DE4241786A1

DE4241786A1 - Hauptzylinder mit Zentralventil

Info

Publication number: DE4241786A1
Application number: DE19924241786
Authority: DE
Inventors: Rudolph Ludwig; Harald Dipl Ing Koenig; Klaus Bergelin; Joerg Dipl Ing Loke
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1994-06-16
Also published as: WO1994013520A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder mit Zentralventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Hauptzylinder sind bereits aus der DE-C2-30 01 186 und der DE-A1-31 16 584 bekannt. Beide weisen einen Hauptzylinder mit Zentralventil auf, welches in Ruhestellung des Kolbens von einem Übertragungselement in einer geöffneten Stellung gehalten wird.

Dabei besteht das aus der DE-C2-30 01 186 bekannte Übertragungselement aus einem Stift, der in einem mit zwei sich gegenüberliegenden Bohrungen versehenen Ring gehalten wird.

Nachteilig an dieser Version eines Übertragungselements ist, daß zu dessen Montage zunächst der Ring über den Kolbenschaft bis über eine schlitzförmige Ausnehmung oder Bohrung geschoben werden muß, worauf dann der Stift durch die beiden Bohrungen des Rings und die Ausnehmung oder Bohrung gesteckt werden kann. Diese Vorgehensweise ist aufwendig, da mehrere Arbeitsschritte auszuführen sind, sowie mit einer hohen Fehlerquote belastet, da zum Einspannen des Stifts im Ring entweder der Stift in die Bohrung des Rings gepreßt werden muß, was nur unter großem Kraftaufwand erfolgen kann, oder eine Bearbeitung des kompletten Kolbens zum Verbinden von Stift und Ring aneinander erfolgen muß. Desweiteren kann der Ring die Oberfläche des Kolbenschafts beim Überschieben beschädigen, wodurch eine in diesem Bereich angebrachte Dichtung in ihrer Wirkung beeinträchtigt bzw. im Extremfall zerstört werden kann.

Das aus der DE-A1-31 16 584 bekannte Übertragungselement ist einstückig aus einem Federdraht gebogen und wird durch seitliches Aufschieben auf den Kolben angebracht, wobei ein dem Stift entsprechender Zentralteil des Übertragungsglieds in eine Bohrung oder Ausnehmung des Kolbens eingeführt wird, und zwei Federteile den Kolben umgreifen und das Übertragungselement somit fixieren.

Nachteilig an dieser Lösung ist zum einen der Fertigungsaufwand zum Biegen des Übertragungselements und zum anderen die geringe Belastbarkeit des Federdrahts in radialer Richtung, d. h. der Zentralteil kann sich bei häufiger Betätigung des Zentralventilstößels verformen, so daß unter Umständen das sichere Öffnen des Zentralventils bei unbetätigtem Kolben nicht gewährleistet sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Hauptzylinder mit Übertragungselement vorzuschlagen, der sowohl kostengünstig herzustellen und zu montieren ist, als auch eine hohe Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmalskombination. Die Verwendung eines Stiftes hoher Stabilität im Übertragungselement des Hauptzylinders gewährleistet ein sicheres Betätigen des Zentralventils, da keine Verformung des Stifts erfolgt, während die Haltefunktion des Übertragungselements auf dem Kolben über die als Federn wirkenden elastischen Klammern gewährleistet ist. Der Stift ist dabei vorzugsweise aus Stahl gefertigt, er kann sowohl ein Drehteil als auch ein geschlagenes Teil sein. Als Material für die Klammern ist Blech vorgesehen.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Hauptzylinders sind, daß das Übertragungselement leicht demontierbar ist und daß bei der Montage des Übertragungselements keine Beschädigung des Kolbens in dessen zur Abdichtung dienendem Bereich auftritt, was eine sichere Abdichtung des Kolbenschafts ermöglicht und daß das Übertragungselement leicht demontierbar ist.

Eine besonders kostengünstige Herstellung des Übertragungselements wird durch das in Anspruch 2 vorgeschlagene Vernieten von Stift und Klammer erreicht. Dabei wirkt sich zum einen die Einfachheit und Sicherheit des Nietvorgangs, der prozeßsicher automatisiert werden kann, positiv aus. Zum anderen besteht die Möglichkeit, eventuell fehlerhaft verbundene Teile schon vor der Montage am Kolben aussondern zu können (frühzeitige Qualitätssicherung), wobei sich der mögliche Ausschuß auf einzelne Übertragungselemente und nicht auf komplett montierte Kolben bezieht.

