DE19957781A1 - Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Abstract

Ein Hauptzylinder (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage hat ein Gehäuse (12) mit einer darin ausgebildeten Bohrung (14), in der ein erster Kolben (16) abdichtend und verschiebbar geführt ist. Der erste Kolben (16) wird mittels einer Druckkraft durch eine Rückstellfeder (42) in seine Ausgangslage zurückgestellt. Damit der erste Kolben (16) nicht aus der Bohrung (14) herausfallen kann, ist ein als separates Bauteil ausgeführtes Flanschteil (46) vorhanden, das beim Zurückgleiten des ersten Kolbens (16) in seine Ruhestellung durch einen Formschluß mit in der Bohrung (14) angeordneten Bauteilen sicherstellt, daß der erste Kolben (16) nicht aus der Bohrung (14) herausfallen kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für eine hydrauli­ sche Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff der Patentan­ sprüche 1 bzw. 5.

Hauptzylinder dieser Art finden millionenfach Einsatz in heutigen Kraftfahrzeugen und sind beispielsweise aus der DE 195 20 671 A1 bekannt.

Üblicherweise ist ein solcher Hauptzylinder mit einem Brems­ kraftverstärker zusammengebaut, der die von einem Fahrer einge­ leitete Betätigungskraft so verstärkt, daß mit moderater Betätigungskraft eine wirkungsvolle Bremsung erzielt werden kann. Der Bremskraftverstärker überträgt dabei die durch ihn erhöhten Betätigungskräfte auf einen ersten Kolben des Hauptzy­ linders, der seinerseits im Gehäuse des Hauptzylinders enthal­ tenes Hydraulikfluid unter Druck setzt. Der Hydraulikfluiddruck wird durch mit dem Hauptzylinder in Verbindung stehende Brems­ kreise den einzelnen Fahrzeugbremsen zugeleitet.

Damit bei solchen Hauptzylindern insbesondere der erste Kolben nicht aus dem Hauptzylindergehäuse herausfallen kann, wenn der Hauptzylinder nicht mit einem Bremskraftverstärker verbunden ist (beispielsweise während des Transports oder bei Service­ arbeiten), ist er an seinem im Hauptzylindergehäuse befindli­ chen Ende mit einem radial nach außen ragenden Kragen versehen, der in der Ruhelage des ersten Kolbens an einem Anschlag an­ liegt, wodurch eine weitere Herausbewegung des Kolbens aus dem Hauptzylindergehäuse verhindert ist. Dieser am Kolben vorhande­ ne Kragen verursacht relativ hohe Fertigungskosten und er­ schwert die Montage des Hauptzylinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptzylinder der beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem das Herausfallen des ersten Kolbens auf einfachere und kostengünstigere Art vermieden ist.

Gemäß einer ersten Lösungsvariante ist diese Aufgabe ausgehend von einem Hauptzylinder der eingangs genannten Art, bei dem der erste Kolben einen zum Grund der Bohrung des Hauptzylinderge­ häuses hin offenen Hohlraum aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Hohlraum eine Rastnut ausgebildet ist, in der ein über das dem Grund der Bohrung zugewandte Ende des ersten Kolbens hinausragendes Flanschteil verrastet ist, das als separates Bauteil ausgeführt ist und einen Flansch auf­ weist, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des ersten Kolbens ist. Auf diese Weise braucht der das Heraus­ fallen des ersten Kolbens verhindernde Flansch nicht mehr am Kolben selbst ausgebildet zu sein, sondern kann separat und damit kostengünstiger gefertigt werden. Auch die Montage des Hauptzylinders vereinfacht sich durch die getrennte Ausführung von Flanschteil und Kolben, denn das Flanschteil kann zu einem im Montageablauf günstigen Zeitpunkt mit dem ersten Kolben verbunden werden. Das Herstellen dieser Verbindung geschieht durch einfaches Verrasten des Flanschteiles in der Rastnut des ersten Kolbens. Vorzugsweise besteht das Flanschteil aus ela­ stischem Kunststoff, um gute Rasteigenschaften und eine kosten­ günstige Herstellung zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein aus elastischem Kunststoff bestehendes Flanschteil im Spritz­ gußverfahren hergestellt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptzylinders weist das Flanschteil mehrere sich zumindest im wesentlichen axial erstreckende Arme auf, von denen jeder an seinem freien Ende einen Rasthaken zum Zusammenwirken mit der Rastnut hat. Die im wesentlichen axial gerichteten Arme sind radial ausreichend nachgiebig bzw. federnd elastisch, um ein einfaches Zusammenfügen von Flanschteil und erstem Kolben zu ermöglichen, derart, daß die Rasthaken beim Erreichen der im ersten Kolben vorhandenen Rastnut in letztere einschnappen. Vorzugsweise sind die Arme unmittelbar an dem Flansch befe­ stigt. Dies hat einen einfachen Aufbau und eine gute Herstell­ barkeit des Flanschteiles zur Folge.

