DE2021208A1

DE2021208A1 - Zweikreiszylinder

Info

Publication number: DE2021208A1
Application number: DE19702021208
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl-Ing Burgdorf
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1970-04-30
Publication date: 1971-11-25
Also published as: JPS519857B1; FR2090851A5; GB1286423A; US3731596A

Description

AIiFRED TEVES GMBH · 24. April 1970

6 Frankfurt (M) ρ yj^

• SL/Pz/e

J. Burgdorf . - 12

Zweikreiszylinder

Me Erfindung betrifft einen Zweikreiszylinder, insbesondere für Fahrzeugbremsen mit zwei konzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verbundenen Zylindern, die mit zwei Kolben zwei Druckräume bilden.

Derartige Zweikreiszylinder sollen auch bei dem Ausfall eines der beiden Kreise noch einwandfrei arbeiten.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieses Erfordernisses einen Kolben zwischen zwei Zylindern so anzuordnen, daß der Kolben alternativ von zwei unabhängigen Druckräumen beaufschlagt wird (DOS 1 430 356; franz. Patentschrift 1 555 573; britische Patentschrift 1 161 701). Es ist ferner bekannt (USA-Patentschrift 2 766 591), in zwei hintereinanderliegenden Zylindern zwei ineinanderliegende Kolben anzuordnen. Wegen der Grundforderung an Radbremszylinder eine möglichst geringe axiale Baulänge zu erreichen, weist der Zweikreiszylinder, wie .er in der USA-Patentschrift gezeigt ist, zusätzliche Mhrungsbahnen auf. Er besteht daher aus insgesamt sechs ineinanderliegenden zylindrischen Ringen, Mindestens zwei Jührungsflächen sind aufgrund der schlechten Dichtungsanordnung der Korrosion unterworfen.

Ein weiterer Nachteil der USA-Patentschrift sowie der DOS unddar franz. Patentschrift besteht darin, daß in diesen Anordnungen das Merkmal der echten Zweikreisigkeit fehlt. D.h. wenn die

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Dichtung ausfällt, die beide Druckräume voneinander trennt, wird dies von der Warnanlage nicht registriert. Lediglich die britische Patentschrift 1 161 701 zeigt in Fig. 4 und 5 einen Zweikreiszylinder mit dem Merkmal der echten Zweikreisigkeit.

Dieser Zweikreiszylinder hat aber den Nachteil, daß die Herstellung und Montage eines innen und außen gehöhnten Topfzylinders ausgesprochen schwierig und kostspielig ist. Die Montage und der Betrieb wird zusätzlich dadurch erschwert, daß ein Ausgleich der möglichen Exzentrizitäten der Bohrungen nicht stattfinden kann. Es besteht also hier wie auch in der DOS und USA-Patentschrift die Gefahr des Verkantens bzw. Klemmens des Topfkolbens.

Schließlich ist die bestmögliche Entlüftung der Zweikreisanlage durch die Anordnung der Zuleitungen, wie sie in den 3?ig. 4 und 5 der britischen Patentschrift dargestellt sind, nicht gewährleistet. Fremdstoffe oder Luft, die sich im Druckraum neben der Dichtung 33 bzw, 32 angesammelt haben, können nur schwer entgegen der Gravitation bzw, entgegen dem Auftrieb von dem Druckmittelstrom in der Mitte des Zylinders erfaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zweikreiszylinder zu schaffen, bei dem neben der echten Zweikreisigkeit, d.h. von außen bemerkbare Leckage eines oder beider Kreise, eine leichte Herstellung und Montage der Einzelteile ' gewährleistet ist. Bei dem Ausfall eines der beiden Kreise soll sich bei gleichem Druck im Arbeitsraum des nicht ausgefallenen Kreises die Kraft auf die Bremsbeläge nicht verändern, d.h. die Wirkungsflächen der Kolben beider Kreise müssen gleich groß sein.

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Eine weitere Aufgabe liegt in der guten Entlüftbarkeit und in der Verhinderung bzw. Verminderung korrosionsgefährdeter Laufbahnflächen. Außerdem soll ein Klemmen oder Verkanten der Kolben während des Betriebes vermieden werden.

