DE2258947C2 - Hauptzylinder für ein hydraulisches Zweikreisbremssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für ein zylindrisches Zweikreisbremssystem für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Die Sicherheitserfordernisse für moderne Kraftfahrzeuge führten zur Entwicklung hydraulisch betätigbarer Zweikreisbremssysteme für Vorderrand-und Hinterradbremsen, die nur eine Betätigungsvorrichtung erfordem. Derartige hydraulische Zweikreissysteme weisen zwei Druckkammern auf, was bei deren Reihenschaltung eine nicht unerhebliche Verlängerung der Bauweise bewirkt

Ein Hauptzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der GB-PS 12 52 623 bekannt Hierbei sind in einer Gehäusebohrung des Hauptzyiinders ein erster und zweiter Kolben derart hintereinander angeordnet, daß hierdurch zwei in ihrem Volumen veränderliche Kammern gebildet werden. Jedem Kolben ist jeweils eine Feder zugeordnet, wobei die erste Feder zwischen dem Ende der Bohrung und dem ersten Kolben und die zweite Feder zwischen den beiden Kolben angeordnet ist Hierbei bewirken diese Federn, daß beide Kolben in ihre Ausgangsposition gedrückt werden.

Die bekannten Hauptzylinder für ein hydraulisches Zweikreisbremssystem für Fahrzeuge weisen den Nachteil auf, daß sie einerseits eine sehr große Baulänge besitzen oder andererseits in der zweiten Kammer ein derartiger Druck aufgebaut wird, daß ein einwandfreies Arbeiten des Hauptzyiinders nicht gewährleistet ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptzylinder der angegebenen Art zu schaffen, der eine wesentlich verringerte Gesamtlänge aufweist und bei dem das Risiko des Aufbaus eines Blokkierdruckes in der zweiten Kammer in wirksamer Weise verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen gattungsgemäßen Hauptzylinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, an den beiden Kolben jeweils teieskopartig zu verschiebende Hülsen und Federn anzuordnen, die in ihrer Federkonstante unterschiedlich sind. Hierbei wird jede

κ» Hülse durch eine zusätzliche Feder, die von der den Kolben zugeordneten Federn verschieden ist, elastisch auf Abstand gehalten. Dadurch bewegt sich bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders durch den Fahrer die Hülse anfangs mit dem ersten Kolben, bis der Kontakt mit dem zweiten Kolben hergestellt ist, und danach zusammen mit dem zweiten Kolben, während sie relativ zum ersten Kolben teleskopiert wird. Dies führt dazu, daß die ersten und zweiten Ventile in einer entsprechenden Folge betätigt werden, so daß die zweite Kammer notwendigerweise immer zuerst geschlossen und zuletzt geöffnet wird, und somit die Entstehung eines Blokkierdruckes innerhalb dieser Kammer ausgeschlossen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des Hauptzylinders, und

Fig.2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Hauptzylinders.

Der in F i g. 1 dargestellte Hauptzylinder 10 weist einen ersten Bremskreis 12 und einen zweiten Bremskreis 16 auf. Der erste Kreis 12 ist an die Vorderräder 14 eines Fahrzeugbremssystems angeschlossen, während der zweite Kreis 16 an die Hinterräder 18 angeschlossen ist

Das Gehäuse 20 des Hauptzylinders 10 umfaßt eine Bohrung 22 mit einem ersten Kanal 24 und einem zweiten Kanal 30. Der erste Kanal 24 ist mit einem ersten Abteil 26 eines Druckmittelspeichers 28 verbunden, während der zweite Kanal 30 an ein zweites Abteil 32 des Druckmittelspeichers 28 angeschlossen isL Ein erster Kolben 34 innerhalb der Bohrung 22 bildet eine erste im Volumen variable Kammer 36; eine erste Feder 38 zwischen der Stirnwand 40 der Bohrung 22 und dem ersten Kolben 34 drückt diesen in eine von der Stirnwand 40 der Bohrung 22 abgewandte Richtung. Der erste Kolben 34 weist eine vordere Schulter 44 und einen rückwärtigen Bund 46 am Außenumfang auf. Zwischen der vorderen Schulter und dem rückwärtigen Bund ist eine ein Dichtungselement 48 aufnehmende Nut gebildet Ein zylindrischer Kolbenvorsprung 50 erstreckt sich von der Vorderfläche 52 des Kolbens zur Stirnwand 40 hin. Am Innenumfang 66 am Ende 56 des zylindrischen Kolbenvorsprungs 50 ist ein Anschlag 54 vorgesehen. Ein Ende 58 der Feder 38 wird durch den zylindrischen Kolbenvorsprung 50 umgeben.

