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Die
Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für eine Hydraulische Fahrzeugbremsanlage.
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Ein
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage ist aus der
DE 196 20 228 A1 bekannt.
Der dort beschriebene Hauptzylinder ist zur Verwendung mit einem
vorgeschalteten Bremskraftverstärker
bestimmt, der fahrerunabhängig
betätigbar
ist, um einen Betrieb der Fahrzeugbremsanlage auch ohne die Fußkraft des
Fahrers zu ermöglichen. Nur
so lassen sich Funktionen, wie beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung
oder eine Fahrdynamikregelung realisieren, bei denen einzelne Fahrzeugräder ohne
eine Bremsbetätigung
des Fahrers abgebremst werden müssen.
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Eine
derartige Fahrzeugbremsanlage enthält: Einen Hauptzylinder mit
einem Gehäuse,
welches eine Füllkammer
und eine Primärdruckkammer begrenzt,
einem verschieblich innerhalb der Füllkammer angeordneten Füllkolben,
einem verschieblich innerhalb der Primärdruckkammer angeordneten Primärkolben
und eine Pumpe, die in einer mit der Füllkammer verbundenen Leitung
angeordnet ist.
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In
neuerer Zeit gibt es Bestrebungen, die vom Fahrer ausgeübte Betätigungskraft
auf andere Weise als durch Bremskraftverstärker zu verstärken. Zur
Verwendung ohne einen vorgeschalteten Bremskraftverstärker ist
der Hauptzylinder gemäß der
DE 196 20 228 A1 jedoch
nicht vorgesehen und auch nicht geeignet.
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Eine
Fahrzugbremsanlage, die einen Hauptzylinder umfasst und ohne einen
herkömmlichen Bremskraftverstärker auskommt,
ist in der nicht vorveröffentlichten
DE 199 32 670 A1 beschrieben.
Dort besitzt der Hauptzylinder ein Gehäuse, in welchem eine Füllkammer
und eine davon getrennte Primärdruckkammer
begrenzt sind. Zwischen der Füllkammer
und Primärdruckkammer
existiert eine Fluidverbindung. Ein innerhalb der Füllkammer
verschieblich geführter
Füllkolben
wirkt auf ein Hydraulikfluid in der Füllkammer ein. Mittels des Füllkolbens
kann das Hydraulikfluid aus der Füllkammer durch die Fluidverbindung
in die Primärdruckkammer
sowie einen daran angeschlossenen Bremskreis verdrängt werden. Ein
innerhalb der Primärdruckkammer
verschieblich angeordneter Primärkolben
wirkt auf eine Hydraulikfluid in der Primärdruckkammer ein. Mittels des
Primärkolbens
kann das Hydraulikfluid aus der Primärkammer ebenfalls in den Bremskreis
verdrängt
werden.
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In
der Fluidverbindung zwischen der Primärdruckkammer und der Füllkammer
ist eine Pumpe angeordnet, welche das aus der Füllkammer verdrängte Hydraulikfluid
unter Druckerhöhung
dem Bremskreis und der Primärdruckkammer
zuführt. Wird
im Laufe eines Bremsvorgangs die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft
erhöht,
verschiebt sich der Füllkolben
in Richtung auf den Primärkolben und
gelangt schließlich
in Anlage an den Primärkolben.
Ab diesem Zeitpunkt sind der Füllkolben
und der Primärkolben
miteinander gekoppelt, so dass der vom Fah rer aufgebrachten Betätigungskraft
nunmehr aufgrund des höheren
Drucks in der Primärdruckkammer
eine zusätzliche
Rückwirkkraftkomponente entgegenwirkt.
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Zum
Zeitpunkt des Koppelns des Füllkolbens mit
dem Primärkolben ändert sich
demzufolge die Betätigungskraftabhängigkeit
der Bremsdruckkennlinie. Während
zu Beginn des Bremsvorgangs bei geringer Betätigungskraft der Bremsdruck
vergleichsweise schnell ansteigt, folgt der Bremsdruck nach dem
Koppeln des Füllkolbens
mit dem Primärkolben einer
deutlichen flacheren Kennlinie. Diese Änderung der Bremsdruckcharakteristik
setzt abrupt ein und wirkt in Form eines stoßartigen Kraftimpulses auf
den Füllkolben
zurück,
was vom Fahrer als unangenehm empfunden wird.
