-
Die
Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für Kraftfahrzeugbremsanlagen,
mit in einem Gehäuse längs einer
Achse infolge Bremsbetätigung
verschiebbar angeordnetem Kolben mit zwei unterschiedlich großen hydraulisch
wirksamen Durchmessern, denen jeweils Druckkammern zugeordnet sind, die
mit Radbremsen verbindbar sind, wobei die Druckkammern in Bremslösestellung über Ventile und
Kanäle
mit einem Nachfüllbehälter verbindbar sind,
und bei Bremsbetätigung
zwecks Druckaufbau davon abtrennbar sind, und mit einem in einem
Kanal angeordneten Rückschlagventil
zwischen den Druckkammern zum ermöglichen einer füllenden Überströmverbindung
von der dem größeren hydraulisch wirksamen
Durchmesser zugeordneten Druckkammer in die dem kleineren hydraulisch
wirksamen Durchmesser zugeordnete Druckkammer und zum Sperren einer
umgekehrten Strömungsrichtung,
wobei die dem größeren hydraulischen
Durchmesser zugeordnete Druckkammer ein in Bremslösestellung geschlossenes
Ventil und Kanäle
aufweist, um die Druckkammer nach Abschluß eines Füllvorgangs mit dem Nachfüllbehälter zu
verbinden.
-
Aus
dem Stand der Technik sind Hauptzylinder mit Füllstufe grundsätzlich bekannt.
Dabei bildet ein größerer Durchmesserabschnitt
eines Kolbens zusammen mit einer Kammer eine Füllstufe und ein kleinerer Durchmesserabschnitt
ist Be standteil einer Druckstufe. Die Füllstufe wird im Laufe der Betätigung durch
ventilinitiierte Verbindung mit einem Nachfüllbehälter abgeschaltet und ermöglicht eine Leerwegreduktion
bei verbessertem Pedalgefühl.
-
Aus
der
DE 102 08 130
A1 ist ein Füllstufen-Hauptzylinder
in Plunger-Bauweise bekannt, dessen Füllstufe mittels einem extern
angeordneten Ventil abschaltbar ist. Das externe Ventil nimmt zusätzlichen
Einbauraum in einem Fahrzeugmotorraum oder in dem Gehäuse in Anspruch,
was nachteilig ist.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung und
einfachere hydraulische Anbindung des Ventils zur Abschaltung der
Füllstufe
bei einem Hauptbremszylinder vorzuschlagen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
das Ventil (Abschaltventil) zum Verbinden der Druckkammer mit dem
Nachfüllbehälter in
den Kolben integriert vorgesehen ist. Durch die integrierte Lösung ergibt
sich eine effiziente Bauraumausnutzung bei uneingeschränkter Funktionalität des Hauptzylinders.
Die Erfindung ist nicht nur bei Plunger-Hauptzylindern sondern sogar bei sogenannten Zentralventil-Hauptzylindern anwendbar,
deren Kolben einen äußerst geringen
Einbauraum zur Verfügung
stellt, weil darin ein sogenanntes Zentralventil aufgenommen ist,
welches in Bremslösestellung
die Druckkammern mit einem Nachlaufbehälter verbindet, und diese bei
Bremsbetätigung
von dem Nachlaufbehälter
abtrennt. Folglich eignet sich die Erfindung insbesondere auch für kritische
Anwendungsfälle,
ohne jedoch auf diese beschränkt
zu sein, wenn beispielsweise auf das Zentralventil verzichtet wird.
-
Soweit
nachstehend ohne weitere oder gegenteilige Erklärung von "dem Ventil" gesprochen wird, so ist damit jeweils
das in den Kolben integrierte Ventil zum Abschalten der Füllstufe
gemeint.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Ventil innerhalb einer Bohrung des Kolbens
integriert angeordnet, welche (Bohrung) quer zu der Achse vorgesehen
ist. Dies ermöglicht
sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung ein verdichtetes Packaging. Der zur Verfügung stehende
Raum wird effizient ausgenutzt.
