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Die Erfindung betrifft eine Hauptzylinder-Behälter-Einheit
eines Bremssystems für
Kraftfahrzeuge. Bei Hauptzylindern tritt das Problem auf, daß der beim
Betätigen
des Hauptzylinders zu überwindende Leerweg
relativ groß ist,
d. h. der Fahrer eines Fahrzeuges muß das Bremspedal relativ weit
niederdrücken,
bevor es zu einer Druckerhöhung
in der Bremsanlage und damit zur gewünschten Bremsung kommt. Der
Grund für
diesen sich bei einer Betätigung
ergebenden, relativ langen Leerweg liegt vor allem darin, daß die Druckkolben
in dem Hauptzylinder, ausgehend von einer Ruhestellung, in der sich
die Druckkolben bei beginnender Betätigung befinden, relativ weit
in Betätigungsrichtung
verschoben werden müssen,
bevor die Fluidverbindung zwischen dem Vorratsbehälter für das Fluid
und den im Hauptzylinder vorhandenen Druckkammern unterbrochen wird.
Bevor diese Fluid-Verbindung
nicht unterbrochen ist kann in den Druckkammern des Hauptzylinders
kein nennenswerter Druck aufgebaut werden. Grundsätzlich ist
jedoch ein möglichst
geringer Leerweg erwünscht,
denn damit wird ein schnelles Ansprechen der Bremsanlage sichergestellt
und dem Fahrer wird das Gefühl
vermittelt, daß seine
Bremsanlage gut funktioniert.
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Aus der
DE-OS 1 9653270 ist es
bekannt, die Fluid-Verbindung zwischen Druckkammer und Behälter mittels
eines Ventils zu verschließen,
welches von dem Kolben des Zylinder das angesteuert wird. Hierzu
wirkte der Kolben mechanisch auf einen Stößel ein.
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Aus der
DE-OS 19813494 ist es bekannt
in den Kolben des Zylinders eine eine Drosselung einzufügen, durch
welche der Strömung
von der Druckkammer zu dem Behälter
ein beachtlicher Widerstand entgegengesetzt wird, die dadurch entsteht, daß der Kolben
mittelbar oder unmittelbar durch Fußkraft in den Zylinder geschoben
wird. Die Drosselung wirkt bereits in der Anfangsphase einer in
Betätigungsrichtung
erfolgenden Verschiebung des Druck-Kolbens (in der die Fluidverbindung
noch nicht unterbrochen ist) einem Entweichen des Druckmittels aus
der Druckkammer in den Behälter
entgegen und ermöglicht
auf diese Weise schon in einem sehr frühen Stadium der Betätigung einen
nennenswerten Druckaufbau in der Druckkammer. Die bekannte Konstruktion
ist nur für
Plunger-Kolben anwendbar und darüber
hinaus für
geregelte Bremssysteme ungeeignet, bei denen eine Bremswirkung ohne
Betätigung
des Bremspedals möglich
sein soll. In diesen Fällen
ist es notwendig, daß eine
Pumpe ohne Betätigung
des Kolbens von dem Behälter über die
Druckkammer mit Druckmittel versorgt werden kann (ASR, ESP) oder
das unter hohen Druck stehendes Druckmittel über die Druckkammer in den
Behälter
abgelassen werden kann (ABS, ASR, ESP).
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Die Erfindung geht daher aus von
einer Hauptzylinder-Behälter-Einheit der sich
aus dem Oberbegriff des Hauptanspruches ergebenden Gattung. Aufgabe
der Erfindung ist es eine Hauptzylinder-Behälter-Einheit zu beschreiben,
die einen sehr kurzen Leerweg besitzt und welche darüber hinaus noch
für geregelte
Bremssysteme einsetzbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ersichtliche
Merkmalskombination.
