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Title:
MASTER CYLINDER FOR A MOTOR VEHICLE HYDRAULIC BRAKING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/040043
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a master cylinder (10) for a motor vehicle hydraulic braking system. Said master cylinder comprises a housing (12) with a bore (14) disposed therein in which a first piston (16) is sealingly slidable. The first piston (16) is returned to its initial position by a return spring (28) by means of a pressure force. The return spring (28) is coupled with the first piston (16) and the housing (12) or, if available, with a second piston (18) located at an axial distance to the first piston (16) so as to transmit a tensile force, thereby preventing the first piston (16) from falling out of the bore (14).

Inventors:
UNTERBERG HARTMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/012062
Publication Date:
June 07, 2001
Filing Date:
November 30, 2000
Export Citation:
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Assignee:
LUCAS VARITY GMBH (DE)
UNTERBERG HARTMUT (DE)
International Classes:
B60T11/20; B60T11/22; (IPC1-7): B60T11/16; B60T11/20
Foreign References:
DE19520671A11996-06-13
US4685301A1987-08-11
US5878576A1999-03-09
DE19536325A11997-04-03
Attorney, Agent or Firm:
Beyer, Andreas (Wuesthoff & Wuesthoff Schweigerstrasse 2 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
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 (28), dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (28) zugkraftübertragend mit dem ersten Kolben (16) und dem Gehäuse (12) oder, falls vorhanden, mit einem in axialem Abstand zum ersten Kolben (16) angeordneten zweiten Kolben (18) gekoppelt ist.
2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten Kolben (16) zuge wandte Endabschnitt der Rückstellfeder (28), insbesondere deren letzte Windung, einen vergrößerten Außendurchmesser und der erste Kolben (16) eine damit zusammenwirkende Rastnut (32) aufweist.
3. Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnut (32) in einem zum genannten Endabschnitt der Rückstellfeder (28) hin offenen Hohlraum (34) des ersten Kolbens (16) angeordnet ist, und daß der Hohlraum (34) einen der Rastnut (32) vorgeordneten, sich konisch verengenden Abschnitt (36) aufweist.
4. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem ersten Kolben (16) zuge wandte Endabschnitt der Rückstellfeder (28), insbesondere deren letzte Windung, einen verkleinerten Außendurchmesser und der erste Kolben (16) eine damit zusammenwirkende Rastnut aufweist.
5. Hauptzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnut an einem dem genannten Endabschnitt der Rückstellfeder (28) zugewandten Fortsatz des ersten Kolbens (16) angeordnet ist, und daß der Fortsatz einen der Rastnut vorgeordneten, sich konisch erweiternden Abschnitt aufweist.
6. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom ersten Kolben (16) abge wandte Endabschnitt der Rückstellfeder (28), insbesondere deren letzte Windung, einen verkleinerten Außendurchmesser aufweist, der mit einer in der Bohrung (14) des Gehäuses (12) oder, falls vorhanden, am zweiten Kolben (18) vorgesehenen Rastnut (38 ; 38') zusammenwirkt.
7. Hauptzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnut (38 ; 38') an einem dem genannten Endabschnitt der Rückstellfeder (28) zugewandten, am Grund der Bohrung (14) oder, falls vorhanden, am zweiten Kolben (18) angeordneten Fortsatz (40 ; 40') ausgebildet ist, und daß der Fortsatz (40 ; 40') einen der Rastnut (38 ; 38') vorgeordne ten, sich konisch erweiternden Abschnitt (42 ; 42') aufweist.
8. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vom ersten Kolben (16) abge wandte Endabschnitt der Rückstellfeder (28), insbesondere deren letzte Windung, einen vergrößerten Außendurchmesser aufweist, der mit einer in der Bohrung (14) des Gehäuses (12) oder, falls vorhanden, am zweiten Kolben (18) vorgesehenen Rastnut zusam menwirkt.
9. Hauptzylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnut in einem zum genannten Endabschnitt der Rückstellfeder (28) hin offenen Hohlraum des zweiten Kolbens (18) angeordnet ist, und daß der Hohlraum einen der Rastnut vorgeordneten, sich konisch verengenden Abschnitt aufweist.
10. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in axialem Abstand zum ersten Kolben (16) ein zweiter Kolben (18) in der Bohrung (14) ange ordnet ist, den eine weitere Rückstellfeder (30) mittels einer Druckkraft zurückstellt, wobei die weitere Rückstellfeder (30) zugkraftübertragend mit dem zweiten Kolben (18) und dem Gehäuse (12) gekoppelt ist.
Description:
Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für eine hydrauli- sche Fahrzeugbremsanlage, mit einem Gehäuse und einer darin ausgebildeten Bohrung, in der ein erster Kolben abdichtend und verschiebbar geführt ist, und einer den ersten Kolben mittels einer Druckkraft zurückstellenden Rückstellfeder. Hauptzylinder dieser Art finden millionenfach Einsatz in heutigen Kraftfahr- zeugen und sind beispielsweise aus der DE 195 20 671 A1 be- kannt.

