Ende der ersten und zweiten Hülse einen nach innen gerichteten, vorderen Ringbund aufweist, daß jeweils das dem Kolben fernere Ende der ersten und zweiten Hülse einen nach außen gerichteten, hinteren Ringbund bildet, daß der vordere Ringbund der ersten Hülse das Befestigungselement und gleichzeitig der vordere Ringbund der zweiten Hülse den hinteren Ringbund der ersten Hülse hintergreift und daß an dem hinteren Ringbund die Kolbenfeder anliegt, die in Ausgangsstellung des Druckzylinders über die gestreckte Länge der Hülsenanordnung die erste Hülse auf Anschlag an dem Befestigungselement hält. Hierbei können die Hülsen besonders einfach aus Rohren verschiedener Durchmesser hergestellt werden, die anschließend an ihren Enden zur Bildung der Ringbunde spanlos verformt werden.

Die Fesselung der Druckfeder durch die Hülsen und durch das Befestigungselement ist insbesondere für Hauptzylinder von Fahrzeugbremsanlagen geeignet. Durch eine entsprechende Abstimmung der axialen Längen des Befestigungselements und der Hülsen ergibt sich nämlich an der Kolbenfeder eine gewünschte Federkraft, die auf

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den Kolben eine entsprechende Verschiebekraft ausübt, die sich auch auf das Ansprechverhalten einer Bremsanlage und somit auch auf die Betätigungskraft am Bremspedal auswirkt.

Erfindungsgemäß ist auch vorgesehen, daß der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder ist·, bei dem an einem der beiden Kolben die Hülsen ausgebildet sind. Je nach Auslegung des Tandemhauptzylinders kann die gefesselte Kolbenfederanordnung sowohl im Zylinderraum des Primärbremskreises als auch im Zylinderraum des Sekundärbremskreises ausgebildet sein.

Ist die gefesselte Federanordnung im Zylinderraum des Primärbremskreises ausgebildet, so dient sie vornehmlich dazu, beim anfänglichen Hub des Tandemhauptzylinders den Sekundärkolben solange vor sich her zu schieben, bis sich im Sekundärdruckraum ein Druck aufgebaut hat; gleichzeitig dient sie aber auch dazu, den Primärkolben in Lösestellung des Tandemhauptzylinders in seine Ausgangsstellkung zu bewegen. Hierbei ist selbstverständlich eine weitere Kolbenfeder im Zylinderraum des Sekundärbremskreises erforderlich, die aber nicht gefesselt sein muß.

Ist die gefesselte Kolbenfederanordnung nur im Zylinderraum des Sekundärbremskreises ausgebildet, so verschiebt sich der Sekundärkolben erst dann, wenn die Vorspannkraft am gefesselten Kolben überwunden ist. Hierdurch soll erreicht werden, daß sich erst im Primärdruckraum ein Druck aufbaut.

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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder ist, bei dem an beiden Kolben die Hülsen ausgebildet sind. Hierdurch werden durch die gefesselten Kolbenfedern beide Kolben mit einer bestimmten Vorspannkraft beaufschlagt, wodurch der Zeitpunkt des Druckanstieges in beiden Bremskreisen bestimmt werden kann.

Bei Druckzylindern die nicht das bekannte Schnüffelloch aufweisen, sondern mit einem im Kolben ausgebildeten Zentralventil versehen sind, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Befestigungselement relativ zum Kolben verschiebbar ist und an seinem dem Kolben zugewandten Ende einen mit einem Dichtsitz zusammenwirkenden Ventilkörper trägt und daß beim Ineinanderschieben der Hülsen der Ventilkörper einen von einem Nachlaufbehälter in den zugehörigen Zylinderraum verlaufenden Kanal versperrt. Die gefesselte Kolbenfederanordnung dient hierbei gleichzeitig als Betätigungselement für das im Kolben ausgebildete Zentralventil. Auch hierbei wird durch die Hülsen die axiale Baulänge der Zylinderbohrung und somit auch die Länge des Druckzylinders reduziert. Bei Benutzung eines oder mehrerer Zentralventile, die mit den erfindungsgemäßen Hülsen ausgebildet sind, werden die bereits oben beschriebenen Vorteile aufrecht erhalten.