Die in Anspruch 3 beschriebene Maßnahme garantiert eine definierte Ausrichtung des Übertragungselements beim gehäuseseitigen Anschlag. Eine definierte Ausrichtung des Stifts senkrecht zur Achse des Hauptzylinders ist erforderlich, um einen definierten Schließweg des Zentralventils und einen sicheren Anschlag des Zentralventilstößels zu gewährleisten. Dies ist erwünscht, da der Schließweg einerseits möglichst klein sein soll, um den Totweg bis zum Druckaufbau beim Betätigen des Kolbens möglichst gering zu halten, andererseits muß das Zentralventil bei unbetätigtem Kolben weit genug öffnen können, um ein eventuelles Nachlaufen von Hydraulikmedium zu ermöglichen.

Werden die Klammern des Übertragungselements nach Anspruch 4 schmaler als die zum definierten Anschlag dienenden Abschnitte von Stift und Verbindungsbereich gestaltet, kann es zu keinem undefinierten frühzeitigen Anschlagen bei eventueller Schieflage des Übertragungselements kommen.

In Anspruch 5 wird eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Hauptzylinders in Kraftfahrzeugen angegeben. Dabei kann er als Hauptzylinder einer hydraulischen Bremsanlage vorgesehen sein, was sich insbesondere in Kombination mit Antiblockier- oder Antriebsschlupfregelsystemen empfehlen kann, bei denen oftmals Zentralventile im direkt von der Druckstange betätigten Kolben zum Einsatz kommen. Aber auch andere Anwendungen, z. B. als Geberzylinder für eine Kupplung, sind denkbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und deren Wirkungsweise ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine Teilansicht eines Hauptzylinders im Längsschnitt mit erfindungsgemäßem Übertragungselement,

Fig. 2 eine um 90° gedrehte vergrößerte Ansicht des Übertragungselements aus Fig. 1.

Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Hauptzylinder 1 weist ein Zylindergehäuse 2 auf, in dem ein mittels einer Druckstange 3 betätigbarer Kolben 4 angeordnet ist. Eine in der Gehäusewandung vorgesehene Ausgleichsbohrung 5 verbindet einen (hier nicht dargestellten) Ausgleichsbehälter über einen Nachlaufraum 25 mit einem Druckraum 6. Der Nachlaufraum 25 ist gegenüber dem Außenraum über eine Dichtmanschette 26 abgedichtet, die zwischen Zylindergehäuse 2 und Kolben 4 angeordnet ist.

Die Dichtwirkung der Dichtmanschette 26 ist um so höher, je exakter die geometrische Form des Kolbens 4 auf die Dichtmanschette abgestimmt ist, und je weniger Abweichungen von der Idealform auftreten. Solche Abweichungen können nicht nur Undichtigkeiten, sondern bei einer Axialbewegung des Kolbens 4 gegenüber der Dichtmanschette 26 sogar deren Beschädigung bewirken. Es ist daher erwünscht, daß die Oberfläche des Kolbens 4 möglichst nicht beschädigt wird, z. B. bei der Montage. Dies wird durch die Eigenschaften des weiter unten beschriebene erfindungsgemäße Übertragungselement 13 erreicht.

Gegenüber dem Druckraum 6 ist der Nachlaufraum 25 über die Dichtmanschette 27 und bei betätigtem Zylinder über das dann geschlossene, im folgenden beschriebene Zentralventil abgedichtet.

Im Kolben 4 ist ein Zentralventil angeordnet, welches im nicht betätigten Zustand geöffnet ist, um zu gewährleisten, daß der Druckraum 6 in diesem Fall im wesentlichen drucklos ist.

Das Zentralventil besteht aus einem in einer zentralen Ausnehmung 7 des Kolbens 4 angeordneten Ventilelement 8 mit einem Ventilstößel 9, der in einer durchgehenden zentralen Längsbohrung 11 im Kolben 4 angeordnet ist. Das Ventilelement 8 ist durch eine Ventilfeder 10 in Schließrichtung belastet. In der geschlossenen Stellung, in welcher die zentrale Längsbohrung 11 vom Kopf 17 des Ventilelements 8 verschlossen wird, ragt der Ventilstößel 9 auf der dem Kopf 17 gegenüberliegenden Seite aus der zentralen Längsbohrung 11 heraus in eine quer zur Längsbohrung 11 verlaufende durchgehende Ausnehmung 12 im Kolben 4.

