DE2164606C3 - Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art (DE-OS 2018805) steht auch bei unbetätigter Bremse der volle, im Speicher herrschende Druck am Druckmitteleinlaß und damit auch am Hilfs- sowie am Steuerkolben an. Auf Grund der bei Schieberventilen kaum vermeidbaren Undichtheiten wird somit bei diesem bekannten Hauptzylinder ein Leckverlust in Kauf genommen, der mit einem ständigen Leistungsverlust verbunden ist, da der Druckspeicher auch dann immer wieder durch die Druckmittelpumpe nachgeladen werden muß, wenn gar keine Bremstätigkeit erfolgt. Zwar könnte der Leckverlust dadurch verringert werden, daß die Axialbohrung des Hilfskolbens zur Aufnahme des in dieser Bohrung geführten Steuerkolbens und der Steuerkolben selbst mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden; dadurch werden jedoch erfahrungsgemäß die Herstellungskosten erhöht und gleichzeitig die Lejchtgängigkeit der gleitenden

ίο Oberflächen gegeneinander vermindert, so daß vom Benutzer der Bremse erhöhte Pedalkräfte überwunden werden müssen. Zusätzlich erhöht sich bei längerer Betriebsdauer und damit verbundenem, zunehmendem Verschleiß der gleitenden Oberflächen die J^eckverluste und damit der Leistungsverlust im System wieder.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen wirtschaftlich herstellbaren Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlagen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ein Bremsmittel-Druckverlust bei unbetätigter Bremse unterbunden ist, der aber dennoch vom Benutzer mit vergleichsweise geringen Pedalkräften betätigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale a) und b) gelöst.

Durch das zusätzliche, über eine Steuerfläche am Steuerkolben betätigbare Ventil wird die Druckmittelzufuhr erst bei Bremsbetätigung freigegeben und

JO damit Leckverlust und Leistungsverlust des Bremssystems bei unbetätigter Bremse vermieden. Der Hauptzylinder kann also mit höheren Fertigungstoleranzen der aneinander gleitenden Oberflächen von Steuerkolben und Hilfskolben wirtschaftlich hergestellt werden, und die besondere Ausbildung des Steuerteils und die Dimensionierung der Steuerkolben-Rückstellfeder stellt sicher, daß schon bei leichtem Antippen des Bremspedals der Druckmittelnachschub freigegeben wird, ohne daß dazu erst der Hilfskolben beträchtlich verschoben werden muß. Die Zuschaltung des Speicherdruckes ist für den Benutzer der Bremse kaum wahrnehmbar. Die beim Betätigen des Pedals auftretende Reaktionskraft zeigt einen kontinuierlichen Verlauf und nicht den Kraftsprung, der bei einer erst hei erheblicher Betätigungskraft einsetzenden Verstärkungswirkung unvermeidlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hauptzylinders sind in den Unteransprüchen beschrieben.

■>(' Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, welche einen Axialschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptzylinders darstellt, wobei außerdem das Bremspedal und die druckerzeugenden

->■> Elemente schematisch mit dargestellt sind.

Nach der Zeichnung enthält der Hauptzylinder 59 einen Steuerkolben 11, der sich von der Seite des Pedals 14 her durch die Stirnseite des Hauptzylinders hindurcherstreckt und in eine passende Zylinderboh-

ho rung eines Hilfskolbens 18 hineinreicht, der in der dargestellten Lage rechts an einem als Ringstufe 36 ausgebildeten Anschlag der Zylinderbohrung 19 anstößt und sich nach links bis in einen Zylinder 41 sines Hauptkolbens 17 erstreckt.

bi Der Steuerkolben 11 weist im Anschluß an die Betätigungsseite eine schräg abfallende Steuerfläche 28 auf, die sich innerhalb einer von einer Bohrung gebildeten Arbeitskammer 26 erstreckt, welche gegen-

über der Zylinderbohrung 19 einen geringeren Durchmesser hat, der jedoch etwas größer als der Durchmesser der Betätigungsseite des Steuerkolbens 11 ist.