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Aus
der
DE 197 22 687
A1 ist eine Hydraulikbremsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Die
Hydraulikbremsvorrichtung umfasst einen Hauptzylinder. Im Hauptzylinder
sind ein verschieblicher Hauptkolben sowie ein verschieblicher Regelkolben
angeordnet. Die beiden Kolben wirken mittelbar oder unmittelbar
mit einer Reihe von elastischen Elementen wie Schraubenfedern und
elastischen Scheiben zusammen.
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In
der nicht veröffentlichten
DE 199 49 159 C1 wird
eine Hauptzylinderanordnung mit einer Pumpe beschrieben. Die Hauptzylinderanordnung
umfasst neben der Pumpe einen Hauptzylinder, der eine Primärdruckkammer
und eine Füllkammer
begrenzt. In jeder der beiden Kammer ist jeweils ein Kolben angeordnet.
Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Kolben ist ein elastisches Übertragungsglied
vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptzylinder der eingangs
genannten Art zur Verfügung
zu stellen, der ein verbessertes Betätigungsverhalten aufweist.
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Diese
Aufgabe ist ausgehend von einem Hauptzylinder der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß durch
einen Hauptzylinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das
elastische Übertragungsglied,
welches in die Kraftübertragungskette
zwischen Füllkolben und
Primärkolben
eingebracht oder einbringbar ist, gestattet eine kraftübertragende
Kopplung von Füllkolben
und Primärkolben.
Vom Primärkolben
auf den Füllkolben übertragene
Rückwirkkräfte werden
aufgrund der Elastizität
des Übertragungsgliedes
langsam ansteigend übertragen.
Die Bremsdruckkennlinie ändert
sich somit zum Zeitpunkt des Koppelns von Füllkolben und Primärkolben
nicht mehr abrupt, sondern fließend.
Weiterhin lassen sich dank des elastischen Übertragungsgliedes Kontaktgeräusche, welche
auf das Koppeln von Füllkolben
und Primärkolben
zurückzuführen sind,
vermeiden. Aufgrund der dämpfenden
Eigenschaften des elastischen Übertragungsgliedes
kann die Stärke
von pulsierenden Rückwirkkräften, welche
mit dem Betrieb der Pumpe verbunden sein können, deutlich verringert werden.
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Vorzugsweise
ist zwischen dem Füllkolben und
Primärkolben
neben dem elastischen Übertragungsglied
zusätzlich
ein Leerweg vorhanden. Das Vorsehen eines Leerweges bewirkt, dass
erst nach Überkommen
des Leerweges ein Wirkkontakt zwischen dem Füllkolben und Primärkolben
mittels des elastischen Übertragungsglieds
hergestellt wird. Der Leerweg gewährleistet, dass die einer Betätigung des
Füllkolbens
entgegenwirkenden Rückwirkkräfte zu Beginn
eines Bremsvorgangs gering bleiben.
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Das Übertragungsglied
kann unmittelbar auf der dem Primärkolben zugewandten Stirnseite
des Füllkolbens
oder auf der dem Füllkolben
zugewandten Stirnseite des Primärkolbens
angeordnet sein. Auch das Vorsehen jeweils eines Übertragungsgliedes
auf der Stirnseite des Primärkolbens
und der Stirnseite des Füllkolbens
ist möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist in der dem Primärkolben
zugewandten Stirnseite des Füllkolbens
oder in der dem Füllkolben
zugewandten Stirnseite des Primär kolbens eine
sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung angeordnet. Jeweils
eine sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung kann auch sowohl in
der Stirnseite des Füllkolbens
als auch in der Stirnseite des Primärkolbens angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist
innerhalb mindestens einer stirnseitigen Öffnung das Übertragungsglied angeordnet.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung befindet sich das Übertragungsglied
vollständig
innerhalb der Öffnung
und ist beispielsweise im Grund der Öffnung angeordnet. Gemäß einer zweiten
Ausführungsform
ragt das Übertragungsglied
teilweise aus der stirnseitigen Öffnung
hervor. Das elastische Übertragungsglied
kann in diesem Fall nach Überschreiten
einer definierten Übertragungskraft
z.B. derart verformt werden, daß es
vollständig
in der Öffnung
aufgenommen ist, so daß ein unmittelbarer,
starrer Kontakt zwischen Füllkolben und
Primärkolben
möglich
wird.
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Wenn
eine Öffnung
in der dem Primärkolben zugewandten
Stirnseite des Füllkolbens
vorgesehen wird, kann ein dem Füllkolben
zugewandter Abschnitt des Primärkolbens
in dieser stirnseitigen Öffnung
des Füllkolbens
geführt
sein. Vorzugsweise ragt der Primärkolben
bereits in der Ruhestellung des Hauptzylinders in die stirnseitige Öffnung des
Füllkolbens.