Eine Hülse 60 mit einem Hülsenkörper 62 umgibt einen Teil der Feder 38 und weist an einem Ende einen Flansch 70 und am anderen Ende einen Absatz 64 auf. Der Absatz 64 gleitet entlang des Innenumfangs 66 des zylindrischen Vorsprungs 50. Eine Feder 63 ist zwischen einer Schulter 72 am zylindrischen Vorsprung und dem Flansch 70 vorgesehen und drückt den Absatz 64 gegen den Anschlag 54.

in der in Fig. 1 dargestellten Ruhelage liegt der Flansch 70 am Schaft 74 eines Kippventils 78 an, welches sich in einer Ventilkammer 79 des ersten Kanals 24 befindet. Ein Dichtungsring 80 ist in eine Nut 92 im Gehäuse 84 des Druckmittelspeichers 28 eingesetzt und weist eine Lippe 86 auf, die sich in die Ventilkammer 79 erstreckt. Eine Feder 88 zwischen dem Ventilteller 76 und der Basis der Ventilkammer 79 ist bestrebt, den Ventilteller 76 auf den Dichtring 86 zu pressen, um die Verbindung aus der im Volumen variablen Kammer 36 durch den ersten Kanal 24 in den Druckmittelspeicher 28 abzusperren, wenn der Flansch 70 in Richtung der Stirnwand 40 der Bohrung 22 bewegt wird. Ein Filter 92 ist in einer konzentrischen Nut 93 vorgesehen, welche den mit der Basis des Abteils 26 verbundenen Kanal 24 umgibt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Verunreinigungen in das Bremssystem gelangen.

Eine zweite Feder 94 ist mit einem ersten Ende 96 mittels des Bundes 40 an der rückwärtigen Seite 98 des Kolbens 34 gehalten, während das zweite Ende 100 in einem zylindrischen Kolbenvorsprung 102 der Vorderfläche 104 eines Kolbens 108 gehalten ist. Der zylindrische Kolbenvorsprung 102 weist einen Anschlag 110 auf, der sich am Außenumfang 112 des Endes 114, d. h. in der von der Fläche 104 abgewandten Lage befindet,

Der Durchmesser 116 des Kolbens 108 entspricht im wesentlichen demjenigen der Bohrung 22. Eine Nut 120 am Außenumfang des Kolbens 108 hält eine Dichtung 118, um sicherzustellen, daß das Druckmittel in der zweiten, im Volumen variablen Kammer 122, zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben 34 und 108 nicht in die Außenluft entweichen kann. Die Feder 94 drückt den zweiten Kolben 108 in eine von dem ersten Kolben 34 abgewandte Richtung gegen den Sicherungsring 124. Ein Sockel 126 an der rückwärtigen Fläche des massiven Kolbens 108 weist abgeschrägte Wände 128 auf, um eine an einem Hebelarm 132 eines Pedals 133 verschwenkbar angebrachte Stange 130 so aufzunehmen, daß durch die Stange 130 kein Biegemoment auftritt.

Eine Hülse 134 weist eine erste Führungsfläche 136 auf, weiche den Außenumfang 112 des zylindrischen

ίο Kolbenvorsprungs 102 umfaßt; ein zweiter Flansch 140 ist in seinem Durchmesser dem Durchmesser der Bohrung 22 angepaßt. Eine den zylindrischen Kolbenvorsprung 102 umgebende Feder 142 liegt mit einem Ende 144 an der Kolbenfläche 104 des Kolbens 108 an und mit einem anderen Ende 146 an der Schulter 148 der Hülse 134. Die Feder 142 drückt die erste Führungsfläche 136 gegen den Anschlag 110 am zylindrischen Kolbenvorsprung 102, während der zweite Flansch 140 am Schaft 150 eines Kippventils 154 anliegt Das Kippventil 154 ist innerhalb der Ventilkammer 162 des zweiten Kanals 30 angeordnet

Ein Dichtungsring 156 in der Nut 158 ander Basis des Gehäuses 84 des Druckmittelspeichers 28 weist eine Dichtfläche 108 auf, die sich in die Ventilkammer 162 erstreckt Auch in den weiteren Einzelheiten entsprechen dip Teile im Bereich des zweiten Kanals 30 denen des ersten Kanals 24.

Restdruck-Rückschlagventile 168 und 170 stehen mit der ersten bzw. mit der zweiten Druckkammer 36 bzw.

