DE4215079A1 - Kolben mit Zentralventil für hydraulische Bremsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben, der sich aus dem Ober­ begriff des Hauptanspruchs ergebenden Gattung. Derartige Kolben sind aus der DE-OS 39 32 248 bekannt.

Als nachteilig bei dem verwendeten Zentralventil wird emp­ funden, daß bei dem Einbau des Ventileinsatzes, also der Kombination aus Ventilsitz und Stützeinsatz, besondere Sorg­ falt verwendet werden muß. Ist der Ventilstift mit dem Stützeinsatz, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Ver­ kleben, nicht besonders zuverlässig verbunden, so kann es geschehen, daß beim Einfügen des gesamten Ventileinsatzes sich der Ventilsitz durch die seitliche Reibung an der Auf­ nahmebohrung im Kolben vom Stützeinsatz löst. Das kommt da­ her, daß gegenüber einer axialen Verschiebung der beiden Einsätze nur die Kräfte entgegenwirken können, die durch Reibschluß bzw. die Haftwirkung des Klebers gegeben sind.

Die Erfindung geht daher aus von einem Kolben der eingangs genannten Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, diesen Kolben weiter zu vereinfachen, indem er insbesondere leich­ ter hergestellt und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ergebenden Merkmale gelöst. Die Er­ findung besteht im Prinzip also darin, die Kombination aus Ventilsitz und Stützeinsatz mit in axialer Richtung hinrei­ chenden Hinterschneidungen zu versehen, die bei der Montage, aber auch während des Betriebs auftretenden axialen Kräfte ohne Schwierigkeiten aufzunehmen vermögen, so daß sich der Ventilsitz gegenüber dem Stützeinsatz nicht in axialer Rich­ tung verschieben kann.

Bei dem vorbekannten Ventileinsatz gemäß der DE-OS 39 32 248 ragt der Stützeinsatz mit einem ringförmigen Ende in eine gestufte Bohrung des Kolbens. Um den Ventileinsatz daher montieren zu können, sind spiralförmige Entlüftungsnuten notwendig und hinsichtlich des Ventileinsatzes ergibt sich eine in der Regel unerwünschte doppelte Zentrierung. Die hierfür notwendigen genauen Fertigungstoleranzen lassen sich nur schwer herstellen.

Außerdem muß bei automatisierter Montage besonders darauf geachtet werden, daß der Ventileinsatz nicht in axial fal­ scher Lage eingebaut wird. Um hier weitere Vereinfachungen zu schaffen, empfiehlt sich die Anwendung der in Anspruch 2 aufgeführten Merkmalskombination. Mit anderen Worten bedeu­ tet dies, daß auf den ringförmigen Ansatz am Stützeinsatz und damit auf eine durchgehende Führung des Ventilstößels innerhalb dieses Stützeinsatzes verzichtet wird, wodurch der Ventileinsatz in beiden axialen Lagen verbaubar wird. Hinzu­ kommt, daß die Dichtwirkung des Ventileinsatzes gegenüber der Kolbenbohrung noch erhöht wird, da durch die beidseitige Dichtfläche auch die Stirnfläche des Ventileinsatzes zur Ab­ dichtung gegenüber der Kolbenbohrung am Boden dieser Bohrung beiträgt. Der Ventileinsatz wird durch die genannte Maßnahme auch einfacher hergestellt, da die Lage des Stützeinsatzes während der Verbindung mit dem Ventilsitz gleichgültig ist.

Bei dem bekannten Zentralventil gemäß DE-OS 39 32 248 ist der Ventilkörper mit einem ringförmigen Vorsprung versehen, um die Dichtwirkung zu erhöhen. Nachteile können dabei sein, daß durch die starren Kanten des Ventilkörpers der Dichtsitz des Ventilsitzes unter Umständen verletzt werden kann. Als nachteilig wird weiterhin angesehen, daß der ringförmige Vorsprung sehr genau gefertigt werden muß, so daß hier in der Regel eine Nachbearbeitung notwendig sein wird. Zwar ließe sich hier durch besonders maßgenaue Gießverfahren, wie beispielsweise Aluminium-Druckguß, Abhilfe schaffen, für derartige Verfahren sind aber die Herstellungskosten hoch. Als Abhilfe hierzu wird in Verbesserung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 3 vorgeschlagen. Die er­ höhte Dichtwirkung wird also hier durch Angießen eines ring­ förmigen Vorsprungs an den Ventilsitz erreicht. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Ventilkörper in einfacher Weise als geschlagenes Stahlteil auszuführen und auf ein Gußver­ fahren zu verzichten.

Wird hierbei der Ventileinsatz symmetrisch ausgeführt, so empfiehlt sich in Verbesserung der Erfindung die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 5. Da bei symmetrischem Aufbau des Ventileinsatzes jede der beiden Stirnflächen des Ventil­ sitzes mit einem ringförmigen Vorsprung versehen ist, stellt die ringförmige Aufnahmeausnehmung eine Möglichkeit dar, die Maßhaltigkeit des Ventileinsatzes gegenüber dem Kolben zu verbessern. Außerdem werden mögliche Axialkräfte, die von dem am Boden der Bohrung eingepreßten ringförmigen Vorsprung ausgehen könnten, von dem Ventileinsatz ferngehalten.

