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Stufenhauptzylinder, insbesondere für die Bremsen von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufenhaupt zylinder, insbesondere für die
Bremsen von Kraftfahrzeugen, mit einem rohrförmigen Druckzylinder, der von einem
rohrförmigen Kolben umgeben ist, wobei der Druckzylinder mit einem Bund in den Kolben
hineinragt. Um eine möglichst geringe und gleichmäßige Pedälkraft bei hydraulischen
Bremsanlagen zu erzielen, hat man vorgeschlagen, den Hauptzylinder so auszubilden,
daß nach einem kurzen Teil des Hubes des Hauptzylinderkolbens die Bremsbacken bereits
an die Trommel angelegt sind, während durch den restlichen Hub ein verhältnismäßig
kleines Volumen unter hohen Druck gestellt wird, wodurch der eigentliche Bremsvorgang
bewirkt wird.
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Die bekannten Hauptzylinder, die für diese Aufgaben ausgebildet sind,
besitzen einen Stufenkolben, dessen große Stufe den ziemlich niedrigen Anlegedruck
aufbaut und dessen kleine Stufe, beispielsweise ein Plunscher, nach- Eintauchen
in eine Zyliriderbohrung den hohen Druck für die Abbremsung des Fahrzeugs erzeugt.
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Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art ist ein rohrförmig ausgebildeter
Kolben vorgesehen, in den beim Verschieben im rohrförmigen Druckzylinder ein ortsfest
angeordneter Kolben kleineren Durchmessers, der eine mit dem Anschluß für die Radbremszylinder
verbundene Längsbohrung und eine die Verbindung der Längsbohrung zum Zylinderraum.
herstellende Querbohrung aufweist, eintritt. Nach dem Anlegen der Bremsbacken steuert
der rohrförmige Kolben die Verbindungsbohrung zum Hauptzylinder ab, wobei nur noch
die im rohrförmigen Kolben verbliebene Bremsflüssigkeit zu den Radbremszylindem
gedrückt wird. Dieser bekannte Hauptzylinder hat jedoch den Nachteil, daß die große
Ringfläche des rohrförmigen Kolbens weiter in den mit Bremsflüssigkeit gefüllten
Hauptzylinderarbeitsraum hineinbewegt und das enthaltene Restvolumen über ein Ventil
in den Vorratsbehälter zurückgeschoben werden muß. Hierzu gehört jedoch eine bestimmte
Pedalkraft, die zusätzlich zu der Pedalkraft für den Bremsdruck aufzubringen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stufenhauptzylinder
zu schaffen, der für Fahrzeuge verwendbar ist, in deren Führerhaus kein Platz für
die Unterbringung eines Pedalhebels vorhanden ist, der mit einem möglichst hohen
Wirkungsgrad arbeitet und unkompliziert im Aufbau ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bund zusammen
mit einer Erweiterung des Druckraumes des Kolbenrohres am Ende des zum Anlegen der
Bremsbacken zurückzulegenden Weges eine Druckmittelverbindung zwischen dem Druckraum
und dem- von der Kolbendichtung und der Ventilscheibe eines Rückschlagventils begrenzten
"Raum herstellt, wobei das Rückschlagventil im Bund angeordnet ist und sich nach
dem Druckraum hin öffnet: Vorzugsweise ist der Zylinder von einem Gehäuse umgeben,
mit dem er durch eine Verschraubung verbunden ist und in dessen offenem Hals der
Kolben gleitend geführt ist und mit dem der Zylinder einen Druckmittelvorratsraum
bildet, der mit einem Behälter verbunden sein kann und der durch eine Ausgleichsbohrung
bis zum Ende des Füllhubes mit dem Inneren des Zylinders verbunden ist, wobei die
Kolbendichtung in der Lösestellung und während des Bremslösevorganges als überströmventil
wirkt. Die Ausgleichsbohrung verläuft dabei in einer Stelle der Wand des Zylinders,
die in der Lösestellung hinter der sie steuernden Lippe der Kolbendichtung liegt.
In an sich bekannter Weise enthält die Verschraubung ein Bodenventil und die Anschlußbohrung
für die Radbremszylinderleitungen, wobei die Entlüfterschraube im Kopfstück des
Kolbens angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kopfstück des Kolbens
in an sich bekannter Weise als Trittfläche ausgebildet und mit einem Verschleißpolster
überzogen, das zugleich die Entlüfterschraube abdeckt, die in einer Ausnehmung des
Kopfstückes geschützt untergebracht ist. Zwischen einer Abstützfläche am Kopfstück
des Kolbens und einer Abstützfläche am Gehäuse können in an sich bekannter Weise
Rückstellfedem angeordnet sein. Im Bund des Zylinders ist erfindungsgemäß ein an
sich bekanntes Überdruckventil, das in Richtung auf den Raum zwischen der Kolbendichtung
und dem Bund öffnet, vorgesehen, wobei eine Ventilfeder derart an dem
Zylinder
abgestützt ist, daß die Wirkung des Überdruckventils am Ende- des zum Anlegen der
Bremsbacken zurückzulegenden Weges aufhört. Eine Ventilverschlußscheibe ist mit
Vorteil zwischen einer am Zylinder abgestützten Druckfeder und der der Kolbendichtung
zugewendeten Stirnfläche des Bundes lose auf dem Zylinderangeordnet, wobei die Axialbohrungen,
die mit- der überdruckventilscheibe zusammenwirken, in Radialkanäle in der anderen
Stirnfläche des Bundes und die Axialbohrungen, die mit der Rückscblagventilscheibe
zusammenwirken, in Radialkanäle in der erstgenannten Stirnfläche münden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben, es zeigt A b b. h dein' Stufenhauptzylinder
im Schnitt, A b b. 2 ein Detaileiner weiteren Ausführungsforen des Stufenhauptzylinders
und A b b. 3 die Ansicht -der beiden Stirnseiten des Bundes am Zylinder gemäß A
b b. 2.