122 in Verbindung und halten in bekannter Weise zu jedem Zeitpunkt den Druck innerhalb der Bremskreise 12 und 16 auf einem vorbestimmten Wert.

Eine Kappe 172 und eine flexible, abdichtende Abdekkung 174 verschließen die Oberseite des Druckmittel-Speichers 28 gegenüber Verunreinigungen, ermöglichen jedoch den Druckausgleich mit der Atmosphäre.

Der Aufbau des in F i g. 1 dargestellten Hauptzylinders wird nunmehr anhand der Wirkungsweise erläutert

Der Hauptzylinder 10 ist in F i g. 1 in der nicht betätigten Stellung dargestellt. Die Federn 38 und 94 drükken die Kolben 34 und 108 gegen den Sicherungsring bzw. Anschlag 124, so daß die Flansche 70 und 140 die ersten und zweiten Ventile 78 und 154 offenhalten. In dieser Stellung kann das in den Abteilen 26 und 32 des Druckmittelspeichers 28 befindliche Fluid bzw. Druckmittel frei durch den ersten bzw. zweiten Kanal 24 bzw. 30 in die erste bzw. zweite Druckkammer 36 bzw. 122 strömen.

Bei Betätigung der Bremse tritt eine Kraft am Pedal 133 auf. Der Hebelarm 132 verschwenkt sich dabei um den Zapfen 155 und überträgt die Kraft auf die Stange. 130. Die Kraft drückt die Feder 94 zusammen und ermöglicht daß sich der zweite Kolben 108 innerhalb der Bohrung bewegen kann, da die Feder 94 so ausgebildet ist, daß sie eine kleinere Federkonstante beskzt als die Feder 38. Am Beginn der Bewegung des Kolbens 108 hält die Feder 142 die Hülse 134 gegenüber dem Anschlag 110, so daß sich der zweit»; Flansch 140 entsprechend innerhalb der Bohrung 22 in Richtung des ersten Kolbens 34 verlagert, Wenn sich der zweite Flansch 140 innerhalb der Bohrung 22 bewegt, löst er sich vom Schaft 150, so daß die Feder 164 die Fläche 167 des Ventiltellers 152 auf die Dichtfläche 160 aufsetzt und die zweite Druckkammer 122 gegen das Abteil 32 des Druckmittelspeichers absperrt.

Die auf das Pedal 133 ausgeübte Kraft hat weiterhin zur Folge, daß der Kolben 108 eine Kraft auf das in der

zweiten Druckkammer 122 befindliche Druckmittel ausübt. Dieser Druck wird über den Kreis 12 dem Radzylinder der Vorderradbremsen zugeführt.

Eine weitere Zunahme der vom Fahrer ausgeübten Kraft hat zur Folge, daß auch die erste Feder 38 überwunden wird und sich der erste Kolben 34 bewegt. Bei Bewegungsbeginn des ersten Kolbens 34 löst sich der Flansch 70 vom Ventilschaft 74, so daß die Feder 88 den Ventilteller 76 an die Dichtung 86 pressen kann. Damit ist die Druckmittelverbindung zwischen der ersten Druckkammer 36 und dem Abteil 26 des Druckmittelspeichers 28 unterbunden.

Bei weiterer Zunahme der Kraft werden der erste und der zweite Kolben 34 und 108 innerhalb der Bohrung 22 verschoben. Der auf diese Weise erzeugte Druck in den beiden Druckkammern bewirkt das Anlegen der Bremse mittels der Radbremszylinder.

Wenn der Flansch 70 des ersten Kolbens 34 die Stirnfläche 40 der Bohrung 22 berührt, ist die Bewegung des ersten Kolbens 34 immer noch möglich, da der Absatz 64 entlang des Innenumfangs 66 des zylindrischen Kolbenvorsprungs 50 gleiten kann. Wenn also der zweite Flansch 140 den Bund 46 an der Rückseite des ersten Kolbens berührt, wird die Feder 142 zusammengedrückt und ermöglicht, daß die erste Führungsfläche 136 am Umfang 112 des zylindrischen Vorsprungs 102 verschiebbar ist. Da die Hülsen 60 und 134 bezüglich des ersten und zweiten Kolbens 34 bzw. 108 teleskopisch zusammenschiebbar sind, ist trotz der geringen Gesamtlänge der Einheit ein ausreichender Druck gegeben, um einen optimalen Druck bei gegebenem Kolbendurchmesser zu erhalten.

