DE1963114C3 - Stufenhauptzylinder für hydraulische Bremsanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Ein Kugc!sitzventil, das mit einem elastischen Ventilsitz süs» -cnenwirkt, ist für sich aus der USA.-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stufenhaupt- Patentschrift 2 .'42 297 bekannt. Dieses Kugelsitzzylinder für hydraulische Bremsanlagen, insbesondere 50 ventil isv jed^'M nicht in einem Stufenhauptzylinder, für Kraftfahrzeuge mit einem in einer abgestuften sondern in unem Druckminderventil eingebaut und Bohrung arbeitenden Stufenkolben, der in der der dient somit nicht zur Lösung des obengenannten Bohrung eine vordere, mit den Bremszylindem in Problems. Ein allmähliches Freigeben des Durchfluß-Verbindung stehende Hochdruckkammer und eine querschnitts ist dort weder beabsichtigt noch möglich, hintere Niederdruckkammer begrenzt, wobei die bei- 55 Vorteilhaft ist im Verbindungskanal von der den Kammern in einer ersten Bremsstufe miteinander Niederdruckkammer zum Behälter in an sich bekannverbunden und in einer weiteren Bremsstufe vonein- ter Weise eine Drosselbohrung vorgesehen, mit deren ander getrennt sind und wobei in dem Stufenkolben Hilfe eine Dämpfung des Ventils erreicht und damit ein entgegen der Kraft einer Feder vom Druck in ein unerwünscht hoher, mit Druckverlust verbundener der Niederdruckkammer sowie über ein Betätigungs- 60 Druckmittelabfluß zum Behälter bei plötzlichen Lastglied vom Druck in der Hockdruckkammer beauf- wechseln mit hohen Druckspitzen verhindert wird, schlagten Kugelsitzventil angeordnet ist, das eine Zweckmäßig ist auf dem Stufenkolben eine Ring-Verbindung zwischen der Niederdruckkammer und dichtung zur Abdichtung eines den Niederdruckraum einem Behälter steuert. mit dem Behälter verbindenden Kanals vorgesehen,

Bei einem bekannten Stufenhauptzylinder dieser Art 65 die in an sich bekannter Weise unter Klemmreibung (französische Patentschrift 1421835) wird der Ventil- an der Wand der Bohrung gehalten ist und zwischen sitz des Kugelsitzventils von einem Sitzring aus einem zwei am Kolben vorgesehenen Anschlägen axial verstarren metallischen Material gebildet. Bei dieser schiebbar ist und die ferner mit einer den einen

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Anschlag bildenden rückwärtigen Radialschulter des 13, der eine sich nach innen konisch verjüngende, Kolbenteils mit dem größeren Durchmesser eine in Richtung auf die Stirnwand 3 c weisende Lippe Dichtfläche bildet und mit ihrer am Innendurch- 13« aufweist. Die Form der Lippe 13 a ist derart, messer befindlichen Fläche einen Ringspalt mit d<;m daß der kleinste Lippendurchmesser merklich kleiner Kolbenkörper begrenzt Hierdurch wird — insbeson- 5 als der Durchmesser der Zylinderbohrung 10 ist. deren bei Ausffihrungsfonnen mit einer Drosselboh- Die Stufe 15 des Stufenkolbens ragt mit Radialspiel rung im Verbindungskanal zwischen Niederdruck- 16 in die Zylinderbohrung 10 hinein und ist mit kammer und Behälter — bei schnellen Lastwechseln radialen, der Stufe 14 gegenüberliegenden und in die ein ausreichend großer Füllquerschnitt für die Nie- Zylinderbohrung 2 eingepaßten Ansätzen 15 a verderdruckkammer in der Rückzugs- bzw. Brems- io sehen. Sie weist weiterhin eine koaxiale Bohrung 17 entlastungsphase erreicht auf, die an ihrem freien Ende abgestuft ist und so Für diese Anordnung wird Schutz lediglich im eine Radialschulter 18 bildet. Die Bohrung 17 ist an Rahmeu eines echten Unteranspruches zur Steuerung ihrem der Kolbenstufe 14 zugewandten Ende von der Niederdrucksrufe von Stufenhauptzylindern in einer Stirnwand 17 a mit einer kleineren Axialboh-Anspruch genommen. Sie ist aus der deutschen 15 ning 19 und an ihrem anderen Ende mittels einer Patentschrift 1037 882 in Verbindung mit einem mit Axialbohrungen 20 a versehenen Scheibe 20 ver-Einstufenhauptzylinder an sich bekannt, in dem sie schlossen, die sich gegen die Radialschulter 18 anlegt zur Steuerung der Verbindung zwischen dem Druck- und mit Hilfe der Rückzugfeder 21 gehalten ist. raum und dem Behälter dient und beim Rückgang Gleichzeitig hält die Feder 21 die Stufe 15 federnd des Kolbens die Verbindung freigeben soll. Da dort 20 gegen die Stufe 14 und beide Stufen gemeinsam jedoch der bei der Bremsung im System aufgebaute gegen einen Anschlag, der von einem in einer Ring-Druck praktisch bis zur Freigabe der Rücklaufboh- nut der Zylinderwand 1 in der Nähe des Flansches rung größer als die Reibung zwischen Dichtring und 1 b gehaltenen Sprengring 22 gebildet wird.
Gehäuse ist, wird die Ringdichtung bei Kolbenrück- Die Kolbenstufe 14 weist eine zentrale Ausnehgang in Anlage an der rückwärtigen Dichtfläche ge- 25 mung 23 auf rar Aufnahme des Endes einer in halten, so daß eine Freigabe des Durchfiußquer- üblicher Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Bremsschnitts nicht erfolgen kann. Bei der Anordnung pedals (nicht dargestellt) betätigten Druckstange 24. einer axial verschiebbaren Ringdichtung bei einem In ihrem Mittelbereich ist die Stufe 14 mit einer Stufenhauptzylinder in der oben angegebenen Weise ringförmigen Ausnehmung 25 versehen, die ausreierfolgt dagegen der Kolbenrückzug bd druckentlaste- 30 chend breit zur Herstellung einer ständigen, von der ter Niederdruckkammer, so daß eine unmittelbare Kolbenstellung unabhängigen Verbindung mit dem Freigabe des Querschnitts bereits bei geringstem Innenraum 27 des Flüssigkeitsbehälters la über Rückzugweg erfolgt. einen Kanal 26 ist. Die Stufe 14 weist eine weitere Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise Ringnut 28 zur Aufnahme eines Dichtringes 29 mit veranschaulicht. Es zeigt ₃₅ äußerer Dichtungslippe 29 a auf.

