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Die Erfindung bezieht sich auf Hauptdruckzylinder mit einem mehrstufigen Kolben für hydraulische Kraftübertragung, wie beispielsweise hydraulische Bremsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen. Bei den bekannten Hauptdruckzylindern mit einem zweistufigen Kolben findet der Übergang der Kraft- übertragung von dem Niederdruckkolben zu dem Hochdruckkolben plötzlich statt, so dass, wenn der Niederdruckkolben unwirksam wird, ein Stoss in der Kraftübertragung auftritt.
Dieser Nachteil wird durch vorliegende Erfindung dadurch ausgeschaltet, dass der Druck von dem Niederdruckkolben auf den Hochdruckkolben allmählich übergeht.
Gemäss der Erfindung wird in dem mehrstufigen Kolben eine Bohrung für einen Tauchkolben vorgesehen, dessen vorderer Kopf dem Druck in der Hochdruckkammer unterworfen ist, wogegen das hintere Ende dieses Tauchkolbens ein Flüssigkeitsauslassventil trägt, das einerseits der Wirkung des Druckes in dem Niederdruckzylinder unterworfen ist und anderseits der Wirkung einer Feder, die das Ventil gegen ihren Sitz presst.
Bei der Betätigung, d. h. wenn der Differentialkolben vorwärts bewegt wird, steigt der Druck in der Niederdruckkammer so lange an, bis das Ventil öffnet, wodurch der Druck in dieser Kammer aufgehoben und das Ventil mittels der es belastenden Feder wieder geschlossen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange ; bis der Druck in der Niederdruckkammer einen Wert erreicht hat, der genügt um die Feder vollständig zusammenzupressen, wodurch das Ventil in seiner Offenstellung gehalten wird, so dass die Niederdruckkammer unwirksam wird.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung hat das den Ausfluss der Flüssigkeit aus der Niederdruckkammer überwachende Ventil eine grössere Fläche als der vordere Kopf des Tauchkolbens, der dem in dem Hochdruckzylinder herrschenden Druck unterworfen ist. Der Druckbereich, innerhalb welches der Übergang vom Niederdruck-auf den Hochdruckzustand erfolgt, hängt von dem Verhältnis der Fläche des Auslassventils zu der des vorderen Kopfes des Tauchkolbens ab. Zweckmässigerweise wird das Ventil, das das Ausströmen der Flüssigkeit aus der Niederdruckkammer steuert, in einem Mantel angeordnet, der aus dem Kolben herausragt, und die das Ventil belastende Feder stützt sich hiebei gegen einen an diesem Mantel befestigten sternförmigen Halter ab.
Vorteilhafterweise wird hiebei in dem sternförmigen Halter ein Druckstützkörper angeordnet. Die Anordnung eines solchen Druckstützkörpers ist zwar bei andern Konstruktionen an sich bekannt, bietet aber besondere Vorteile.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen Druckmittelbehälter und einen Druckzylinder nach der Erfindung und Fig. 2 eine vollständige hydraulische Bremsvorrichtung mit Behälter und Zylinder in schematischer Darstellung.
In der Zeichnung zeigt 10 den Rahmen eines Fahrzeuges. An diesem Rahmen ist in zweckmässiger Weise ein Gehäuse 12 befestigt, in welchem ein Behälter 14 angeordnet ist, der einen offenen oberen Teil und eine Ablassöffnung 16 besitzt. Die Öffnung 16 ist beispieslweise durch einen Stöpsel 18 geschlossen, und am oberen Teil des Behälters ist eine Deckplatte 20 angebracht, die mit einer Füllöffnung 22 versehen ist. Letztere ist beispielsweise durch einen mit einer Entlüftungsöffnung 26 versehenen Stöpsel 24 geschlossen.
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An einer quer zum Behälter angeordneten Antriebswelle 28 ist in zweckmässiger Weise und ausserhalb des Behälters ein Pedal 30 befestigt, das durch eine Rückzugfeder 32 mit einem feststehenden Halter verbunden ist. An der Welle 28 ist ferner innerhalb des Behälters ein Hebel 34 befestigt, dessen seitlich abgebogenes Ende 36 dazu dient, die Bewegung der Welle 28 auf einen in einem Zylinder 40 beweglich angeordneten Kolben 38 zu übertragen.
Der Zylinder 40 ist in geeigneter Weise auf der Wand des Behälters neben dem Boden des letzteren so gelagert, dass dessen offenes Ende in den Behälter eindringt. Das geschlossene Ende bzw. der Kopf des Zylinders ragt gegenüber der Behälterwand vor und ist mit einer axialen Öffnung 42 versehen, die mit Auslassöffnungen 44, 46 und 48 verbunden ist. Die Auslassöffnung 44 ist mit einem Druckschalter 60 verbunden, der in einem Stromkreis 52 liegt, in welchem eine Batterie 54 und eine Lampe 56 eingeschaltet sind. Dieser Stromkreis ist bei 58 geerdet. Die Lampe 56 ist ein übliches Standlicht, wie solche im allgemeinen Verwendung finden.
