DE60203936T2

DE60203936T2 - Tandem hauptzylinder für hydraulische systeme

Info

Publication number: DE60203936T2
Application number: DE60203936T
Authority: DE
Inventors: Robert Alan Solihull ANDERSON
Original assignee: TRW Ltd
Current assignee: TRW Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: EP1456070B1; AU2002352411A1; JP4920174B2; GB0130401D0; KR20040076863A; US20040255578A1; DE60203936D1; WO2003053757A1; EP1456070A1; ES2238623T3; JP2005526645A; US6935110B2

Description

Diese Erfindung betrifft einen Tandemhauptzylinder für Hydrauliksysteme, bei dem Fluid unter Druck einem ersten Auslassanschluss von einem ersten Druckraum in einer Bohrung zwischen einem zwangsbetätigten Hauptkolben und einem schwimmenden oder zweiten Kolben, und einem zweiten Auslassanschluss von einem zweiten Druckraum zwischen dem schwimmenden oder zweiten Kolben und einem die Bohrung verschließenden Ende eines Gehäuses zugeführt wird, wobei die Position des ersten Kolbens bezüglich des zweiten Kolbens durch die Länge einer Rückstellfeder in einer entspannten Stellung bestimmt wird, die zwischen den zwei Kolben wirkt, wobei die Rückstellfeder zwischen dem Hauptkolben und einer Hülse gefangen ist, die an dem zweiten Kolben anliegt und zur Bestimmung einer definierten Position mit dem Hauptkolben durch einen sich axial erstreckenden, mit einem Kopf versehenen Schaft verbunden ist.
Ein derartiger Tandemhauptzylinder ist aus der US-A-6,012,288 bekannt.
Wenn sich die Kolben in ihren vollständig zurückgezogenen Positionen befinden, stehen die zwei Druckräume durch Rücklaufventile, welche durch die Kolben gesteuert werden, mit einem Reservoir oder Reservoirs für Fluid in Verbindung, wobei die Ventile geöffnet sind, wenn die Kolben zurückgezogen sind, und geschlossen sind, wenn der Hauptkolben zur Betätigung der Bremsen in der Bohrung vorwärtsbewegt wird.
Um eine gleichzeitige Betätigung von mit jedem Auslassanschluss verbundenen Bremsen zu gewährleisten, ist es wichtig, dass sich beide Ventile im Wesentlichen gleichzeitig schließen. Um eine derartige gleichzeitige Absperrung zu erreichen, ist es wichtig, dass die Bewegung beider Kolben in einer Bremsbetätigungsrichtung im Wesentlichen gleich ist. Aufgrund von Herstellungstoleranzen muss die Position, auf die die Kolben eingestellt werden müssen, um eine gleichzeitige Absperrung zu erreichen, vor der Montage des Hauptzylinders eingestellt werden.
Die wirksame Länge der Rückstellfeder wird daher durch die Länge des Schafts bestimmt und ihre wirksame Länge wird während der Montage eingestellt, um zu gewährleisten, dass eine gleichzeitige Betätigung beider Ventile stattfindet.
In der GB 2 075 631 wird die wirksame Länge der Rückstellfeder durch Verbinden des Schafts mit dem Hauptkolben mittels eines Elements bestimmt, das einen Anschlag für das benachbarte Ende der Feder bildet und das an den Schaft gecrimpt wird, wenn die wirksame Länge der Rückstellfeder bestimmt worden ist. Genauer wird das Element gecrimpt, um in Nuten in dem distalen Ende des Schafts einzugreifen.
Die DE 9 421 291 offenbart eine ähnliche Anordnung. In dieser Anordnung weist der Schaft einen hohlen Aufbau auf und das Material des Hauptkolbens wird in der definierten Position in Nuten in der Außenfläche des hohlen Schafts verformt.
In der US 602 288 wird der Schaft in eine Bohrung in dem Hauptkolben gepresst.
Erfindungsgemäß weist bei einem Tandemhauptzylinder der beschriebenen Art das distale Ende des Schafts einen verringerten Durchmesser auf und eine Schulter an der Durchmesserstufe legt eine Schneidkante fest, wobei eine Einführung des Schafts in eine Bohrung in dem Hauptkolben, deren Durchmesser nicht geringer als der des distalen Endes ist, bewirkt, dass die Schneidkante in das Material des Hauptkolbens schneidet, bis die definierte Position erreicht ist und den Schaft mit dem Kolben an dieser Position gegen ein Herausziehen des Schafts aus dem Kolben verkeilt.