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Stufen- In dem Stufenkolben ist eine Axialbohrung 53 hauptzylinder gemäß Erfindung, vorgesehen, in der ein entgegen der Kraft einer Feder F i g. 2 das Kraft-Druck-Diagramm des Stufen- 57 vom Druck in der Niederdruckkammer sowie über hauptzylinder nach Fig. 1 während er Betätigung ein Betätigungsglied 48, 48a vom Druck in der im Vergleich mit einem Stufenhauptzylinder mit 40 Hochdruckkammer beaufschlagtes Kugelsitzventil 55, starrem Sitz. 56 angeordnet ist, das eine Verbindung zwischen der Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung besteht Niederdruckkammer63 und dem Behälteria steuert, im wesentlichen aus einem Zylinder mit daran in Die Verbindung zwischen der Niederdruckkammer einem Stück angegossenem Flüssigkeitsbehälter 1ö. 63 und dem durch die Bohrung 17 gebildeten Innen-In dem Block befindet sich ein in einer abgestuften 45 raum 41 in der Kolbenstufe 15 ist von einem Ventil Bohrung 2, 10 arbeitender Stufenkolben 14, 15, der 42 mit einem gleitend in der Bohrung 17 gelagerten in der Bohrung eine mit den Bremszylindern 8 in und mit axialen Durchgangskanälen 44 versehenen Verbindung stehende Hochdruckkammer 64 und eine Ventilkörper 43 gesteuert. Dieser ist an seiner der hintere Niederdruckkammer 63 begrenzt. An seinem Stirnwand 17a der Bohrung 17 benachbarten Seite — in F i g. 1 gesehen — rechten Ende weist der Zy- 50 mit einer pilzförmigen Verlängerung versehen, deren linderblock einen kleinen Flansch 1 b zur Anbringung Kopf 45 ein Ringdichtungspaket 46 in seiner Lage eines (nicht dargestellten) Staubdeckels auf. Der Zy- hält. Das Dichtungspaket weist eine Verlängerung linder ist zweiteilig aus einem Teil 1 und einem 46 a auf, die den Kopf 45 in Richtung auf die Stirn-Kopfteil 3 gebildet, die abgestuft (2 a, 3 a, 3 ft) aus- wand 17 a überragt und so eine Abdichtung der gebildet und mittels Gewinde miteinander verschraubt 55 Axialbohrung 19 gegenüber dem Innenraum 41 besind. In der Zylinderstirnwand 3 c ist eine Gewinde- wirkt. Der Ventilkörper 43 und der daran angeordbohrung 5 als Anschluß für die zu den Radzylin- nete Kopf 45 weisen eine konzentrische Längsbohdern 8 führenden Leitungen 6, 7 vorgesehen. Ein rung 47 auf, in der das Betätigungsglied 48, 48« Dichtungsring 4 dient zur Abdichtung der Verbin- gleitend gelagert ist. Die Längsbohrung 47 ist auf ' dungssteile zwischen dem Kopfteil 3 und dem Zy- 60 ihrer gegen die Scheibe 20 weisenden Seite mehrfach linderblock 1. Die einen Teile der Radbremsen des gestuft ausgebildet zum Zweck der Bildung von Fahrzeuges (nicht dargestellt) bildenden, von den Sitzen für Dichtelemente, beispielsweise einen O-Ring Radzylindern betätigten Bremsbacken sind mit 9 und 49 aus einem Material mit geringem Reibbeiwert, die Reibbeläge mit 9a bezeichnet. Eine zu der ab- einen Dichtring 50 und einen Sprengring 51, auf dem gestuften Bohrung 2, 10 koaxiale Bohrung 11 dient 65 das eine Ende einer sich leicht kegelig verjüngenden der Halterung einer Rückzugsfeder 21 für den Stufen- Spiralfeder 52 aufsitzt, deren anderes Ende sich kolben 14, 15. Eine Ringnut 12 von rechteckigem gegen die Scheibe 20 abstützt und die das Ventil 42 Querschnitt dient der Aufnahme eines Dichtringes in Schließrichtung beaufschlagt.