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Für die konkrete
Ausgestaltung des mindestens einen Übertragungsgliedes stehen eine
Vielzahl von Möglichkeiten
zur Verfügung.
So kann das Übertragungsglied
ein erstes Übertragungselement
aus einem elastischen Material, beispielsweise einem Elastomer,
umfassen. Das erste Übertragungselement
ist vorteilhafterweise im wesentlichen zylindrisch oder scheibenförmig ausgestaltet
und weist eine dem Füllkolben
zugewandte erste Oberfläche und
eine gegenüberliegende,
dem Primärkolben
zugewandte zweite Oberfläche
auf. Mindestens eine der beiden Oberflächen des ersten, elastischen Übertragungselements
kann dreidimensional strukturiert sein, um eine definierte Verformung
und damit einen definierten Verlauf der Kraftübertragungskennlinie zwischen
Füllkolben
und Primärkolben
realisieren zu können.
Im Sinne der Erfindung ist eine Oberfläche dann dreidimensional strukturiert,
wenn sie nicht vollständig
in einer senkrecht zur Erstreckung des Hauptzylinders verlaufenden
Ebene liegt.
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Um
einen flachen Anstieg der Kraftübertragungskennlinie
zu gewährleisten,
weist beispielsweise eine der Oberflächen des ersten, elastischen Übertragungselements
eine sich in axialer Richtung erstreckende Kegelstruktur auf, so
daß sich
beim in Anlage gelangen von Füllkolben
oder Primärkolben mit
dem elastischen Übertragungselement
zunächst die
Kegelspitze verformt.
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Auch
die dem ersten Übertragungselement zugewandte
Stirnseite des Füllkolbens,
des Primärkolbens
oder sowohl des Füllkolbens
als auch des Primärkolbens
kann dreidimensional strukturiert sein. Eine derartige Ausgestaltung
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
das erste Übertragungselement senkrecht
zur axialen Erstreckung des Hauptzylinders verlaufende Oberflächen aufweist,
um auch in diesem Fall einen definierten Verlauf der Betätigungskraft
in Abhängigkeit
vom Betätigungsweg,
d.h. von dem vom Füllkolben
zurückgelegten
Weg zu erzielen.
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Das
elastische Übertragungsglied
kann erfindungsgemäß auch einen
mehrteiligen Aufbau aufweisen. So ist es denkbar, daß das Übertragungsglied
zum Beispiel zusätzlich
zum ersten, elastischen Übertragungselement
ein zweites Übertragungselement
aus einem starren Material aufweist. Das zweite, starre Übertragungselement
kann auf einer dem ersten, elastischen Übertragungselement zugewandten
Oberfläche
dreidimensional strukturiert sein. Vorteilhafterweise ist das zweite,
starre Übertragungselement
im wesentlichen zylindrisch oder scheibenförmig ausgebildet und wie das
erste, elastische Übertragungselement
innerhalb einer stirnseitigen Öffnung
des Füllkolbens
oder des Primärkolbens
geführt
oder aufgenommen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
des Übertragungsglieds
besitzt dieses anstatt eines oder zusätzlich zu einem Übertragungselement
aus einem elastischen Material ein Federelement. Das Federelement
ist beispielsweise als Schraubenfeder ausgeführt und kann innerhalb einer
stirnseitigen Öffnung des
Füllkolbens
oder des Primärkolbens
angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Federelement in vorgespanntem
Zustand im Hauptzylinder angeordnet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfaßt
das Übertragungsglied
zusätzlich
zu dem Federelement ein mit diesem Federelement zusammenwirkendes,
starres Kontaktelement. Das Kontaktelement ist vorteilhafterweise
derart ausgestaltet, daß es
sich über
das Federelement am Füllkolben
oder Primärkolben
abstützt
und vom Federelement in Richtung auf den Primärkolben oder Füllkolben
vorgespannt ist. Dabei kann das Kontaktelement in einer stirnseitigen Öffnung des
Füllkolbens
oder des Primärkolbens
verschieblich geführt sein.
Sowohl für
das Kontaktelement als auch für
das Federelement lassen sich Standardbauelement einsetzen, welche
insbesondere auch bei extremen Temperaturen und Temperaturschwankungen
die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Hauptzylinders gewährleisten.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Hauptzylinders
werden im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders sowie die Anordnung des Hauptzylinders innerhalb
einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage;
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2 die
Abhängigkeit
des Bremsdrucks von der Betätigungskraft
bei einem Hauptzylinders des Standes der Technik und bei Hauptzylindern;
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders;
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders;
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5 ein
viertes Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders;
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6 ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
eines Hauptbremszylinder;
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7 ein
sechstes Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders; und
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8 ein
siebtes Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinder.