Vorzugsweise ist eine Nut in dem Schaft an der Schulter an der Durchmesserstufe ausgebildet, um durch die Schneidkante verdrängtes Material des Kolbens aufzunehmen und dadurch einen Keil zum Verkeilen des Schafts mit dem Kolben zu bilden.
Das Material des Schafts ist härter als das des Hauptkolbens, um sicherzustellen, dass die Schneidkante das Material des Kolbens in die Nut verdrängen kann.
Die Nut ist so geformt, dass eine Einführung des Schafts in die Bohrung erleichtert wird und dass sie als Keil wirkt, um einem Herausziehen des Schafts in der entgegengesetzten Richtung entgegenzuwirken.
Eine "Vollnut"-Position wird bei einer minimalen Einführtiefe erreicht und eine Einführung des Schafts über eine weitere Strecke führt dazu, dass die definierte Position erreicht wird, bei der das die Bohrung umgebende ringförmige Material zu einer Tonnenform angeschwollen ist.
Ein Volumenraum zwischen dem distalen Ende des Schafts und dem geschlossenen Ende der Bohrung ist durch die abdichtende Gegenwart des verdrängten Materials in der Nut gegen Hydraulikdruck abgedichtet.
Dieses Einstellverfahren ermöglicht eine variable Einstellung der Einpresstiefe des Schafts und der Hülse, die die Rückstellfeder gefangen hält.
Normalerweise weist die Bohrung in dem Hauptkolben eine zylindrische Kontur auf und kann auf konventionelle Art und Weise ausgebildet werden.
Eine Ausführungsform unserer Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, von denen:
1 ein Längsschnitt durch einen Tandemhauptzylinder für ein hydraulisches Bremssystem ist;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der 1 ist; und
3 ein vergrößerter Längsschnitt durch die Bohrung und den Kolben ist.
Bei dem in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Hauptzylinder ist ein Gehäuse 1 mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 2 mit einer gestuften Kontur versehen, die Abschnitte 3 und 4 gleichen Durchmessers aufweist und in der ein pedalbetätigter Hauptkolben 5 bzw. ein zweiter Kolben 6 arbeiten. Ein erster Druckraum 7, der in einem Abschnitt der Bohrung 2 zwischen den zwei Kolben begrenzt ist, ist mit Bremsen an einem Satz von Rädern eines Fahrzeugs verbunden und ein zweiter Druckraum (nicht gezeigt), der in der Bohrung zwischen dem zweiten Kolben 6 und dem geschlossenen Ende der Wand begrenzt ist, ist mit einem weiteren Satz von Bremsen verbunden. Ein erster Rücklaufanschluss 9 der Wand des Bohrungsabschnitts 3, in dem der Hauptkolben arbeitet, und ein ähnlicher zweiter Rücklaufanschluss 9 in der Wand des Abschnitts 4, in dem der zweite Kolben arbeitet, sind mit jeweils separaten Reservoirs für Fluid oder einem einzigen gemeinsamen Reservoir verbunden.
Wenn sich die zwei Kolben in der in 1 der Zeichnungen gezeigten zurückgezogenen Position befinden, steht jeder Rücklaufanschluss 9, 10 durch ein Rücklaufventil, von denen nur das erste Rücklaufventil 12 dargestellt ist, offen in Verbindung mit seinem jeweiligen Druckraum. Das Rücklaufventil 12 umfasst eine Lippendichtung 13, mit der ein Nasenabschnitt 14 an dem inneren Ende des ersten Kolbens 12 zusammenwirkt, um die Verbindung zwischen dem ersten Rücklaufanschluss 9 und dem Druckraum 7 zu unterbrechen, wenn die Kolben durch eine Betätigung des durch eine Stößelstange 15 auf den Hauptkolben wirkenden Pedals nach innen in Bremsbetätigungsrichtung bewegt werden. Eine weitere Bewegung der Kolben in der gleichen Richtung setzt das Fluid in den Druckräumen zur Betätigung der Bremsen unter Druck.