Radial in die Arbeitskammer 26 erstreckt sich der Stößel 29 eines Kugelventils 13, das durch eine Feder 13a in Schließrichtung vergespannt ist und auf dieser Seite mit einem Druckspeicher 12 in Verbindung steht, der von einer Pumpe 54 aufgeladen wird.

Die vom Druckspeicher 12 abgewandte Seite des Ventils 13 ist über einen Kanal 35 mit einer Öffnung in der Wand des Hauptzylinders 59 verbunden, die in einen Ringraum 24 des Hilfskolbens 18 mündet. Der Ringraum 24 erstreckt sich zwischen zwei dicht und gleitend in die Zylinderbohrung 19 eingesetzten Führungsteilen 33 und 34 des Hilfskolbens 18.

Der Steuerkolben 11 weist in seiner in der Zeichnung linken Hälfte eine Axialbohrung 21 auf, die links bis zum Ende des Steuerkolbens reicht und rechts etwa in der Höhe des Ventils 13 blind endet. Des weiteren weist der Steuerkolben 11 Querbohrungen 22 und eine Radialbohrung 25 auf.

Die Querbohrungen 22 sind so angeordnet, daß sie mit einer Radialbohrung 23 des Hilfskolbens 18 ausgerichtet werden können, wobei Ringnuten 22a bzw. 23c die Strömungsmittelverbindung zwischen den beiden Bohrungen verbessern.

Der Steuerkolben 11 und der Hilfskolben 18 sind so ausgebildet, daß zwischen der Steuerfläche 28 und den Querbohrungen 22 ein Ringhohlraum 30 gebildet wird, in dem eine schwache Rückstellfeder 20 untergebracht ist, die sich rechts an einem fest am Steuerkolben angebrachten Anschlag 31 und links an einem am Hilfskolben 18 befestigten Anschlag 32 abstützt. Der Anschlag 32 erstreckt sich bis in die am Steuerkolben 11 vorgesehene Ringvertiefung hinein, so daß er gleichzeitig die Rückbewegung des Steuerkotbens durch Anschlagen an die Ringstufe 60 begrenzt.

Die hintere Stirnseite 27 des Steuerkolbens 11 mündet in e^;nem Raum 61, der über einen Ringraum 62, welcher auf Grund eines verjüngten Durchmessers des Ringbereiches des Steuerkolbens 11 ausgebildet ist, in der dargestellten Lage mit einer Radialbohrung 39 kommuniziert. Die Radialbohrung 39 mündet außen in einem Ringraum 53, der zwischen dem Führungsteil 33 und einem Kolbenteil S3 ausgebildet ist. In der dargestellten rückgezogenen Lage des Hilfskolbens steht der Ringraum 53 über eine Schrägbohrung 64 in Verbindung mit einer Nachlaufbohrung 65, die mit dem Behälter 38 der Pumpe 54 in Verbindung steht.

Am rechten Ende des Ringraumes 62 ist eine Steuerkante 37 ausgebildet, die mit der Radialbohrung 39 in einer noch zu beschreibenden Weise zusammenarbeitet.

An die Arbeitskammer 26 ist seitlich der erste Bremskreis 15 angeschlossen. Der Hilfskolben 18 erstreckt sich über den Kolbenteil 63 zu einem Ansatz 40, wobei sich von dem Raum 61 nach links eine Axialbohrung 58 erstreckt, die in eine erweiterte Bohrung 48 mündet. Die Bohrung 48 dient als Aufnahmeraum für eine Feder 49, die sich von der zwischen den Bohrungen 48 und 58 befindlichen Stufe zu dem Hauptkolben 17 für den zweiten Bremskreis 16 erstreckt.

Der Hauptkolben 17 ist in konventioneller Weise mit einer Ring-Dichtrpinschette 55 versehen und weist einen sich nach links erstreckenden Vorsprung 57 auf. Er arbeitet mit einem Schnüffelloch 56 und einer Nachlaufbohrung 52 zusammen.

Der Hauptkolben 17 weist an seinem in der Zeichnung rechten Ende einen zylindrischen Ansatz 66 auf, welcher innen einen Zylinder 41 zur dichtenden und gleitenden Aufnahme des Ansatzes 40 bildet und an seinem in der Zeichnung rechten Ende zu einem rohrförmigen Kolben 44 erweitert ist, der dicht und gleitend in die Zylinderbohrung 19 eingesetzt ist. Der

ίο rohrfönnige Kolben 44 besitzt rechts eine für die Funktion wichtige Ringfläche 43.