Die Auslassöffnungen 46 und 48 sind durch Flüssigkeitsdruckrohre oder Leitungen 60 und 62 und Abzweigdruckrohre mit den Radbremszylindern 64 verbunden, die selbst zwischen den trennbaren Enden von Reibungsgliedern 66 angeordnet sind, um diese Reibungsglieder auseinanderzubringen und gegen die Bremstrommel 68 von Radbremsen 70 anzudrücken, und die Reibungsglieder der zugehörigen Bremsen sind durch Rückzugfedern 72 miteinander verbunden.
Wie dargestellt, besitzt der Zylinder 40 eine Bohrung mit zwei verschiedenen Durchmessern, durch welche ein grösserer und ein kleinerer Zylinderraum gebildet werden. Der grössere Zylindern'arum JL besitzt einen Schlitz'74 zur Aufnahme des Betätigungshebels 34 und eine Öffnung 76, durch welche der grössere Zylinderraum mit dem Behälter verbunden wird, während eine Nebenleitung 78 eine Verbindung zwischen dem grösseren und dem kleineren Zylinderraum herstellt. Der im Zylinder 40 beweglich angeordnete Kolben 38 besitzt einen Mantel 80, der sich genau dem grösseren Zylinderraum A anpasst.
Dieser Mantel bildet einen Raum 82, in dessen Wand mehrere Öffnungen 84 vorgesehen sind, die eine Verbindung zwischen dem Raum und einem Umfangsraum'86 herstellen, der selbst mit mehreren räumlich getrennten Öffnungen 88 in Verbindung steht, die in dem Kolbenkopf 90 vorgesehen sind, der im grösseren Zylinderraum A angeordnet und mit einer nachgiebigen Dichtungsmanschette ? versehen ist. Der Kopf 90 besitzt ferner einen Kanal 94, der eine Verbindung zwischen dem Raum 82 und dem grösseren Zylinderraum herstellt.
Der Kopf 90 geht konzentrisch in eine Muffe 96 über, deren äusserer Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des kleineren Zylinderraumes B. Diese Muffe endet in einem Kopf 98, der sich genau dem Inneren des kleineren Zylinderraumes B anpasst. Der Kopf 98 ist mit mehreren räumlich getrennten Öffnungen 100 versehen, die eine Verbindung zwischen dem kleineren und dem grösseren Zylinderraum herstellen, und auf dem Kopf 98 sitzt eine nachgiebige Dichtungsmanschette 10 : , die mit einer Öffnung 104 versehen ist, welche mit der Bohrung der Muffe 96 zusammenfällt. Die Manschette 102 wird durch eine zwischen derselben und einem zur Steuerung der Öffnung 72 dienenden Ventil 108 angeordnete Schraubenfeder 106 gegen Verschiebung gesichert. Die Feder 106 dient auch dazu, den Kolben in die Rückzugstellung zurückzuführen.
In der Muffe kann sich ein Tauchkolben 110 hin und her bewegen, auf welchem eine Dichtungmanschette 112 sitzt. Dieser Tauchkolben trägt ein Seheibenventil 114, das so angeordnet ist, dass es sich gegen eine Gummidichtung 116 stützt, die in dem Raum 82 angeordnet ist, um den Kanal 91 zu steuern. Das Ventil 114 wird für gewöhnlich gegen seinen Sitz durch eine Schraubenfeder 118 angedrückt, die zwischen dem Ventil und einem in dem Mantel 80 eingeschraubten Halter 120 angeordnet ist. Der Halter trägt eine Muffe 122, die gegenüber dem Kolben konzentrisch angeordnet und mit einem Druckstöpsel 124 versehen ist, gegen welchen sich das zur Übertragung der Kraft dienende Ende 36 des Hebels. 34 stützt.
Angenommen, die Einrichtung sei mit einer geeigneten Flüssigkeit bzw. einem geeigneten Druckmittel gefüllt. Beim Treten auf das Pedal 30 wird die Welle 28 um einen gewissen Winkel gedreht, und diese Bewegung der Welle wird durch den auf der Welle sitzenden Hebel 34 auf den Kolben 88 übertragen, wodurch der genannte Kolben in den Zylinder 40 eingedrückt wird.
Während der anfänglichen Bewegung des Kolbens wird der Druck durch die auf dem Kopf des Kolbens 90 sitzende Manschette 92 aufgenommen, und das in dem grösseren Zylinderraum A enthaltene Druckmittel wird durch den Kopf 98 an der Manschette 102 vorbei in den kleineren Zylinderraum und aus diesem durch das Ventil 108, das eine Rüekbewegung des Druckmittels verhindert, durch die Öffnung 42 und die damit verbundenen Auslassöffnungen 44, 46 und 48 hindurchgedrückt.