Das Flanschteil des erfindungsgemäßen Hauptzylinders ragt axial über das ihm benachbarte Ende des ersten Kolbens hinaus, wäh­ rend der am Flanschteil vorhandene Flansch radial über den ersten Kolben hinausragt. Der Flansch verhindert analog zum eingangs beschriebenen Stand der Technik ein Herausgleiten des ersten Kolbens aus der Bohrung des Hauptzylindergehäuses, indem er gegen einen in der Bohrung angeordneten Anschlag stößt.

Gemäß einer zweiten Lösungsvariante ist diese Aufgabe ausgehend von einem Hauptzylinder der eingangs genannten Art erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß ein in der Bohrung des Gehäuses radial außerhalb des, ersten Kolbens angeordnetes und gegen axiales Herausfallen aus der Bohrung gesichertes Flanschteil einen radial nach innen ragenden Flansch aufweist, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des ersten Kolbens ist, wobei der Flansch die axiale Verschiebbarkeit des ersten Kolbens aus der Bohrung heraus durch Zusammenwirken mit dem vom Grund der Bohrung abgewandten Ende des ersten Kolbens begrenzt. Bei dieser Lösungsvariante weist der erste Kolben selbst keinen Flansch mehr auf, was dessen Herstellung und Montage bedeutend vereinfacht und verbilligt. Statt dessen wird der erste Kolben von dem radial nach innen ragenden Flansch des Flanschteiles gegen ein Herausfallen aus der Bohrung gesichert, indem dieser Flansch als Anschlag für dasjenige Ende des ersten Kolbens dient, das mit einem Bremskraftverstärker - falls vorhanden - zusammenwirkt. In der Regel befindet sich dieses Ende des ersten Kolbens nicht in der Bohrung des Hauptzylinder­ gehäuse, sondern ragt aus dem Hauptzylindergehäuse heraus.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Lösungsvariante weist das Flanschteil einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei der eine Schenkel des U-förmigen Querschnitts den als Anschlag für den ersten Kolben dienenden Flansch bildet und der andere Schenkel des U-förmigen Querschnitts einen weiteren radial nach innen ragenden Flansch mit einem Innendurchmesser bildet, der größer als der Außendurchmesser des ersten Kolbens ist. Mittels dieses weiteren Flansches läßt sich das Flanschteil einfach gegen ein axiales Herausfallen aus der Bohrung des Hauptzylin­ dergehäuses sichern.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Flanschteil mittels des weiteren Flansches axial auf einer Distanzhülse für den ersten Kolben geführt, die radial zwischen dem ersten Kolben und dem Gehäuse angeordnet ist und einen radial nach außen ragenden Vorsprung zum Zusammenwirken mit dem weiteren Flansch aufweist. Der radial nach außen ragende Vorsprung der Distanzhülse bildet einen Anschlag für den weiteren, radial nach innen ragenden Flansch des Flanschteiles und begrenzt so die axiale Herausbewegung des Flanschteiles. In einer Weiter­ bildung dieser Ausgestaltung ist an der Distanzhülse in axialem Abstand zu ihrem radial nach außen ragenden Vorsprung ein weiterer Anschlag ausgebildet, so daß das Flanschteil axial zwischen dem radial nach außen ragenden Vorsprung der Distanz­ hülse und dem weiteren Anschlag verschiebbar ist. Das Flansch­ teil behindert auf diese Weise eine Verschiebung des ersten Kolbens in Betätigungsrichtung nicht, stellt jedoch sicher, daß der erste Kolben von der ihn rückstellenden Feder nicht über ein bestimmtes Maß aus der Bohrung des Hauptzylindergehäuses gedrückt werden kann.

Beide Lösungsvarianten verhindern somit gegenüber dem Stand der Technik auf einfache und kostengünstige Weise ein Herausfallen des ersten Kolbens aus der Bohrung des Hauptzylindergehäuses und damit eine Beschädigung der feinbearbeiteten Dichtflächen des Kolbens.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Hauptzy­ linder werden im folgenden anhand der beigefügten, schemati­ schen Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Lösungsvariante eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders im Längschnitt, und

Fig. 2 eine zweite Lösungsvariante eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders im Längschnitt.

