DE3819737C2 - Verfahren zur genauen Einstellung des Leerweges zumindest eines Kolbens in einem Hauptzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur genauen Einstel­ lung des Leerweges zumindest eines Kolbens in einem Haupt­ zylinder einer druckmittelbetätigten Bremsanlage für Fahr­ zeuge. Als Hauptzylinder wird der Zylinder bezeichnet, der durch Fußkraft oder eine Hilfskraft (Druckluft, Vakuum, hydraulischer Druck) betätigt wird. Über den Hauptzylinder wird der gesamte Bremsvorgang eingeleitet und gesteuert, da beim Tritt auf das Bremspedal der Hauptzylinder-Kolben die Bremsflüssigkeit, die sich im Bremssystem befindet, in die Scheibenbrems- bzw. Drahtzylinder drückt.

Genauere Einzelheiten über die Wirkungsweise und den Auf­ bau von Hauptzylindern sind in dem Bremsenhandbuch, 9. Auflage, erschienen im Bartsch-Verlag, Ottobrunn bei München, Seiten 34 bis 73, insbesondere Seite 34 bis 37 und 52 bis 55, beschrieben.

Um das Bremssystem entlüften zu können und um einen Druck­ ausgleich zwischen dem Bremssystem und dem Ausgleichsbe­ hälter bei Temperaturschwankungen herbeiführen zu können, ist der Zylinderraum des Hauptzylinders mit dem Aus­ gleichsbehälter über eine Ausgleichsbohrung verbunden. Ein Druckaufbau in dem Bremsensystem ist also erst dann mög­ lich, wenn bei der Betätigung des Bremskolbens dieser die Ausgleichsbohrung verschließt und im Fortgang seiner Bewe­ gung die verbleibende Bremsflüssigkeit in dem Zylinderraum verdichtet. Dementsprechend ist eine Pedalbewegung einer bestimmten Länge notwendig, ehe überhaupt erst ein Brem­ sendruck in dem Bremsensystem aufgebaut werden kann. Der Weg des Kolbens von seiner Ruhestellung bis zu dem Punkt, an dem er die Ausgleichsbohrung vollkommen verschließt und damit bei seiner Fortbewegung einen Druck im Zylinderraum aufbauen kann, wird als Leerweg bezeichnet.

Hauptzylinder in Bremsensystemen setzen sich aus einer großen Anzahl von einzelnen Bauteilen zusammen, die alle mit den notwendigen Toleranzen gefertigt sind. Da die Bau­ teile vielfach geometrisch hintereinander angeordnet sind, addieren sich die notwendigen Toleranzen, so daß die sich tatsächlich ergebenden Leerwege beträchtliche Beträge an­ nehmen können. Darüberhinaus kann der Leerweg in jedem Hauptzylinder einen anderen Wert annehmen, so daß jede Bremse bei einem anderen Betätigungsweg anspricht.

Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführten Gat­ tung und hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren vor­ zuschlagen, bei dem der Leerweg auf einen festen vorgege­ benen Wert eingestellt werden kann, wobei sich dieser Wert sehr klein, beispielsweise 1 mm groß, halten läßt.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem Hauptanspruch ergebenden Verfahrensschritte ge­ löst. Die Erfindung besteht also im Prinzip darin, als erstes festzustellen, in welcher Kolbenstellung die Man­ schette gerade die Ausgleichsbohrung verschließt, als nächstes zu messen, in welchem Abstand zu einem bestimmten Bezugspunkt am Hauptzylinder die benötigte Kolbenkraft am Kolben in dieser Stellung angreifen würde und danach schließlich durch Einlegen von Abstandsscheiben den An­ griffspunkt der Kraft derart zu verschieben, daß sein Ab­ stand ein vorgeschriebenes Funktionsmaß in bezug auf einen Bezugspunkt am Hauptzylinder besitzt. Selbstverständlich können auch andere Maßnahmen ergriffen werden, die geeig­ net sind, den Angriffspunkt der Kraft auf das geeignete Maß zu verschieben, wie beispielsweise die Einfügung ge­ normter Druckpilze, mit Schraubgewinde versehene Abstands­ halter o. ä.