Ein einzigesAusführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tandemhauptzylinders, der im Längsschnitt dargestellt ist, wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.

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Der in der Figur gezeigte Tandemhauptzylinder weist ein Zylindergehäuse 1 auf, in dessen Zylinderbohrung 2 je ein Primärkolben 3 und ein Sekundärkolben 4 dichtend verschiebbar geführt sind. Aus einem nur angedeuteten Nachlaufbehälter 5 münden Nachlaufkanäle 6,7 jeweils in den hinter dem Primärkolben 3 bzw. dem Sekundärkolben 4 liegenden Raum 8 bzw. 9. In der Zeichnung wurde es nicht naher dargestellt, daß auch der hinter dem Primärkolben liegende Raum 8 nach rechts abgedichtet ist.

Die Zylinderbohrung 2 bildet mit dem Primärkolben 3 und dem Sekundärkolben 4 den Zylinderraum 10 eines Primärdruckbremskreises. Der Sekundärkolben 4 bildet mit der Zylinderbohrung 2 und dem geschlossenen Ende 11 des Zylindergehäuses 1 den Zylinderraum 12 eines Sekundärbremskeises. Die Zylinderräume 10,12 sind über in der Zeichnung nicht dargestellte Bremsleitungen mit Radbremsen eines Kraftfahrzeuges verbunden. Der Primärkolben 3 ist über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Betätigungseinrichtung mit einem ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Bremspedal eines Kraftfahrzeuges verbunden. Der Sekundärkolben 4 weist eine Dichtung 13 auf, die den Raum 9 von dem Zylinderraum 10 druckdicht trennt.

Da der Sekundärkolben 4 mit seinen zugehörigen Teilen übereinstimmend mit dem Primärkolben 3 ausgebildet ist, wird nachfolgend nur der Primärkolben 3 mit der zugehörigen Fesselanordnung 14 der Kolbenfeder 18 beschrieben.

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Der Primärkolben 3 trägt als Kolbendichtung eine Primärmanschette 15, die einen stirnseitig vorspringenden, zylindrischen Abschnitt 16 des Primärkolbens 3 umgibt. An diesem zylindrischen Abschnitt 16 stützt sich an einem Federteller 17 eine Kolbenfeder 18 ab, die als Kolbenrückstellfeder dient. Die Kolbenfeder 18 liegt an ihrem anderen Ende an einem sich radial nach außen erweiternden, hinteren Ringbund 19 einer zweiten Hülse 20 an. Der hintere Ringbund 19 liegt in der dargestellten Ausgangsstellung des Tandemhauptzylinders an der dem Zylinderraum 10 angrenzenden Stirnfläche 21 des Sekundärkolbens 4 an. An den hinteren Ringbund 19 der zweiten Hülse 20 schließt sich in der Zeichnung nach rechts ein zylindrischer Abschnitt an, der mit einem nach innen verlaufenden vorderen Ringbund 22 endet.

Die vom Ringbund 22 gebildete Öffnung 23 wird von einer ersten Hülse 24 durchdrungen, wobei deren in der Zeichnung linker Endabschnitt von einem sich radial nach außen erweiternden, inneren Ringbund 25 gebildet wird. Der hintere Ringbund 25 hintergreift den Ringbund 22 und liegt mit seiner dem Primärkolben 3 zugewandten Fläche an der dem Sekundärkolben 4 zugewandten Fläche am vorderen Ringbund 22 an. Die erste Hülse 24 weist einen zylindrischen Abschnitt auf, der sich in der Zeichnung rechts an die zweite Hülse 20 anschließt. Rechts in der Zeichnung endet der zylindrische Abschnitt mit einem sich radial nach innen erstreckenden vorderen Ringbund 26, deren Öffnung 30 von einem Befestigungselement 27 durchdrungen wird.