Um sicherzustellen, dass beide Sätze von Bremsen gleichzeitig betätigt werden, ist es wesentlich, dass beide Rücklaufventile gleichzeitig geschlossen werden. Dies wird durch die zurückgezogene Position der zwei Kolben 5 und 6 in der unbetätigten Position der Bremse mittels einer zwischen den zwei Kolben wirkenden ersten Rückstellfeder 20 und einer zwischen dem zweiten Kolben und dem geschlossenen Ende der Bohrung wirkenden zweiten Rückstellfeder 21 bestimmt.
Um die zurückgezogenen Positionen beider Kolben zu bestimmen und dadurch ein gleichzeitiges Schließen beider Rücklaufventile zu gewährleisten, ist die Rückstellfeder 20 "gefangen", so dass ihre wirksame Länge in der zurückgezogenen Position des Hauptkolbens 5 eingestellt werden kann, um Toleranzvariationen während der Herstellung zu kompensieren.
Wie dargestellt, wirkt die Rückstellfeder 20 zwischen einem Anschlag 24 an dem inneren Ende einer inneren Ausnehmung 25, die einen mittleren Vorsprung 26 umgibt, und einem Anschlag 27, der durch einen radialen Flansch an einer Hülse 28 mit einem "zylinder"- oder fingerhutförmigen Aufbau definiert wird, der durch einen Schaft 30 mit dem Hauptkolben 5 verbunden ist, welcher einen Kopf 31 an seinem äußeren Ende zum Zusammenwirken mit einem inneren Flansch 32 an der Hülse 28 und ein an dem Hauptkolben 5 befestigtes distales Ende 33 aufweist.
Eine zylindrische Sackbohrung 40 ist in den Vorsprung 26 gebohrt. Das distale Ende 33 des Schafts 30 weist einen verringerten Durchmesser auf, der nicht größer als der der Bohrung 40 ist und eine Schulter 42 an der Durchmesserstufe legt eine Schneidkante fest. Eine ringförmige Nut 43 ist in dem distalen Ende an der Durchmesserstufe angeordnet.
Wenn der Schaft 30 in die Bohrung 40 eingeführt wird, schneidet die Schneidkante 42 das Material des Kolbens 5, bis eine definierte Position erreicht ist, an der sowohl der Hauptkolben 5 als auch der zweite Kolben 6 zurückgezogen sind, um gleiche Ein stellungen für die zwei Rücklaufventile 12 zu gewährleisten. Das durch die Schneidkante 42 verdrängte Material des Kolbens wird in der Nut 43 aufgenommen, um einen Keil zu bilden, der den Schaft 30 mit dem Kolben 5 gegen eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung verkeilt, um eine Trennung des Schafts 30 von dem Hauptkolben 5 zu verhindern. Dies ist detailliert in 3 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Die Strecke, um die der Schaft 30 in die Bohrung 40 eingeführt werden kann, wird durch die Menge des verdrängten Materials, das in der Nut 43 aufgenommen werden kann, oder, mit anderen Worten, durch die Größe der Nut 43 selbst bestimmt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung ist das Material des Schafts 30 härter als das Material des Hauptkolbens 5, um sicherzustellen, dass die Schneidkante 42 dazu in der Lage ist, in den Kolben 5 zu schneiden und ein Fließen des Materials des Kolbens in die Nut 43 zu bewirken. Die Nut 43 selbst ist so geformt, dass sie die Einführung des Schafts 30 in die Bohrung 40 erleichtert, aber als Keil wirkt, um einem Zurückziehen des Schafts 30 aus der Bohrung 40 in der entgegengesetzten Richtung entgegenzuwirken. Eine minimale Einführtiefe führt zu einer "Vollnut"-Position und gewährleistet eine hohe Herausziehkraft. Eine Einführung des Schafts 30 über eine weitere Strecke führt dazu, dass die Bohrung 40 umgebendes ringförmiges Material zu einem "tonnen"-förmigen Ring 44 anschwillt, wodurch die notwendige Einstellung zur Festlegung der "definierten Position" erreicht wird.
Die radiale Dicke des Rings 44 wird durch die erforderliche Einschub/Herausziehlast und die Materialarten bestimmt, die bei der Konstruktion des Schafts 30 und des Kolbens 5 zum Einsatz kommen.
Ein zwischen dem distalen Ende 33 und dem geschlossenen Ende der Bohrung 40 festgelegter Volumenraum 45 ist gegen Hydraulikdruck abgedichtet, um zu verhindern, dass eingeschlossene Luft in das Hydrauliksystem entweicht. Dies wird automatisch durch das Verschließen der Nut 43 durch das von dem Kolben 5 verdrängte Material erreicht.