Der Ventilsitz des Kugelsitzventils ist von einer tritt, die ein Schließen des Ventils 42 und damit eine Hülse 55 gebildet, die aus einem elastischen Material Trennung der Kammern 63 und 64 voneinander zur besteht. Weiterhin ist im Verbindungskanal von der Folge hat. Infolge des nunmehr in den Kammern 64 Niederdruckkammer 63 zum Behälter la eine Dros- und 63 bestehenden Druckunterschiedes erfolgt eine selbohrung 59 vorgesehen, die von einer den Ventil- 5 Verschiebung des Betätigungsgliedes 48 gegenüber raum 53 verlängernden Sacklochbohrung 58 ausgeht dem Ventilkörper 43 in Richtung auf die Kugel 56, und in dem von der Ausnehmung 25 gebildeten Ring- die somit in Anlage aneinander verbleiben. Die in raum mündet. Auf dem Stufenkolben ist eine Ring- dem von der Niederdruckkammer 63 zum Flüssigdichtung 33 zur Abdichtung eines die Niederdruck- keitsbehälter la führenden Kanal vorgesehene Droskammer 63 mit dem Behälter la verbindenden Ka- io selbohrung 59 sichert einen ausreichenden Flüssigkeit snals 38 vorgesehen, die unter Klemmreibung an der zustrom zur Hochdruckkammer 64 und infolgedessen Wand der Bohrung 2 gehalten ist und einerseits eine zu den Radzylindern in Fällen von schnellen Druck-Dichtfläche 31 mit einer rückwärtigen Radialschulter wechseln mit hohen Spitzen insofern, als sie während 37 der Kolbenstufe 14 mit dem größeren Durch- der Druckspitzen ein vorzeitiges öffnen des Kugelmesser bildet und andererseits mit ihrer am Innen- 15 sitzventils 55, 56 mit großem Flüssigkeitsabfluß zum durchmesser befindlichen Fläche einen Ringspalt 62 Behälter verhindert.

mit dem Kolbenkörper begrenzt. Die Ringdichtung Bei Beendigung der Bremsung gelangt der Stufen-33 ist mit Axialspiel zwischen der Radialschulter 37 kolben 14, 15 unter der Wirkung der Rückzugfeder und entsprechend den Ansätzen 15 a der Kolbenstufe 21 in seine Ausgangsposition zurück, wobei sich zu-15 an der Kolbenstufe 14 angeordneten Ansätzen 34 20 nächst die Ringdichtung 33 an den Ansatz 34 anlegt gehalten, so daß die Radialflächen 30 und 31 An- unter Freigabe eines großen Kanals für den freien schlagflächen für die Ringdichtung 33 bilden. Weiter- Rückfluß von Flüssigkeit aus dem Behälter la in die hin bilden die Dichtflächen 31 und die Fläche 32 Niederdruckkammer 63. Nach vollständigem Rückgemeinsam mit der Ringdichtung 33 in Rückzug- zug des Kolbens in seine Ruhelage ist die Hochstellung des Kolbens den Kanal 61 und den Ring- 25 druckkammer wiederum mit der Niederdruckkammer spalt 62 als großflächige Verbindung zwischen der 63 und infolgedessen mit dem Flüssigkeitsbehälter la Niederdruckammer und dem Behälter. verbunden.