Biese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere Druckraum von dem inneren Zylinder und einem Kolben und der äußere Druckraum von dem inneren und dem äußeren Zylinder sowie dem zwischen den sich gegenüberliegenden Mantelflächen der Zylinder liegenden Ring- oder Topfkolben gebildet ist.

Für eine einfache Hontage und den einwandfreien Betrieb wird der innere Zylinder in einer mit einem Dichtring versehenen Nut der Stirnwand des äußeren Zylinders und über eine mittig an dieser Stirnwand befestigten Hülse mit radialem Spiel gehalten und geführt.

Um bei Versagen des Dichtringes eines Druckraumes diesen Fehler schnell zu bemerken, wird in der Nut der Stirnwand des äußeren Zylinders ein radial innerer und ein radial äußerer Dichtring angeordnet, wobei der Raum zwischen den Dichtringen mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die echte Zweikreisigkeit wird dadurch erreicht, daß ein vom äußeren Druckraum beaufschlagter Kolben zylindrisch oder ringförmig ausgebildet ist. Er wird an seinen inneren und äußeren Mantelflächen gedichtet.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die Anordnung eines äußeren Kolbens eine Verbindung zwischen der Sichtung des äußeren Kolbens und der Dichtung des inneren Kolbens mit der Atmosphäre besteht. Eine Leckage in einer dieser Dichtungen kann ohne weiteres von außen be-, merkt werden. Die Hontage ist vereinfacht, da die Anordnung des inneren Zylinders mit Spiel in der Nut der Stirnwand des äußeren Zylinders einen Ausgleich der Exzentrizitäten

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zuläßt. Verklemmen im Betrieb wird durch die kardanische Befestigung des inneren Zylinders verhindert. Die maximal auftretenden Kleromkräfte entsprechen der Federwirkung des Dichtringes bzw. der Dichtringe. Durch die Anordnung der Kolben, wie sie in den Gegenständen der Pig. 2 dargestellt sind, sind die Wirkflächen der beiden Druckmittelkreise gleich groß und damit ist die Kraft auf den Bremsbelag, auch bei Ausfall eines der beiden Druckmitteikreise, immer gleich groß.

Die Fertigung außen geschliffener Zylinder ist herstellungsmäßig wesentlich einfacher als die innen-gehohnter Topfkolben nach den Gegenständen der DOS 1 450 356, der britischen Patentschrift 1 161 701 oder der USA-Patentschrift 2 766 591. Die Hülse im Inneren des inneren Zylinders bewirkt neben seiner Halterung und Federung gleichzeitig den maximal möglichen Zwangsumlauf bei der Entlüftung des Druckmittels. Innere und äußere Absätze an dem inneren Zylinder bewirken, daß sich der innere Zylinder, auch bei Ausfall eines der beiden Druckmittelkreise, immer gegen die Dichtung in der Nut der Stirnwand des äußeren Zylinders anlegt.

Drei Ausführungsbeispiele sind im Axialschnitt in den Fig. 1 bis5dargestellt. Bs zeigen

Fig. 1 Zweikreiszylinder mit zylindrischem äußeren Kolben Fig. 2 Zweikreiszylinder mit ringförmigem äußeren Kolben

Fig. 3 Ausschnittsvergrößerung von Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2

Fig. 3a Ausschnittsvergrößerung von Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2

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Pig. 4 Zweikreiszylinder mit einem die Ein- und Auslaßkanäle tragenden inneren Zylinder

Pig. 5 Ausschnitt von Pig. 4» mögliche Sicherung des inneren Zylinders.