Um nun auf einfache Weise die Lage des Kolbens zu erken­ nen, in der dieser gerade mit seiner Manschette die Aus­ gleichsöffnung verschließt, empfiehlt sich in Weiterbil­ dung der Erfindung ein in Anspruch 2 dargelegter Verfah­ rensschritt. Bei dieser Maßnahme wird die Tatsache ausge­ nutzt, daß beim Verschließen der Ausgleichsöffnung eine Änderung des Drucks stattfinden muß, der auf den Zylinder­ raum und/oder den Verbindungsweg zwischen Druckquelle und Ausgleichsöffnung ausgeübt wird. Dabei wird entweder der Druck beim Verschließen der Ausgleichsöffnung abfallen, wenn der im Zylinderraum gemessene und über die Aus­ gleichsöffnung zugeführte Druck betrachtet wird oder aber der Druck ansteigen, wenn man den über die Ausgleichsöff­ nung entweichenden Druck auf dem Verbindungsweg zwischen Behälter und Ausgleichsöffnung betrachtet bzw. mißt.

Auf diese Weise läßt sich ohne Schwierigkeiten die tat­ sächliche Verschlußlage des Kolbens unabhängig von den bei der Herstellung auftretenden Toleranzen feststellen.

Die Ansprüche 3 und 4 beschreiben vorteilhafte Verfahrens­ schritte zur Messung der Druckänderungen, wobei einmal ge­ mäß Anspruch 3 der Druckabfall oder aber gemäß Anspruch 4 der Druckanstieg gemessen werden kann.

Zur Verlegung des Kraftangriffspunkts auf ein für den Ein­ bau des Hauptzylinders in die Bremsanlage (insbesondere Bremskraftverstärker) notwendiges Maß (Funktionsmaß) empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung ein Verfah­ rensschritt nach Anspruch 5. Dabei wird in den hohlen Schaft am Ende des Kolbens ein Druckpilz mit geeigneten Abmessungen, insbesondere mit geeigneter Höhe eingelegt, durch welchen der Angriffspunkt entgegen der Betätigungs­ richtung des Kolbens verschoben wird.

Vielfach ist es erwünscht, das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Hauptzylindern mit zwei oder mehr Kolben anzuwen­ den. In diesem Fall empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Anwendung der Verfahrensschritte nach An­ spruch 6. Dieses spezielle Verfahren besteht im Prinzip darin, nach der Herstellung des Funktionsmaßes für den ersten Kolben diesen aus dem Zylinder heraus zunehmen und die Verschlußlage eines zweiten Kolbens gegenüber einer zweiten Ausgleichsbohrung festzustellen. Der Abstand der Kraftangriffsebene auf diesen zweiten Kolben in dessen Verschlußlage wird anschließend entsprechend der Messung beim ersten Kolben festgestellt. Anschließend wird der Ab­ stand unter der Bedingung neu berechnet, daß der Kolben einen vorbestimmten Leerweg im Ruhezustand vor der Aus­ gleichsbohrung stehen soll. Schließlich wird der Kraftan­ griffspunkt des ersten Kolbens am zweiten Kolben derart verschoben, daß der erste Kolben gerade an dem zweiten Kolben angreifen kann, wenn beide Kolben sich in der ge­ wünschten Ruhelage mit dem vorbestimmten Leerweg befinden.

Gemäß dem Verfahrens schritt nach Anspruch 7 wird man den Leerweg für beide Kolben in dem Hauptzylinder in der Regel gleich groß wählen, damit die beiden Bremskreise bei Betä­ tigung der Bremsanlage gleichzeitig ansprechen. Für den Fall, daß eine andere Reihenfolge des Ansprechens der ein­ zelnen Bremskreise gewünscht wird, läßt diese Reihenfolge sich aber auch durch eine entsprechende Einstellung unter­ schiedlicher Leerwege gemäß der Erfindung unschwer errei­ chen, indem für den den zuerst ansprechenden Bremsenkreis versorgenden Kolben der kürzere Leerweg gewählt wird.

Als zweckmäßige Länge für den Leerweg hat sich gemäß dem Verfahrens schritt nach Anspruch 8 eine Größe von 1 mm be­ währt.

Zur Einstellung der Kraftangriffsebene am zweiten Kolben empfiehlt sich die Anwendung eines Hauptzylinders nach Anspruch 9, wobei die gefesselte Lage eines mit dem ersten Kolben verbundenen und von diesem über eine Feder in Ab­ stand gehaltenen Topfes für die Angriffsebene der Kraft am zweiten Kolben maßgeblich ist.