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In 1 ist
eine Hauptzylinderanordnung 10 mit einem Hauptzylinder 12 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Der Hauptzylinder 12 ist in 1 schematisch
und im Längsschnitt
abgebildet.
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Von
einem Gehäuse 14 des
Hauptzylinders 12 sind eine Füllkammer 16 mit einem
Auslaß 16a, eine
von der Füllkammer 16 getrennte
Primärdruckkammer 18 mit
einem Auslaß 18a sowie
eine Sekundärdruckkammer 20 mit
einem Auslaß 20a begrenzt. Im
betriebsfähigen
Zustand des Hauptzylinders 12 sind die Füllkammer 16,
die Primärdruckkammer 18 und
die Sekundärdruckkammer 20 vollständig mit
einem Hydraulikfluid gefüllt.
Das Hydraulikfluid gelangt aus einem nur zum Teil dargestellten
Vorratsbehälter 22 durch
im Hauptzylindergehäuse 14 ausgebildete Durchtrittsöffnungen 24, 26 und
sich daran anschließende
Leitungen in die genannten Kammern 16, 18 und 20.
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In
der. Füllkammer 16 ist
ein Füllkolben 28 abdichtend
und verschiebbar geführt.
Der Füllkolben 28 besitzt
ein stabförmiges
Ende, welches auf dem der Primärdruckkammer 18 abgewandten
Ende des Gehäuses 14 aus
diesem herausragt. Das stabförmige
Ende des Füllkolbens 28 steht,
wenn der Hauptzylinder 12 in ein Kraftfahrzeug eingebaut
ist, in Verbindung mit einem in 1 nicht
dargestellten Betätigungsglied, üblicherweise
einem Bremspedal. In der Füllkammer 16 kann
eine in 1 nicht dargestellte Druckfeder
angeordnet sein, welche den Füllkolben 28 entgegen
seiner Betätigungsrichtung,
d.h. in 1 nach rechts, vorspannt.
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Ein
im Gehäuse 14 des
Hauptzylinders 12 abdichtend und verschiebbar geführter Primärkolben 32 ragt
mit seinem der Füllkammer 16 zugewandten Ende
in die Füllkammer 16 und
mit seinem gegenüberliegenden
Ende in die Primärdruckkammer 18.
An seinem in der Primärdruckkammer 18 angeordneten Ende
weist der Primärkolben 32 einen
Ringbund 34 auf. Eine Druckfeder 36 stützt sich
mit ihrem einen Ende am Gehäuse 14 und
mit ihrem gegenüberliegenden
Ende am Ringbund 34 des Primärkolbens 32 ab. Von
der Druckfeder 36 wird der Primärkolben 32 gegen einen
Sekundärkolben 44 vorgespannt.
Der Sekundärkolben 44 ist
abdichtend und verschiebbar innerhalb des Gehäuses 14 zwischen der
Primärdruckkammer 18 und
der Sekundärdruckkammer 20 geführt. Die
Ausgangsstellung des Sekundärkolbens 44 ist
durch eine Druckfeder 46, welche sich am Gehäuse 14 abstützt und
den Sekundärkolben 44 entgegen
der Betätigungsrichtung
des Hauptzylinders 12 gegen einen Anschlag 47 im
Gehäuse 14 vorspannt,
festgelegt.
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Eine
dem Primärkolben 32 zugewandte Stirnseite 28a des
Füllkolbens 28 ist
mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden, zylindrischen Öffnung 28b versehen.
In der Ausgangsstellung des Hauptzylinders 12 ragt das
dem Füllkolben 28 zugewandte
Ende des Primärkolbens 32 in
diese Öffnung 28b und
ist in dieser Öffnung 28b geführt. Auf
einer dem Füllkolben 28 zugewandten
Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 ist
ein elastisches Übertragungsglied 48 aus
einem Elastomermaterial (z.B. Gummi) befestigt. Eine dem Füllkolben 28 zugewandte
Oberfläche 48a des Übertragungsglieds 48 ist
in Gestalt eines sich in Richtung auf den Füllkolben 28 erstreckenden
Kegels dreidimensional strukturiert.
