DE3800679A1

DE3800679A1 - Dichtring fuer eine kolben-zylinder-einheit

Info

Publication number: DE3800679A1
Application number: DE3800679A
Authority: DE
Inventors: Klaus Winter
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1987-07-11
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1989-01-19
Anticipated expiration: 2008-01-14
Also published as: DE3800679C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring für eine Kol ben-Zylinder-Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Auf der Seite 148 der 9. Auflage 1986 des Bremsenhand buches, erschienen im Bartsch-Verlag, Ottobrunn bei Mün chen, ISBN3-89 059-008-X ist die Wirkungsweise eines sol chen Dichtringes beschrieben. Der in einer Nut eines Sat telgehäuses befindliche Gummidichtring, der einen Kolben mit Vorspannung umfaßt, wird bei einer Bremsbewegung des Kolbens durch eine vorhandene Haftreibung infolge seiner Elastizität seitlich verspannt. Der Kolben wird nach dem Lösen des Bremspedales infolge der seitlichen Verspannung sowie der Elastizität des Gummidichtringes von diesem in seine Lösestellung zurückgezogen (Roll-back-Verhalten). Speziell bei Einsatz von Gummi für diese Dichtung zeigt sich ein starkes bzw. zumindest sehr variables und auch zeitabhängiges Klebverhalten des Gummis auf der Kolben oberfläche, obwohl die Dichtungen vor bzw. bei der Montage mit Schmiermittel benetzt werden. Dieses Verhalten führt zu vergrößerten Lüftspielen, welche durch die Roll-back-Bewegung bei der Zusammenarbeit zwischen Kolben und Dichtung erzeugt werden, zumindest aber zu großen Streuungen der Lüftspiele (Lüftspiel ist die freie Distanz der Beläge zwischen Scheibe und Belagoberfläche, welche sich nach der Bremsbetätigung einstellt.). Gleiche Verhal tensweise besteht beim Knock-back-Verhalten des Kolbens. Die Knock-back-Bewegung ist die der Roll-back-Bewegung entgegengesetzt ausgeführte Bewegung des Kolbens bei Kur venfahrt oder bei Scheibenschlag. Schlechtes Roll-back- und Knock-back-Verhalten führt zu großen Pedal hüben, welches gleichermaßen sowohl ein Sicherheitsrisiko als auch ein Komfortproblem darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring und seine Wirkungsweise zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs beispieles in der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Dichtring in Ruhestellung,

Fig. 2 eine Kolben-Zylinder-Einheit bei Bremsbetätigung,

Fig. 3 einen Dichtring,

Fig. 4 ein Vulkanisationswerkzeug für einen Scheiben bremsdichtring und

Fig. 5 einen Werkzeugkern in einer Gummihülse.

Fig. 1 zeigt eine Kolben-Zylinder-Einheit in Schnittdar stellung. Ein Sattelgehäuse 1 weist eine aus einem Kolben 2 und einem Zylinder 3 bestehende Kolben-Zylinder-Einheit 2, 3 auf. In einer Nut 4 des Sattelgehäuses 1 ist ein Dichtring 5 angeordnet. Der Zylinder 3 weist einen Boden 6 mit einer Ringnut 7 auf. Zu der Ringnut 7 ist ein Boh rungskanal 8 geführt.

Fig. 2 zeigt eine Kolben-Zylinder-Einheit 2,3, die Teil einer Scheibenbremse ist, bei Bremsbetätigung. Beim Betä tigen des Bremspedals wird in einem hydraulischen System (Rohrleitungen, Bremsschlauchleitungen und Zylinder) vor handene Bremsflüssigkeit durch die auf den Hauptzylinder kolben übertragene Bremspedalkraft unter hydraulischen Überdruck gesetzt. Infolge des so entstandenen Überdruckes schieben die Kolben 2 einer Scheibenbremse unter Überwin dung des Lüftspiels zwischen Belag und Bremsscheibe die vor ihnen angeordneten Bremsbeläge von beiden Seiten gleichzeitig gegen die Reibflächen der umlaufenden Brems scheibe und pressen sie gleich stark an. Das Maß der Bremswirkung wird u.a. durch die Stärke der Belaganpres sung bestimmt. Die Belaganpressung wiederum steigt mit der auf das Bremspedal wirkenden Fußkraft bzw. mit dem er zeugten hydraulischen Überdruck. Beim Lösen des Bremspe dals wird der Hauptzylinderkolben durch seine Druckfeder in die Ausgangsstellung zurückgeschoben, das hydraulische System zur Scheibenbremse wird vollkommen drucklos. Der in einer Nut des Sattelgehäuses befindliche Gummidichtring, der den Kolben mit Vorspannung umfaßt, wurde bei der Bremsbewegung des Kolbens durch die vorhandene Haftreibung infolge seiner Elastizität seitlich verspannt. Der Kolben wird, nach dem Lösen des Bremspedals, infolge der seit lichen Verspannung sowie der Elastizität des Gummidicht ringes von diesem in seine Lösestellung zurückgezogen. Das Lüftspiel zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag beträgt auf jeder Seite der Bremsscheibe max. 0,15 mm. (Auch bei Be lagverschleiß bleibt das Lüftspiel durch die selbsttätige Nachstellung erhalten). Die Bremsscheibe kann sich nach dem Lösen der Bremse wieder frei drehen. Bei größer wer dendem Lüftspiel durch Belagverschleiß muß der Kolben einen größeren Weg als bisher zurücklegen, wobei er dann durch den Gummiring rutscht, weil dessen Rückspannkraft kleiner als die Reibkraft geworden ist. Das Nachstellen erfolgt also somit stufenlos, dem jeweiligen Verschleiß angepaßt.