Es sind aber auch andere Maßnahmen vorstellbar, indem bei­ spielsweise durch Anfügen von Abstandsplatten am rück­ wärtigen Ende des zweiten Kolbens dessen Kraftangriffs­ punkt entgegen der Betätigungsrichtung des Kolbens auf das gewünschte Maß gebracht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 in geschnittener und teilweise gebrochener Dar­ stellung das hintere Ende eines Tandemzylinders,

Fig. 2 einen Tandemzylinder gemäß Fig. 1 mit herausge­ nommenem ersten Kolben,

Fig. 3 den aus dem Tandemzylinder gemäß Fig. 2 herausge­ nommenen ersten Kolben und

Fig. 4 den gesamten Tandemzylinder gemäß den Fig. 1 bis 3.

Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Tandemzylinder, wie er beispielsweise auf den Seiten 52 bis 64 des obengenann­ ten Bremsen-Handbuches ausführlich beschrieben ist. Dieser Zylinder wird daher nur so weit beschrieben, wie es im Zu­ sammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren notwendig ist.

Fig. 1 zeigt in geschnittener Darstellung den hinteren Teil eines Tandemhauptzylinders 1, dessen Gehäuse 2 einen Zylinderraum 17 umschließt. An den Wänden des Zylinder­ raums 17 ist die Mantelfläche eines ersten Kolbens 5 ge­ führt, welcher vielfach als Druckstangenkolben bezeichnet wird, weil an seiner in Fig. 1 gezeigten Rückseite, ausge­ hend von dem Bremskraftverstärker, eine Druckstange an­ greift. Der Druckstangenkolben 5 ist gegenüber dem Zylin­ derraum 17 mittels der ringförmigen Manschette 4 abgedich­ tet, so daß sich hierdurch ein druckdichter Raum ergibt. Dieser Raum ist über eine radial verlaufende Ausgleichs­ bohrung 3 und einen Verbindungskanal 18 mit der Anschluß­ öffnung 19 des in der Zeichnung nicht dargestellten Aus­ gleichsbehälters verbunden.

Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist der erste Kolben 5 innerhalb des Zylinderraums so verschoben worden, daß er mit seiner an ihm befestigten Manschette 4 gerade die Aus­ gleichsbohrung 3 abdeckt, wodurch diese verschlossen ist.

Diese Lage des Kolbens 5 läßt sich relativ leicht dadurch bestimmen, daß man die beim Erreichen dieses Zustandes auftretende Druckänderung auswertet. Mißt man nämlich ei­ nen über die Anschlußöffnung 19 zugeführten Druck im Ver­ bindungskanal 18, so wird dieser beim Verschließen der Ausgleichsbohrung ansteigen, da über diese Bohrung kein Druckmittel mehr in den Zylinderraum 17 und von diesem aus dem Zylinder heraus austreten kann. Vielmehr wird durch die weitergehende Bewegung des ersten Kolbens 5 nach links das in dem Zylinderraum 17 befindliche Druckmittel zusam­ mengepreßt, so daß auf diese Weise ein Verschließen der Ausgleichsbohrung 3 festgestellt werden kann. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß man zur Erzeugung des not­ wendigen Meßdruckes eine Flüssigkeit, insbesondere Brems­ flüssigkeit verwendet. Insbesondere kann die durch das Verschließen der Öffnung auftretende Druckschwankung auch durch eine Druckluftquelle gemessen werden.

Eine andere Möglichkeit zum Messen der Verschlußlage des ersten Kolbens besteht darin, daß der über die Ausgleichs­ bohrung zugeführte Druck durch deren Verschließen im Zy­ linderraum 17 abfällt. Es kann also auch das Verschließen der Ausgleichsbohrung durch das Feststellen eines Druckab­ falls im Zylinderraum festgestellt werden. Wichtig dabei ist, daß die so festgestellte Lage des ersten Kolbens in keiner Weise abhängig von den Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Hauptzylinders ist.

Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird nunmehr in der Verschlußlage des ersten Kolbens 5 die Lage der Kraftan­ griffsebene B am Boden eines Topfansatzes 6 am hinteren Ende des hinteren Kolbens 5 gemessen. In Fig. 1 hat der Abstand zwischen einer Bezugsebene A am Gehäuse 2 des Hauptzylinders 1 und der Kraftangriffsebene B einen Wert a. Schiebt man nun den Kolben 5 um einen vorgegebenen Leerweg k in Fig. 1 nach rechts, so ist der Abstand zwi­ schen den beiden Ebenen A und B gleich a + k. Wird also der Leerweg k = 1 mm, so ist der Abstand zwischen A und B dann a + 1.