Unmittelbar im Anschluß nach rechts an die Ringfläche 43 befindet sich eine der Ringmanschette 55 ähnliche Ringmanschette 45, welche an dem Kolbenteil 63 anliegt und ähnlich arbeitet wie eine herkömmliche Hauptkolbendichtmanschette. Sie ist durch eine Bohrung 45a ebenso mit einem zu einem Behälter führenden Ringraum 53 verbunden wie die Dichtmanschette 55 durch eine Bohrung 55a mit dem Ringraum 51 zwischen dem zylindrischen Ansatz 66 und der Zylinderbohrung 19. Der Ringraum 51 ist an die Nachlaufbohrung 52 angeschlossen.

Der Hauptkolben 17 wird durch eine Rückstellfeder 50 in der Zeichnung nach rechts vorgespannt.

Zwischen der Ringfläche 43 und der Ringmanschette 45 befindet sich ein Schnüffelloch 46, das in konventioneller Weise mit der Ringmanschette 45 zusammenarbeitet.

Zwischen der Ringfläche 43, der Ringmanschette 45, dem Hilfskolben 18 und der Zylinderbohrung 19 wird somit ein Ringraum 47 gebildet, der, nachdem die Ringmanschette 45 das Schnüffelloch 46 überfahren hat, druckdicht abgeschlossen ist.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Hauptzylinders ist wie folgt:

Bei Treten des Bremspedals 14 wird der Steuerkolben 11 zunächst relativ zum Hilfskolben 18 nach links bewegt, welcher auf Grund der Wirkung der Rückstellfeder 50 in semer rechten Endstellung im An schlag an die Ringstufe 36 gehalten wird. Die Rückstellfeder 20 zwischen Hilfskolben 18 und Steuerkolben 11 ist so schwach ausgebildet, daß sie bei einer Betätigung des Bremspedals 14 nicht in der Lage ist, die den Hilfskolben 18 in seiner Stellung haltenden Reibungskräfte sowie die Kraft der Feder 50 zu überwinden. Mit anderen Worten kann der Steuerkolben 11 mit sehr geringem Kraftaufwand bewegt werden. Kurz bevor die Bohrungen 22 und 23 zur Ausrichtung kommen, überfährt die Steuerkante 37 die linke Kante der Radialbohrung 39, so daß das Innere des Steuerkolbens und der erste Bremskreis 15 vom Behälter 38 abgeschaltet werden. Während dieser Bewegung des Steuerkolbens 11 gleitet der Stößel 29 des Ventiis 13 auf der Steuerfläche 28 empor, und das Ventil 13 wird geöffnet. Der Druck des Speichers 12 steht nunmehr über den Kanal 35 im Ringraum 24 und in der Radialbc hrung 23 an. Sobald nun die Ringnuten 22a, 23a in Überlappung kommen, gelangt der Speicherdruck in die Axialbohrungen 21 und 58. Dabei wird zunächst eine Reaktionskraft auf das Pedal 14 erzeugt, und Über die Radialbohrung 25 und die Arbeitskammer 26 wird der erste Brcnskreis 15 in der gewünschten Weise mit Druck beaufschlagt. Mit Druck beaufschlagt wird aber auch die rechte Stirn-Ringfläche des Hilf jkolbens 18, so daß auf diesen eine Kraft nach links wirkt. Über die Bohrung 48 wird auch der Hauptkolben 17 direkt mit Druck beaufschlagt. Der Kolben 17 bewegt sich also nach links, und es

wird nach dem Überfahren des Schnüffelloches 56 im Bremskreis 16 ein Druck aufgebaut, welcher im wesentlichen die gleiche Größe wie der Druck im ersten Bremskreis 15 hat, weil der Hauptkolben 17 nicht nur durch die Bohrungen 48 und 58, sondern auch über die Ringfläche 43, die nach Überfahren des Schnüffelloches 46 unter Druck gesetzt wird, mit dem Speicherdruck beaufschlagt wird.