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.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem gattungsgemäßen Hauptzy- linder erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückstellfeder zugkraftübertragend mit dem ersten Kolben und dem Gehäuse oder, falls vorhanden, mit einem in axialem Abstand zum ersten Kolben angeordneten zweiten Kolben gekoppelt ist. Im Gegensatz zur bisher üblichen Anordnung, bei der die Rückstellfeder nur Druckkräfte auf den Kolben übertragen konnte, ist sie erfin- dungsgemäß so am Kolben befestigt, daß die Verbindung zwischen dem Kolben und der Rückstellfeder auch Zugkräfte aufnehmen kann. Das andere Ende der Rückstellfeder ist entweder im Hauptzylindergehäuse festgelegt oder es ist, wenn wie bei heutigen Fahrzeugbremsanlagen üblich ein zweiter Kolben in axialem Abstand zum ersten Kolben in der Bohrung des Hauptzy- linder vorhanden ist, mit diesem zweiten Kolben gekoppelt. Auf diese Weise hält die Rückstellfeder den ersten Kolben im Hauptzylindergehäuse fest und verhindert dessen Herausfallen, ohne daß am Kolben selbst die bisher übliche, flanschförmige Erweiterung oder eine andere mit dem Gehäuse in Eingriff tre- tende, formschlüssige Sicherung vorhanden sein muß.

Obwohl erfindungsgemäß jede zugkraftübertragende Verbindung zwischen der Rückstellfeder und dem ersten Kolben verwendet werden kann, weist vorzugsweise der dem ersten Kolben zugewand- te Endabschnitt der Rückstellfeder, insbesondere deren letzte Windung, einen vergrößerten Außendurchmesser und der erste Kolben eine damit zusammenwirkende Rastnut auf. Die letzte Windung der Rückstellfeder, die den vergrößerten Außendurch- messer aufweist, schnappt bei der Montage des Hauptzylinders in die Rastnut, wodurch die zugkraftübertragende Verbindung zwi- schen dem ersten kolben und seiner Rückstellfeder hergestellt ist. Falls mehrere Windungen der Rückstellfeder einen vergrö- ßerten Außendurchmesser aufweisen, schnappt der durch diese

Windungen gebildete Endabschnitt der Rückstellfeder in die Rastnut.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptzylinders ist die Rastnut in einem Hohlraum des ersten Kolbens angeordnet, der zu dem genannten Endabschnitt der Rückstellfeder hin offen ist. In dem Hohlraum ist ein der Rastnut vorgeordneter, sich konisch verengender Abschnitt vorhanden, der beim Einführen der Rückstellfeder in den Hohl- raum dazu führt, daß die Windung (en) mit vergrößertem Außen- durchmesser radial zusammengedrückt werden. Sie können erst wieder radial expandieren, wenn sie die Rastnut erreichen.

Durch eine solche Ausbildung ist eine einfache Montage der Rückstellfeder und des ersten Kolbens möglich.

Alternativ zu der Ausführungsform, bei der ein Teil der Rück- stellfeder einen vergrößerten Außendurchmesser aufweist, kann der dem ersten Kolben zugewandte Endabschnitt der Rückstellfe- der, insbesondere deren letzte Windung, eine verkleinerten Außendurchmesser aufweisen, der mit einer am ersten Kolben vorhandenen Rastnut zusammenwirkt. Vorzugsweise ist dabei die Rastnut an einem dem genannten Endabschnitt der Rückstellfeder zugewandten Fortsatz des ersten Kolbens angeordnet und dieser Fortsatz umfaßt einen der Rastnut vorgeordneten, sich konisch erweiternden Abschnitt. Der konisch erweiternde Abschnitt sorgt dafür, daß beim Aufschieben der Rückstellfeder auf den Fortsatz sich die Windungen mit verkleinertem Außendurchmesser radial aufweiten und nach Passieren des Fortsatzes in die Rastnut schnappen.