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Durch den Widerstand wird erreicht,
daß bei einer
Bewegung des Kolbens von Anfang an, also bei niedrigen positiven
Druckgefälle
von der Druckkammer zum Behälter
hin, ein Druck in der Druckkammer aufgebaut wird. Der Druckaufbau
beginnt also nicht erst dann, wenn der Verbindungsweg zwischen Druckkammer
und Behälter
durch den Kolben selbst verschlossen wird. Andererseits wird das
Ansaugen vom Behälter
durch eine Pumpe für
den Fall eines geregelten Bremseneingriffs (ohne Betätigung der Fußkraft),
beispielsweise bei dem Eingreifen von ASR oder ESP nicht behindert,
da in diesem Fall das Mehrfachventil ebenfalls öffnet. Das ist besonders wichtig
bei niedrigen Temperaturen, bei denen der Strömungswiderstand ohne dies recht
hoch ist. Man erhält
durch den erfindungsgemäßen Aufbau
also ein Bremssysteme mit sehr kleinem Leerweg welches darüber hinaus
für eine
Regelung des Bremssystems geeignet ist, bei der der Fahrer das Bremspedal
nicht betätigt.
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Bei Eingreifen der ABS-Regelung soll
andererseits der auf der Bremse liegende Druck recht schnell vermindert
werden können.
Hierzu empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Verwendung der
Merkmale nach Anspruch 2.
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Um bei einem niedrigen positiven
Druckfälle zwischen
Druckkammer und Ausgleichsbehälter
einen hohen Strömungswiderstand
zu haben ist es sinnvoll hier ein geeignetes Ventil einzusetzen.
Eine besonders einfache Lösung
erhält
man hierfür
durch Anwendung der Merkmale nach Anspruch 3. Das erfindungsgemäße Mehrwegventil
kommt also zum Sperren des niedrigen positiven Druckgefälles ohne einen
besonderen Ventilkörper
aus und vermeidet somit die hierdurch möglicherweise auftretenden mechanischen
Probleme.
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An sich ist es möglich das Mehrfachventil an einer
beliebigen Stelle des Verbindungsweges zwischen Druckkammer und
Behälter
einzufügen.
In Weiterbildung der Erfindung wird hierzu die Anwendung der Merkmale
nach Anspruch 4 empfohlen. Man legt das Mehrfachventil also in den
Bereich der Schnittstelle zwischen Zylinder und Behälter. Der Grund
hierfür
liegt darin, daß von
der Druckkammer mehrere Wege zu dem Behälter führen etwa das Schnüffelloch
und die Nachlaufbohrung. Gegebenenfalls läuft die Verbindung über ein
Zentralventil im Kolben und die Nachlaufbohrung. In dem Anschlußbereich
zwischen Hauptzylinder und Behälter
laufen diese Wege aber zusammen, so daß das Mehrfachventil auf jeden
Fall wirksam ist unabhängig über welchen
Weg die Strömung
verläuft.
Dabei ist es besonders zweckmäßig die
Merkmale nach Anspruch 5 anzuwenden. Die Erfindung ist auch als
Auslaufschutz für
den Behälter
gut geeignet. Das gilt insbesonder bei einer Ausgestaltung der Erfindung
gemäß Anspruch
5.
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Einen besonders einfachen Aufbau
für das Mehrfachventil
zeigt die Merkmalkombination nach Anspruch 7. Danach dient der Ventilsitz
des ersten Ventils gleichzeitig als Ventilkörper für ein zweites Ventil. Entsprechend
der Weiterbildung nach Anspruch 8 kann der Ventilkörpers zur
Aufnahme der Drossel nach Anspruch 2 dienen oder zumindest den gedrosselten
Weg zum Teil begrenzen, etwa indem eine Nut in den Rand oder eine
Bohrung längs
der Mittellinie des Ventilkörper
eingefügt
ist.
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Es kann statt dessen aber auch eine
entsprechende Öffnungen
den Ventilsitz wie in 4 gezeigt oder
in den Dichtsitz als durchgehende Grenzfläche zwischen Ventilkörper und
Ventilsitz eingefügt
werden.
