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Stufenhauptzylinder Die Erfindung betrifft einen Stufenhauptzylinder
mit einer Füll- und einer Druckstufe , die über ein Schnüffelloch mit einer Druckmittelquelle
verbunden ist, insbesondere für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen.
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Es sind bereits Hauptzylinder (DBP 877 520), bestehend aus einem stufenförmig
ausgebildeten Zylinder und in diesem qgeordneten Stufenkolben, bekannt, -dessen'im
Durchmesser größerer Zylinderraum als Fullstufe und dessen im Durchmesser kleinerer
Zylinderraum als Druckstufe arbeitet. In der Lösestellung sind beide Arbeitsräume
über Ausgleichsbohrungen mit einem Nachfüllbehälter verbunden. Bei Betätigung des
Stufenkolbens werden die Ausgeleichsbohrungen von dem Kolben und der am Kolben anliegenden
Manschette überfahren. Gleichzeitig wird über im kleineren Kolben vorgesehenen Bohrungen
und über die Manschette Druckmittel der Füllstufe in die Druckstufe und in das an
die Druckstufe angesehlossene Leitungsnetz verdrängt. Der Kolben der kleineren Stufe
enthält in einer Mittelbohrung ein von dem Druckmittel der Druckstufe beaufschlagtes
Ventil, be-@tehend aus einer Kugel als Vorschlußkörper, einer Ventilfeder, die durch
ihre Federkraft den Öffnungsdruck bestimmt und einen in der Stirnseite des Kolbens
der Druckstufe vorgesehenen Ventilstössel. Bei einem bestimmten Druck im Druckraum
öffnet der Ventilstössel das Ventil und verhindet die Füllstufe mit dem Nachfüllbehälter.
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Di?. boIto Nyrih ußorp cliiert und aufwendig im Aufbau. Weiterhin
sotzt sich die Ventileinrichtung aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammen. deren
Fertigungstoleranzen
in eine. sehr engen Bereich liegen. Schließlich
weist di. bekannte Vorrichtung den Nachteil auf, daß durch die starke Beanspruchung
des Stufenhauptzylinders, insbesonder. der Ventileinrichtung, eine sichere Abdichtung
durch die Kugel auf dem Ventilsitz bei geschlossenem Ventil nicht gewährleistet
ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stufenhaupt-Zylinder
tw schaffen, der einfach im Aufbau ist, mit wenigen Mitteln funktionssicher arbeitet
und der preiswert herzustellen ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen auf den Betätigungskolben
angeordneten und mit diesem kraftschlüssig verbundenen die Zylinderbohrung in eine
Arbeitskammer und eine Nachlaufkammer aufteilenden Ringkolben und einem Verbindungskanal
zwischen einer Druckmittelquelle und der Nachlaufkammer und einer bei einer relativen
Verschiebung des Betätigungskolbens zum Ringkelben diesen Verbindungskanal absperrenden
Ventileinrichtung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Stufenhauptzylinder
in einer Zweikreisbremsanlage einsetzbar, wobei in den die Druck- und Füllstufe
bildenden Zylinderraum ein schwimmend angeordneter Druckkolben und ein auf dem Druckkolben
zwischen zwei Anschlägen gegen den Druck einer Druckfeder gleitender Ringkolben
vorgesehen ist.
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Der Aufbau eines Unterdruckes in dem dem Füllraum entgegengesetzten
Zylinderraum wird dadurch vermieden, daß im Ringkolben ein den Ringkanal mit dem
Zylinderraum verhindendes Nachsaugventil angeordnet ist.
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Um die auf de@ Druckkelben ausg@übte Betätigungskraft zu ve@@indern
und die Feinfühligkeit des erfindungsgemäßen
Stufenhauptzylinders
zu erhöhen, ist der dem Füllraum entgegengesetzte Zylinderraum an eine Druckmittelquelle
anschließbar.
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Weitere'Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in dem einfachen
Aufbau. Die Einzelteile sind leicht und preiswert herstellbar, da in bezug auf die
Fertigungstoleranzen keine besondere Anforderungen gestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist in der kraftschlüssigen Verbindung zu sehen,
nach der der Übergang von der Füll- in die Druckstufe stetig und nicht plötzlich
erfolgt.