Fig. 3 zeigt einen Vierkant-Gummidichtring 5. Der Gummi dichtring 5 weist eine Breite 9 von 3 ±0,2 mm, eine Dicke 10 von 3 ±0,1 mm und einen Durchmesser 11 von 61 mm auf. Für geschliffene Ringe 5 ist an einer Außenkante 12 eine Rauhtiefe von 25 Micrometern maximal zulässig. Die Innen seite 13 des Dichtringes 5, im folgenden Lauffläche ge nannt, weist eine Rauhtiefe von 2-12 Micrometern auf. Die Vierkant-Dichtringe sind vorteilhaft aus Gummi in ver schiedenen Qualitäten, z.B. SBR, Styrol-Butagien-Rubber (Kautschuk) für einen Wirkungsbereich von -50°C bis +100°C und EPDM, Ethylen-Prophylen-Dien Rubber für einen Wirkungsbereich von -50⁰C bis +130°C für Glykolbrems flüssigkeitsbetrieb vorgesehen.

Die Rauhtiefe von 2-12 Micrometern auf der Lauffläche wird durch Sandstrahlen eines Werkzeugkernes hergestellt. Die Lauffläche ist die dem Kolben zugewandte Seite. Die Lauffläche weist Taschen auf, deren Tiefe durch die Sand bestrahlung regulierbar ist. Damit ist eine Charakteristik für Bewegungsabläufe zwischen Kolben und Dichtring her stellbar. Die Taschen nehmen Bremsflüssigkeit auf. Damit sind gute Eigenschaften zur Relativbewegung, insbesondere eine verbesserte Gleiteigenschaft, zwischen Kolben und Dichtring gegeben.

Versuche zeigen, daß der Streubereich der "Roll-back-Hübe" des Kolbens und auch des "Knock-back-Hubes" über längere Zeiträume wesentlich enger gehalten werden können. Hier durch wird als Folge der Tothub des Pedales verringert und in engen Grenzen gehalten. Weil bei Fahrzeugen mit Schei benbremsen an der Vorderachse jeglicher Einfluß vom Volu menverbrauch über den Hauptzylinder auf den Pedalweg wegen des hohen Anteils des Volumenverbrauchs der relativ großen Scheibenbremskolben besonders gespürt wird, wird der klein gehaltene Pedal-Tothub gegenüber einem "tiefen" Pedal als besonders komfortabel beim Kunden (Kfz-Benutzer) empfun den. Ein sehr tiefes Pedal, d.h. mit großem Tothub, kann andererseits ein gewisses Sicherheitsrisiko darstellen, weil bei sehr kräftigen (Not-)Bremsungen das Reservevo lumen des Hauptzylinders aufgebraucht wurde und u.U. im als elastisch zu betrachtenden Bremssystem nicht genügend Druck aufgebaut werden kann. Verlängerte Bremswege und Un fallgefahren sind mit dem "tiefen" Pedal verbunden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind denkbar für Manschet ten im Tandem-Hauptzylinder, um Reibungsverluste zu senken (Wirkungsgradverbesserung), für Dichtungen im Regler, um die Regelpräzision zu verbessern, und für Führungsele mente, welche in geschmierten Gummilagern laufen, z.B. Dämpfungshülsen für Scheibenbremsen.