In Fig. 1 ist ein Hauptzylinder 10 für eine hydraulische Fahr­ zeugbremsanlage mit einem Gehäuse 12 gezeigt. Das Gehäuse 12 ist mit einer sich entlang einer Achse A erstreckenden, gestuf­ ten Bohrung 14 versehen, in der ein erster Kolben 16 und ein in axialem Abstand dazu angeordneter zweiter Kolben 18 abdichtend und verschiebbar geführt sind. Zum besseren Vergleich zeigt Fig. 1 unterhalb der Achse A einen Hauptzylinder gemäß dem Stand der Technik und oberhalb der Achse A ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders.

Die Führung und Abdichtung der beiden Kolben und 16 und 18 in der Bohrung 14 erfolgt wie dargestellt mittels einer Reihe von Führungshülsen und Ringdichtungen, die unten noch näher be­ schrieben werden.

In dem Hauptzylindergehäuse 12 sind mittels der beiden Kolben 16 und 18 eine erste Druckkammer 20 sowie eine zweite Druckkam­ mer 22 begrenzt, die im Betrieb mit Hydraulikfluid gefüllt sind. Das Hydraulikfluid gelangt durch am Hauptzylindergehäuse 12 ausgebildete Anschlußstutzen 24, 26 und sich daran anschlie­ ßende, hier nicht nähere bezeichnete Kanäle aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter, der im betriebsfertigen Zustand mit den Anschlußstutzen 24 und 26 verbunden ist, in die Druck­ kammern 20 und 22.

Die erste Druckkammer 20 steht über einen nicht gezeigten Auslaß in Verbindung mit einem ersten Bremskreis der Fahrzeug­ bremsanlage, während die zweite Druckkammer 22 über einen ebenfalls nicht gezeigten Auslaß in Verbindung mit einem zwei­ ten Bremskreis steht. Den einzelnen Bremskreisen sind jeweils verschiedene Fahrzeugbremsen zugeordnet, so daß eine Bremsung auch bei Ausfall eines Bremskreises noch möglich ist.

Zur Abdichtung gegenüber der ersten Druckkammer 20 ist der erste Kolben 16 von einer ersten Distanzhülse 28 mit L-förmigem Querschnitt und einer sich axial daran anschließenden zweiten Distanzhülse 30 geführt. Lippendichtungen 32 und 34, die sich an der zweiten Distanzhülse 30 bzw. zwischen der zweiten Di­ stanzhülse 30 und der ersten Distanzhülse 28 abstützen, dichten den ersten Kolben 16 in üblicher Weise ab. Ein Stützring 36, der sich an einer weiteren Distanzhülse 38 abstützt, positio­ niert die Lippendichtung 32. Der zweite Kolben 18 wird in analoger Weise durch gezeigte, jedoch nicht näher beschriebene Distanzhülsen und Lippendichtungen geführt und abgedichtet. Ein Verschlußring 40, der in die Bohrung 14 des Hauptzylindergehäu­ ses 12 geschraubt ist, verspannt alle Dichtungen und Distanz­ hülsen in der Bohrung 14.

Üblicherweise ist der Hauptzylinder 10 mit einem hier nicht dargestellten Bremskraftverstärker gekoppelt, der die in die Fahrzeugbremsanlage eingeleiteten Betätigungskräfte verstärkt und auf den ersten Kolben 16 überträgt, hier dargestellt durch den eine Eingangskraft symbolisierenden Pfeil F.

Durch Einleiten einer Betätigungskraft F wird der erste Kolben 16 in das Hauptzylindergehäuse 12 hinein verschoben und setzt dadurch das in der ersten Druckkammer 20 enthaltene Hydraulik­ fluid unter Druck. Der in der ersten Druckkammer 20 entstehende Druck wird auf den zweiten Kolben 18 übertragen, der sich daraufhin ebenfalls verschiebt und das in der zweiten Druckkam­ mer 22 enthaltene Hydraulikfluid unter Druck setzt. Der in den Druckkammern 20, 22 vorhandene Druck pflanzt sich in die be­ reits erwähnten Bremskreise fort und aktiviert so die ange­ schlossenen Radbremsen.

