DE2644526A1

DE2644526A1 - Steuerzylinder

Info

Publication number: DE2644526A1
Application number: DE19762644526
Authority: DE
Inventors: Susumu Kawakami
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1977-04-14
Also published as: FR2326317A1; GB1550949A; DE2644526C3; DE2644526B2; US4072012A; FR2326317B1

Description

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 2 · TAL 27 ^

TEL. 2215 27

Toyota. Jidosiiakogyo Kabushiki Kaisha, I-l'ojotacho loyodasiii ^.icliiken Japan

JA 7549 S/es

Steuerzylinder

Die Erfindung betrifft einen Steuerzylinder für ein Zweikreis-Bremssystem, bestehend aus zwei Kolben, wobei ein Kolben im Inneren eines Zylinderteils mit großem Durchmesser angeordnet ist und der Zylinderteil mit kleinem Durchmesser einen Kopf aufweist, wobei der Zylinderteil mit kleinem Durchmesser an der Vorderseite des Zylinderteils mit großem Durchmesser angeordnet ist.

FUr die Bremsen von Fahrzeugen werden allgemein Zweikreis-Bremssysteme angewandt, wobei ein System für das Bremsen der Vorderes

räder und das andere System, zum Bremsen der Hinterräder verwendet wird.

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so daß ein Zusammenbruch des gesamten Bremssystems aufgrund eines Schadens oder einer Fehlfunktion eines bestimmten Teils des Bremssystems, eines Schläuche usw. vermieden wird. Ein typisches Beispiel eines Hauptzylinders bzw. Steuerzylinders, der bei derartigen Bremssystemen angewandt wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erläutert. Ein derartiger Steuerzylinder ist ein sogenannter Zweifachoder Tandemzylinder.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Steuerzylinder für ein Zweikreis-Bremssystem und insbesondere einen Steuerzylinder für ein Dualsystem zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Steuerzylinder vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäße Steuerzylinder ist derart angeordnet, daß ein Kolben mit großem Durchmesser in einen entsprechenden, großen Zylinderabschnitt eingesetzt und gegenüber dem Kolben mit kleinem Durchmesser bewegbar ist, so daß ständig ein ausgeglichener Öldruck

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in dem Dualsystem erzeugt wird; beim Ausfall eines der Systeme wird der Hubverlust auf ein Minimum reduziert, wogegen der Ausgangsöldruck erhöht wird, so daß eine effektive Bremsleistung wie im Normalbetrieb möglich ist. Weiterhin schafft die Erfindung einen Steuerzylinder, bei dem beim Ausfall eines Systems der Hubverlust auf ein Minimum gebracht und der Ausgangsöldruck erhöht werden kann, so daß eine ausreicherde Bremswirkung bei Anlegung der gleichen Pedalkraft wie im Normalbetrieb hervorgerufen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerzylinder gelangt der Öldruck, der von einem Kolben erzeugt wird, welcher in den kleinen Zylinderabschnitt sitzt, durch die Bohrung des Kolbens, um einen Gegendruck auf das rückwärtige Ende des großen Kolbens auszuüben, der den Kolbenkörpergleitfähig umgibt, so daß der im großen Zylinderabschnitt durch den großen Kolben erzeugte Öldruck ständig gleich mit dem erwähnten Öldruck ist, der von dem Kolbenkörper erzeugt wird; wenn Schwierigkeiten in dem Hydrauliksystem auftreten, wird der Arbeitsöldruck nach Bewegung des großen Kolbens um eine kleine, vorbestimmte Distanz gegenüber dem Kolbenkörper wirksam erhöht, so daß eine wirksame Bremskraft mit einem minimalen Hubverlust erzeugt wird; wenn eines der beiden Systeme ausfällt, wird eine Reaktionskraft