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In
der Ausgangsstellung des Hauptzylinders 12 ist zwischen
einem Grund 28c der Öffnung 28b des
Füllkolbens 28 und
der dem Füllkolben 28 zugewandten
Kegelspitze des Übertragungsglieds 48 ein Leerweg
s vorhanden. Dieser Leerweg s muß vom Füllkolben 28 überwunden
werden, bevor der Füllkolben 28 mit
dem Übertra gungsglied 48 und über das Übertragungsglied 48 mit
dem Primärkolben 32 zusammenwirkt.
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Vom
Auslaß 16a der
Füllkammer 16 zum Auslaß 18a der
Primärdruckkammer 18 erstreckt
sich eine Fluidleitung 50, in welcher eine Pumpe 52 angeordnet
ist. Die Funktion der Pumpe 52 wird später näher erläutert.
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Unmittelbar
vor einem füllkammerseitigen Einlaß der Pumpe 52 ist
ein Vordruckventil 54 angeordnet. Das Vordruckventil 54 öffnet erst
ab einem vorher festgelegten Druck und verhindert somit, daß die Pumpe 52 vor
Erreichen dieses Druckes Hydraulikfluid ansaugt. Vor einem primärdruckkammerseitigen
Auslaß der
Pumpe 52 ist die Fluidleitung 50 Teil eines ersten
Bremskreises 56, welcher sowohl von der Pumpe 52 als
auch von der Primärdruckkammer 18 unter
Druck gesetzt werden kann.
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Parallel
zur Pumpe 52 und zum Vordruckventil 54 ist eine
Verbindungsleitung 58 in der Fluidleitung 50 angeordnet.
Ein in der Verbindungsleitung 58 angeordnetes Umschaltventil 60 erlaubt
ein Öffnen
und Sperren der Verbindungsleitung 58. Ein Öffnen der
Verbindungsleitung 58 ist vor allem dann erforderlich,
wenn die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft reduziert wird,
um ein zuvor aus der Füllkammer 16 verdrängtes Fluidvolumen
aus dem Bremskreis 56 in die Füllkammer 16 zurückzuführen. Zum
Umschalten des Umschaltventils 60 ist ein bestimmter Druck
innerhalb der Füllkammer 16 erforderlich.
Der Aufbau dieses Drucks wird durch die Verwendung des Vordruckventils 54 sichergestellt,
so daß erst
dann der Pumpe 52 ein Fluidvolumen zugeführt werden
kann, wenn der Druck größer als
ein einstellbarer Druck am Vordruckventil 54 ist. Das Vordruckventil 54 wird
dabei derart eingestellt, daß vor dem Öffnen des
Vordruckventils 54 das Umschaltventil 60 in eine
Sperrstellung umgeschaltet wird.
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Der
Auslaß 20a der
Sekundärkammer 20 steht
in Fluidverbindung mit einem zweiten Bremskreis 62. Sowohl
der erste Bremskreis 56 als auch der zweite Bremskreis 62 sind über eine
aus dem Stand der Technik bekannte Radbremsregelanlage (ABS) 64 mit
in 1 nicht dargestellten Radbremsen verbunden. Die
Radbremsregelanlage 64 umfaßt eine Mehrzahl von Umschaltventilen 64a und
Pumpen 64b.
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Die
Funktion der in 1 dargestellten Hauptzylinderanordnung 10 ist
wie folgt: Wird vom Fahrer eine Betätigungskraft in den Füllkolben 28 eingeleitet,
so verschiebt sich dieser in Betätigungsrichtung,
d.h. in 1 nach links, und verdrängt dabei
Hydraulikfluid aus der Füllkammer 16 durch
den Auslaß 16a in
die Fluidleitung 50 in Richtung zum Einlaß der Pumpe 52.
Der sich dabei aufbauende Druck führt zum Schließen des
Umschaltventils 60 und reicht dazu aus, das Vordruckventil 54 zu öffnen, so
daß das
aus der Füllkammer 16 verdrängte Hydraulikfluid
der Pumpe 52 zufließt,
die spätestens
mit Beginn des Verschiebens des Füllkolbens 28 ihren Betrieb
aufnimmt. Die Pumpe 52 drückt das ihr zugeführte Hydraulikfluid
unter Druckerhöhung
in den auslaßseitigen
Teil der Fluidleitung 50 und damit sowohl in die Primärdruckkammer 18 als
auch den ersten Bremskreis 56. Der in der Primärdruckkammer 18 und
im ersten Bremskreis 56 herrschende Druck wirkt auch auf
den Sekundärkolben 44 und
wird deshalb verzögerungsfrei
auf die Sekundärdruckkammer 20 und
den daran angeschlossenen zweiten Bremskreis 62 übertragen.