Die Bewegung des unter Druck stehenden Mittels durch die Öffnung 44 hindurch betätigt den
Druckschalter 50 und schliesst den Stromkreis 52, wodurch die Signallampe 06 aufleuchtet, gleichzeitig wird das Druckmittel aber auch durch die Öffnungen 46 und 48 hindurch in die Druckrohr oder
Leitungen 60 und 62 gedrückt, durch welche die genannten Auslassöffnungen mit den Radbremszylindern 64 verbunden sind, wodurch diese Zylinder in der Weise arbeiten, dass sie die Bremsglieder 66 entgegen der Wirkung der Rückzugfeder 72 gegen die Trommel 68 der Bremsen 70 drücken.
Wenn das Druckmittel einen Druck erreicht, der, mit der wirksamen Kolbenfläche des Tauch- kolbens 110 und der Fläche des Ventils 114 multipliziert, etwas höher ist als die Belastung der Druck-
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feder 118, so bewegt sich der Tauchkolben 110 in der Weise, dass er das Ventil 114 öffnet und hiedurch den grösseren Zylinderraum A vom Druck des Mittels entlastet, wobei ein Teil des Mediums durch den Kanal 94, das Ventil 114, den Raum 82 und den Halter 120 aus dem grösseren Zylinderraum in den Behälter zurückgedrückt wird.
Da nun das Ventil 114 geöffnet hat, vermindert sich der Druck in der Niederdruckkammer und der Bremsdruck wird unmittelbar auf den Hochdruckkolben, nämlich auf den Kopf 98 übertragen. Da aber dem Flüssigkeitsdruck auf den rechten Kopf des Tauchkolbens 110 der Druck der Ventilfeder 118 entgegenwirkt, kehrt dann der Tauchkolben 110 in die normale Stellung zurück und das Ventil 114 schliesst.
Bei der Weiterbewegung des Kolbens entsteht in den beiden Zylinderräumen A und B ein ge- nügender Druck, um den Tauchkolben 110 von neuem zu bewegen und das Ventil 114 von seinem Sitz abzuheben. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Druck in der Niederdruckkammer B einen Wert erreicht hat, der genügt, um die Feder 118 vollständig zusammenzupressen, wodurch das Ventil 114 in seiner Offenstellung gehalten wird, so dass die Niederdruckkammer B unwirksam wird.
Beim Loslassen des Pedals 30, wird dieses durch die Feder 32 in die normale Stellung zurückgebracht. Während dieser Bewegung des Pedals wird der Kolben 38 durch die Rückzugfeder 106 in die Rückzugstellung zurückgebracht und Flüssigkeit kehrt von den Radbremszylindern 64 unter dem Druck der zwischen den Reibungsgliedern 66 der Bremsen 70 angeordneten Rückzugsfedern 72 zurück.
Wegen der Reibung der Flüssigkeitssäule im Zylinder 40 und in den Leitungen, durch welche der Zylinder 40 mit den Zylindern 64 verbunden ist, sowie wegen der Spannung der Feder 106 kehrt der Kolben in die Rückzugstellung etwas vor der Rückkehr des Mittels in den Zylinder 40 zurück. Hiedurch entsteht im Zylinder 40 ein Unterdruck, unter dessen Einfluss die Manschetten 92 und 102 zusammenfallen und Flüssigkeit aus dem Behälter in den Zylinder eintritt.
Sobald der Kolben vollständig in die Rückzugstellung zurückgekehrt ist, werden die Nebenleitung 78 und die Öffnung 76 aufgedeckt, worauf ein weiterer Druck im Zylinder die Manschetten in die statische Stellung zurückbringt, und ein etwaiger Überschuss des von den Zylindern 64 in den Zylinder 40 zurückströmenden Mittels strömt durch die Nebenleitung 78 aus dem kleineren in den grösseren Zylinderraum und von hier aus durch die Öffnung 76 in den Behälter zurück.
Aus obigem geht hervor, dass der Bereich, in welchem der Druekübergang stattfindet, gänzlich durch die Fläche des Kopfes des Tauchkolbens HO bestimmt werden kann, wobei dieser Bereich grösser wird, wenn der Tauchkolbenkopf klein ist, und abnimmt, wenn die Tauchkolbenkopffläche zunimmt.
Obgleich die Erfindung nur an Hand eines einzigen Ausführungsbeispieles beschrieben wurde, versteht es sich doch von selbst, dass der Erfindungsgedanke auch bei zahlreichen andern Ausführungsformen Anwendung finden kann, die sich für den Fachmann von selbst ergeben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hauptdruckzylinder mit einem mehrstufigen Kolben, insbesondere für hydraulische Bremsen von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (38) eine Bohrung für einen Tauchkolben (110) vorgesehen ist, dessen vorderer Kopf dem Druck in der Hochdruckkammer (B) unterworfen ist, während der hintere Kopf das Flüssigkeitsauslassventil (114) trägt, das einerseits der Wirkung des Druckes in der Niederdruckkammer (A) und anderseits der Wirkung der das Ventil (114) gegen dessen Sitz drückenden Feder (118) unterworfen ist.