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in der Druckkammer des Systems beseitigt, in welches die Schwierigkeiten bzw. Fehler auftreten, so daß bei Betätigung des Bremspedals mit der normalen Bremskraft in der Druckkammer des normal arbeitenden Systems ein Öldruck erzeugt wird, der um den Betrag erhöht ist, welcher gleich dem durch die Schwierigkeiten hervorgerufenen Verlust ist. Der rückwärtige Endabschnitt des Kolbens .'st bezüglich des Durchmessers kleiner als der große Kolben gewählt, so daß die erforderliche Bremskraft mit niedriger Pedalwirkung erzeugt werden kann. Wenn andererseits das Hydrauliksystem ausfallen sollte, dann wird eine effektive Erhöhung oder Verstärkung des Öldruckes vorgenommen, nachdem der große Kolben sich um eine kleine, vorbestimmte Distanz gegenüber dem Kolbenkörper bewegt hat, so daß eine wirksame Bremsung mit einem minimalen Hubverlust ausfuhrbar ist; wenn dies der Fall ist, wird die Reaktionskraft in der Druckkammer des Systems, in welcher die Schwierigkeiten auftreten, beseitigt, so daß bei einer Betätigung des Bremspedals nit normaler Fußkraft in der Druckkammer des normal arbeitenden Systems ein Öldruck hervorgerufen wird, der üb den Betrag erhöht ist, der gleich dem Druckverlust aufgrund der Schwierigkeiten ist.

Is folgenden werden bevorzugte AusfUhrungsforaen der Erfindung

zur Erläuterung weiterer Merkaale anhand von Zeichnungen beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Ansichten eines bekannten Steuerzylinders für Zweikreissysteme,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer AusfUhrungsform der Erfindung,

Fig. 4A bis 4C gegenüber Fig. 3 abgewandelte Steuerzylinder,

Fig. 5a bis Fig. 5d graphische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitseigenschaften der jeweiligen Zylinder nach Fig. 4A bis 4C, wobei Fig. 5a das Verhältnis zwischen der Pedalkraft und dem Öldruck während des Normalbetriebs veranschaulicht, Fig. 5b das gleiche Verhältnis bei Ausfall eines der Systeme und Fig. 5c das Verhältnis zwischen der Pedal-Bremskraft und der Bremskraft und Fig. 5d

das Verhältnis zwischen der Bremskraft bzw. Pedalkraft und dem Hub,- und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungs form der Erfindung.

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to

Gemäß Fig. 1 ist bei dem bekannten Steuerzylinder ein erster Kolben 2 am rückwärtigen Teil eines geraden Zylinders 1 mit gleichem Durchmesser vorgesehen, der mit einer Druckstange und einem zweiten Kolben 5 in Verbindung steht, wobei der Kolben am vorderen Teil des Zylinders vorgesehen ist; außerdem ist eine Kammer 3 für öl angeordnet. Zwischen den beiden Kolben befindet sich eine Rückholfeder 4.

Bei dieser Art eines Steuerzylinders wird jedoch der Bremshub entsprechend verlängert, wodurch die Bremsleistung beeinträchtigt wird, wenn eine Bremsleitung, Bremsschläuche und andere Teile ausfallen bzw. zu Bruch gehen, die entsprechende Auslaßöffnungen 6 und 7 und die vorderen und rückwärtigen Radzylinder miteinander verbinden, wodurch es unmöglich wird, die normale Bremsung auszuführen.

Andererseits sind in einem stufenartig aufgebauten Steuerzylinder nach Fig. 2 ein Kolben 9 mit großem Durchmesser und ein Kolben 10- mit kleinem Durchmesser als integrales Teil ausgebildet und im Inneren des stufenförmigen Zylinders 8 angeordnet, so daß die Zufuhr des Bremsöles sowie die Abgabe des Öles aus den Auslaßöffnungen 6,7 gleichzeitig erfolgen, jedoch unvermeidlich eine bestimmte kleine Verzögerung bzw.

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Differenz zwischen den Teilen auftritt, die mit den Auslaßöffnungen 6,7 verbunden sind, beispielsweise hinsichtlich der Bremsleitung oder des Bremsschlauches, Radzylinders, Bremsklotzspaltes usw. für die Vorderräder und jeweils für die Hinterräder. Außerdem treten Differenzen in der Erzeugung von Dampfblasen, in der Anordnung des Sammelbehälters und anderen Be-

in
dingungen auf, die/einerDifferenz in der Steifigkeit des Hydraulikmediums oder der Ölausstoßmenge resultieren, so daß die von den beiden Auslaßöffnungen 6,7 abgegebenen Öl-Druckwerte unterschiedlich wären.