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Sobald
der Füllkolben 28 den
Leerweg s überwunden
hat, gelangt der Grund 28c der Öffnung 28b des Füllkolbens 28 in
Anlage an das elastische Übertragungsglied 48.
Ein weiteres Verschieben des Füllkolbens 28 in
Betätigungsrichtung
führt zu
einer elastischen Verformung des Übertragungsglieds 48. Mit
zunehmendem Verformungsgrad steigen die vom Füllkolben 28 in den
Primärkolben 32 eingeleiteten Kräfte an.
Gleichzeitig nähert
sich die Art der Kraftübertragung
zwischen Füllkolben 28 und
Primärkolben 32 einer
starren Kopplung des Füllkolbens 28 mit dem
Primärkolben 32.
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Da
es sich bei der Pumpe 52 gemäß 1 um eine
Kolbenpumpe handelt, entstehen im ersten Bremskreis 56 Druckpulsationen,
welche auf den Primärkolben 32 einwirken
und von diesem auf den Füllkolben 28 übertragen
werden. Durch die permanente Zwischenschaltung des elastischen Übertragungsglieds 48 in
dieser Kraftübertragungskette
können diese
Druckpulsationen erheblich gedämpft
werden.
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Vor
dem Koppeln des Füllkolbens 28 mit
dem Primärkolben 32 wirkt
einer Verschiebung des Füllkolbens 28 in
Betätigungsrichtung
nur der relativ geringe Rückwirkdruck
in der Füllkammer 16 entgegen, so
daß der
Fahrer mit einer geringen Betätigungskraft
eine nahezu ausschließlich
durch die Pumpe 52 erzeugte, relativ große Bremskraft
hervorruft. Die Bremskraftkennlinie steigt steil an.
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Nach Überwinden
des Leerwegs s nehmen die auf den Füllkolben 28 wirkenden
Rückwirkkräfte stetig
in dem Maße
zu, wie das elastische Element 48 verformt wird. Die Bremskraftkennlinie
wird flacher.
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Nach
Erreichen des maximalen Verformungsgrades des elastischen Elements 48 ist
von einer starren Kopplung zwischen Füllkolben 28 und Primärkolben 32 auszugehen,
so daß in
den Primärkolben 32 entgegen
der Betätigungsrichtung
eingeleitete Rückwirkkräfte vollständig auf
den Füllkolben 28 übertragen
werden. In diesem Stadium eines Bremsvorgangs verläuft die
Bremskraftkennlinie folglich wesentlich flacher als vor Inanlagegelangen
des Füllkolbens 28 mit
dem elastischen Übertragungsglied 48.
Gleichzeitig gewährleistet
das Übertragungsglied 48 einen
stetigen, nicht abrupten Übergang
zwischen dem steilen und dem flachen Abschnitt der Bremsdruckkennlinie.
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Dieser
Sachverhalt ist in 2 dargestellt. In 2 bezeichnet
das Bezugszeichen 70 die Abszisse, entlang welcher die
Betätigungskraft
aufgetragen ist, und Bezugszeichen 72 die Ordinate, welche
den Bremsdruck wiedergibt. In das Koordinatensystem gemäß 2 sind
drei Kennlinien 74, 76, 78 eingezeichnet,
welche den betätigungkraftabhängigen Verlauf
des Bremsdrucks für
unterschiedliche Hauptzylinder wiedergeben.
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Die
Kennlinie 74 ist charakteristisch für einen Hauptzylinder des Standes
der Technik, bei welchem kein elastisches Übertragungsglied zwischen Füllkolben
und Primärkolben
angeordnet ist. Deutlich zu erkennen ist der Knick 80,
welcher das abrupte Inanlagegelangen des Füllkolbens 28 mit dem
Primärkolben 32 kennzeichnet.
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Die
Kennlinien 76 und 78 hingegen sind typisch für einen
Hauptzylinder 12 mit einem elastischen Übertragungsglied 48.
Deutlich zu erkennen ist, daß die
Kennlinien 76 und 78 anstatt eines abrupten Übergangs
einen stetigen Übergang
zwischen dem steilen und dem flachen Abschnitt der Kennlinie aufweisen.
Dieser stetige Übergang
zwischen dem steilen und dem flachen Abschnitt der Kennlinie ist auf
das Vorhandensein des elastischen Übertragungsglieds 48 zurückzuführen. Der
unterschiedliche Verlauf der Kennlinien 7G und 78 hängt damit
zusammen, daß unterschiedliche Übertragungsglieder 48 verwendet
wurden.