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Einen besonders einfachen Aufbau
der einzelnen Ventile des Ventilkörpers geben die Merkmale nach
Anspruch 9 und 10 an.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in
skizzierter Form einen mit einem Booster verbundenen Hauptzylinder,
der mit einem Behälter
versehen ist,
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2 die
schematische Darstellung eines in 1 angedeuteten
Mehrfachventils,
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3 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für ein geeignetes
Mehrfachventil,
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
geeignetes Mehrfachventil,
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiele
für ein
geeignetes Mehrfachventil
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6 ein
gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
nach 5 geändertes
sechstes Ausführungsbeispiel
und
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7 in
herausgebrochener Darstellung eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
nach 6.
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In 1 ist
der Hauptzylinder 1 mit einem Bremskraftverstärker (Booster) 2 verbundenen.
Ein Ausgleichsbehälter 3 ist
mit seinen zwei nicht näher dargestellten
Anschlußstutzen
an den Hauptzylinder angeschlossen. In jeden der beiden Anschlüsse ist ein
Mehrfachventil 4 eingefügt.
Das Mehrfachventil 4 besitzt, wie in 2 dargestellt eine Drossel 5,
ein erstes Ventil 6, welches bei niedrigen negativen Druckgefälle öffnet und
ein zweites Ventil 7, welches bei hohen in positive Richtung
weisenden Druckgefälle öffnet und
welches mittels einer Feder 8 erheblich vorgespannt ist.
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In 3 ist
ein Mehrfachventil 4 gezeigt, welches in einen Anschlußstutzen
des Behälters 3 eingesetzt
werden kann. Im Inneren des Mehrfachventils 4 ist unter
Vorspannung der Feder 8 ein verschiebbarer Ventilsitz 10 angeordnet.
Der Ventilsitz 10 ist mit Durchgangsöffnungen 12 versehen,
die durch einen Ventilkörpers 13 bei
schon geringem positiven Druckgefälle verschließbar sind.
Bei negativem Druckgefälle öffnet sich
der Ventilsitz 13 und läßt über den
Hauptzylinder Druckmittel in Saugrichtung (Pfeil S) strömen, so
daß beim
vom Fahrer unabhängigen
Eingriff des Bremssystems leicht Druckmittel in die Pumpe gelangen
kann. Die Drossel-Bohrung 5 ist so eng gewählt, daß beim Druckaufbau
in der Druckkammer nur wenig Druckmittel zum Behälter in Richtung des Pfeiles
D strömen
kann. Bei hohen Druck in Richtung des Pfeiles D wird der Ventilsitz 10 so
weit angehoben, daß Druckmittel über den
Zugang 14 und den Nut-Kanal 15 strömen kann,
um beispielsweise schnell den Druck von den Radbremsen nehmen zu
können
(ABS).
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In 4 ist
der gedrosselte Weg 5 an die äußere Mantelfläche des
Ventilsitzes 10 gelegt, indem dort eine geeignete Nut eingefügt ist.
Der Ventilsitz 10 dient für beide Ventile als Ventilsitz.
Dabei werden einmal die Ventilkörper 13 in
Weg in positive Richtung versperren und bei kleinem negativen Druckgefälles öffnen, während bei
hohen Druck in positive Richtung über den Einlaß 14 der
Stößel 16 angehoben
wird und den Weg in Richtung. des Pfeiles D freigibt.
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In 5 ist
der Anschlußstutzen 18 des
Behälters 19 dargestellt.
Die Drossel wird durch ein Gewebe 20 gebildet, welches
einen großen
Strömungswiderstand
aufweist. Der dem Ventilkörpers 13 in 4 entsprechende Ventilkörper in 5 wird durch eine Dichtlippe 21 gebildet,
die den Weg durch die Öffnungen 22 in
den Ventilsitz 10 versperrt und bei niedrigen negativen
Druckgefälles öffnet. In
umgekehrter Richtung kann ebenfalls eine Dichtlippe 25 den
Weg in positive Richtung versperren wie dies beispielsweise in 6 gezeigt ist.
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In dem Beispiel nach 5 werden die Öffnungen 22 durch
eine Blattfeder 24 verschlossen. Dichtlippe 21 und
Blattfeder 24 sind nun derart geschnitten, daß der eine
Teil der Öffnungen 22 von oben
und der andere Teil der Öffnungen 22 von
unten frei zugänglich
ist während
in das andere Ende dieser Öffnungen
jeweils durch die Blattfeder oder die Dichtlippe verschlossen ist.