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In A b b. 1 ist der Zylinder 1 mittels der Anschlußverschraubung 2
gegen den Anschlagring 3 angezogen und das Gehäuse 6 bzw. das Anschlußstück 2 bei
4 und 5 abgedichtet: .Der Kolben ist mit 7 bezeichnet und besteht aus einem Rohr
8 mit einem Kopfstück 9, einer Kolbenscheibe 10, einer Kolbendichtung 11, einer
leicht verformbaren Stützscheibe 12 für die Kolbendichtung 11, einem Bohrungsteil
13 für den Zylinderbund-14 und einem darin eingelassenen Sprengring 15 als Halterung
für das Stützblech 16 der Kolbendichtung 11 und als Anschlag für den Bund 14 in
der Lösestellung des Gerätes. Die Kolbenscheibe 10 wird durch einen Sprengring 17
an ihrem Platz gehalten. In der Kolbenscheibe 10 sind Axialbohrungen 18. Axialbohrungen
19 in dem Bund 14 werden durch die Ventilscheibe 20 abgedeckt, die unter der Einwirkung
der mittels des Halteringes 21 am Zylinder 1 abgestützten-Ventilfeder 22 steht.
Die Rohröffnung 23 ist zugleich Drucknittelleitung, durch die über das Bodenventil
24 und die Anschlußöffnung 25 das Druckmittel in die nicht dargestellten Radbremszylinderleitungen
strömt.
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Durch die Anordnung des Anschlages 15 wird zwischen dem Kalben, der
aus der Kolbenscheibe 10, der Kolbendichtung 11 und dem Abstützblech 16 besteht,
und dem Bund 14 ein Druckmittelraum 26 gebildet.
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Das Gehäuse 6 umfaßt mit seinem Hals 27, der die Dichtung 28 enthält,
den Kolben 7 an seinem Außenumfang. Der Gehäuseraum 29 dient als Druckmittelvorratsraum
und ist durch die Bohrungen 30, 31 stets mit einem nicht dargestellten Behälter
in Verbindung.
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Zwischen den Abstützflächen 32 am Kolbenkopf 9 und 33 am Gehäuse ist
die Rückstellfeder 34 durch eine Teleskopabdeckung od. dgl. gegen Verschmutzung
geschützt. Die Trittfläche 36 des Kolbenkopfes 9 ist mit einem Verschleißpolster
37 überzogen, das auch die Entlüfterschraube 38 in der Ausnehmung 39 umgibt. Mittels
des Flansches 41 ist der Hauptzylinder am Bodenbrett des Führerhauses des Fahrzeuges
zu befestigen.
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Eine Erweiterung des Kolbenrohres 8, die mit einer Schräge 43 in das
Bohrungsteil 13 übergeht, umschließt den Druckraum 42. Die Räume 42 und 29 stehen
in der Lösestellung durch die Ausgleichsbohrung 40 miteinander in Verbindung.
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In der ersten Phase des Bremsvorganges wird der Kolben 7 mit seinem
Teil 13 über den Bund 14 des Zylinders 1 hinweg in Richtung nach rechts verschoben.
Der Raum 26 vergrößert sich in demselben Maß, wie sich die Räume 29 und 42 verkleinern.
Der Raum 26 vor der Kolbendichtung 11 bleibt hierbei `drucklos und mit dem Raum
29 verbunden, da die Kolbendichtung 11 als überströmventil wirkt und Druckmittel
aus 29 nach 26 durch die Axialbohrungen 18 in der Kolbenscheibe 10 überströmen läßt.
Dabei wird die Scheibe 12 an der Kolbenscheibe 10 abgehoben.
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Ventil 20, 19 wird von der Ventilfeder 22 zugehalten, das Zylinderrohr
1 füllt einen Teil des Kolbenrohres 8 aus und verdrängt die darin enthaltene Flüssigkeit
durch seine ®ffnung 23 und durch den Anschluß 25 zu den Radbremszylindern. Solange
die Lippe der Kolbendichtung 11 die Ausgleichsbohrung 40 noch nicht überfahren hat,
kann eine unbedeutende Druckmittehnenge jetzt noch in den Raum 29 übertreten. Die
Ausgleichsbohrung 40 in der Wand des Zylinders 1 liegt so, daß sie vor dieser Kolbenstellung
mit Sicherheit von der Lippe der Kolbendichtung 11 überfahren ist. Die Längenmaße
für das Bohrungsteil 13, die Schräge 43 und die Erweiterung 42 sind so abgestimmt,
daß die Bremsbacken angelegt sind, wenn der Bund 14 durch die Schräge 43 in den
Druckraum 42 eintritt.