Beim Angießen des Ventilsitzes an den Stützeinsatz muß die­ ser zuvor in eine Form eingespannt werden. Um hierbei die axiale Bohrung des Stützeinsatzes nicht zu verletzen, wird die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 5 empfohlen.

Um die erfindungsgemäße Hinterschneidung zwischen Ventilsitz und Stützteinsatz zu erreichen, sind eine ganze Reihe von Ausformungen des Stützeinsatzes möglich. Eine besonders ein­ fache und zuverlässig wirkende Ausformung beschreibt die Merkmalskombination nach Anspruch 6. Ein derart ausgeformter Stützeinsatz läßt sich besonders einfach durch ein Gußver­ fahren oder Preßverfahren gewinnen.

Anspruch 7 beschreibt eine weitere Möglichkeit zur Ausge­ staltung des Stützeinsatzes, durch den sich eine erhöhte Fe­ stigkeit, insbesondere in axialer Richtung erreichen läßt.

Weiter oben war schon erläutert worden, daß der bekannte Ventileinsatz gemäß DE-OS 39 32 248 im Prinzip eine doppelte Zentrierung erfordert. Andererseits soll dieser Ventilein­ satz gleichzeitig zur maßhaltigen Führung des Ventilstößels verwendet werden. Wendet man dieses Prinzip auf den vorlie­ genden Ventilsitz an, so müßte der Stößel durch zwei mitein­ ander fluchtende Bohrungen geführt werden. Hierdurch könnten sich Schwierigkeiten ergeben, die in Weiterbildung der Er­ findung durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 8 be­ seitigt werden. Der Ventilstößel wird somit nur in der Axialbohrung des Kolbens geführt, so daß die Wände des axia­ len Kanals gleichzeitig als Führungsflächen dienen.

Als Materialkombination hat sich die Verwendung von Alumini­ um sowohl für den Stützeinsatz, als auch den Kolben selbst bewährt. Dabei ist der Aufbau der Einzelteile zueinander so gewählt, daß durch den aus einem anderen Material, nämlich vorzugsweise Stahl, gefertigten Ventilkörper keine nachtei­ ligen Folgen entstehen. Hilfsweise kann es sich empfehlen, die aufeinander gleitenden Flächen unterschiedlichen Metalls durch Beschichtung voneinander zu isolieren, was beispiels­ weise durch Vernickeln, durch Verzinken o. ä. geschehen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläuert. Dabei wird auf die DE-OS 39 32 248 Bezug genommen und die einzelnen Elemente eines Hauptzy­ linders, insbesondere eines Tandemhauptzylinders nur soweit erläutert, wie sie von dem dort beschriebenen Zylinder ab­ weichen.

Der in abgeschnittener Darstellung gezeigte Kolben 1, der beispielsweise der Druckstangenkolben oder der Sekundärkol­ ben eines Tandem-Hauptzylinders sein kann, ist mit einer Stufenbohrung 2 versehen, die sich aus einem ersten Boh­ rungsabschnitt 3 großen Durchmessers und einem hierzu ge­ stuften zweiten Bohrungsabschnitt 4 mit geringfügig vermin­ dertem Durchmesser und einem dritten Bohrungsabschnitt 3 stark verminderten Durchmessers zusammensetzt.

Die Zeichnung zeigt einen Ventileinsatz 6, zu dem ein Ven­ tilsitz 7 sowie ein Stützeinsatz 8 gehört. Der Ventilsitz 7 ist auf den Stützeinsatz 8 vulkanisiert bzw. gegossen. Um die Aufnahme axialer Kräfte zwischen Ventilsitz und Stütz­ einsatz 8 zu verbessern, ist der Stützeinsatz 8 mit einem ringförmigen Bund 9 versehen. Die Zeichnung zeigt hinsicht­ lich des Bundes 2 Versionen, die wahlweise verwendet werden können. Auf der rechten Seite der Zeichnung ist ein Bund 9A mit rechteckförmigem Querschnitt gezeigt, der vorzugsweise angewendet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Bund 9B, wie auf der linken Seite der Zeichnung gezeigt, mit einer im wesentlichen konischen Form zu versehen, die in ei­ nen rechteckförmigen Abschnitt übergeht.

Der Ventileinsatz 6 ist zu seiner quer zur Längsachse der Bohrung 3 liegenden Mittelebene hin symmetrisch aufgebaut, so daß er in beiden Lagen verbaut werden kann. Die Axialboh­ rung 10 des Stützeinsatzes 8 hat einen größeren Durchmesser als der dritte Bohrungsabschnitt 5 der Stufenbohrung 2. An den beiden Enden der Axialbohrung 10 ist diese mit zwei ringförmigen Ausnehmungen 11 und 12 versehen, die bei der Herstellung des Ventileinsatzes 8 verhindern sollen, daß die Bohrung 10 sich an ihren Enden beim Fertigungsprozeß ver­ jüngt.

