DE2647868A1

DE2647868A1 - Hydraulischer hauptzylinder

Info

Publication number: DE2647868A1
Application number: DE19762647868
Authority: DE
Inventors: Leonardo Cadeddu
Original assignee: Benditalia SpA
Current assignee: Benditalia SpA
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1977-04-28
Also published as: FR2328867A1; FR2328867B1; US4099380A; ES452619A1; SU695577A3; GB1529028A; IT1043613B

Description

Patentanwälte

Dipl. ing. H. Hsuck

Dipl. Fhys. W. ΐ. chr~itz

^Dipl. Ing. E. £γ^λ;Ϊ3

I Dip,', jpg, _W. Wohnert

j Dipl. p_hys. _vv_ csfotens

i 8 München 2

Ißenditalia, S.p.A. Moüartstr. 23

IB. P. 66

■2 6013 Crema Anwaltsakte M-408

j Italien 20. Oktober 1976 J

Hydraulischer Hauptzylinder

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Hauptzylinder, insbesondere für Brems- oder Kupplungssysteme von Kraftfahrzeugen.

Aus der französischen Patentschrift 1 440 3 94 sind hydraulische Hauptzylinder bekannt, bei denen ein Zylinder mit einem Außenkreis verbunden ist, in dem ein Kolben dicht gleitet. Dieser wird allgemein durch ein Pedal über eine Schubstange betätigt. Der Kolben trägt an beiden Enden zwei elastische Dichtungen, von denen eine auf die Atmosphäre gerichtet ist und eine mit axialem und radialem Abstand entsprechend dem Kolbenkopf angeordnet ist. Diese letztere Dichtung, die als Ventilring bezeichnet wird, besitzt die Funktion eines Ventils. Dieses unterbricht bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens die Verbindung zwischen der Druckkammer des Zylinders, die mit dem Außenkreis verbunden ist, und dem hydraulischen Strömungsmxttelreservoir. Diese Verbindung wird bei der Rückführungsphase des Kolbens

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wieder hergestellt, wenn die Druckkammer mit Strömungsmittel aus dem Reservoir wieder aufgefüllt wird.

Damit er die beschriebene Funktion ausüben kann, wirkt der Ventilring mit einer Schulter zusammen, die am Kolbenkopf ausgebildet ist. Es sei angenommen, daß ein kleines Strömungsmittel- ; leck aus dem Außenkreis vorlag. Dann wird beim Rückwärtshub des ' !Kolbens ein Vakuum in der Druckkammer erzeugt; der Ventilring !hebt sich von der Schulter ab, so daß zusätzliches Strömungs-Jmittel in die Druckkammer eintritt. Dasselbe passiert während des Ablaßvorgangs des HauptZylinders. Es kann jedoch auch aufgrund von Reibungskräften zwischen dem ümfangsteil des Ventilrings und der Wand des Zylinders, der den Kolben aufnimmt, geschehen, daß sich der Ventilring zu früh von der Schulter beim Rückwärtshub des Kolbens trennt. Dies führt zu einer abrupten

!Verringerung des Druckes, der in der Druckkammer herrscht. 'Hier-

durch wird die Verläßlichkeit des HauptZylinders verringert, 'indem in gefährlicher Weise das Spiel des Kolbens erhöht wird,

!wenn der Fahrzeugführer beim Bremsen des Fahrzeugs sein Brems-

!pedal wiederholt und relativ kurz betätigt. Nach der beschriebenen j Patentschrift ist eine Blattfeder vorgesehen, welche ein verfrühtes Abheben des Ventilrings vermeiden soll. Diese technische Lösung stellt jedoch nicht zufrieden,da die Federkonstante zwei

[sich widersprechende Bedingungen erfüllen müßte. Einerseits soll-]
te sie groß genug sein, daß die Reibungskräfte überwunden und damit das verfrühte öffnen vermieden werden. Andererseits sollte sie so klein sein, daß ein Wiederauffüllen mit Strömungsmittel möglich ist, sobald ein Vakuum in der Druckkammer erzeugt wird.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein hydraulischer Hauptzylinder geschaffen, bei dem in einem Gehäuse eine 3ohrung vorgesehen ist, in der ein gleitender Kolben aufgenommen wird, welcher darin eine Druckkammer bildet, die im Gebrauch nit einem Außenkreis verbunden wird; mit einer Dichtung, die als Ventilring bezeichnet wird und um den Kolbenkopf in der Nähe der Druckkammer angeordnet ist und einen Umfangsrand besitzt, · der dichtend in der Bohrung gleitet und einen Innenrand besitzt, jder einen radialen Abstand gegenüber dem Kolbenkopf besitzt,