In Pig. 1 ist das Zylindergehäuse mit 1 bezeichnet. An der Stirnwand des Zylindergehäuses 1 ist der innere Zylinder 2 mit radialem Spiel in einer Nut 3 befestigt. Mit Hilfe der Hülse 4 und der Hohlschraube 5 wird der innere Zylinder > axial gegen die Dichtung 6 in . der Nut 3 des Zylindergehäuses 1 gehalten und geführt. Die Dichtung 6 kann auch· wie die Dichtung in Pig. 3 ausgebildet sein. An der äußeren Mantelfläche 7 des inneren Zylinders 2 ist der !Topfkolben 8 und der zylindrische Ringkolben 9 geführt. Neben der inneren Mantelfläche 10 wird der zylindrische Ringkolben 9 noch an der äußeren Mantelfläche 11 im Zylindergehäuse 1 geführt. Das Zylindergehäuse 1 trägt an seiner Stirnwand die Ein- und Auslaßstutzen 13,12 unä 14,15. Der Einlaßstutzen 13 führt zu dem Druckraum 16, der von dem inneren Zylinder 2 dem Zylindergehäuse 1 und dem zylindrischen Ringkolben 9 gebildet wird. Die in der inneren Mantelfläche 10 des zylindrischen Ringkolbens 9 liegende dynamische Dichtung 17 und die in der inneren Mantelfläche am offenen Ende des Zylindergehäuses 1 liegende dynamische Dichtung 18 verhindern den Druckmittelaustritt in die Atmosphäre. Der innere Druckraum 19 ist durch die in der inneren Mantelfläche am offenen End£ des Topfkolbens liegende Dichtung 20 gegen die Atmosphäre abgedichtet. Zwischen den Dichtungen 20 und 17 befindet sich ein mit Pett oder dergl..gefüllter Hohlraum, der in die Atmosphäre führt. Bei der Bäätigung des Topfkolbens 8 gelangt das Druckmittel durch den Einlaufstutzen 14 in die von innen gebohrte Sacklochbohrung 21 über die Hohlschraube 5 in den Druckraum 19. Bei Entlüftung des inneren Druckraumes 19 wird das Druckmittel

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zwangsläufig durch den Kanal 22 entlang der Hülse 4 und dem inneren Zylinder 2 in den Entlüftungestutzen 15 geführt«, Das offene Ende des Zylindergehäuses 1 und das dem äußeren Druekraum abgewandte Ende des iaylindrisclien Ringkolbens 9 sind zweckmäßigerweise 1ib©x^s eine Schutzkappe 25 miteinander verbunden* Die Schutzkappe 23 ist in der an der inneren Mantelfläche des zylindrischen'Ringkolbens 3 gelegenen Nut 24 und an der äußeren Mantelfläche dee Syllndergehäuses 1 gelegenen Nut 25 befestigte Der von der Schutzkappe 23 gebildete Hohlraum 26 ist vorzugsweise mit fett oder dergl. gefüllt.

Die Wirkungsweise der Zweikr@±sanlage ist die folgende %

Wenn der IteTiokraum im Inneren ausfällt, wird über den äußeren Druckraum 16 dar gylinärisc-lie Ring&olben 9 verschoben. Der sylindrisch© RiBgkolTbea 9 drückt gleichzeitig den Topfkolben 8 axial gegen äis Bremsbacke. EaIl© eine dsr dynamischen Dichtungen 17 oder 20 undicht wird;, tritt das Druckmedium 19 oder 16 in den Hohlraum ₉ der von dem sjlladrisehen Ringkolben 9 OMä dea Topftolfeen 8 gebildet wirä-. ¥on hier aus gelajig das Druckmittel an di© Atmosphäre maä der Pehler kanu, leicht von außen boobaehtet

Die Fig. 2 E-eigt einen, äkalichen Zweikreissjlinder wie Pig. Der UaterseMed sum (Jegenstssd von fig«, 1 feesteht darin, daß der Eolfeea 27 aicht mein? sjllnäriseh, sond©i?a ringförmig ist« In den ©b©a®n iind/od©r teiliges, lüteimgef lachen 28 nad 29 des EiBgk®I!)©a3 27 bef .laden sioli di© l^m-SLJiissiiSB. Dichtungen ■ 30j, 30a.BIe MBemantelfläeJa© &oa fogiflrol'femG 3Ί ist so ge~ staltet j daB eise AfeetrsifTors^Iefetmag 33 mi 'ä©3? inneren Mantslflach© ä@iü fifliaderes 34 vosgeiUBiiGm w©s?äesi l:ami_e Trie teappi? 32 f'gg'öiMst dea IjXisä©·?? 3d mit ä,OB Sspfkolbes 31 Bes? H©tel2?ai?M swlsehi©a dem i©f£liöIs©L. ;?5 asi/i ü-a SyJ.^.fAQa? sowie der tos der Selmteisappe g@bli'4c3te EoKLz&iw. ist weis© mit fett odes d®sgl₀ g©tllXlto Μθ ¥i"^j!~!>: r- y3;?,c

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Zweikreiszylinders ist im wesentlichen die gleiche wie die in Pig. 1 beschriebene.