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Die Kolbenfeder 18 ist durch das stangenförmige und zentrale Befestigungselement 27 gefesselt, das axial beweglich durch den Federteller 17 und die erste Hülse ragt und jeweils an deren Endabschnitt mit einem Kopf bzw. 29 anliegt. Der Kopf 29 des Befestigungselementes ist mit einem Ventilkörper 31 verbunden, der in eine stirnseitige Zentralbohrung 32 des Primärkolbens 3 ragt und dort unter Freilassung von seitlichen Durchlaßkanälen 33 geführt ist. Der Ventilkörper 31 trägt eine zentrale Dichtung 48, die axial in geringem Abstand von einem Dichtsitz 47 mit einer zentralen Ausgleichsbohrung 34 im Primärkolben 3 angeordnet ist und die über eine seitliche Bohrung 35 mit dem vor dem Primärkolben 3 liegenden Raum 8 und dadurch mit der Nachlaufbohrung 6 in Verbindung steht. Der Außendurchmesser der Dichtung 48, die mit der Stirnfläche des Ventilkörpers 31 bündig abschließt, ist größer als der Durchmesser der Ausgleichsbohrung 34. Eine als Ventilschließfeder dienende Druckfeder 36 ist zwischen dem Ventilkörper 31 und dem Federteller 17 angeordnet.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Tandemhauptzylinders ist folgende:

In der Zeichnung ist der Tandemhauptzylinder in seiner Ruhestellung dargestellt. Wird der Primärkolben 3 durch eine von rechts von einem Bremspedal ausgehende Betätigungskraft in der Zylinderbohrung 2 nach links bewegt, so stützt sich über die Kolbenfeder 18 mit

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zunehmender Kraft die zweite Hülse 20 an der Stirnfläche 21 des Sekundärkolbens 4 ab. In entsprechnder Weise stützt sich mit zunehmender Kraft die Kolbenfeder des Sekundärkolbens 4 am geschlossenen Ende 11 der Zylinderbohrung 2 am Zylindergehäuse 1 ab.

Da die Kraft der durch die Fesselanordnung 14 vorgespannten Kolbenfeder 18 größer ist als die durch die Kolbenreibung am Sekundärkolben 4 erzeugte Kraft zusätzlich der im Zylinderraum 12 vorgespannten Kraft der Kolbenfeder, so wird zunächst der Sekundärkolben 4 in der Zeichnung nach links bewegt. Im selben Maße wird das Befestigungselement 37 axial freigegeben, so daß die Ventilschließfeder 38 den Ventilkörper 39 relativ zu dem Sekundärkolben 4 verschiebt, bis der Ventilkörper 39 die Ausgleichsbohrung 40 verschließt. Nun beginnt in bekannter Weise der Druckaufbau in dem Zylinderraum 12, der sich auf den mit dem Zylinderraum 12 verbundenen Bremskreis überträgt.

Durch den Druckaufbau im Zylinderraum 12 gelangt nun der Sekundärkolben 4 zunächst zum Stillstand, so daß bei weiterer Verschiebung des Primärkolbens 3 die Kolbenfeder 18 etwas zusammengedrückt wird. Im selben Maße wird das Befestigungselement 27 axial freigegeben, so daß die Druckfeder 36 den Ventilkörper 31 relativ zu dem Primärkolben 3 verschiebt, bis der Ventilkörper 31 die Ausgleichsbohrung 34 verschließt. Nun baut sich auch in bekannter Weise im Zylinderraum 10 Druck auf, der dem dem Zylinderraum 10 angeschlossenen Bremskreis zugeführt wird.

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Bei weiterer Betätigung des Primärkolbens 3 steigt der Druck im Zylinderraum 10 weiter an, so daß hierdurch der Sekundärkolben 4 ebenfalls in der Zeichnung nach links verschoben wird und auch im Zylinderraum 12 der Druck weiter ansteigt. Hierbei werden die Befestigungslemente 27 und 37 weiter in der Zeichnung nach links verschoben, so daß nun auch die ersten Hülsen 24 und 41 in die jeweils zweiten Hülsen 20 und 42 teleskopartig hineingeschoben werden.

Wenn der Primärkolben 3 in seine Ausgangslage zurückkehrt, heben die Ventilkörper 31 und 39 von den Ausgleichsbohrungen 34 und 40 ab, sobald die Kolbenfedern und 43 entlastet sind, d.h. sobald die zur Fesselung der Kolbenfedern 18 und 43 dienenden Befestigungselemente 27 und 37 auf Zug zwischen den Federtellern 17 bzw. 44 und den zugehörigen Hülsen 24,20 bzw. 41,42 beansprucht werden. Hierbei sind die Zugkräfte der Kolbenfedern 18,43 größer als die Federkräfte der Ventilschließfedern 36 und 38.