Im folgenden wird sich zuerst auf Fig. 3 bezogen, in der eine abgestufte, d.h. treppenförmige Zylindereinheit dargestellt ist, die mit 11 bezeichnet ist und aus einem großen Zylinderteil 12 mit einem Abschnitt S,, welcher im rückwärtigen Teil der Einheit gebildet wird, und einem kleinen Zylinderteil besteht, der einen im vorderen Teil der Einheit gebildeten Abschnitt S« enthält. Eine erste Ausgangsöffnung 15 befindet sich neben dem oberen, im Inneren liegenden Teil des abgestuften Bereichs 14, während eine zweite Ausgangsöffnung neben dem oberen, inwärtigen Teil eines Kopfes 16 des kleinen Zylinderteils 13 liegt.

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Mit 18 ist ein Behälter für unter Druck befindliches Öl bezeichnet, der mittels erster und zweiter Speiseöffnungen 19 und 20 und Ausgleichsöffnungen 21 und 22 mit dem Zylinderteil 12 verbunden ist. Mit 23 ist der Kolben bezeichnst, der in den Zylinder 11 eingesetzt ist und durch einen Anschlagring 24 am rückwärtigen Ende des Zylinders gehalten wird; der Kolben weist an seinem rückwärtigen Teil einen Abschnitt 26 mit großem Durchmesser auf, der mit einer Druck-Stange 25 -verbunden ist und eine rückwärtige Abschlußkappe 27 sowie eine vordere Abschlußkappe 32 aufweist, die sich in gleitfähigem Kontakt mit dem Inneren des Zylinderabschnitts 13 befinden; die vordere Abschlußkappe 32 liegt zwischen einem Öffnungsflansch 28 des Kolbens, einem Abstandselement 29, einem Halteelement 30 und einem Anschlag- bzw. Begrenzungsring 31. Von einem abgestuften Abschnitt 33 des Kolbens 23 erstreckt sich ein kleiner Kolben 34 nach vorne, der gleitfähig in dem Teil 13 sitzt; dieser Kolben 34 ist mit einer Kappe 35 und ein sr Rückholfeder 37 ausgerüstet, die in einer öldruckkanmer 36 zwischen dem vorderen Ende des kleinen Kolben« und dem Zylinderkopf 16 liegt. Der Kolben 23 besteht aus einem hohlen Teil 38, welches sich zwischen dem vorderen Ende des Kolbens 34 und dem abgestuften Abschnitt 33 erstreckt.

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Mit 39 ist ein großer Kolben bezeichnet, der sich außerhalb des kleinen Kolbens 34 befindet und gleitfähig in dem großen Zylinderabschnitt 12 angeordnet ist; der Kolben 39 weist an seine* rückwärtigen Flansch 40 eine Kappe 41 und an seinem vorderen Ende eine Kappe 46 auf, die sich zwischen einem Kol benöffnungsflansch 42, einem Halteelement 43, einem Abstandseleraent 44 und einem Begrenzungsring 45 befindet. Der Umfang der Bewegung des großen Kolbens 39 gegenüber dem großen Zylinderabschnitt 12 und dem Kolbenkörper 23 wird durch einen Begrenzungsring 47, der in dem Kolbenkörper 23 zur Einstellung der Vorwärtsbewegung des vorderen Endes des Kolbens 39 an dem Kolben 23 angebracht ist, und durch eine Begrenzungsschraube bzw» einen Begrenzungsbolzen 48 festgelegt, welcher in dem großen Zylinderabschnitt zur Begrenzung des Flansches 42 vorgesehen ist, wie auch durch die Anordnung des abgestuften Abschnitts 33 des Kolbenkörpers 23. Im unwirksamen Zustand gemäß Fig. 3 liegen Abstände bzw. Zwischenraum l_o und l_o des Kolfesfis 39 gegenüber dem Begrerszwngsrirag 47 bzw. dera abgestuften Absefcnitt 33 v®Sg wobei dies© Abstand© auf geeignete Werte eingestellt sind &md sich entsprechend der hydraulischen Steifigkeit,-, der Ölaufnahnse- und/oder anderer Faktoren des nicht L@ifüfs§ssysiens zys Verteilung des Öldrucks eresü di© AwslaßSffnying©GT) 15 und 17 angeschlossen ist.

Hit 49 ist eine Kappe bezeichnet, die sich zwischen dem Kolben 34 und dem Kolben 39 befindet, während mit 50 eine Rückholfeder für den Kolben 39 angegeben ist.