Fig. 3 zeigt eine Ausschnittsvergößerung der Dichtungen 36,37 bzw. 6. Der innere Zylinder 35 teilt die in dem äußeren Zylinder liegende Nut in zwei Kammern auf. In den beiden miteinander in Verbindung stehenden Kammern liegen die Dichtungen 36 und 37. Der zwischen den Dichtungen liegende Raum ist über eine Bohrung 38 mit der Atmosphäre verbunden. Wenn eine der Dichtungen 36 oder 37 ausfällt, tritt das Druckmittel über die Bohrung 33 an die Atmosphäre und die Leckage wird durch die Warnanzeige angezeigt.

Eig. 3a zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 1 und 2 mit der Ausführungsform eines abgesetzten inneren Zylinders. Hier ist der innere Zylinder 35' abgesetzt dargestellt. Dies hat den Vorteil, daß auch bei Ausfall eines der beiden Druckmittelkreise der innere Zylinder 35' immer gegen die Dichtungen 36,37 in der Nut 3 der Stirnwand des äußeren Zylinders 34 bzw. 1 gedrückt wird.

Der Hauptvorteil dieser Zweikreisanlage liegt in der gedrungenen axialen Baulänge.

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen der dynamischen Dichtungen 17 und 20 an der äußeren Mantelfläche des inneren Zylinders 2 nach den Fig. 1 und 2 sind bei dem inneren Zylinder nach Fig. 4- die dynamische Dichtung 55 für den Druckmittelraum 49 auf der Innenseite des inneren Zylinders 41 und die dynamische Dichtung 53 für den Druckmittelraum 51 in der Außenseite des inneren Zylinders 41 angeordnet.

■ ·_ Bei einem Zylinder nach Fig. 1 oder 2 entspricht die gesamte Druckfläche der Kreisfläche des äußeren Zylinders 1. Bei einem Zylinder nach Fig. 4 entspricht die Druckfläche der

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Kreisfläche des äußeren Zylinders 40 abzüglich der Ringfläche des inneren Zylinders. Je nach der Anordnung des inneren Zylinders kann dadurch bei gleichem äußeren Gehäuse eine unterschiedliche Druckfläche erreicht werden.

In einer Bohrung der Stirnwand des äußeren Zylinders 40 ist der innere Zylinder 41 mit Hilfe des Anschlags 42 und des Seegerringes 43 axial befestigt. An der inneren Mantelfläche 44 des inneren Zylinders 41 wird der innere Kolben 45 geführt. Der zwischen dem inneren Zylinder 41 und dem äußeren Zylinder 40 liegende zylindrische Ringkolben 46 ist an seinen Innen- und Außenmantelflächen 47»48 gehöhnt bzw. geschliffen. Bei einem Ausfall im inneren Druckraum 49 wird das Druckmittel über den Einlaufkanal 50 in den äußeren Druckraum 51 gedrückt. Der äußere Druckraum 51 wird von dem äußeren Zylinder 40, dem inneren Zylinder 41 und dem zylindrischen Ringkolben 46 gebildet. Der Druckraum 51 ist durch die statische Dichtung 52 und die in dem inneren Zylinder 41 liegende dynamische Dichtung 53 sowie die in dem äußeren Zylinder 40 liegende dynamische Dichtung 54 abgedichtet. Die von dem Druekraum 51 beaufschlagte Ringfläche des Ringkolbehs 46 drückt den Ringkolben 46 gegen die Bremsbeläge. Bei einer Leckage in einer der dynamischen Dichtungen 53 oder 55 tritt das Druckmittel in den mit Fett oder dergl. gefüllten Hohlraum 56 an dem Abstreifer 57 vorbei in die Atmosphäre aus. Bei einer Leckage der dynamischen Dichtung 54 tritt das Druckmittel des äußeren Kreises in den Hohlraum 58, der von der Schutzkappe 59 gebildet wird. Die Schutzkappe 59 ist in dem äußeren Zylinder 40 mit Hilfe des Ringes 61 in der Nut 60, und andererseits in der Nut 62, die in der äußeren Mantelfläche des Ringkolbens 46 liegt, befestigt. Unter dem hohen Druck im äußeren Druckkreis 51 kann das Leckageöl leicht aus dem Hohlraum 58 an der Schutzkappe 59 vorbei in die Atmosphäre austreten, so daß die nicht dargestellte Differenzdruckwarnanzeige anspricht.