Tritt nun beispielsweise im Zylinderraum 10 ein Druckabfall infolge einer Undichtigkeit auf, so wird der Primärkolben 3 in der Zeichnung nach links soweit verschoben, bis der Federteller 17 am vorderen Ringbund 22 der zweiten Hülse 20 anliegt. Hierbei verschiebt sich die erste Hülse 24 in den von der zweiten Hülse 20 gebildete Freiraum 45 hinein. Das gleiche gilt für das Befestigungselement 27.

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Die freie Länge des Befestigungselemente 27 darf somit nicht langer sein, als die Länge des von der zweiten Hülse 20 gebildeten Freiraums 45, zusätzlich der Tiefe der im Sekundärkolben 4 ausgebildeten Sacklochbohrung 46, in die der Kopf des Befestigungselements 27 eintaucht. Die zweite Hülse 20 muß also so dimensioniert sein, daß die vom Primärkolben 3 übertragene Kraft schadlos von der zweiten Hülse 20 auf den Sekundärkolben 4 übertragen werden kann.

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Claims

ALFRED TEVES GMBH 28. November 1984

Frankfurt am Main ZL/Fe/be

P 5701 / 1449P * W. Hartmann - 2

Patentansprüche

i.^: Hydraulischer Druckzylinder, insbesondere für hydraulische Betätigungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit einem Zylindergehäuse, in dessen Zylinderbohrung mindestens ein Kolben axial verschiebbar geführt wird, wobei der Kolben mit der Zylinderbohrung einen Zylinderraum bildet und mit einer Kolbenfeder, die sich mit ihrem freien Ende in den Zylinderraum erstreckt und die durch ein am Kolben befestigtes Befestigungselement und einer an ihrem freien Ende ausgebildeten und mit dem Befestigungselement verbundenen Anschlaghülse gegen den Kolben vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlaghülse von mindestens zwei teleskopartig ineinanderschiebbaren Hülsen (24,20) gebildet wird.
2. Hydraulischer Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge beider Hülse (24,20) annähernd gleich ist und daß die Hülsen (24,20) in ihrer Form ähnlich ausgebildet sind.

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3. Druckzylinder nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (24,20) im wesentlichen rohrförmig mit an den Enden radial verlaufenden Ringbunden (19,22 und 25,26) ausgebildet sind, daß jeweils das dem Kolben (3) nähere Ende der ersten und zweiten Hülse (24,20) einen nach innen gerichteten, vorderen Ringbund (26,22) aufweist, daß jeweils das dem Kolben (3) fernere Ende der ersten und zweiten Hülse (24,20) einen nach außen gerichteten, hinteren Ringbund (25,19) bildet, daß der vordere Ringbund (26) der ersten Hülse (24) das Befestigungselement (27) und gleichzeitig der vordere Ringbund (22) der zweiten Hülse (20) den hinteren Ringbund (25) der ersten Hülse (24) hintergreift und daß an dem hinteren Ringbund (19) der zweiten Hülse (20) die Kolbenfeder (18) anliegt, die in Ausgangsstellung des Druckzylinders über die gestreckte Länge der Hülsenanordnung (24,20) die erste Hülse (24) auf Anschlag an dem Befestigungselement (27) hält.
4. Druckzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chne t, daß der Druckzylinder ein Hauptzylinder einer Fahrzeugbremsanlage ist.
5. Druckzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder ist, bei dem an einem der beiden Kolben (3 oder 4) die Hülsen (24,20 bzw. 41,42) ausgebildet sind.

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6. Druckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder ein Tandemhauptzylinder ist, bei dem an beiden Kolben (3 und 4) die Hülsen (24,20 und 41,42) ausgebildet sind.
7. Druckzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (27) relativ zum Kolben (3) verschiebbar ist und an seinem dem Kolben (3) zugewandten Ende einen mit einem Dichtsitz (47) zusammenwirkenden Ventilkörper (31) trägt und daß beim Ineinanderschieben der Hülsen (24,20) der Ventilkörper (31) eine von einem Nachlaufbehälter (5) in den zugehörigen Zylinderraum (10) verlaufende Ausgleichsbohrung (34) versperrt.

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