In dieser durchgehenden Ausnehmung 12 ist das Übertragungselement 13 angebracht. Dabei befindet sich der Übertragungsstift 14 des Übertragungselements 13 in der Ausnehmung 12, während dessen Endbereiche 15, 16 aus der Ausnehmung 12 herausragen. Der untere Endbereich 15 des Übertragungsstifts 14 weist eine zylindrische Gestalt auf, wobei die Symmetrieachse des unteren Endbereichs 15 mit derjenigen des Übertragungsstifts 14 zusammenfällt, während der Durchmesser des Endbereichs 15 größer als derjenige des Übertragungsstifts 14 ist. Am oberen Endbereich 16 des Übertragungsstifts 14 ist die Klammer 18 mit ihrem Verbindungsbereich 19 angebracht. An den Verbindungsbereich 19 schließen sich oberhalb und unterhalb der Zeichenebene die Schenkel 20 an. Verbindungsbereich 19 und oberer Endbereich 16 des Übertragungsstifts sind durch einen Nietvorgang miteinander verbunden. Man erkennt, daß die Ausdehnung des Verbindungsbereichs 19 in Richtung der Hauptzylinderlängsachse gleich groß ist wie der Durchmesser des unteren Endbereichs 15. Bei unbetätigtem Kolben 4 liegt das Übertragungselement 13 einerseits an einem am Zylindergehäuse 2 befestigten Federring 23 an, und stützt andererseits den Ventilstößel 9 ab, der wiederum über das Ventilelement 8 und die Ventilfeder 10 am Kolben 4 abgestützt ist.

In Fig. 2 erkennt man das Übertragungselement 13, wobei die Zeichenebene senkrecht zur Längsachse des hier nicht dargestellten Hauptzylinders 1 liegt. Man erkennt den schon zuvor beschriebenen Übertragungsstift 14 mit seinem unteren Endbereich 15. Der obere Endbereich 16, der mit dem Verbindungsbereich 19 der Klammer 18 verbunden ist, weist in seinem zum unteren Endbereich 15 hinweisenden Ende einen umlaufenden Vorsprung 24 auf, und einen durch eine Öffnung des Verbindungsbereichs 19 ragende, nach dem Nietvorgang den Verbindungsbereich 19 befestigende Verlängerung auf. Die sich an den Verbindungsbereich 19 der Klammer 18 anschließenden Schenkel 20 sind im wesentlichen kreisbogenförmig gekrümmt, so daß sie den Kolben 4 im Bereich der Ausnehmung 12 umfassen können. An den Enden der Schenkel 20 sind Aufbiegungen 21 angebracht, die ein sicheres und kolbenschonendes Aufspreizen der Schenkel 20 beim Montieren des Übertragungselements 13 auf den Kolben 4 ermöglichen.

Der Hauptzylinder 1 und insbesondere das Zentralventil arbeiten wie folgt:

Bei Betätigung der Druckstange 3 wird der Kolben 4 in gleicher Richtung bewegt, wobei das Übertragungselement 13 durch die Wirkung der Ventilfeder 10 auf Ventilelement 8 und Ventilstößel 9 zunächst am Federring 23 angelegt bleibt, d. h. relativ zum Zylindergehäuse 2 unbewegt ist, bzw. sich relativ zum Kolben 4 in der Ausnehmung 12 in Richtung Druckstange 3 bewegt. Ventilelement 8 und Ventilstößel 9 machen diese Bewegung mit, bis sich der Kopf 17 an den Kolben 4 anlegt, d. h. bis die zentrale Längsbohrung 11 gegenüber dem Druckraum 6 abgedichtet ist. Das Zentralventil wird also bei dieser Bewegung mittels der Ventilfeder 10 verschlossen, so daß sich im Druckraum 6 ein von dem Kolben 4 übermittelter Überdruck aufbauen kann.

Am Ende des Betätigungsvorgangs wird die Druckstange 3 und damit der Kolben 4 durch eine Druckfeder 22 in umgekehrter Richtung zurückbewegt. In der Endphase dieser Bewegung schlägt das Übertragungselement 13 gegen den als Anschlag wirkenden Federring 23, wodurch das Übertragungselement 13 mit dem Übertragungsstift 14 in der Ausnehmung 12 relativ zum Kolben 4 bewegt wird. Infolge dieser Relativbewegung drückt der Übertragungsstift 14 gegen den Ventilstößel 9 des Ventilelements 8, wodurch dieses axial verschoben wird und dadurch die Längsbohrung 11 freigibt, so daß über die Ausgleichsbohrung 5 ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum 6 und dem Ausgleichsbehälter erfolgen kann.

Die Herstellung des Übertragungselements 13 und dessen Montage an den Kolben 4 läuft wie folgt ab:

Auf den Übertragungsstift 14, dessen oberer Endbereich 16 vor der Montage oberhalb des umlaufenden Vorsprungs 24 einen zylindrischen Ansatz geringeren Durchmessers hat, wird eine speziell geformte Klammer 18 mit einer Bohrung im Verbindungsbereich 19 aufgesteckt und anschließend vernietet.