Bei Fortfall der Betätigungskraft F, d. h. bei Beendigung eines Bremsvorgangs, müssen die Kolben 16, 18 wieder in ihre in der Figur dargestellte Ausgangsstellung zurückgeführt werden. Hierzu dienen zwei als Druckfedern ausgeführte Rückstellfedern 42, 44. Die erste Rückstellfeder 42 ist dem ersten Kolben 16 zugeordnet und stützt sich wie dargestellt am zweiten Kolben 18 und am ersten Kolben 16 ab. Die zweite Rückstellfeder 44 ist dem zweiten Kolben 18 zugeordnet und stützt sich einerseits am Boden der Bohrung 14 und andererseits am zweiten Kolben 18 ab. Der Aufbau und die Funktion eines solchen Hauptzylinders 10 ist Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt und wird daher hier nicht weiter erläutert.

Damit die Kolben 16 und 18, insbesondere der erste Kolben 16, nicht aus der Bohrung 14 herausgleiten können, wenn der Hauptzylinder 10 nicht mit einem Bremskraftverstärker verbunden ist, ist ein Flanschteil 46 in einer ringförmigen Nut 48 verra­ stet, die in einem Hohlraum 50 des ersten Kolbens 16 ausgebil­ det ist, der zur Druckkammer 20 hin offen ist. Das hier aus Kunststoff bestehende Flanschteil 46 ragt axial aus dem Hohl­ raum 50 hervor und hat an seinem freien Ende einen radial nach außen stehenden Flansch 52, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des ersten Kolbens 16 ist. Vom radial inneren Umfang des insgesamt ringförmigen Flansches 52 aus erstrecken sich im wesentlichen axial mehrere Arme 54 in den Hohlraum 50 des Kolbens 16 hinein. Jeder Arm 54 ist an seinem freien Ende mit einem Rasthaken 56 versehen.

Das Flanschteil 46, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus dem Flansch 52, den Armen 54 und den Rasthaken 56 besteht und hier einstückig als Kunststoffspritzgußteil ausgeführt ist, rastet beim Einführen in den Hohlraum 50 aufgrund der radial federnd nachgiebigen Arme 54 mit seinen Rasthaken 56 in der Rastnut 48 ein.

Beim Zurückgleiten des ersten Kolbens 16 in Fig. 1 nach rechts stößt der Flansch 52 gegen den Stützring 36 und verhindert ein weiteres Herausbewegen des Kolbens 16 aus der Bohrung 14.

In Fig. 2 ist wiederum unterhalb der Achse A ein herkömmlicher, aus dem Stand der Technik bekannter Hauptzylinder gezeigt, während oberhalb der Achse A ein gegenüber Fig. 1 etwas abge­ wandeltes, zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders 10' dargestellt ist.

Im Gegensatz zum in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der erste Kolben 16 beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht an seinem der ersten Druckkammer 20 zugewandten Ende gegen Heraus­ fallen gesichert, sondern an seinem anderen, aus der Bohrung 14 herausstehenden Ende. Hierzu weist ein in der Bohrung 14 des Hauptzylindergehäuses 12 radial außerhalb des ersten Kolbens 16 angeordnetes Flanschteil 46' einen radial nach innen ragenden Flansch 58 auf, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außen­ durchmesser des ersten Kolbens 16 ist.

Das Flanschteil 46' ist insgesamt hohlzylinderförmig und hat einen U-förmigen Querschnitt, dessen einer Schenkel den Flansch 58 bildet. Die Basis des U's ist aus mehreren radial federnd nachgiebigen Armen 59 gebildet, die sich von dem Flansch 58 axial in die Bohrung 14 erstrecken. Am freien Ende jedes Arms 59 ist ein radial nach innen ragender Vorsprung vorhanden und die Gesamtheit dieser Vorsprünge bildet einen weiteren radial nach innen ragenden, in Umfangsrichtung unterbrochenen Flansch 60 mit einem Innendurchmesser, der größer als der Außendurch­ messer des ersten Kolbens 16 ist. Der weitere Flansch 60 sorgt dafür, das das Flanschteil 46 gegen ein axiales Herausfallen aus der Bohrung 14 gesichert ist, indem er mit einem radial nach außen ragenden Vorsprung 62 zusammenwirkt, der an dem von der Bohrung 14 abgewandten Ende der ersten Distanzhülse 28 ausgebildet ist.

Wie dargestellt kann das Flanschteil 46' zwischen dem Vorsprung 62 und einem Anschlag 64, der durch die Durchmesservergrößerung der Distanzhülse 28 gebildet ist, axial auf der Distanzhülse 28 verschoben werden. Beim Herausgleiten des ersten Kolbens 16 aus der Bohrung 14 kommt das in Fig. 2 rechte Ende des Kolbens 16 in Kontakt mit dem Flansch 58, so daß sich das Flanschteil 46' axial aus der Bohrung 14 verschiebt bis sein Flansch 60 an den Vorsprung 62 der Distanzhülse 28 stößt. Weder das Flanschteil 46' noch der erste Kolben 16 können sich dann weiter aus der Bohrung 14 herausbewegen.