-
Bei
einer vorteilhaften konstruktiven Lösung eines Kolbens mit Zentralventil
steht die Bohrung zur Aufnahme des Ventils mit einer Längsbohrung
des Kolbens in Verbindung, welche als Verbindungskanal für das Zentralventil
dient. Dadurch wird es ermöglicht,
daß ohnehin
für das
Zentralventil vorgesehene Kanäle
im Kolben auch für
das Ventil zur Abschaltung der Füllstufe
Verwendung finden können.
Der Bauaufwand zur Ausbildung hydraulischer Verbindungen wird im
Vergleich mit dem Stand der Technik reduziert.
-
Bei
einer weiterhin vorteilhaften Lösung weist
das Ventil ein hydraulisches Schaltelement auf, welches dem hydraulischen
Druck in der dem kleineren hydraulischen Durchmesser zugeordneten Druckkammer
ausgesetzt ist. Das Ventil wird in Abhängigkeit von dem Druck in der
Druckkammer in die Öffnungsstellung
geschaltet. In weiterhin vorteilhafter Weise weist das hydraulische
Schaltelement einen Kolben auf, welcher innerhalb der Bohrung abgedichtet
verschiebbar angeordnet ist, wobei die Kolbenverschiebung einen
Ventilschließkörper in
eine Öffnungsstellung
steuert.
-
Es
kann ein elastisch vorgespanntes Federelement vorgesehen sein, welches
sich zum Verschluß des
Ventils mittelbar oder unmittelbar an dem Schaltelement und an dem
Kolben abstützt,
so daß der
an dem Kolben anliegende hydraulische Druck die Federkraft überwindet,
um das Schaltelement in eine Öffnungsstellung
zu schalten. Die Kraft des Federelementes bestimmt den Öffnungsdruck
des Schaltelementes. Dadurch ist die Konstruktion leicht an unterschiedliche
Anwendungsfälle
anpassbar.
-
Soweit
sich ein Zapfen eines Zentralventilkörpers zwecks Führung innerhalb
des Kolbens erstreckt ist es vorteilhaft, wenn dieser Zapfen zwecks Raumersparnis
gabelfömig
ausgebildet ist, so daß er das
Schaltelement zumindest bereichsweise unmgreift oder umgekehrt.
-
Des
weiteren kann das Ventil als unbetätigt geschlossenes Rückschlagventil
ausgebildet sein, dem eine Verriegelungsvorrichtung zugeordnet ist, um
ein Schaltelement oder einen Schließkörper in einer definierten Öffnungsstellung
und/oder in einer definierten Schließstellung zu halten.
-
Wenn
die Verriegelungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Betätigungsweg
geschaltet wird, und ein federvorgespanntes Verriegelungselement aufweist,
welches an dem Schließkörper oder
dem Schaltelement angreift, erübrigt
sich die Notwen digkeit einer hydraulischen Schaltvorrichtung in
Abhängigkeit
von dem hydraulischen Drucks innerhalb der Druckkammer.
-
In
diesem Zusammenhang kann ein Stößel zum
Entriegeln der Verriegelungsvorrichtung vorgesehen sein, welcher
zum Entriegeln an einen gehäusefesten
Anschlag anlegbar ist, und die Verriegelungskräfte in das Gehäuse ableitet.
-
Weitere
Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen
im folgenden aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor.
-
Die 1, 2, 4, 6 und 8 zeigen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
in größerem Maßstab im
Schnitt. Den 3, 5 und 7 sind gemäß Schnittverlauf weitere Einzelheiten
in größerem Maßstab oder
Einzelheiten zu einer Verriegelungsposition einer Verriegelungsvorrichtung
zu entnehmen.