Das vom ersten Kolben abgewandte Ende der Rückstellfeder kann in analoger Weise befestigt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist auch dieses Ende der Rückstellfeder eine oder mehrere Windungen mit verkleinertem Außendurchmesser auf, die mit einer in der Bohrung des Gehäuses vorhandenen Rastnut zusammenwirken.

Vorzugsweise ist diese Rastnut an einem dem genannten Endab- schnitt der Rückstellfeder zugewandten Fortsatz ausgebildet,

der sich vom Grund der Bohrung des Hauptzylindergehäuses er- streckt. Falls der Hauptzylinder einen zweiten Kolben aufweist, wirken an dem vom ersten Kolben abgewandten Ende der Rückstell- feder die Windungen mit verkleinertem Außendurchmesser mit einer Rastnut zusammen, die an dem zweiten Kolben ausgebildet ist, vorzugsweise an einem sich von dem zweiten Kolben erstrek- kenden Fortsatz. Auch hier weist dieser Fortsatz vorteilhaft einen der Rastnut vorgeordneten, sich konisch erweiternden Abschnitt auf.

Wie im Zusammenhang mit dem dem ersten Kolben zugewandten Endabschnitt beschrieben, kann auch der vom ersten Kolben abgewandte Endabschnitt der Rückstellfeder, insbesondere deren letzte Windung, einen vergrößerten Außendurchmesser aufweisen, der mit einer in der Bohrung des Gehäuses oder, falls vorhan- den, am zweiten Kolben vorgesehenen Rastnut zusammenwirkt. Ist ein zweiter Kolben vorhanden, dann ist die Rastnut vorzugsweise in einem zu dem genannten Endabschnitt der Rückstellfeder hin offenen Hohlraum des zweiten Kolbens angeordnet und dieser Hohlraum hat einen der Rastnut vorgeordneten, sich konisch verengenden Abschnitt, um die Herstellung der zugkraftübertra- genden Verbindung zwischen der Rückstellfeder des ersten Kol- bens und dem zweiten Kolben zu vereinfachen.

Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hauptzylinders mit zwei Kolben ist besonders bevorzugt auch die dem zweiten Kolben zugeordnete Rückstellfeder zugkraftübertragend mit dem zweiten Kolben und dem Gehäuse gekoppelt. Die Kopplung zwischen dem zweiten Kolben und der ihm zugeordneten, weiteren Rückstell- feder kann dabei auf alle Arten erfolgen, die zuvor im Zusam- menhang mit der Kopplung des ersten Kolbens und seiner Rück- stellfeder beschrieben worden sind. Die Kopplung der weiteren Rückstellfeder mit dem Hauptzylindergehäuse kann so erfolgen, wie dies im Zusammenhang mit der Kopplung der Rückstellfeder des ersten Kolbens und dem Hauptzylindergehäuse beschrieben worden ist.

Die beschriebenen Befestigungsarten zwischen Rückstellfeder und Kolben bzw. Gehäuse können ohne weiteres gemischt werden. So ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungs- gemäßen Hauptzylinders die letzte Windung der dem ersten Kolben zugeordneten Rückstellfeder mit vergrößertem Durchmesser ausge- führt und in einer Nut verrastet, die in einem der Rückstellfe- der zugewandten Hohlraum des ersten Kolbens ausgebildet ist. Am gegenüberliegenden, dem zweiten Kolben zugewandten Ende dieser Rückstellfeder weist die letzte Windung einen verkleinerten Durchmesser auf und ist in einer Nut verrastet, die an einem sich vom zweiten Kolben erstreckenden Fortsatz ausgebildet ist.

Die dem zweiten Kolben zugeordnete Rückstellfeder ist mit dem zweiten Kolben genauso verbunden wie die erste Rückstellfeder mit dem ersten Kolben, während am anderen Ende der dem zweiten Kolben zugeordneten Rückstellfeder die letzte Windung einen verkleinerten Durchmesser aufweist und in einer Nut verrastet ist, die an einem sich vom Grund der Bohrung des Hauptzylinder- gehäuses erstreckenden Fortsatz ausgebildet ist. Ersichtlich könnte jedoch die dem ersten Kolben zugeordnete Rückstellfeder am ersten Kolben auch mittels eines verkleinerten Durchmessers befestigt werden und am zweiten Kolben mittels eines vergrößer- ten Durchmessers, oder diese Rückstellfeder kann an ihren beiden Enden mittels eines vergrößerten Durchmessers oder mittels eines verkleinerten Durchmessers befestigt werden. In analoger Weise gilt dies auch für die dem zweiten Kolben zuge- ordnete Rückstellfeder.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders wird im folgenden anhand der einzigen, einen Längsschnitt durch dieses Ausführungsbeispiel zeigenden Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Hauptzylinder 10 für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, der ein Gehäuse 12 aufweist. Das Gehäuse 12 ist mit einer sich entlang einer Achse A erstreckenden, gestuften Bohrung 14 versehen, in der ein erster Kolben 16 und ein in axialem Abstand dazu angeordneter zweiter Kolben 18