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fn der nachfolgenden Beschreibung sind einige in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen im Schnitt'dargesteilten
Stufenhauptzylinder für eine Einkreisbremsanlage, Figur 2 einen in einem Schnitt
dargestellten Stufenhauptzylinder für eine Einkreisbremsanlage, Figur 3 einen im
Schnitt dargestellten Stufenhauptzylinder für eine Zweikreisbremsanlage, Figur 4
einen Stufenhauptzylinder mit Druckmittelanschluß für eine Druckmittelquelle.
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Das Zylindergehäuse 1 des Stufenhauptzylinders nach Figur 1 ist an
beiden Enden mit Flanschen 2 und 3 versehen, an denen
einerseits
über Schrauben 4 und der Dichtung 5 der mit seinem Druckmittelauslaß 6 versehene
Zylinderdeckel 7 und andererseits über Schrauben 8 und Dichtung 9 ein eine Entlüftungsbohrung
10 und mit einem Dichtring 21 versehene Durchgangsbohrung 11, durch die ein Betätigungskolben
12 hindurchgeführt ist, versehener Zylinderdeckel 13 dichtend befestigt ist. Auf
dem Betätigungskolben 12 ist ein Ringkolben 14 nach Uberwindung der kraftschlüssigen
Verbindung, die durch die in einer Radialbohrung 15 angeordneten Druckfeder 16,
die die Kugeln 17 und 18 teilweise aus der Radialbohrung 15 heraus in eine in den
Ringkolben 14 angeordnete Ringnut 19 drückt, gebildet wird, verschiebbar angeordnet.
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Die Ringnut 19 ist in Betätigungsrichtung des Betätigungskolbens 12
abgeschrägt. Eine än die Stirnfläche des Betätigungskolbens angreifende und sich
am Zylinderdeckel 7 abstützende pruckfeder 20 hält den Betätigungskolben 12 in seiner
Ausgangsstellung, wobei die Kugeln 17 und 18 mit der Ringnut 19 in Eingriff stehen
und die Lage des Ringkolbens 14 fixieren. Der Nachfüllbehälter ist über den Druckmittelanschluß
22 und das Schnüffelloch 23 mit dem Zylinderraum 24 und über die Bohrung 25 mit
dem den Ringkolben 14 umgebenden Ringkanal 26 verbunden, wobei die Bohrung 25 an
dem dem Zylinderraum 24 zugewandten Ende des Ringkanals einmündet.
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Der Betätigungskolben 12 ist mit einer in axialer Richtung führenden
Sackbohrung 27 versehen, die durch einen Verschlußstopfen 28 an dem dem Zylinderraum
24 zugewandten Ende verschlossen ist. Die Sackbohrung 27 des Betätigungskolbens
12 ist über die Radialbohrungen 29 und die im Ringkolben 14 vorgesehenen in den
Ringkanal 26 an dessen dem Zylinderraum 24 entgegengesetzten Ende einmündenden Radialbohrungen
30 mit dem Ringkanal 26 verbunden. Die Sackbohrung 27 ist weiterhin an ihrem den
Betätigungsstössel zugewandten Ende über eine Radialbohrung 31 mit dem sich hinter
dem Ringkolben 14 befindlichen Zylinderraum 32 verbunden.
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An beiden Enden des Ringkolbens 14 sind im Innen- und Außenmantel
Dichtungen 33 angeordnet, wodurch der Ringkanal 26 von den Zylinderräumen 24 und
26 dichtend getrennt ist.
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Bei Betätigung des Betätigungskolbens 12 wird infolge der bestehenden
kraftschlüssigen Verbindung zwischen Betätigungskolben 12 und Ringkolben 14 der
Ringkolben mit in den Zylinderraum 24 vorgeschoben. Der Ringkolben 14 überfährt
hierbei das Schnüffelloch 23 und drängt zusammen mit dem Betätigungskolben 12 das
durch das Schnüffelloch 23 in den Zylinderraum 24 eingedrungene Druckmittel über
den Druckmittelauslaß 6 in die Verbraucherleitung. Nachdem die Vebraucherleitung
mit Druckmittel aufgefüllt ist, baut sich ein Druck im Zylinderraum 24 auf, der
schließlich die Haftkraft der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Betätigungskolben
12 und dem Ringkolben 14 überwindet, wodurch der Betätigungskolben weiterhin zum
Ringkolben relativ verschoben wird.