Das Übertragungselement 13 wird mit dem freien Ende des Übertragungsstifts 14 (unterer Endbereich 15) in die Ausnehmung 12 des Kolbens 4 eingesteckt, und durch leichten Druck (z. B. von Hand oder automatisch) in seine Sollposition (siehe Fig. 1) gebracht. Der leicht Druck bewirkt ein federndes Aufspreizen der beiden Schenkel 20 am Schaft des Kolbens 4 und ein Einschnappen der Klammern 18 nach Überschreiten des größten Durchmessers des Kolbens 4. Die ursprüngliche Form der Klammern 18 wird dabei wieder erreicht, so daß das Übertragungselement 13 in Radialrichtung des Kolbens 4 nur minimal beweglich ist. Dabei kann die freie axiale Beweglichkeit durch geeignete Abstimmung der Durchmesser der einzelnen Bauteile sichergestellt werden.

Die Kraftübertragung des hauptzylinderseitigen Anschlags des Übertragungselements 13 am Federring 23 erfolgt einerseits über die breite Stelle der Klammer 18 im Verbindungsbereich 19 und den verbreiterten Bund an dem gegenüberliegenden unteren Endbereich 15 des Übertragungsstifts 14. Eine parallele Ausrichtung des Übertragungselements 13 beim Anschlagen wird durch die gleiche Breite von Endbereich 15 und breitester Stelle des Verbindungsbereichs 19 erreicht.

Die Kraftübertragung vom Übertragungselement 13 auf das Zentralventil erfolgt durch Anlegen des Ventilstößels 9 an den Übertragungsstifts 14 des Übertragungselements 13. Die Verjüngung der Klammern 18 bezogen auf den Verbindungsbereich 19 verhindert ein undefiniertes frühzeitiges Anschlagen bei eventueller Schiefstellung des Übertragungselements 13. Die Aufbiegungen 21 der Schenkel 20 dienen der sicheren und kolbenschonenden Aufspreizung der Schenkel 20 beim Montieren.

Bezugszeichenliste

1 Hauptzylinder
2 Zylindergehäuse
3 Druckstange
4 Kolben
5 Ausgleichsbohrung
6 Druckraum
7 zentrale Ausnehmung
8 Ventilelement
9 Ventilstößel
10 Ventilfeder
11 zentrale Längsbohrung
12 Ausnehmung
13 Übertragungselement
14 Übertragungsstift
15 unterer Endbereich
16 oberer Endbereich
17 Kopf
18 Klammer
19 Verbindungsbereich
20 Schenkel
21 Aufbiegung
22 Druckfeder
23 Federring
24 umlaufender Vorsprung
25 Nachlaufraum
26 Dichtmanschette
27 Dichtmanschette

Claims

1. Hauptzylinder (1) mit einem in einem Kolben (4) angeordneten Zentralventil für einen Druckausgleich zwischen einem durch den Kolben (4) begrenzten Druckraum (6) und einem Ausgleichsbehälter, wobei das Zentralventil ein in Schließrichtung federbelastetes Ventilelement mit einem in einer durchgehenden, zum Ausgleichsbehälter führenden zentralen Längsbohrung (11) des Kolbens (4) angeordneten Stößel (9) aufweist, der in eine sich an die Längsbohrung (11) anschließende, senkrecht zur Kolbenmittellinie verlaufende, schlitzförmige Ausnehmung (12) im Kolben (4) ragt, und wobei ein gehäusefester Anschlag zur Betätigung des Stößels (9) über ein in der Ausnehmung (12) angeordnetes und vom Kolben (4) mitnehmbares Übertragungselement (13) vorgesehen ist, dessen axiale Bewegbarkeit wenigstens dem Ventilhub des Ventilelements (8) entspricht und das in Betätigungsrichtung des Hauptzylinders (1) an den Kolben (4) und in Löserichtung mit einem radial aus der Ausnehmung (12) hervorragenden Teil (15, 19) an den gehäusefesten Anschlag anlegbar ist, wobei ein Teil des Übertragungselements (13) ein Stift (14) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (14) mit einer Klammer (18) verbunden ist, wobei Stift (14) und Klammer (18) das Übertragungselement (13) bilden und die Klammer (18) aus zwei den Kolben (4) umgreifenden Schenkeln (20) und einem zwischen diesen angeordneten Verbindungsbereich (19) besteht.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Stift (14) und Verbindungsbereich (19) der Klammer miteinander vernietet sind.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich (19) und der dem Verbindungsbereich (19) abgewandte Endbereich (15) des Stifts (14) die gleiche Ausdehnung in Axialrichtung des Hauptzylinders (1) aufweisen.

4. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (20) der Klammer (18) eine geringere maximale Ausdehnung in Axialrichtung des Hauptzylinders (1) als der Verbindungsbereich (19) aufweisen.

5. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (1) als Hauptzylinder in einer hydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs eingesetzt ist.