Wenn die am Hebelarm 123 angreifende Kraft nachläßt, bewegt die Feder 38 den ersten Kolben 34 in eine von der Stirnfläche 40 der Bohrung 22 abgewandte Richtung. Wenn sich der erste Kolben 34 um eine vorbestimmte Strecke bewegt hai. hält die Feder 58 die Hülse 60 in ausgestreckter bzw. ausgefahrener Lage. Wenn sich die Hülse 60 in dieser ausgestreckten Lage befindet, liegt der Flansch 70 am Schaft 74 an. Dabei wird das Ventil 78 gekippt und öffnet die Druckmittelverbindung zwischen der Druckkammer (36) und dem Abteil (26) des Vorratsbehälter.

Wenn in der Folge der erste Kolben 34 in seine Entlastungs- bzw. Freigabeposition gemäß F i g. 1 bewegt ist. verlagert die zweite Feder 94 den zweiten Kolben 108 gegen den Sicherungsring 124. Dabei drückt die Feder 142 die erste Führungsfläche 136 gegen den Anschlag 110, so daß der zweite Flansch 140 am Schaft 150 des Ventils 154 angreift und das Ventil aus seiner Dichtposition kippt. Auf diese Weise wird der Druckausgleich zwischen der Druckkammer 122 und dem Abteil 32 des Druckmittelspeichers 28 hergestellt.

Durch die vorangehend beschriebene Folge der Bewegungen des ersten und zweiten Kolbens 34 und 108 in den ersten und zweiten Druckkammern 36 und 122 ist es unmöglich, daß ein Blockieren des Kolbens in der zweiten Druckkammer 122 auftritt, auch wenn der Hebelarm 132 bzw. das Pedal pulsierend betätigt wird. Falls sich ein Druck in der Kammer 36 entwickelt, wird die Feder 94 überwunden und der Kolben 34 bewegt sich nach rechts. Da das Ventil 78 durch den mit dem Kolben 34 in Verbindung stehenden Flansch 70 gesteuert wird, erfolgt eine ausreichende Bewegung des Kolbens, um den Ventilteller 76 vom Sitz zu kippen, so daß das unter Druck stehende Druckmittel in den Druckmitteispeicher entweichen kann. Entsprechend wirkt der Druck des Druckmittels innerhalb der zweiten Druckkammer

122. Da die Bewegung des Kippventils 154 von der des zweiten Kolbens 108 abhängig ist, kann unter Druck stehendes Druckmittel frei durch den Kanal 30 in den Druckmittelspeicher entweichen, wenn der Kolben 108 am Anschlag 124 anliegt.

Gleiche Bauteile sind bei den nachfolgend beschriebenen weiteren Ausführungsformen mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Der in Fig. 2 dargestellte Hauptzylinder 110 ist mit Ausnahme des ersten Kolbens 234 und der zu den Vorderrad- und Hinterradbremsen (nicht dargestellt) führenden Kreisen 12 und 16 identisch mit dem in Fig. 1 dargestellten Hauptzylinder. Die Kreise 12 und 16 befinden sicii nicht an der Stirnwand der Bohrung 22, sondern münden an der Seite. Auf diese Weise werden die möglicherweise die Filter 92 und 165 passierenden Partikelverunreinigungen in der Bohrung eingeschlossen und können sich nicht in dem gesamten Bremssystem verteilen.

Der erste Kolben 234 weist einen ersten Flansch 238 an einem Ende und einen zweiten Flansch 240 am anderen Ende auf. Der Durchmesser der ersten und zweiten Flansche 238 und 240 entspricht im wesentlichen demjenigen der Bohrung 22. Ein dritter Flansch 242 befindet sich nahe des zweiten Flansches 240 und bildet eine Nut 246 zur Aufnahme einer Dichtung 244, wodurch verhindert ist. daß Druckmittel in der ersten Druckkammer 36 in die zweite Druckkammer 122 gelangt. Das Innere des Kolbens 234 ist durch eine feste bzw. massive Scheibe 148 verschlossen. Die Lage der Scheibe 248 zwischen den ersten und zweiten Flanschen 238 und 240 kann gegenüber der in Fig.2 dargestellten Mittellage in Richtung eines Endes verschoben werden. Die erste Feder 38 befindet sich zwischen der Stirnwand 40 der Bohrung 22 und der Scheibe 248 und hält den ersten Kolben 134 in einer von der Stirnwand der Bohrung 22 abgewandten Lage, so daß der Flansch 238 am Schaft 74 anliegt, wodurch das Ventil 78 gcKippt in ucr gcOiinctcn Stellung gehalten wird.