!wobei der Ventilring mit axialem Abstand zwischen einer Schulter jam Kolbenkopf und einem Anschlag angebracht ist, der elastisch gegen einen Anschlag am Kolbenkopf gedrückt wird, und wobei der Ventilring durch strömungsmitteldichtes Zusammenwirken mit der Schulter die Strömungsmittelverbindung zwischen der Druck-

jkammer und dem Niedrigdruckreservoir regelt. Dieser Hauptzylinder ist dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein vorbelastetes Rück- : ischlagventil vorgesehen ist,welches dem Kolbenkopf und dem Venturing so zugeordnet ist, daß die Strömungsmittelverbindung in Reihe !mit dem Ventilring geregelt wird, wobei das Rückschlagventil das !Strömungsmittel vom Niedrigdruckreservoir in die Druckkammer strömen läßt, wenn sich der Kolben außerhalb seiner Ruhestellung ■befindet.

!Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteran-

Sprüchen beschrieben. ;

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Hauptzylinder in dessen Ruhestellung;

Figuren 2 den in Figur 1 gezeigten Hauptzylinder in zwei und 3 verschiedenen Momenten der Funktion des Sicherheitsventils;

Figur 4 eine vergrößerte Detailansicht von Figur 2.

^: In der Ruhestellung des Hauptzylinders wird der Kolben 1 durch . die Feder 2, welche stärker belastet ist als die Feder 8/ gegen einen Anschlagstift 3 gedrückt. Dieser ist im Gehäuse 4 des

■ Hauptzylinders angeordnet. Ein Abstandsring 5 trennt die ring-

, förmige Dichtung bzw. den Ventilring 6 aus elastomerem Material von der radialen Schulter 7. Dabei wird die entgegengesetzt gerichtete Kraft der Feder 8 überwunden, die über ein Rückschlagventil 9 auf den Ventilring 6 wirkt.

. In der Darstellung von Figur 1 ist der Ventilring 6 und der

mittlere Teil des Ventils 9 von der Schulter 7 und von einem Anschlag 24 getrennt, der im Kolbenkopf 3 0 vorgesehen ist. Daher

■ kommuniziert die Druckkammer frei mit dem Versorgungsbehälter ! (nicht gezeigt) über eine Strömungsmittelverbindung, die von j den Kanälen 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 gebildet wird. Das

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Rückschlagventil 9 ist in dieser Strömungsmittelverbindung in Serie mit dem Ventilring 6 angebracht. Das Ventil 9 führt normalerweise, wenn der Kolben aus seiner Ruhestellung herausbewegt ist, eine doppelte Schließwirkung aus: Sein äußerer Rand 21 wirkt auf den Ventilring 6 ein und sein starrer Mittelteil, wel- ] eher die Nabe 22 enthält, gegen den Anschlag 24. Wie jedoch weiter unten in der Beschreibung erläutert wird, übt der elastische Außenrand 21 die Funktion eines beweglichen Teiles eines Rückschlagventils aus, falls ein negativer Druck in der Druckkammer 10 erzeugt wird.

Eine zentrierende Pührungstasse 20 des Rückschlagventils 9 zeigt zur Druckkammer und trägt an Stellungen-, welche ihrem Innendurchmesser entsprechen, Vorsprünge 26 und Schlitze, die zwischen den VorSprüngen ausgebildet sind. Die Funktion der VorSprünge besteht darin, das Ventil 9 auf den zylindrischen Vorsprung 30 zu führen, der aus dem Kolbenkopf auf die Druckkammer 10 zu herausragt. Die Funktion der Schlitze besteht darin, eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Druckkammer 10 und dem Behälter sicherzustellen, wenn das Ventil 9 in der Ruhestellung des Kolbens offen, d.h., von der Schulter 24 getrennt ist. :

Der zylindrische Teil des Kolbens, an dem der Ventilring 6 mit radialem Abstand angebracht ist, und an dessen Ende sich die Schulter 24 befindet, an welcher die mittlere Nabe des Ventils j j 9 strömungsmitteldicht in der Druckphase anliegt, besitzt eine ' _; solche Länge, daß in der Ruhestellung sichergestellt ist, daß die j j die innere Kammer dichtende Nabe 22 des Ventils 9 von der \

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Schulter 24 getrennt wird, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Die Rückführfeder 8, die auf das Ventil 9 wirkt, liegt gegen die Tasse 20 an. Sie wird am anderen Ende von einer weiteren Tasse 27 gehalten, die ihrerseits von der Kolbenrückstellfeder 2 so unter Vorspannung gesetzt wird, daß sie dauernd gegen eine Schulter 28 anliegt. Diese ist an einer Verlängerung des Vorsprungs 30 vorgesehen. Wie bereits bemerkt, ist die Belastung der Feder 2 größer als diejenige der Feder 8.