Nach einer Bremsung bewegen die Drücke in den Bremskreisen und die Rückstellfedern 50 sowie 20 den Hauptkolben 17, den Hilfskolben 18 und den Steuerkolben 11 wieder in die Ausgangsstellung zurück.

Der Vorsprung 57 ist so lang, daß er bei normalen Bremsvorgängen den Zylinderboden nicht erreichen kann, jedoch im Falle des Bremskreisausfalles eine möglichst geringe Strecke bis zum Anschlag an den Zylinderboden zurücklegen muß.

Der Abstand zwischen der hinteren Stirnseite 27 des Steuerkolbens 11 und der Ringstufe am Übergang vom Raum 61 zur Bohrung 58 ist so gering gewählt.

daß beim Ausfall des Druckspeichers oder des erstet Bremskreises 15 die Stirnseite 27 an der besagtet Ringstufe zur Anlage kommen kann. Nunmehr kam der Hauptkolben 17 über den Hilfskolben 18 unmit

s telbar mit der Pedalkraft beaufschlagt werden, so dai noch eine begrenzte Bremswirkung durch Druckbe aufschlagung des zweiten Bremskreises 16 erziel werden kann.

Normalerweise befindet sich die linke Stirnseite de:

Ansatzes 40 in Anlage am Hauptkolben 17. Ein ge ringfügiges Abheben kann bei jedem Bremsvorgang zeitweise erfolgen. Lediglich beim Ausfall des zweiter Bremskreises 16 findet eine wesentliche Trennung zwischen dem Hauptkolben 17 und dem Stirnende dt·:

I^ Endteiles 40 statt.

Die Kräfte der Federn 49,50 sollen in den verschie denen Stellungen nicht allzusehr schwanken. So ha die Feder 50 im Respannten Zustand z. B. eine Kraf von ca. 60 N, im entspannten Zustand von ca. 40 N Der Unterschied liegt also in der Größenanordnunj von 30%.

Hierzu 1 Blntt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Zylinderbohrung geführten, zur Druckbeaufschlagung des einen Bremskreises dienenden und gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Hauptkolben, einem koaxial zum Hauptkolben in der Zylinderbohrung verschiebbar geführten Hilfskolben, dessen eines Ende mit dem Hauptkolben zusammenwirkt und dessen vom Hauptzylinder abgewandte Stirnseite eine mit dem anderen Bremskreis verbundene Arbeitskammer begrenzt, sowie einem axial im Hilfskolben geführten, gegen die Kraft einer sich am Hilfskolben abstützenden Steuerkolben-Rückstellfeder pedalbetätigbaren Steuerkolben, der die Verbindungen zwischen der Arbeitskammer und einem Druckspeicher bzw. einem Behälter steuert, wobei bei der Betätigung des Steuerkolbens die Arbeitskammer vom Behälter getrennt und mit dem Druckspeicher verbunden wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Steuerkolben (H) trägt im Bereich der Arbeitskammer (26) eine Steuerfläche (28), an der ein Stößel (29) zur Betätigung eines Ventils (13) anliegt, welches in der Ruhestellung des Steuerkolber.s (11) geschlossen ist und beim Verschieben des Steuerkolbens aus der Ruhestellung gegen die Steuerkolben-Rückstellfeder (20) die Verbindung zwischen dem Druckspeicher (12; und dem Druckmitteleinlaß (35) öffnet;

die Federkraft der Steue koIben-Rückstellfeder (20) ist so bemessen, daß sie bis zum öffnen des Ventils (13) und Beaufschlagen des Hilfskolbens (18) mit Speicherdruck die einer Bewegung des Hilfskolbens (18) entgegenstehenden Kräfte nicht zu überwinden vermag.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (28) des Steuerkolbens (11) eine sich zum Inneren des Hauptzylinders verjüngende Kegelfläche ist und daß der Stößel (29) des Ventils (13) radial in den Arbeitsraum (26) hinein vorsteht.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Arbeitskammer (26) mindestens so groß wie der Durchmesser des Steuerkolbens (11) am größten Umfang der Steuerfläche (28) ist.

b)