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In Pig. 5 ist eine andere Ausführungsform des Gegenstandes von Pig. 4 im Ausschnitt dargestellt. Aus Montagegründen ist der Seegerring 63 auf dem inneren Zylinder 65 von außen aufgesetzt.

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Claims

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ALFRED !DEVES GMBH jfj 24. April 1970

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Patentansprüche

I/ 1. yZweikreiszylinder, insbesondere für Fahrzeugbremsen mit zwei konzentrisch ineinander angeordneten und miteinander verbundenen Zylindern, die mit zwei Kolben zwei Druckräume bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Druckraum (19549) von dem inneren Zylinder (2, 35, 35'; 41) und einem Kolben (8,31j45) und der andere Druckraum (16;51) von dem inneren (2;41) und dem äußeren Zylinder (1,34;40) sowie dem zwischen den sich gegenüberliegenden Mantelflächen der Zylinder(1,2 und 40,41) liegenden Ring- oder Topfkolben (9,27J46) gebildet ist.
2. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2,35,35') in einer mit einer Dichtung (6;36,37) versehenen Nut (3) der Stirnwand des äußeren Zylinders (1,34) und über eine mittig an dieser Stirnwand befestigte Hülse (4) bzw. einem Leitblech mit radialem Spiel zwangsfrei gehalten und geführt ist.
3. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (3) der Stirnwand des äußeren Zylinders (1,34)' eine radial innere (36) und eine radial äußere Dichtung (37) angeordnet ist, wobei der Raum (38) zwischen den Dichtungen mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

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4. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g ekennzeichnet, daß der innere Zylinder (2,35*) abgesetzt ist, derart, daß das Druckmittel den Zylinder (2,35') auch bei Ausfall eines der beiden Kreise entgegen der Bewegungsrichtung der Kolben (8,9; 27,31) an das Gehäuse (äußeren Zylinder 1,34) anpreßt.
5. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e~ kennzeichnet, daß der innere Kolben (8,31) als !Topfkolben ausgebildet ist.
6. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (8,31) den inneren Zylinder (2,35,35') von innen und/oder außen umschließt, wobei jedoch jeweils nur eine der Zylindermantelflächen (7,44) des inneren Zylinders (2,35,35*;41) als Dichtfläche arbeitet.
7. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9;46), der vom äußeren Druckraum (16; 51) beaufschlagt ist, zylindrisch ausgebildet ist.
8. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (27), der vom äußeren Druckraum beaufschlagt ist, ringförmig und an den Dichtflächen ballig oder eben ist.
9. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Zylinder (41,65), der mit Hilfe zweier Anschläge (42,43;63) axial in der Bohrung (39) der Stirnwand des äußeren Zylinders (40) verankert _t ist, die Ein- und Auslaßbohrungen des inneren Druckraumes (49) enthält.

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10. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen an der inneren Mantelfläche (44) des inneren Zylinders (41»65) geführten und gedichteten Kolbens (45).
11. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dem inneren Druckraum (49) abgewandte Ende des inneren Kolbens (45) einen Abstreifer (57) aufweist, der ein Auslaufen der Pettfüllung (56) zwischen den beiden Kolben (45,46) verhindert,
12. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 bis 7 und 9 bis 11, dadurch gekennz eichnet, daß das dein äußeren Druckraum (16;51) abgewandte Ende des äußeren Zylinders (1»40) und der äußere Kolben (9;46) über eine mit Fett oder dergl« gefüllte Schutzkappe (23;59) verbunden sind.
13. Zweikreiszylinder nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dem äußeren Druckraum abgewandte Ende des äußeren Zylinders (34) und der innere Kolben (31) durch eine mit Fett oder dergl. gefüllte Schutzkappe (32) verbunden sind.

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