Die Wirkungsweise des Stufenhauptzylinders ge- In Fig. 2 sind die Druckdiagramme des erfinmäß F i g. 1 ist wie folgt: dungsgemäßen Stufenhauptzylinders sowie eines herin der dargestellten Ruhestellung des Zylinders 30 kömmlichen Zylinders mit Kugelsitzring aus Metall befindet sich der Innenraum 27 des Behälters la zur Steuerung der Niederdruckstufe wiedergegeben, über die Bohrung 26, die Kanäle 38, 61 62 sowie 35 Bei Einleitung des Bremsvorganges erfolgt Druck- und 36 in Verbindung mit der Niederdruckkammer erhöhung im System, die in beiden Fällen dem 63, die ihrerseits über das Radialspiel 16 mit de; Kurvenzug 0-1 folgt. Punkt I entspricht dem Zustand Hochdruckkammer 64 in Verbindung steht. Das 35 im Zeitpunkt der Erreichung einer zur Überwindung Druckventil 42 und das Kugelsitzventil 55, 56 be- der Kraft der Feder 57 ausreichenden Kraft im finden sich in ihren Schließstellungen unter der Wir- System. In diesem Zeitpunkt erfolgt bei den bekannkung ihrer Federn 52 bzw. 57. ten Zylindern Öffnen des zum Behälter führenden Bei Betätigung der Druckstange 24 in Richtung Ventils mit daraus folgender vollständiger Druckdes Pfeiles 60 und der hierdurch bewirkten Verschie- 40 entlastung des Niederdruckraumes und Schließen des bung des Stufenkolbens 14, 15 tritt zunächst eine Verbindungsventils zwischen Niederdruckraum und Relativbewegung zwischen der Ringdichtung 33 und Hochdruckraum. Infolgedessen tritt eine sprunghalte der Kolbenstufe 14 bis zum Aufsitzen der Ringdich- Druckerhöhung nach dem Kurvenzug I-IV bis zur tung 33 auf der Dichtfläche 31 ein. Infolgedessen Erreichung der dem Hochdruckzylinder entsprechenwird die Verbindung zwischen dem Behälter la und 45 den Kennlinie O-III ein. Bei dem erfindungsgemäßen der Niederdruckkammer 63 unterbrochen, worauf Stufenhauptzylinder erstreckt sich das Öffnen des durch eine weitere Verschiebung des Stufenkolbens Kugelsitzventils 55, 56 über einen längeren Zeitraum 14, 15 eine Verdrängung von Flüssigkeit aus der sehr allmählich, aus welchem Grunde auch über Niederdruckkammer 63 über das Radialspiel 16 einen längeren Zeitraum die Niederdruckkammer mit einerseits und das sich unter der Wirkung der Druck- 50 der Hochdruckkammer und beide gemeinsam über flüssigkeit gegen die Wirkung der Spiralfeder 52 das sich allmählich öffnende Ventil 55, 56 und die öffnende Druckventil 42 andererseits in die Hoch- Drosselbohrung 59 mit dem Behälter la in Verbindruckkammer 64 bewirkt wird. Bei vollständigem dung stehen. Dieser zu einer Druckentlastung im Eintritt des freien Endes der Stufe 15 in die innere Gesamtzylinder führende Vorgang wird überlagert Öffnung der Lippe 13 a endet der Flüssigkeitsübertritt 55 von der zu einer Druckerhöhung führenden Bremsaus der Kammer 63 in die Kammer 64, wohingegen betätigung, die sich zu einem weichen Druckanstieg die Verbindung zwischen den Kammern über das gemäß Kurve I-II-III addieren, die zunächst im BeVentil 42 zunächst bestehen bleibt reich I-II bei wenig geöffnetem Kugelventilsitz 55,56 Erreicht nunmehr der Flüssigkeitsdruck eine zur und vollständig geöffnetem Ventil 42 noch nahe bei Überwindung der Kraft der Feder 57 ausreichende 60 der für den Niederdruckzylinder maßgeblichen Kenn-Höhe, so besteht keine Möglichkeit zu einer wesent- linie verläuft und mit zunehmendem Öffnen ces liehen Druckerhöhung in der Niederdruckkammer Kugelsitzventils 55, 56 und entsprechendem Schlie-63, da durch öffnen des Kugelsitzventils 55, 56 ßen des Ventils 42 allmählich in die für den Hoch-Druckentlastung in der Niederdruckkammer 63 ein- druckzylinder gültige Kennlinie übergeht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Ventilausbildung wird beim Erreichen des Umschalt- Patentansprüche: druckes schlagartig der volle Öffnungsquerschnitt freigegeben. Dadurch kommt es beim Übergang von

1. Stufenhauptzylinder für hydraulische Brenn»- dem Niederdruckbereich in den Hochdruckbereich anlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge mi» 5 zu einer Unstetigkeit im Druckverlauf und damit einem in einer abgestuften Bohrung arbeitenden auch in der Bremswirkung.