Unter der Voraussetzung, daß, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Kraft am hinteren Ende des ersten Kolbens 5 in der Ebene C angreifen soll, die von einer vorgegebenen Bezugs­ ebene A als Abstand ein Funktionsmaß b besitzt, ist also die Angriffsfläche im Topfansatz 6 von der Ebene B in Fig. 1 in die Ebene C (s. Fig. 3) zu verlagern. Dies geschieht durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise indem man in den Boden des Topfansatzes 6 eine Anzahl von Abstandsscheiben 16 (s. Fig. 3) oder einen Druckpilz 15 von geeigneter Höhe einlegt. Selbstverständlich lassen sich auch beide Maßnah­ men miteinander kombinieren. Hat man in Fig. 1 einen Ab­ stand a gemessen, so beträgt der Abstand f unter Berück­ sichtigung des Leermaßes f = a + k. Da aber voraus­ setzungsgemäß das Funktionsmaß b sein soll, so beträgt der Abstand h, der mit Hilfe von Abstandsscheiben o. ä. aufge­ füllt werden soll, h = b-f = b-a-k. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Ruhezustand der erste Kolben genau das gewünschte Leermaß k besitzt.

Bei einem Tandemhauptzylinder, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, muß nun noch anschließend dafür gesorgt werden, daß in der Ruhestellung auch der zweite Kolben (vielfach auch als Zwischenkolben bezeichnet) das richtige Leermaß be­ sitzt. Hierzu geht man anfangs analog, wie im Zusammenhang mit dem ersten Kolben beschrieben, vor, indem man bei­ spielsweise durch Druckmessungen, aber auch möglicherweise durch optische Messungen, den zweiten Kolben 20 in eine Lage bringt, in der er mit seiner Manschette 21 die zweite Ausgleichsbohrung 22 gerade verschließt. Diese Einstellung erfolgt bei herausgenommenem ersten Kolben (Fig. 3), wie in Fig. 2 gezeigt. Nun mißt man den Abstand der Angriffs­ ebene D am zweiten Kolben 20 von der Bezugsebene A am Ge­ häuse 2 des Tandemzylinders 1, die, wie in Fig. 2 gezeigt, den Abstand c haben möge. Unter Berücksichtigung eines Leermaßes m für den zweiten Kolben beträgt der Abstand g von der in Fig. 2 gezeigten Rückfläche D des zweiten Kol­ bens zur Bezugsebene A dann g = c-m.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, greift der erste Kolben mit Hilfe eines Topfes 13 an der Rückfläche 14 des zweiten Kolbens 20 an. Dieser Topf 13 wird mittels einer Feder ge­ genüber dem ersten Kolben 5 in Abstand gehalten, wobei der Topf 13 mittels einer verdrehbaren Einstellschraube 10 gegenüber dem ersten Kolben 5 gefesselt ist. Da die vor­ dere Stirnfläche E gleichzeitig die Angriffsfläche des ersten Kolbens 5 an dem zweiten Kolben 20 ist, muß über die Stellschraube der Abstand des Topfes 13 derart ver­ stellt werden, daß in der Ruhelage des Tandemzylinders die Kolben sich in der gewünschten Lage unter Berücksichtigung des vorgesehenen Leerweges befinden und gleichzeitig, wie in Fig. 4 ersichtlich, das gewünschte Funktionsmaß b ein­ gehalten wird. Nimmt man an, daß in Fig. 4 die beiden Kol­ ben sich in ihrer das gewünschte Leermaß berücksichti­ genden Ruhelage befinden, so ist der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Topfes 13 (Ebene E) und der hinteren An­ griffsebene c innerhalb des Ansatzes 6 am ersten Kolben g + b. Dieser gewünschte Abstand soll mit d bezeichnet werden und ist in Fig. 3 eingezeichnet. Es gilt also, d = g + b. Hinsichtlich des angewendeten Verfahrens bedeutet dies, daß, ausgehend von der Ebene C die Stellschraube 10 so weit herausgeschraubt werden muß, bis der Abstand d er­ reicht ist, wobei d = c-m + b gilt.