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Während der Auffüllschubbewegung durch den Ringkolben und den Betätigungskolben
saugt der Ringkolben über die Radialbohrungen 31, die Sackbohrung 27 und die Radialbohrung
29, die Radialbohrungen 30, den Ringkanal 26, die Bohrung 25 über den Druckmittelanschluß
22 Druckmittel aus dem Nachfüllbehälter in den Zylinderraum 32. Nach Überwindung
der kraftschlüssigen Verbindung werden die in den Betätigungskolben befindlichen
Radiibohrungen 31 in den Ringkolben 14 hineinversoh3ben, wodurch die Verbindung
zwischen den Nachfüllbehälter und dem Zylinderraum 32 unterbrochen ist. Der Ringkolben
14 stützt sich nunmehr bei weiterem Druckaufbau im Zylinderraum 24 auf dem im Zylinderraum
32 befindlichen Druckmittel ab. Nach Beendigung des Bremsvorgangs gleitet der Betätigungskolben,
bedingt durch den Druck der Druckfeder
20 im Ringkolben soweit zurück,
bis die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kolben wieder hergestellt
ist.
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Die Radialbohrung kommt dabei in den Bereich des Zylinderraumes 32,
und verbindet diesen mit dem Nachfüllbehälter.
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Nunmehr schiebt die Druckfeder 20 beide Kolben in ihre Ausgangsstellung
zurück, wobei das im Zylinderraum 32 vorhandene Druckmittel,Uber obengenannte Verbindung
in den Nachfüllbehälter verdrängt wird.
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Nach Figur 1 wird die kraftschlüssige Verbindung über eine in einer
Radialbohrung im Betätigungskolben angeordnete Feder und durch die auf der Druckfeder
aufliegenden Kugeln, die mit dem über den Umfang des Betätigungskolbens hinausragenden
Teil in eine. Ringnut des Ringkolbens eingreifen, erreicht.
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Die in Betätigungsrichtung schräg ausgebildete Wand 34 der Ringnut
19 stellt eine Auflauframpe für die Kugeln 17 und 18 dar, durch die zu Beginn der
Relativbewegung zwischen Betätigungskolben und Ringkolben ein allmählicher Übergang
von der FUll- zur Druckstufe erreicht wird.
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Nach Figur 2 besteht die kraftschlüssige Verbindung aus einer im Zylinderraum
32 angeordneten Druckfeder 35, die sich einerseits an der Stirnfläche des Ringkolbens
14 und andererseits an einem auf dem Betätigungskolben 12 vorgesehenen Anschlagring
36 ab)stützt.
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Ausgehend von der Funktion und dem Aufbau des Stufenhaupt-Zylinders
nach Figur 1 sind in dem Stufenhauptzylinder nach Figur 3 in dem in Betätigungsrichtung
vor dem Betätigungs kolben 40 und dem Ringkolben 41 befindlichen Zylinderraum ein
weiterer Druckkolben 43 und Ringkolben 44 angeordnet,-wodurch der Zylinderraum in
einen Primärzylinderraum 42 und einen SeUundärzylinderraum 43 aufgeteilt wird. In
der Zylindorwad des Zylinderg@häuses 46 ist im Sekundärzylinderraum 45 ein Anzehlagring
47 vergesehen, an den der Ringkolben 44 des
Primärkreises im unbetätigten
Zustand des Stufennauptzylinders durch eine sich am Zylinderkopfdeckel 48 und an
der Stirnseite des Druckkolbens 43 abstützende Druckfeder 49 über einen Anschlagring
50, der am primärseitigen Ende des Druckkolbens 43 auf dessen Außenmantel angeordnet
ist und die @@@ Stirnfläche des Ringkolbens 44 beaufschlagt, angedrückt wird.