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Hier beginnt die zweite Phase des- Bremsvorganges. Der Raum 26 vor
der Kolbendichtng 11 bildet nunmehr ein Ganzes mit dem Druckraum 42 des Kolbenrohres
B. Vor der Kolbendichtung 11 baut sich der Bremsdruck auf, wobei der Bund 14 mit
Ventileinrichtung 19, 20; 2122 sich druckausgeglichen innerhalb der Erweiterung
42 befindet. Aus dem Vorratsraum 29 verdrängtes Druckmittel strömt durch die Bohrungen
30, 31 zum Behälter ab.
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Beim Lösen der Bremse stellt die Rückstellfeder 34 den -Kolben 7 wieder
in seine Ausgangsstellung, und die Rückstellfedern der Bremsbacken bewirken die
Rückkehr des Druckmittels aus den Radbremszylinder durch den Anschluß 25 und die
Öffnung 23 in den erweiterten Raum 42. Das Zylinderrohr 1 mit dem Bund 14 entfernt
sich wieder aus der Erweiterung 42, so daß Platz für das zurückkehrende Druckmittel
entsteht. Wenn der Bund 14 über die Schräge 43 hinweggeglitten ist, muß er das Druckmittel
aus dem Raum 26 vor der Kolbendichtung 1-1 verdrängen. Das Druckmittel aus diesem
Raum kann durch die Axialbohrungen 19 an der Ventilscheibe 20 vorbei in die Erweiterung
42 übertreten, wobei die Ventilfeder 22 zusammengedrückt wird. Schließlich kehrt
der Bund 14 zur Anlage an den Sprengring 15 in seine Ausgangsstellung zurück.
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Wenn in der Lösestellung innerhalb des Kolbens 7 ein Vakuum entsteht,
strömt Druckmittel an der Kolbendichtung 11 vorbei und durch das Ventil 19, 20 in
den Druckraum 42.
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In A b b. 2 haben die gleichen Teile die gleichen Kennzeichen. In
dem Bohrungsteil 13 des Kolbens 7 ist ein weiterer Sprengring 44 eingelassen, zwischen
dem und dem Sprengring 15 eine Abstützscheibe 45 für die Ventilfedern 46 und 47
gehalten ist. Die Abstützscheibe ist von zahlreichen Axialbohrungen 48 durchdrungen.
Die Ventilfeder 47 ersetzt hier das Stützblech 16 der A b b.1. Die Ventilfeder 46
drückt eine überdruckventilscheibe 49 gegen die Stirnfläche 50 des Bundes 14', der
einige radiale Ausnehmungen 51 enthält, die mit einer Anzahl von Axialbohrungen
19' korrespondieren. Gleiche Ausnehmungen 52 in
der Stirnseite 53
des Bundes 14' korrespondieren mit den entsprechenden Axialbohrungen 19".
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Die Ventilfeder 46 ist auf einen gewissen Druck abgestimmt, der sich
beim Anlegen der Bremsbacken an die Trommel einstellt. Bei der Verschiebung des
Zylinders 1 und des Kolbens 7 gegeneinander während der ersten Phase des Bremsvorganges
wird die Ventilscheibe 49 von ihrer Feder 46 mit abnehmender Kraft zum Abdecken
der Axialbohrungen 19" gebracht. Dabei sind die Axialbohrungen 19' von der Ventilscheibe
20 verschlossen.
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Hierdurch wird erreicht, daß, schon wenn durch das Anlegen der Bremsbacken
in der ersten Phase des Bremsvorganges sich ein Druck im Raum 42 aufbaut, der der
Kraft der Feder 46 entspricht, für den restlichen Weg des Kolbens 7 bis zum Austreten
des Bundes 14' in den Raum 42 der Raum 26 mit dem Raum 42 verbunden ist. Die Ventilscheibe
49 wird von den Axialbohrungen 19" abgehoben, die Drucksteigerung im Raum 42 erfolgt
weiterhin entsprechend den Dimensionen des Rohrquerschnittes 1, 23 und seiner Plunscherwirkung.
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Die Vorteile dieser Ausbildung des Bundes 14' bestehen darin, daß
der Umschaltpunkt von der niedrigen auf die hohe Druckstufe nicht mehr wegabhängig,
sondern druckabhängig erreicht wird, daß dadurch die Abstimmung der Längenmaße für
das Führungsteil 13, die Schräge 43 und den Druckraum 42 bedeutungslos wird und
daß die Notwendigkeit entfällt, bei Differenzen dieser Längenmaße den Beginn des
Druckanstieges nach Anlegen der Bremsbacken durch die Verschiebung des Kolbenquerschnittes
des Kolbens 7 bewirken zu müssen.