Die Federkonstanten beziehungsweise der zur Öffnung benötigte Druck ist in positive
Richtung sehr viel größer als
in negativer Richtung.
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Dieses Prinzip ist in 6 und 7 erkennbar. Man sieht, daß die untere
Dichtlippe sehr viel dünner und
länger
ist als die obere Dichtlippe. Damit ist die obere Dichtlippe sehr
viel steifer als die untere Dichtlippe, wodurch die zugeordneten Öffnungen
bei unterschiedlichem Druck geöffnet
werden.
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In 7 ist
ein Ausschnitt auf Inseln aus permeablem Material, die zwischen
Stegen aus Kunststoff liegen, aus welchem der Ventilsitz 10 gebildet ist.
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Die Erfindung läßt sich somit kurz wie folgt beschreiben.
Gewünscht
wird die Erzeugung eines Überdrucks
im THz bevor die Zentralventile durch entsprechenden Hub geschlossen
werden mit der Folge, dass während
diesen Hubes das Bremsflüssigkeitsvolumen
für die
Bremsanlage zur Verfügung steht
und nicht ungenutzt in den Bremsflüssigkeitsbehälter strömt. Der
Vorteil ist eine Leerwegsverkürzung
am Bremspedal. Dies geschieht mittels zweier Ventile (siehe Schaltbild
in 2), die vorzugsweise zwischen
Bremsflüssigkeitsbehälter und
THz angeordnet sind (schraffierter Bereich in 1). Die Ventile müssen einerseits das Nachsaugen
des THz's ermöglichen,
einen gewissen Druck, bei schnellem Antritt, erzeugen und andererseits
den THz mit dem Behälter
verbinden, sodass kein Restdruck in der Bremsanlage verbleibt. Die
Ventile auf 3 bis 7 erfüllen diese Aufgabe.
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Ausführungsbeispiel nach 3: Elastisches Bauteil (13)
ermöglicht
das Nachsaugen, der federbelastete (8) Kolben (5)
gibt ab einem bestimmten Druck den Weg zu einem oder mehren Kanälen (15)
frei. Drosselbohrung (5) ermöglicht einen Druckausgleich
der Bremsanlage in unbetätigtem
Zustand.
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Ausführungsbeispiel nach 4: Anstelle des Kolbens
(5) ist hier als Überdruckventil
das in die Einheit integrierte Ventil (16) vorgesehen.
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Ausführungsbeispiel nach 6: Eine platzsparende Bauform
mit einfacher Wirkweise ist ein Elastomer umgreifendes Bauteil (z.B.
Kunststoff)., bei dem, durch ensprechende Aussteifung und dem Zusammenspiel
mit der Behälterkontur
die Gummilippen (23 und 22) die erforderlichen
Ventilfunktionen ermöglichen,
und gleichzeitig das Ventil dichtend im Behälter fixiert ist, während die
Flächen
(1) aus einer flüssigkeitsdurchlässigen Membrane
bestehen, die in einem druckstandhaltenden ausgesteiften Kunstoffteil
gehalten sind. Diese Membranflächen
sorgen für den
Restdruckabbau in der Bremsanlage mit dem Vorteil das sie schmutzunempfindlicher
und konsistenzunabhängiger
sind als eine Drosselbohrung.
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Rüstungsbeispiel
nach 5: Überdruckfunktion
wie 6 durch die Gummilippe 3 dargestellt,
wurde hier durch eine funktionsverbessertes Ventil ersetzt. Dieses
Ventil besteht durch ein, ab einem bestimmten Druck nachgiebigen
Bauteil z. B. gummiertes dünnes
Federblech (24) das ensprechende Bohrungen abdeckt.
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Durch die Erfindung ergeben sich
folgende Vorteile:
Pedalwegverkürzung
Keine Packagingprobleme
Kostengünstiges,
sicheres Konzept
Erprobte Zentralventile werden weitgehend
beibehalten (ABS-fähig)
ZV-Schließweg ohne
Auswirkung auf den Pedalhub