Claims

Tandemhauptzylinder, bei dem Fluid unter Druck einem ersten Auslassanschluss von einem ersten Druckraum (7) in einer Bohrung (2) zwischen einem zwangsbetätigten Hauptkolben (5) und einem schwimmenden oder zweiten Kolben (6), und einem zweiten Auslassanschluss von einem zweiten Druckraum zwischen dem schwimmenden oder zweiten Kolben und einem die Bohrung (2) verschließenden Ende eines Gehäuses zugeführt wird, wobei die Position des ersten Kolbens (5) bezüglich des zweiten Kolbens (6) durch die Länge einer Rückstellfeder (20) in einer entspannten Stellung bestimmt wird, die zwischen den zwei Kolben wirkt, wobei die Rückstellfeder (20) zwischen dem Hauptkolben (5) und einer Hülse (28) gefangen ist, die an dem zweiten Kolben (6) anliegt und zur Bestimmung einer definierten Position mit dem Hauptkolben (5) durch einen sich axial erstreckenden, mit einem Kopf versehenen Schaft (30) verbunden ist, und bei dem darüber hinaus das distale Ende des Schaftes (30) einen verringerten Durchmesser aufweist und eine Schulter an der Durchmesserstufe eine Schneidkante (42) festgelegt und eine Einführung des Schafts (30) in eine Bohrung (40) in dem Hauptkolben (5), deren Durchmesser nicht geringer ist als der des distalen Endes, bewirkt, dass die Schneidkante (42) in das Material des Hauptkolbens (5) schneidet, bis die definierte Position erreicht ist und den Schaft (30) mit dem Kolben (5) an dieser Position gegen ein Herausziehen des Schafts (30) aus dem Kolben (5) verkeilt.
Tandemhauptzylinder nach Anspruch 1, bei dem in dem Schaft (30) an der Schulter an der Durchmesserstufe eine Nut (43) ausgebildet ist, um durch die Schneidkante (42) verdrängtes Material des Kolbens (5) aufzunehmen und dadurch einen Keil zum Verkeilen des Schafts (30) mit dem Kolben (5) zu bilden.
Tandemhauptzylinder nach Anspruch 2, bei dem das Material des Schafts (30) härter ist als das des Hauptkolbens (5), um sicherzustellen, dass die Schneidkante (42) das Material des Kolbens (5) in die Nut (43) verdrängen kann.
Tandemhauptzylinder nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem die Nut (43) so geformt ist, dass die Einführung des Schafts (30) in die Bohrung (40) erleichtert wird und dass sie als Keil wirkt, um einem Herausziehen des Schafts (30) in der entgegengesetzten Richtung entgegenzuwirken.
Tandemhauptzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem eine "Vollnut"-Position bei einer minimalen Einführtiefe erreicht wird und eine Einführung des Schafts (30) über eine weitere Strecke dazu führt, dass die definierte Position erreicht wird, bei der das die Bohrung (40) umgebende ringförmige Material zu einer Tonnenform angeschwollen ist.
Tandemhauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Volumenraum zwischen dem distalen Ende des Schafts (30) und dem geschlossenen Ende der Bohrung (40) durch die abdichtende Gegenwart des verdrängten Materials in der Nut (43) gegen Hydraulikdruck abgedichtet ist.
Tandemhauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bohrung (40) in dem Hauptkolben eine zylindrische Kontur aufweist.