Stufenkolben, der in der Bohrung eine vordere, Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stufen-

mit den Bremszylindern in Verbindung stehende hauptzylinder der eingangs genannten Art so auszu-Hochdruckkammer und eine hintere Niederdruck- bilden, daß eine stetige Bremswirkung auch während kammer begrenzt, wobei die beiden Kammern in io des Überganges von der Niederdruck- in die Hocheiner ersten Bremsstufe miteinander verbunden druckstufe gewährleistet ist.

und in einer weiteren Bremsstufe voneinander Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

getrennt sind und wobei in dem Stufenkolben ein löst, daß der Ventilsitz von einer Hülse gebildet ist, entgegen der Kraft einer Feder vom Druck in die aus einem elastischen Material besteht,
der Niederdruckkammer sowie über ein Betäti- 15 Die hülsenförmige Ausbildung des Ventilsitzes gungsglied vom Druck in der Hochdruckkammer gewährleistet in Verbindung mit seiner Elastizität beaufschlagten Kugelsitzventil angeordnet ist, das eine weiche Druckerhöhung und damit Erhöhung der eine Verbindung zwischen der Niederdruckkam- Bremskraft im Übergangsbereich insofern, als die mer und einem Behälter steuert, dadurch den Ventilschließkörper bildende Kugel in Ventilgekennzeichnet, daß der Ventilsitz von ao entlastungsstellung unter der Wirkung der Andruckeiner Hülse (55) gebildet ist, die aus einem elasti- feder in den sich partiell aufweitenden Ventilsitz einsehen Material besteht. dringt und allmählich dann bei Druckerhöhung aus

2. Stufenhauptzylinder nach Anspruch 1, da- der Hülse gedrückt wird, wobei die Hülse einerseits durch gekennzeichnet, daß im Verbindungskanal ihrer Elastizität zu folgen bestreb» ist, andererseits von der Niederdruckkammer (63) zum Behälter 25 jedoch von dem Hydraulikdruck in ihrer aufgewei-(Ia) in an sich bekannter Weise eine Drossel- teten Lage gehalten wird, so daß vor dem vollstänbohrung (59) vorgesehen ist. digen Abheben der Kugel zwischen Hülse und Kugel

3. Stufenhauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, ein Ringraum gebildet wird. Die nur allmähliche bei dem auf dem Stufenkolben eine Ringdichtung Vergrößerung des Durchflußringraumes führt zu einer zur Abdichtung eines den Niederdruckraum mit 30 auch nur allmählichen Erhöhung der übertretenden dem Behälter verbindenden Kanals vorgesehen Druckmittelmenge. Diese allmähliche Vergrößerung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdich- der Durchflußmenge stellt die Grundlage für den stetung (33) in an sich bekannter Weise unter tigen Druckanstieg im System im Übergangsbereich Klemmreibung an der Wand der Bohrung (2) zwischen Niederdruckstufe und Hochdruckstufe dar. gehalten ist und zwischen zwei am Kolben vor- 35 Aus der deutschen Patentschrift 675 589 ist ein gesehenen Anschlägen (Ansatz 34, Radialschulter Stufenhauptzylinder bekannt, bei dem das die Ver-37) axial verschiebbar ist und d&ß die Ringdich- bindung zwischen der Niederdruckkammer und dem tung (33) mit einer den einen Anschlag bildenden Behälter steuernde Ventil von einem mit einem rückwärtigen Radialschulter (37) des Kolbenteils elastischen Ventilsitzring zusammenwirkenden Schul-(14) mit dem größeren Durchmesser eine Dicht- 40 tersitzventilkörper gebildet ist. Ein Eindringen des fläche (31) bildet und mit ihrer am Innen- Ventilkörpers in den Ventilsitz ist bei dieser Ventildurchmesser befindlichen Fläche einen Ringspalt ausbildung nicht möglich. Beim Abheben des Ventil-(62) mit dem Kolbenkörper begrenzt. körpers vom Ventilsitz wird somit auch dort schlagartig der volle Durchflußquerschnitt freigegeben, so

45 daß sich ein stetiger und sanfter Übergang von der

— einen zur anderen Bremsstufe ni-ht ergeben kann.