In der Regel wird man das Leermaß k für den ersten Kol­ ben 1 genauso groß wählen wie das Leermaß m des zweiten Kolbens, so daß k = m ist. Dieser Wert ist vorzugsweise 1 mm.

Nach der Einstellung des richtigen Abstandes d wird die Einstellung der Stellschraube 10, die mit ihrem Kopf 12 den Topf 13 hält und über das Gewinde 11 verstellbar ist (s. Fig. 3) arretiert. Der so eingestellte erste Kolben wird hinter den zweiten Kolben 20 in den Zylinderraum 17 eingeschoben und anschließend die entsprechenden Dichtun­ gen in das hintere Ende des Gehäuses 2 eingefügt.

Claims (9)

1. Verfahren zur genauen Einstellung des Leerweges (k, m) zumindest eines Kolbens (5) in einem Hauptzylinder (1) einer druckmittelbetätigten Bremsanlage für ein Fahr­ zeug, bei dem der Kolben (5) mit seiner Manschette (4) in Betätigungsrichtung der Druckstange vor einer Aus­ gleichsbohrung (3) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) so weit in Betäti­ gungsrichtung verschoben wird, bis er mit seiner Man­ schette (4) die Ausgleichsbohrung (3) gerade ver­ schließt, daß bei dieser Kolbenstellung der Abstand (a) der ersten Angriffsebene (B) der Druckstange am Kolben (5) von einer Bezugsebene (A) am Hauptzylinder (1) gemessen und durch Einlegen von Abstandsscheiben (16) oder andere Maßnahmen (15) die erste Angriffs­ ebene (B) in eine zweite Angriffsebene (C) derart ver­ legt wird, daß diese unter Berücksichtigung eines vor­ gegebenen Leermaßes (k) einen vorgegebenen Abstand (b, Funktionsmaß) von der Bezugsebene (A) hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen der Verschlußlage (Fig. 1) des Kolbens (5) durch Messen einer Druckän­ derung festgestellt wird, die durch das Verschließen der Ausgleichsbohrung (3) mittels der Manschette (4) bedingt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckänderung der Druckabfall im Zylinderraum (17) des Hauptzylinders (1) an einer Öffnung im Hauptzylinder (1) gemessen wird, der durch Verschließen der mit einer Druckquelle verbundenen Ausgleichsbohrung (3) auftritt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckänderung der Druckan­ stieg auf dem Verbindungsweg zwischen der Druckquelle und der Ausgleichsbohrung (3) gemessen wird, welcher beim Verschließen der mit einer Druckquelle verbun­ denen Ausgleichsbohrung (3) auftritt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des vorgegebenen Abstands (b, Funktionsmaß) ein Druckpilz (15) mit geeigneten Abmessungen zwischen Druckstange und ursprünglicher Angriffsebene (B) der Druckstange am Kolben (5) eingelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kolben (20) mit seiner Manschette (21) in seiner Betätigungs­ richtung so weit verschoben wird, bis er mit seiner Manschette (21) eine zweite Ausgleichsbohrung (22) verschließt, daß in dieser Stellung des zweiten Kol­ bens (20) der zweite Abstand (c) der dritten Angriffs­ ebene (D, Fig. 2) am zweiten Kolben (20) gegenüber der Bezugsebene (A) am Hauptzylinder (1) gemessen und an­ schließend die vierte Angriffsebene (E) des ersten Kolbens (5) am zweiten Kolben (20) mit geeigneten Maß­ nahmen so weit in Angriffsrichtung verstellt wird, bis der um einen vorgegebenen Leerweg (m) verminderte zweite Abstand (c) vermehrt um das am ersten Kolben (5) eingestellte Funktionsmaß (b) gleich dem Abstand der zweiten Angriffsebene (C) von der vierten An­ griffsebene (E) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Leerweg (m) des zweiten Kolbens (20) der gleiche Wert wie für den Leerweg (k) des ersten Kolben (5) gewählt ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerweg (k, m) 1 mm beträgt.

9. Hauptzylinder zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Angriffsebene (E) durch die umlaufende Auflagefläche eines federnd am vorderen Ende des ersten Kolbens (5) abgestützten Topfes (13) gebildet ist, welcher durch eine Einstell­ schraube (10) in seinem Abstand gegenüber dem ersten Kolben (5) einstellbar gefesselt ist.