Während des Betriebs der beschriebenen Anordnung wird bei dem Treten des Bremspedals zur Ausführung eines Breasens aus der in Fig. 3 gezeigten, anfänglichen unwirksamen Stellung heraus eine Druckkraft, die durch Einstellung des Pedalverhältnisses bestimmt bzw. reguliert ist, auf die Druckstange 25 gegeben, um den Kolben 23 nach vorne zu bewegen; wenn die Kappe 32 an der Ausgleichsöffnung 21 vorbeigelangt, wird der Druck in einer rückwärtigen Kammer 51 erhöht, um den kleinen Kolben 34 nach vorne gegen die Kraft der Rückholfeder 37 zu bewegen, so daß ein Öldruck in der Kammer 36 durch den hohlen Abschnitt 38 hindurch aufgebaut wird. In der Zwischenzeit wird die hydraulische Reaktionskraft in der Kammer 36 durch die Öffnung bzw. Bohrung 38 in die rückwärtige Kammer 51 übertragen, um den Kolben 39 gegen die Kraft der Rückholfeder 50 vorwärts zu bewegen; wenn die Kappe 46 an der Ausgleichsöffnung 22 vorbeigelangt, wird der Öldruck in der Kammer 52 aufgebaut.

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- Jn -

Da beide Kammern 36 und 52 durch die Bohrung 38 des nach hinten und nach vorne beweglichen großen Kolbens 39 miteinander in Verbindung stehen, werden die Druckwerte in diesen beiden Kammern jeweils praktisch auf dem gleichen Wert beibehalten, auch wenn die hydraulische Steifigkeit und andere Konditionen in dem Leitungssystem von den betreffenden Auslaßöffnungen 15 und 17 voneinander unterschiedlich sind. Außerdem kann die Einstellung des Druckausgleichs während dieser Zeit gut dadurch ausgeführt werden, daß eine geringfügige Bewegung des großen Kolbens 39 gegenüber dem kleinen Kolben 34 zwischen dem abgestuften Abschnitt 33 und dem Begrenzungsring 47 ausgeführt wird.

Wenn Schwierigkeiten in einem der beiden Kreise während des Bremsens auftreten und der Öldruck beispielsweise in der Kammer 30 reduziert ist, bewegt sich der Kolben 23 nur um einen geringfügigen Hub; beispielsweise um den Weg 1. und der abgestufte Abschnitt 33 drückt direkt auf den Kolben 39, um einen zusätzlichen Öldruck in der Kammer 52 hervorzurufen. Wenn die Anordnung derart getroffen ist, daß S. = 2S~ ist, dann wird als hoher Öldruck in der Kammer 52 der doppelte Druck erzeugt, und zwar wenn die gleiche Druckkraft an die Stange 25 angelegt wird; ein derartiger verdoppelter Öldruck wird

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über die Ausgangsöffnung 15 geleitet, um als erhöhte Bremskraft eine doppelte Bremskraft an das Bremssystem anzulegen, und zwar an das Bremssystem derjenigen Seite bzw. desjenigen Systems, in welchem keine Schwierigkeiten auftreten. Wenn soait einer der beiden Bremskreise ausfällt, dann erfahren die Räder des Fahrzeugs insgesamt praktisch die gleiche Bremskraft wie während des Normalbetriebs.

Wenn andererseits in der Öldruckkamraer 52 Schwierigkeiten auftreten, wenn be'spielsweise der große Kolben 39 sich um den Weg 1» nach vorne bewegt und der Kolben 34 derart wirkt, daß er in gleicher V/eise einen multiplizierten Ausgangsöldruck in die Kammer 36 leitet, dann betrögt der Hubverlust, der sich während dieses Betriebs ergibt, nur 1. oder 1..

Wenn somit die Menge des Ölausstoßes von der Kammer 36 größer ist oder die hydraulische Steifigkeit gering ist, wie dies bei Fehlfunktionen der Fall ist, dann wird der Weg der Vorbewegung des Kolbens. 23 größer als der des Kolbens 39, so daß das Verhältnis zwischen diesen beiden Kolben sich derart ändert, daß 1- kleiner wird und 1_ größer wird, während bei einem Ausstoß einer größeren Ölmenge aus der Öldruckkammer oder im Falle einer niedrigen hydraulischen Steifigkeit des

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Öles das Verhältnis zwischen den beiden Kolben derart geändert wird, daß 1. größer und 1» kleiner wird. Auf diese V/eise wird der Druckausgleich in beiden Kammern 36 und 52 automatisch aufrechterhalten,um die Ausgangs-Oldruckwerte in wesentlichen unverändert zu halten, obgleich eine Differenz in der hydraulischen Steifigkeit, des Ölausstoßes oder hinsichtlich anderer Faktoren vorliegt.