Im Fall eines Defektes des Hauptzylinders 10', beispielsweise bei einem Leck in der ersten Druckkammer 20 oder des daran angeschlossenen Bremskreises, kann der Kolbens 16 in die Boh­ rung 14 hineingleiten und das Flanschteil 46' kann sich solange mitbewegen, bis sein Flansch 60 gegen den Anschlag 64 an der Distanzhülse 28 stößt. Der mögliche Verschiebeweg des Flansch­ teiles 46' ist dabei so groß gewählt, daß es zu keiner Behinde­ rung der Betätigung des Hauptzylinders kommen kann.

Bei einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Arme 59 einstückig mit der Distanzhülse 28 ausgebil­ det. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfallen der weitere Flansch 60 sowie der Vorsprung 62. Der Flansch 58 kann dann nach Art des oben beschriebenen Flansches 60 ausgeführt sein, d. h. von der Distanzhülse 28 erstrecken sich mehrere Arme 59, an deren freien Ende jeweils ein radial nach innen ragender Vorsprung vorhanden ist. Die Gesamtheit der Vorsprünge bildet den - in Umfangsrichtung unterbrochenen - Flansch 58. Eine solche Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn die teleskopische Verschiebbarkeit des Flanschteiles 46' nicht erforderlich ist.

Claims (8)

1. Hauptzylinder (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsan­ lage, mit

• - einem Gehäuse (12) und einer darin ausgebildeten Bohrung (14), in der ein erster Kolben (16) abdichtend und verschiebbar geführt ist, und
• - einer den ersten Kolben (16) mittels einer Druckkraft zurück­ stellenden Rückstellfeder (42), wobei der erste Kolben (16) einen zum Grund der Bohrung (14) hin offenen Hohlraum (50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - in dem Hohlraum (50) eine Rastnut (48) ausgebildet ist, und
• - in der Rastnut (48) ein über das dem Grund der Bohrung (14) zugewandte Ende des ersten Kolbens (16) hinausragendes Flansch­ teil (46) verrastet ist, das als separates Bauteil ausgeführt ist und einen Flansch (52) aufweist, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des ersten Kolbens (16) ist.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (46) aus elasti­ schem Kunststoff besteht.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (46) mehrere sich zumindest im wesentlichen axial erstreckende Arme (54) auf­ weist, von denen jeder an seinem freien Ende einen Rasthaken (56) zum Zusammenwirken mit der Rastnut (48) hat.

4. Hauptzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (54) an dem Flansch (52) befestigt sind.

5. Hauptzylinder (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsan­ lage, mit

• - einem Gehäuse (12) und einer darin ausgebildeten Bohrung (14), in der ein erster Kolben (16) abdichtend und verschiebbar geführt ist, und
• - einer den ersten Kolben (16) mittels einer Druckkraft zurück­ stellenden Rückstellfeder (42), dadurch gekennzeichnet, daß
• - ein in der Bohrung (14) des Gehäuses (12) radial außerhalb des ersten Kolbens (16) angeordnetes und gegen axiales Heraus­ fallen aus der Bohrung (14) gesichertes Flanschteil (46') einen radial nach innen ragenden Flansch (58) aufweist, dessen Innen­ durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des ersten Kolbens (16) ist, und
• - der Flansch (58) die axiale Verschiebbarkeit des ersten Kolbens (16) aus der Bohrung (14) heraus durch Zusammenwirken mit dem vom Grund der Bohrung (14) abgewandten Ende des ersten Kolbens (16) begrenzt.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (46') einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der eine Schenkel des U-förmigen Querschnitts den Flansch (58) bildet und der andere Schenkel des U-förmigen Querschnitts einen weiteren radial nach innen ragenden Flansch (60) mit einem Innendurchmesser bildet, der größer als der Außendurchmesser des ersten Kolbens (16) ist.

7. Hauptzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (46') mittels des weiteren Flansches (60) axial auf einer Distanzhülse (28) für den ersten Kolben (16) geführt ist, die radial zwischen dem ersten Kolben (16) und dem Gehäuse (12) angeordnet ist und einen radial nach außen ragenden Vorsprung (62) zum Zusammen­ wirken mit dem weiteren Flansch (60) aufweist.

8. Hauptzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (46') axial zwi­ schen dem radial nach außen ragenden Vorsprung (62) der Di­ stanzhülse (28) und einem an letzterer ausgebildeten Anschlag (64) verschiebbar ist.