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In 3 ist
auschnittsweise ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Hauptzylinders 12 dargestellt. Der in 3 dargestellte
Hauptzylinder 12 stimmt im wesentlichen mit dem Hauptzylinder 12 gemäß 1 überein.
Abweichend hiervon ist jedoch nicht nur der Füllkolben 28 mit einer
stirnseitigen Öffnung 28b versehen,
sondern besitzt auch der Primärkolben 32 auf
seiner dem Füllkolben 28 zugewandten Stirnseite 32a eine
sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung 32b. Innerhalb
dieser Öffnung 32b ist
das elastische Übertragungsglied 48,
welches wie im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben ausgestaltet ist, derart angeordnet, daß sich das Übertragungsglied 48 teilweise über die
durch die Stirnseite 32A des Primärkolben 32 definierte
Ebene hinaus in Richtung auf den Füllkolben 28 erstreckt.
Der sich über
die durch die Stirnfläche 32a des
Primärkolben 32 definierte
Ebene hinaus erstreckende Abschnitt des Übertragungsglieds 48 entspricht
der kegelförmigen
Oberflächenstruktur 48a des Übertragungsglieds 48.
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Wenn
das Übertragungsglied 48 nach
dem Inanlagegelangen mit dem Grund 28c der Öffnung 28b des
Füllkolbens 28 mit
einer Axialkraft beaufschlagt wird, verformt es sich derart, daß es nach Überschreiten
einer definierten Kraft vollständig
in die stirnseitige Öffnung 32b des
Primärkolbens 32 eindringt.
Die Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 kann folglich
in Anlage an den Grund 28c der Öffnung 28b des Füllkolbens 28 gelangen,
so daß im Anschluß an das
Verformen des elastischen Übertragungsglieds 48 eine
starre Kopplung zwischen Füllkolben 28 und
Primärkolben 32 erfolgt.
Die auf das Übertragungsglied 48 maximal
einwirkende Axialkraft ist somit begrenzt, um eine Beschädigung des Übertragungsglieds 48 zu
verhindern.
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In 4 ist
ausschnittsweise ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hauptzylinders 12 dargestellt. Der
Aufbau des in 4 dargestellten Hauptzylinders 12 stimmt
im wesentlichen mit dem Aufbau der ersten beiden Ausführungsbeispiele überein.
Abweichend hiervon ist jedoch das elastische Übertragungsglied 48 als
elastomere Scheibe ausgeführt, welche
im Grund 28c der stirnseitigen Öffnung 28b des Füllkolbens 28 angeordnet
ist.
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Die
dem Primärkolben 32 zugewandte
Oberfläche 48a des Übertragungsglieds 48 ist
planar ausgestaltet. Die dieser Oberfläche 48a des Übertragungsglieds 48 zugewandte
Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 hingegen
ist in Gestalt einer sich in Richtung auf das Übertragungsglied 48 erstreckenden
Erhebung dreidimensional strukturiert. Obwohl die Stirnseite 32a grundsätzlich auch
planar ausgeführt
werden könnte,
gestattet ein dreidimensionales Strukturieren der Stirnseite 32a wie
eingangs erwähnt
eine gezielte Beeinflussung der Bremsdruckkennlinie zu Beginn eines
Bremsvorgangs.
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Ein
auf dem dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 4 aufbauendes
viertes Ausführungsbeispiel ist
in 5 dargestellt. Bei dem in 5 dargestellten,
vierten Ausführungsbeispiel
ist das Übertragungsglied
in Gestalt eines ersten, elastischen Übertragungselements 48 und
eines zweiten, starren Übertra gungselements 48' zweiteilig
ausgestaltet. Das elastische Übertragungselement 48 ist
eine elastomere Scheibe und weist eine dem starren Übertragungselement 48' zugewandte,
planare Oberfläche 48a auf.
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Das
starre Übertragungselement 48' ist ebenfalls
scheibenförmig
ausgestaltet und in der Öffnung 28a des
Füllkolbens 28 geführt. Eine
dem elastischen Übertragungselement 48 zugewandte
Oberfläche 48'a des starren Übertragungselements 48 ist dreidimensional
strukturiert und weist eine sich in Richtung auf das elastische Übertragungselement 48 erstreckende
Erhebung auf. Anstatt wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel
die dem Füllkolben 28 zugewandte
Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 dreidimensional
zu strukturieren, ist beim vierten Ausführungsbeispiel also die dem
Füllkolben 28 zugewandte
Oberfläche 48'a eines separaten,
starren Übertragungselements 48' dreidimensional
strukturiert. Das Vorsehen eines separaten, starren Übertragungselements 48' mit einer dreidimensional
strukturierten Oberfläche 48'a gestattet
es, unter Beibehaltung des üblichen
Montagevorgangs verschiedene Kennliniencharakteristiken durch Wechsel
des starren Übertragungselements 48' zu realisieren.