abdichtend und verschiebbar geführt sind. Die Führung und Abdichtung der beiden Kolben und 16 und 18 in der Bohrung 14 erfolgt mittels einer Reihe von Führungshülsen und Ringdichtun- gen, die für die vorliegende Erfindung nicht wichtig sind und deshalb in der Figur zwar gezeigt sind, jedoch nicht näher beschrieben 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.

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 28,30. Die erste Rückstellfeder 28 ist dem ersten Kolben 16 zugeordnet und stützt sich wie dargestellt am zweiten Kolben 18 und am ersten Kolben 16 ab. Die zweite Rückstellfeder 30 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, sind die Enden der Rückstellfedern 28 und 30 zugkraftüber- tragend mit dem ersten Kolben 16 bzw. dem zweiten Kolben 18 bzw. dem Hauptzylindergehäuse 12 verbunden. Auf diese Weise werden die Kolben 16,18 sicher in der Bohrung 14 des Hauptzy- lindergehäuses 12 gehalten.

Zur Erzielung einer zugkraftübertragenden Verbindung ist die letzte Windung des dem ersten Kolben 16 näheren Endes der Rückstellfeder 28 mit vergrößertem Außendurchmesser ausgeführt und in einer ringförmigen Nut 32 verrastet, die in einem Hohl- raum 34 des ersten Kolbens 16 ausgebildet ist, der zur Rück- stellfeder 28 hin offen ist. Damit die Rückstellfeder 28 leicht in den Hohlraum 34 einführbar ist, ist letzterer mit einem der Rastnut 32 vorgeordneten, sich konisch verengenden Abschnitt 36 versehen. Mittels dieses Abschnitts 36 wird die Windung mit vergrößertem Außendurchmesser beim Einführen der Rückstellfeder

28 in den Hohlraum 34 radial zusammengedrückt und kann erst wieder radial expandieren, wenn die Rastnut 32 erreicht ist.

Das gegenüberliegende, andere Ende der Rückstellfeder 28 ist am zweiten Kolben 18 festgelegt, indem die letzte Federwindung an diesem Ende einen verkleinerten Außendurchmesser aufweist und mit einer ringförmigen Rastnut 38 zusammenwirkt, die an einem im wesentlichen zylindrischen Fortsatz 40 ausgebildet ist, der sich vom zweiten Kolben 18 in die Rückstellfeder 28 erstreckt.

Der Fortsatz kann einstückig mit dem zweiten Kolben 18 ausge- bildet sein, er kann jedoch auch ein separates Teil darstellen, das mit dem zweiten Kolben 18 verbunden ist.

Auf dem Fortsatz 40 ist der Rastnut 38 vorgeordnet ein sich konisch erweiternder Abschnitt 42 vorhanden, der dazu dient, die Rastnut 38 zu begrenzen und die Federwindung mit verklei- nertem Außendurchmesser radial aufzuweiten. Beim Aufschieben der Rückstellfeder 28 auf den Fortsatz 40 kann somit das Feder- ende mit verkleinertem Durchmesser in die Rastnut 38 schnappen, nachdem es den Abschnitt 42 passiert hat.

Die zweite Rückstellfeder 30 ist analog zur ersten Rückstellfe- der 28 am zweiten Kolben 18 befestigt. Eine Federwindung mit vergrößertem Außendurchmesser ist in einer Rastnut 32'verra- stet, die in einem Hohlraum 34'des zweiten Kolbens 18 ausge- bildet ist. Ein sich konisch verengender Abschnitt 36' erleichtert das Einführen der Rückstellfeder 30 und damit die Montage.

Das andere Ende der zweiten Rückstellfeder 30 ist ähnlich dem entsprechenden Ende der ersten Rückstellfeder 28 befestigt.

Eine Federwindung mit verkleinertem Außendurchmesser ist in einer Nut 38'verrastet, die an einem Fortsatz 40'ausgebildet ist, der sich vom Grund der Bohrung 14 in die Rückstellfeder 30 hinein erstreckt. Ein dem Abschnitt 42 entsprechender, sich konisch erweiternder Abschnitt 42'ist an dem Fortsatz 40' ausgebildet und der Rastnut 38'vorgelagert.