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In der genannten Stellung des Ringkolben6 44 und des Druckkolbens
43 ist der Primärzylinderraum 45 über das Schnüffelloch 51 mit dem Nachfüllbehälter
52 verbunden. Der Druckkolben 43 weist mit seinem Außenmantel an seinem dem Sekundärzylinderraum
45 zugewandten Ende einen weiteren Anschlagring 53 auf. Zwischen dem Anschlagring
53 und der Stirnfläche des flingkolbens 44 ist eine Druckfeder 54 angeordnet, die
den Ringkolben 44 an den primärseitigen Anschlagring 5o auf dem Drolben 43 andrückt
und zugleich eine kraftechlüssige Verbindung zwischen dem Druckkolben 43 und dem
Ringkolben 44 bewirkt. In dem Ringkolben 44 sind in dessen Innenmantel und in dessen
Außenmantel-Je eine Gleitringdichtung 55 und56 vorgesehen, wodurch der Primärzylinderraum
@ 42 dichtend von dem Sekundärzylinderrzum 45 eetrennt ist. Der Druckmittelauslaß
57 im Zylinderkolbendeckel 48 verbindet den Primärzylinderraum 42 mit dem Primärverbraucherkreis
und der Druckmittelauslaß 58 im Zylindergehäuse 46 verbindet den Sekundärzylinderraum
45 mit dem Sekundärverbraucherkreis.
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Bei Betätigung des Betätigungskolbens 40 verschiebt sich aufgrund
der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Betätigungs kolben 40 und Ringkolben 41
auch der Ringkolben 41 und verschließt das mit dem Nachfüllbehälter 63 verbundene
Schnüffelloch 60. Gleichzeitig wird die Betätigungskraft über eine sich am Betätigungskolben
40 und Druckkolben 43 abstützende Druckfeder 59 auf den Druckkolben 43 übertragen,
wodurch dieser ebenfalls zusammen mit dem mit ihm kraftscblüssig verbundenen Ringkolben
44 über das Schnüffelloch 51 verschoben
wird.
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Die Volumenverdrängung durch die Ringkolben 41 und 44 bewirkt ein
schnelles Auffüllen des angeschlossenen Primärverbraucherkreises und des angeschlossenen
Sekundärverbraucherkreises.
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Nachdem die betreffenden Verbraucherkreise aufgefüllt sind, baut sich
im Jeweiligen Primärzylinderraum und SekundSrzylinderraum ein Druck auf, der die
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungskolben 40 und dem Ringkolben
41 und zwischen dem Druckkolben 43 und dem Ringkolben 44 aufhebt. Betätigungskolben
40 und Druckkolben 43 werden nunmehr weiterhin relativ zu dem sie umgebenden Ringkolben
verschoben, um den erforderlichen Verbraucherdruck zu erzeugen, wobei sich der Ringkolben
44 auf dem im Sekundärkreis vorhandenen Druckmittel und der Ringkolben 41 sich auf
dem in den Zylinderraum 61 nachgesaugten Druckmittel abstützt. Die vol Nachfüllbehälter
62 zum Zylinderraum 61 führende Druckmittelverbindung ist nach Beginn der Druckstufe
unterbrochen.
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Der Ringkanal 64 des Ringkolbens 41 ist mit dem Zylinderraum 61 über
ein im Ringkolben 41 angeordnetes Nachsaugventil 65 verbunden, das beim geringsten
Unterdruck im Zylinderraum 61 öffnet, so daß Druckmittel vom Ringkanal 64 bzw. mit
diesem verbundenen Nachfüllbehälter 62 in den Zylinderraum 61 nachfließen kann.
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Nach Figur 4 ist der durch das Zylindergehäuse 70 mit dem Zylinderdeckel
71 und durch den Ringkolben 72 und den Betätigungskolben 73 gebildete inderraum
74 über einen Druckmitt-gznßchluß 75 mit einer Druckmittelquelle verbunden, wodurch
ei Betätigung auf dem Betätigungskolben 73 auszuübende Druckkraft erheblich vermindert
und die Feinfühligkeit wesentlich gesteigert wird. Im Druckmittelanschluß 75 ist
ein Rückschlagventil 76 vnrgesehen, das nach Überwindung
der kraftschlüssigen
Verbindung zwischen Betätigungskolben 73 und Ringkolben 72 von dem im Zylinderraum
74. vorhandenen Druckmittel durch den sich infolge der AbstUtzung des Ringkolbens
72 auf dem Druckmittel aufbauenden Druck geschlossen wird.