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In 6 ist
ein fünftes.
Ausführungsbeispiel eines
Hauptzylinders 12 dargestellt, welches ebenfalls auf dem
dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 4 aufbaut.
Wie 6 zu entnehmen ist, weist die dem Füllkolben 28 zugewandte
Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 eine
dreidimensionale Strukturierung in Gestalt einer ringförmigen Vertiefung
auf. Nach Überschreiten
einer definierten Anpreßkraft kann
das aus einem elastomeren Material bestehende Übertragungsglied 48 in
diese ringförmige
Vertiefung "hineinfließen". Durch das Vorsehen
dieser Ausweichmöglichkeit
für das Übertragungsglied 48 kann wiederum
Einfluß auf
die Charakteristik der Bremskraftkennlinie zu Beginn eines Bremsvorganges
genommen werden.
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Ein
sechstes Ausführungsbeispiel
des Hauptzlinders ist in 7 dargestellt. Das elastische Übertragungsglied
weist wie beim vierten Ausführungsbeispiel
einen zweiteiligen Aufbau auf. Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel
umfaßt
das Übertragungselement
eine elastisches Federelement 48 sowie ein starres Kontaktelement 48'. Sowohl das Federelement 48 als
auch das Kontaktelement 48' sind
innerhalb einer stirnseitigen Öffnung 32b des Primärkolbens 32 angeordnet.
Das Kontaktelement 48' weist
eine im wesentliche zylindrische Gestalt auf und besitzt an seinem
dem Füllkolben 28 abgewandten
Ende einen Ringbund, welcher einen Anschlag 32d hintergreift,
der an einem dem Füllkolben 28 zugewandten
Ende der Öffnung 32b des
Primärkolbens 32 angeordnet
ist. Das Federelement 48 stützt sich mit einem Ende im
Grund 32c der Öffnung 32b des Primärkolbens 32 ab
und spannt das Kontaktelement 48' entgegen der Betätigungsrichtung
gegen den Anschlag 32d vor.
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Wie
beim zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 3 weist
das Übertragungsglied
in Gestalt des Kontaktelements 48' einen gewissen Überstand über die
durch die Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 definierte
Ebene auf. Mit anderen Worten: Ein Teil des Kontaktelements 48' erstreckt sich über die durch
die Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 definierte
Ebene hinaus in Richtung auf den Füllkolben 28.
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Sobald
bei einer Verschiebung des Füllkolbens 28 in
Richtung auf den Primärkolben 32 das Kontaktelement 48' in Anlage mit
dem Grund 28c der Öffnung 28b des
Füllkolbens 28 gelangt,
wird das Kontaktelement 48' gegen
die Rückwirkkraft
des Federelements 48 so lange in Betätigungsrichtung verschoben,
bis die Stirnseite 32a des Primärkolbens 32 in Anlage
an den Grund 28c der Öffnung 28b des Füllkolbens 28 gelangt,
d.h. bis eine starre Kopplung zwischen dem Füllkolben 28 und dem
Primärkolben 32 hergestellt
ist.
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Ein
siebtes Ausführungsbeispiel
des Hauptzylinders ist in 8 dargestellt.
Das siebte Ausführungsbeispiel
ist im wesentlichen eine spiegelbildliche Abwandlung des sechsten
Ausführungsbeispiels gemäß 7.
Das Federelement 48 und das Kontaktelement 48' sind beim siebten
Ausführungsbeispiel in
einer Öffnung 28e angeordnet,
welche sich vom Grund 28c der Öffnung 28b des Füllkolbens 28 in
axialer Richtung entgegen der Betätigungsrichtung erstreckt.
An ihrem dem Grund 28c zugewandten Ende der Öffnung 28e ist
ein Anschlag 28d für
den Ringbund des Kontaktelements 48' vorgesehen. Das Kontaktelement 48' erstreckt sich über die
durch den Grund 28c definierte Ebene hinaus in Richtung
auf den Primärkolben 32.
Die Funktionsweise des Hauptzylinders 12 gemäß 8 stimmt
mit der Funktionsweise des Hauptzylinders 12 gemäß 7 überein.