Wenn das Pedal des HauptZylinders betätigt wird, bewegt sich der Kolben 1 vom Anschlagstift 13 weg. Der Ventilring 6 mit dem Sicherheitsventil 9, nehmen unter dem Einfluß der Kraft der Feder 8 eine solche Stellung ein, daß sie alle Verbindungskanäle zwischen der Druckkammer 10 und dem Reservoir zu schließen su-, chen, wie dies in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist.

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Wenn in den Hohlräumen in den Elementen, welche den axialen Schließmechanismus des Ventilsrings 6 umfassen, Verunreinigungen in einem solchen Ausmaß vorliegen, daß ein korrektes Anliegen des Ringes 6 gegen die Schließfläche an der Schulter 7 in Frage gestellt ist, garantiert trotzdem das Einwegventil 9 Strömungsmitteldichtheit zwischen der Druckkammer und dem Reservoir. Dies geschieht durch den Abschluß, der zwischen seinem äußeren elastischen Rand 21 und dem Ring 6 und zwischen der Nabe 22 und der Schulter 24 bewirkt wird.

Die Schulter 24, die am Vorsprung 3 0 des Kolbens vorgesehen ist, befindet sich in einer solchen Stellung daß ein axiales und

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radiales Spiel zwischen der mittleren Nabe des Rückschlagventxls 9 und der Schulter 24 vorliegt, wenn der Kolben 1 gegen den Anschlagstift 3 anliegt.

Das Sicherheitsventil 9 besitzt die Form einer Tasse und weist in der Mitte eine ringförmige Nabe auf, die einen inneren elasti-

i sehen Rand 22 bildet. Am Umfang bildet eine sich erweiternde j

Lippe den äußeren Rand 21. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel, ist das Ventil 9 aus Gummi hergestellt (vergleiche Figur 4). Es kann auch aus einem anderen Material, insbesondere aus einer

Metallplatte hergestellt sein.

. Wie in Figur 3 dargestellt, tritt das Rückschlagventil 9 dann in Funktion, wenn ein negativer Druck in der Kammer 10 beim Rückwärtshub des Kolbens 1 erzeugt wird. Dies geschieht immer dann, wenn der Druck im Außenkreis auf Atmosphärendruck abfällt, sei

S dies aufgrund eines Lecks im Außenkreis oder nach einem Ablaß-

; Vorgang. In diesem Falle ruft der negative Druck, der sich in ; der Kammer 10 auszubilden sucht, eine elastische Deformation der äußeren Lippe 21 hervor, deren Bauweise offensichtlich auch auf sehr geringe Vakuumwerte anspricht. Das Strömungsmittel kann ; vom Reservoir über den Kanal 25 und die Kanäle 23, die als j radiale Kanäle im starren Element 19 vorgesehen sind, sowie

j über die Kanäle 13,14,15,16 und 17 zurückgeführt werden. Hierfür

ist notwendig, daß die axiale Länge des Ventilrings 6 kleiner als die Entfernung zwischen der Schulter 7 und der benachbarten

j Fläche des starren Rings 19 ist, der als Anschlag für den Ring i

6 dient.. Wenn also angenommen wird, daß ein leichtes Vakuum mit '

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negativem Druck in der Kammer 10 vorliegt, trennt sich der Ventilring 6 von der Schulter 7, bis er gegen den starren Ring 19 anliegt. Dadurch kann zusätzliches Strömungsmittel vom Reservoir in den Raum 2 5 entlang der Keilnuten 23 fließen und die Lippe 21 anheben.

Das Rückschlagventil 9 ist entsprechend so ausgestaltet, daß Strömungsmitteldichtigkeit zwischen der Druckkammer 10 und dem Reservoir auch dann garantiert ist, wenn eine beträchtliche Reibungskraft zwischen dem Außenumfang des Ventilrings 6 und der Zylinderwand des Gehäuses 4 vorliegt. Diese sucht vor dem Ende des Rückwärtshubes von Kolben 1 den Ventilring 6 von der Schulter 1 zu trennen. Die Rückführfeder 8 gibt ihren eigenen Schub über das Sicherheitsventil 9 auf die Schulter 24 ab; der starre Ring 19 hält die Verschiebung des Ventilrings in den Figuren nach links auf. Diese Feder 8 ist so dimensioniert, daß sie die maximale Reibungskraft überwindet, die aufgrund der verschiedenen Bauparameter zwischen dem Dichtring 6 und der entsprechenden Zylinderwand, an der er gleitet, entstehen kann. Auch im Falle einer verfrühten Trennung des Ventilrings 6 aus seiner Schließstellung ist gleichwohl Strömungsmitteldichtkeit des Geräts zwischen der Druckkammer und dem Reservoir durch die doppelte Schließwirkung garantiert, die von dem Rückschlagventil 9 ausgeübt wird.