Der Ventilsitz 7 trägt zumindest an einer seiner beiden Stirnflächen 15, 18 einen ringförmigen Vorsprung 13, der zur verbesserten Abdichtung gegenüber einem Ventilkörper 17 dient. Auf der rechten Seite der Zeichnung ist eine symme­ trische Ausgestaltung hinsichtlich des ringförmigen Vor­ sprungs dargestellt, so daß der Ventilsitz 7 in diesem Falle die ringförmigen Vorsprünge 13 und 14 besitzt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kolben 1 am Boden des zweiten Boh­ rungsabschnittes 4 mit einer entsprechenden ringförmigen Aufnahme 18 versehen ist, um für die Stirnfläche 16 eine glatte Anlagefläche am Boden des Bohrungsabschnittes zu schaffen. Es ist aber auch möglich, entsprechend der linken Seite der Zeichnung auf die ringförmige Aufnahme 18 zu ver­ zichten. In diesem Falle ist es auch vorteilhaft, wenn der Ventilsitz nur einseitig einen ringförmigen Vorsprung 13 be­ sitzt. Eine vollkommene Symmetrie des Ventileinsatzes 6 ist in diesem Falle nicht mehr gegeben.

Der Ventilkörper 17 ist mit einem Stößel 19 versehen. Dabei ist der Durchmesser der Axialbohrung 10 so viel größer als der Durchmesser des dritten Bohrungsabschnittes 5 gewählt, daß der Stößel 19 an der Mantelfläche des dritten Bohrungs­ abschnittes 5 geführt ist. Da dieser Bohrungsabschnitt gleichzeitig auch als Zentralkanal dient, stützt sich der Stößel 19 nur mit Hilfe von vorzugsweise drei Stegen 20 an den Bohrungswänden ab. Diese Stege verlaufen in Längsrich­ tung der Achse der Bohrung 3 und sind gleichmäßig auf dem Umfang des Stößels verteilt.

Der Ventilkörper 17 ist mittels einer Spiralfeder 21 gegen­ über dem Ventilsitz 7 vorgespannt, wobei die Feder 21 sich an dem Kolben mittels eines Stützrings 22 abstützt, der mit dem Kolben 1 verstemmt oder in einer anderen Weise dauerhaft fixiert ist. Der Stützring 22 kann aber auch in eine ent­ sprechende Nut eingerastet sein, um den Ausbau des Zentral­ ventils zu vereinfachen.

Hinsichtlich der Materialien besteht der Kolben 1 und Stütz­ einsatz 8 aus Aluminium, während der Ventilkörper 17 aus Stahl gepreßt, beispielsweise geschmiedet oder geschlagen ist.

Claims (9)

1. Kolben (1) mit Zentralventil (6, 17) für hydraulische Fahrzeugbremsanlagen mit einem im Kolben (1) gebildeten Hohlraum (3), der am Kolbenende offen ist, einem vom Hohlraum (3) in Richtung auf das andere Kolbenende ausge­ henden zentralen Kanal (5), einen am Anfang des zentralen Kanals (5) eingesetzten Ventileinsatz (6), der einen fe­ sten Stützeinsatz (8) und einen ringförmigen elastischen Ventilsitz (7) aufweist, welcher zumindest an der Mantel­ fläche eines ringförmigen Bundes (9) des Stützeinsatzes (8) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnflächen des Bundes (9) von dem Ventilsitz (6) umschlossen sind.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventileinsatz (6) zu einer quer zur Ka­ nalachse verlaufenden Mittelebene des Bundes (9) symme­ trisch aufgebaut ist.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilsitz (7) zumindest an seiner zum Ventilkörper (17) hin weisenden Stirnfläche (15) mit einem in dessen Richtung weisenden ringförmigen Vorsprung (13) versehen ist.

4. Kolben nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Boden einer den Ventileinsatz (8) aufnehmenden Stufenbohrung (4) eine ringförmige Auf­ nahme (18) zur Aufnahme des ringförmigen Vorsprungs (14) vorgesehen ist.

5. Kolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Bohrung (10) des Stützeinsatzes (8) an ihren Enden mit ringförmi­ gen Ausnehmungen (11, 12) versehen ist.

6. Kolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Bund (9A) einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt.

7. Kolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Stützeinsatzes (8) zwischen dem Bund (9B) und seinen Stirnflächen (15, 16) zur Stirnfläche hin (14, 15) konisch verjüngt ist.

8. Kolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Axialbohrung (10) des Ventileinsatzes (6) größer als der Durchmesser der sich anschließenden axialen Bohrung (5) des Zentralkanals im Kolben (1) ist.

9. Kolben nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützeinsatz (8) aus Aluminium, der Ventilkörper (17) aus Stahl und der Kolben (1) aus Aluminium gefertigt ist.