Die Arbeitsweise des Hauptzylinders 210 entspricht derjenigen des Hauptzylinders 10. Wenn durch das Betätigen des Pedals mit einer ausreichenden Kraft ein erster Druck in der zweiten Druckkammer 122 entstanden ist, nachdem sich der zweite Flansch 140 vom Schaft 150 des zweiten Ventils 154 gelöst hat, um die erste Feder 38 zu überwinden, bewegt sich der Kolben 234 in Richtung der Stirnwand 40 der Bohrung 22. Unmittelbar nachdem die Bewegung des ersten Kolbens 234 eingeleitet ist, beginnt der Flansch 238 sich vom Schaft 74 zu lösen, wodurch die Verbindung zwischen der ersten Druckkammer 36 und dem Abteil 26 des Druckr-ittelspeichers 28 geschlossen wird. Bei weiterer Bewegung des ersten Kolbens 234 wird auch ein Druck innerhalb der ersten Druckkammer 36 aufgebaut Dieser Druck wird über den Kreis 16 an die Radzylinder der Hinterradbremsen des Fahrzeuges geleitet. Nach Reduzierung der durch den Fahrer ausgeübten Kraft wird der erste Kolben 234 mit Hilfe der ersten Feder 38 zurückbewegt, wodurch das Ventil 78 vor dem öffnen des Ventils 154 durch den zweiten Kolben 108 geöffnet wird, wie dies ausführlich unter Bezugnahme auf F i g. 1 erläutert wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hauptzylinder für ein hydraulisches Zweikreisbremssystem für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, das eine Bohrung und einen Druckmittelspeicher umschließt, einem ersten, innerhalb der Bohrung verschiebbaren Kolben, welcher mit einem Ende der Bohrung eine erste, im Volumen veränderliche und an einen ersten Kreis des hydraulischen System angeschlossene Kammer bildet, einem zweiten Kolben, welcher innerhalb der Bohrung verschiebbar ist und mit dem ersten Kolben eine zweite, im Volumen veränderliche und an einen zweiten Kreis des hydraulischen Systems angeschlossene Kammer bildet, wobei mindestens ein Kolben einen zylindrischen Vorsprung aufweist, der sich von seiner Vorderseite aus erstreckt, einem ersten und einem zweiten Kanal, die die erste und zweite Kammer mit dem Druckmittelspeicher verbinden, einem ersten und zweiten Ventil innerhalb des ersten und zweiten Kanals, die den Druckmitteifiuß durch diese Kanäle steuern und durch den jeweils zugeordneten Kolben mechanisch betätigbar sind, und einer ersten und zweiten Feder, die zwischen dem Ende der Bohrung und dem ersten Kolben und zwischen beiden Kolben angeordnet sind und diese in.fiie Ausgangsposition drücken, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf bzw. in dem Kolbenvorsprung (50 bzw. 112) gleitende Hülse (60 bzw. 134) vorgesehen ist, die federnd in die maximal ausgefahrene Position gedrückt ist, dabei über das Ende des zylindrischen Vorsprungs vorsteht {yid in £-;zug auf Kolben (34 bzw. 108) teleskopierbar ist, daß die Hülse ferner in an sich bekannter Weise mit eir-m Flansch (70 bzw. 140) zum Betätigen des zugeordneten Ventils (78 bzw. 154) in Abhängigkeit von der Kolbcnbcwcgung versehen ist und daß die zweite Feder (94) eine kleinere Federkonstante aufweist als die erste Feder (38).

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolben (34 bzw. 108) einen zylindrischen Vorsprung (50 bzw. 102) aufweisen und daß an jedem Vorsprung eine Hülse (60 bzw. 134) vorgesehen ist, wobei die am ersten Kolben (34) angeordnete Hülse innerhalb des Vorsprungs (50) und die am zweiten Kolben (108) angeordnete Hülse (134) auf dem Vorsprung (102) angeordnet ist.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kolbenvorsprung (50 bzw. 102) einen nach innen bzw. außen vorstehenden umlaufenden Anschlag (54 bzw. 110) aufweist, der mit einem nach außen bzw. innen vorstehenden Absatz (64 bzw. 136) der Hülse (60, 134) zusammenwirkt.

4. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur der zweite Kolben (108) mit einer Hülse (134) versehen ist, die außerhalb des zylindrischen Kolbenvorsprungs (102) gelagert ist.

5. Hauptzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (34) an seiner Rückseite einen Bund (46) aufweist, dessen Außendurchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung (22) entspricht und daß die Hülse (134) des zweiten Kolbens (108) bei Kontakt mit dem Bund (46) auf dem zylindrischen Kolbenvorsprung (102) verschiebbar ist, wenn auf den zweiten Kolben (108 eine bestimmte Betätigungskraft einwirkt