Fig. 4 zeigt ein Vulkanisierwerkzeug 14, auch Vul kanisationswerkzeug genannt, für Scheibenbremsdichtringe bzw. -rohre 15. Das Vulkanisierwerkzeug 14 weist einen Kolben 16, ein Mittelteil 17, ein Bodenteil 18 und einen Behälter 19 mit einem Einfüllstutzen 20 und einem Werk zeuginnenkern 21 mit einer Kernoberfläche 22 auf. In einem rohrförmigen Innenraum 23 zwischen dem Kern 21 und dem Mittelteil 17 verfestigt sich das Scheibenbremsdichtrohr 15. Der Werkzeugkern 21 ist an seiner zylindrischen Außen fläche 22 sandbestrahlt, anschließend verchromt und damit gegenüber dem Gummi neutral und chemisch geschützt. Das Verfahren ist so, daß der innere Kern 21 des Werkzeuges durch Sandbestrahlen und anschließendem Verchromen eine bestimmte Rauhtiefe und -charakteristik erhält. Diese Oberflächencharakteristik bildet sich dann als Negativ-Fläche auf der Innenseite des Gummirohres 15 ent sprechend ab. Damit erhalten die Gummidichtringe eine de finierte Rauhtiefe und Oberflächengestalt auf der Fläche, welche mit dem bewegten Teil, normalerweise der Kolben, in Kontakt ist. Diese bestimmte Rauhtiefe sollte aufgrund von Versuchsergebnissen zwischen 4 und 10 mm liegen. Wichtig ist auch, daß die Oberflächengestalt möglichst gleichmäßig ausgeführt wird. Dies könnte z.B. durch Innenschleifen oder -bürsten der Primat-Gummirohre, aus denen später die Dichtringe geschnitten werden, hergestellt werden. Beste Ergebnisse erzielt man aber, wenn der Innenkern 21 des Vulkanisationswerkzeuges 14 durch einen Sandstrahlvorgang gleichmäßig aufgerauht wird. Zweckmäßigerweise ist es hierbei vorteilhaft, den Innenkern 21, welcher normaler weise aus Stahl gefertigt ist, anschließend an das Sand strahlen hart zu verchromen, damit während des fortlau fenden Produktionsprozesses das Gummi nicht an der Kern oberfläche anhaftet und die Oberflächengestalt wieder ver fälscht und auch bei notwendigen Reinigungsvorgängen die Oberflächengestalt durch Materialabtrag verändert, d.h. glatt, wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer Oberflächencharakteristik des Gummirohres 15, auch Gummihülse genannt, das von einem Sandstrahlwerkzeugkern 24 bearbeitet wird. Der Werkzeugkern 24 ist an seiner Oberfläche hart verchromt und damit gegenüber dem Gummi 15 neutral und chemisch geschützt, so daß das Gummi 15 und der Werkzeugkern 24 nicht miteinander verkleben. Der Werk zeugkern 24 weist eine zweite Rauhtiefe auf. Der Werkzeug kern 24 weist eine Düse 25 auf, aus der ein Sandstrahl 26 mit einer Sandkorngröße von 30-40 (1/1000 Inch) gegen die Lauffläche 13 gestrahlt wird. Die Gummihülse 15 und der Werkzeugkern 24 führen axiale und radiale Relativbe wegungen in Richtungen 27-30 gegeneinander aus. Nach Ar beitsgangende wird das Gummi 15 in Gummidichtringe 5 zer teilt.

Bezugszeichenliste: 1 Sattelgehäuse
2 Kolben
3 Zylinder
4 Nut
5 Dichtring
6 Boden
7 Ringnut
8 Bohrungskanal
9 Breite
10 Dicke
11 Durchmesser
12 Außenseite
13 Innenseite
14 Vulkanisierwerkzeug
15 Scheibenbremsdichtrohr
16 Kolben
17 Mittelteil
18 Bodenteil
19 Behälter
20 Einfüllstutzen
21 Werkzeuginnenkern
22 Kernoberfläche
23 Innenraum
24 Werkzeugkern
25 Düse
26 Sandstrahl
27 Richtung
28 Richtung
29 Richtung
30 Richtung

Claims

1. Dichtring für eine Kolben-Zylinder-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lauffläche (13) des Dichtringes (5) aufgerauht ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Dichtring (5) in einer Scheibenbremse angeordnet ist.

3. Dichtring nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rauhtiefe der Lauf fläche (13) 2-12 Micrometer beträgt.

4. Dichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Laufflä che (13) Taschen aufweist.

5. Dichtring für eine Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lauffläche (13) des Dichtringes (5) eine Negativ-Fläche ist.

6. Dichtring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativ-Fläche von einer Außenfläche (22) eines Werkzeugkernes (21) abgebildet ist.

7. Dichtring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (22) des Werkzeugkernes (21) sandbestrahlt ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Dichtringes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lauffläche (13) des Dicht ringes (5) sandbestrahlt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß auf der Lauffläche (13) eine Rauhtiefe durch Sandstrahlen (18) eines Werkzeugkernes (16) herstellbar ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Werkzeugkern (16) eine Sandstrahldüse (17) aufweist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Werk zeugkern (16) an seiner Oberfläche hart verchromt ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Werk zeugkern (16) eine zweite Rauhtiefe aufweist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Gummi hülse (15) in Gummidichtringe (5) zerteilbar ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Gummi hülse (15) und der Werkzeugkern (16) radiale Relativ bewegungen gegeneinander ausführen.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Gummi hülse (15) und der Werkzeugkern (16) axiale Relativbe wegungen gegeneinander ausführen.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (13) sandbestrahlt ist.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihülse (15) über eine Sandstrahldüse (17) innen aufgerauht ist.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihülse (15) und/oder die Sandstrahldüse (17) radiale Relativbewegungen gegeneinander ausführen.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihülse (15) und/oder die Sandstrahldüse (17) axiale Relativbewegungen gegeneinander ausführen.

20. Verfahren zur Herstellung eines Dichtringes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenfläche (22) eines Werkzeugkernes (21) sandbestrahlt ist, die als Negativfläche auf eine Lauffläche (13) des Dichtringes (5) abgebildet ist.