Das doppelte Schließsystem des oben beschriebenen Ventils läßt sich auch bei einem bekannten Dualkreis-Hauptzylinder, insbesondere bei einem Tandem-Hauptzylinder anwenden.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ydraulischer Hauptzylinder mit einer in einem Gehäuse befindlichen Bohrung, welche einen gleitenden Kolben aufnimmt, der in dieser eine Druckkammer bildet, welche im Gebrauch i

an einen Außenkreis angeschlossen werden kann, mit einer Dichtung, die als Ventilring bezeichnet wird, und um den Kolbenkopf in der Nähe der Druckkammer angeordnet ist, wobei der Ventilring einen Umfangsrand besitzt, der dichtend über die Bohrung gleitet, und eine Innenkante besitzt, welche gegenüber dem Kolbenkopf einen radialen Abstand aufweist, und der mit axialem Abstand zwischen einer Schulter an dem Kolbenkopf und einem Anschlag montiert ist, der nachgiebig gegen einen Anschlag am Kolbenkopf gedrückt wird, und wobei der Ventilring durch strömungsmitteldichtes Zusammenwirken der Schulter die Strömungsmittelverbindung zwischen der Druckkammer und einem Niedrigdruckresevoir regelt, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem ein gering vorbelastetes Rückschlagventil (9) vorgesehen ist, das dem Kolbenkopf (30) und dem Ventilring (6) so zugeordnet ist, daß es die Strömungsmittelverbindung in Reihe mit dem Ventilring (6) steuert und Strömungsmittel aus dem Niedrigdruckreservoir in die Druckkammer (10) fließen läßt,wenn der Kolben (1) außerhalb seiner Ruhestellung ist.

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ORfGlNAL INSPECTED
2. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9) ein frontal dichtendes Ventil ist, das axial über einen Vorsprung des Kolbenkopfes (30) beweglich ist, der auf die Druckkammer (10) zuragt, wobei das Rückschlagventil (9) einen mittleren, im wesentlichen starren Teil (19,22) aufweist, der den Anschlag für den Ventilring (6) bildet und zur dichtenden Anlage gegen den Anschlag (24) ausgebildet ist.
3. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil (21) des Rückschlag-Ventils (9) nachgiebig und dichtend gegen eine Vorderfläche des Ventilrings (6) anliegt.
4. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9) tassenförmig ist und ! an seinem mittleren Teil eine Nabe (22) und an seinem Um-

; fangsabschnitt eine sich erweiternde, elastische Lippe (21) aufweist.
5. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (22) mit Keilnuten (23) versehen ist, so daß ein strömungsmitteldichtes Zusammenwirken zwischen der Nabe (22) und der Vorderfläche des Ventilrings (6) vermieden wird.

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6. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (22) von einer Führungstasse (20) aufgenommen wird, welche radial verlaufende Vorsprünge (26) besitzt, die auf dem Vorsprung (30) laufen, wobei eine radiale Lücke zwischen der Nabe (22) und dem Vorsprung (30) vorgesehen ist, so daß eine Behinderung des Strömungsmittelflußes vermieden wird.
7. Hydraulischer Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9) ί auf den Anschlag (24) durch eine Zwischenfeder (8) gedrückt: wird, die gegen einen Halt (27) anliegt, der von der KoI- i benrückfUhrfeder (2) auf einen Anschlag (28) gedrückt wird, der am Vorsprung (30) vorgesehen ist, wobei die KolbenrückfUhrfeder (2) unter einer höheren Vorlast als die j Zwischenfeder (8) steht. |
8. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilring (6) mit einer Hülse (5) zusammenwirkt, welche gegen einen Anschlagsstift (3) anliegt, der am Gehäuse (4) befestigt ist, wenn sich der [ Kolben (1) in seiner Ruhestellung befindet, so daß die Zwischenfeder (8) überwunden wird und der Ventilring (6) und der mittlere Teil (22) des Rückschlagventils (9) j

j von der Schulter (7) bzw. dem Anschlag (24) abgehoben j

werden. · !

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9. Hydraulischer Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (9)

aus elastomerem Material ist.
10. Hydraulischer Hauptzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil (22) des Rückschlagventils (9) mit einem starren Metallring verstärkt ist.
11. Hydraulischer Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsteil des Rückschlagventils (9) aus einer dünnen Metallplatte hergestellt ist.

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