-
Aus 1 geht ein Hauptzylinder 1 für eine mehrkreisige
Kraftfahrzeugbremsanlage hervor, wobei der Hauptzylinder 1 (vielfach
auch Hauptbremszylinder) innerhalb einem Gehäuse 2 zwei längs einer
Achse 3 infolge Bremsbetätigung verschiebbar angeordnete
Kolben 4, 5 aufweist. Dadurch wird eine, in Bremskreisen
aufgeteilte, Betätigung
von nicht dargestellten Radbremsen ermöglicht, welche hydraulisch über eine
Hydraulikeinheit mit Elektromagnetventilen an Druckkammern 6, 7 angeschlossen sind,
so daß eine
elektronisch geregelte Bremsbetätigung
(ABS) oder Fahrstabilitätsregelung
(ESP) ermöglicht
wird. In diesem Zusammenhang kann es erforderlich sein, Bremsflüssigkeit
aus den Druckkammern 6, 7 des Hauptzylinders 1 in
Richtung Radbremsen zu fördern,
was vorzugsweise mittels einer Pumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe
erfolgt, deren Eingang wahlweise mit den Druckkammern 6, 7 des
Hauptzylinders 1 oder mit den Radbremsen verbindbar ist,
um in Richtung Radbremsen oder in Richtung Hauptzylinder 1 zu
fördern
(Rückförderprinzip).
-
Die
Druckkammern 6, 7 und eine Füllkammer 8 sind in
der gezeigten (Brems)Lösestellung über Kanäle mit einem
nicht gezeigten Nachfüllbehälter im
Bereich von Behälterabgängen 9, 10 verbunden.
Die Verbindung ist bei Brembetätigung
mittels einem Ventil 11, 12 insbesondere in Gestalt
eines in den Kolben 4, 5 integrierten Zentralventils
zwecks Bremsdruckaufbau verschließbar.
-
Während der
Kolben 6 (Druckstangenkolben) eines Druckstangenkreise
(DK) konventionell, das heißt
im hydraulischen Sinne mit einheitlichem Durchmesser, mit anderen
Worten ungestuft ausgebildet ist, ist der Kolben 5 eines
Sekundärkreises (SK)
im hydraulischen Sinn gestuft, und verfügt über zwei unterschiedlich große hydraulisch
wirksame Durchmesser D1, D2. Dem größeren Durchmesser D2 der beiden
hydraulischen Durchmesser D1, D2 ist die Füllkammer 8 zugeordnet,
welche zumindest bei anfänglicher
Bremsbetätigung
die Druckkammer 7 speist, indem zwischen der Füllkammer 8 und
der Druckkammer 7 ein Kanal 13 mit einem Rückschlagventil 14 in
Gestalt eines Manschettenrückschlagventil
vorgesehen ist, um eine füllende Überströmverbindung
von der Füllkammer 8 in
Richtung Druckkammer 7 zu ermöglichen, und um eine umgekehrte hydraulische
Strömungsrichtung
zu verhindern.
-
Die
Füllfunktion
der Füllkammer 8 wird
nach der Kompensation von Elastizitäten oder Leerwegen im Bremssystem
beendet, indem in einen Kanal 15 zwischen Füllkammer 8 und
Nachfüllbehälter ein – in Lösestellung
geschlossenes – Ventil 16 eingefügt ist, welches
bei fortgeschrittener Bremsbetätigung öffnet, und
dadurch die Füllkammer 8 mit
dem Nachfüllbehälter verbindet.
Wie aus der 1 hervorgeht,
ist das Ventil 16 in den Kolben 5 integriert vorgesehen.
-
Nach
der Ausführungsform
ist das Ventil 16 innerhalb einer Bohrung 17 des
Kolbens 5 integriert angeordnet, wobei die Bohrung 5 quer
zu der Achse 3 vorgesehen ist, und mit einer Längsbohrung 18 durch
den Kolben 5 in Verbindung steht, welche auch dem Ventil 11 zugeordnet
ist, um einen Druckmittelrückfluß in Richtung
Nachlaufbehälter
zu ermöglichen.
-
Bei
der Ausführungsform
nach den 1 und 2 weist das Ventil 16 ein
hydraulisches Schaltelement 19 auf, welches dem hydraulischen
Druck in der dem kleineren hydraulischen Durchmesser zugeordneten
Druckkammer 7 ausgesetzt ist, und dadurch das Ventil 16 in
Abhängigkeit
von einer Druckdifferenz bei Abschluß der Füllphase in die Öffnungsstellung
schaltet. Bei der Ausführungsform
nach den 3 und 4 ist das Schaltelement 19 einerseits
dem Druck in der Druckkammer 6 des Druckstangenkreise (DK)
wie auch dem Druck in der Füllkammer 8 ausgesetzt.
-
Gemäß 1 und 2 weist das hydraulische Schaltelement 19 einen
Kolben 20 mit Stößeln auf, und
ist innerhalb der stufenförmig
ausgebildeten Bohrung 17 abgedichtet verschiebbar angeordnet, um
durch Kolbenverschiebung einen Ventilschließkörper 21, der permanent
auf einem Dichtsitz 22 aufsitzt, in eine Öffnungsstellung
zu steuern.
-
Bei
den Ausführungsformen
gemäß 4 und 6 ist weiterhin ein elastisch vorgespanntes
Federelement 23 vorgesehen, welches in der Bohrung 17 vorgesehen
ist, und sich zum Verschluß des
Ventils 16 mittelbar oder unmittelbar an dem Schaltelement 19 und
an dem Kolben 5 abstützt,
bis die an dem Kolben 20 anliegende hydraulische Druckdifferenz
die Federkraft überwindet,
um das Schaltelement 19 in eine Öffnungsstellung zu schalten.
-
In
Anlehnung an 2 und 3 kann ein Zapfen 30 eines
Zentralventilkörpers 31 gabelfömig ausgebildet
sein, und das Schaltelement 19 zumindest bereichsweise
umgreifen wie in den Einzelheiten nach 3. Eine umgekehrte Gestaltung unter umgreifen
des Zapfen 30 ist ebenfalls denkbar.
-
Weiterhin
ist das Ventil 16 gemäß 4 als unbetätigt geschlossenes
Rückschlagventil
ausgebildet, dem eine Verriegelungsvorrichtung 35 zugeordnet
ist, um ein Schaltelement oder einen Schließkörper 19 in einer definierten Öffnungsstellung
zu halten. Die Verriegelungsvorrichtung 35 wird in Abhängigkeit von
dem Betätigungsweg
geschaltet, und ist federvorgespannt, wobei die betreffende Feder 36 am
Kolben 5 abgestützt
ist. Die Verriegelungvorrichtung 35 umfasst einen Ring,
welcher permanent unter Federvorspannung steht, und dadurch bestrebt
ist, form- oder kraftschlüssig
an dem Schaltelement 19 oder einer Verlängerung desselben anzugreifen.
Weiterhin ist ein Stößel 37 oder
Fühler
zum Ent riegeln der Verriegelungsvorrichtung 35 vorgesehen,
welcher zum Entriegeln in einem Rückhub an einen gehäusefesten
Anschlag 38 anlegbar ist, und dadurch die – zur Verriegelung
aufwendbaren – Federkräfte in das
Gehäuse 2 ableitet.
-
Die
Ausführungsform
nach 6 unterscheidet
sich durch einen, innerhalb einer gesonderten Patrone P vorgespannt
angeordnetes Schaltelement 19 von den vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen.
-
- 1
- Hauptzylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Achse
- 4
- Kolben
- 5
- Kolben
- 6
- Druckkammer
- 7
- Druckkammer
- 8
- Füllkammer
- 9
- Behälterabgang
- 10
- Behälterabgang
- 11
- Ventil
- 12
- Ventil
- 13
- Kanal
- 14
- Rückschlagventil
- 15
- Kanal
- 16
- Ventil
- 17
- Bohrung
- 18
- Längsbohrung
- 19
- Schaltelement
- 20
- Kolben
- 21
- Ventilschließkörper
- 22
- Dichtsitz
- 23
- Federelement
- 30
- Zapfen
- 21
- Zentralventilkörper
- 35
- Verriegelungsvorrichtung
- 36
- Feder
- 37
- Stößel
- 38
- Anschlag