Wenn der auf das Bremspedal ausgeübte Druck aufgrund der Beendigung des Bremsens aufhört, werden beide Kolben 23 und 39 in ihre Ursprungspositionen aufgrund der Wirkung der Rückholfedern 37 und 50 verbracht.

Die graphischen Darstellungen nach Fig. 5a bis Fig. 5e veranschaulichten di© Ergebnisse theoretischer und experimenteller Betrachtungen des Ped<s !Verhältnisses, der Hubwerte,

bestimmter Bereiche und Qu^rschnlttsfläehen der in Fifo 1 und 2 gezeigten bek@nnten Stauerzylinder sowie die entsprechenden Ergebnisse bei d@r Erfindung,? wobei dl@se Fakterem sch©=· ssatiseh In den Figuren 4A und 4B besüglleh des bekannten Steu@7zvX£nder$ and In Fig.- 4C bszüglieh der Erfindung dargestellt slndL D@§ Verhältnis zwiseh©« der Brsos·= bzw_o Tatkraft F ?■ Ist Im F£§» & bszüglleSi! ©Ines norsaleini Be-

-w-

triebszustands beider Systeme aufgezeigt. Aus der Darstellung ergibt sich, daß dieses Verhältnis bei der Erfindung günstiger als bei dem bekannten Steuerzylinder (B) ist. Das gleiche Verhältnis ist für den Fall eines Fehlers in einem der beiden Bremskreise in Fig. 5b gezeigt, woraus ersichtlich ist, daß der erfindungsgemäße Steuerzylinder dem herkömmlichen Zylinder vom Typ A überlegen ist.

Das Verhältnis zwischen der auf das Pedal ausgeübten Kraft F und der Bremskraft C ist in Fig. 5c gezeigt; dieses Verhältnis für den Normalbetrieb wird durch die gerade Linie C. für alle Arten der Steuerzylinder veranschaulicht. Aus vorstehender Erläuterung geht hervor, daß die gleiche Bremskraft wie durch die gerade Linie C. dargestellt,auch dann erzeugt wird, wenn ein Fehler in einem der Bremssysteme gemäß der Erfindung und nur bei dem bekannten System gemäß B auftritt. Bei dem bekannten- System A verringert sich dagegen die Bremskraft, wie dies durch die Linie C„ veranschaulicht ist, obgleich die gleiche Pedalkraft angelegt wird.

Fig. 5d zeigt das Verhältnis zwischen der Pedalkraft S und dera Hub S in Folie eines Fehlers in einem der Bremskreise. Es ist zu berücksichtigen _t daß ein beträchtlicher Kubverlust bei einem Bremssystem vora Ίγψ A auftritt^ währemd bei dera

erfindungsgemäßen System nur ein sehr kleiner Hubverlust auftritt, der gleich 1- oder I- ist, so daß demzufolge kein einem vollen System entsprechender großer Hubverlust auftritt, wie es bei einem System gemäß Typ A der Fall ist.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsforra der Erfindung dargestellt. Nach Fig. 6 ist ein abgestufter Zylinder 53 vorgesehen, der einen zentralen, großen Zylinderteil 54 mit einer Querschnittsfläche S-, einen vorderen kleinen Zylinderteil 55 mit der Querschnittsfläche S„ und einen rückwärtigen kJdnen Zylinderteil 56 mit der Querschnitssfläche S aufweist, wobei S„ <£ S.. Eine erste Ausgangsöffnung 58 ist neben dem oberen Innenabschnitt des vorderen, abgestuften Abschnitts 57 und eine zweite Ausgangsöffnung 6 uneben dem oberen Innenteil des Kopfes des Zylinderteils 55 vorgesehen.

Das Bezugszeichen61 gibt einen unter Druck stehenden Ölbehälter an, der mit dem Bereich 54 über eine Zufuhröffnung 62 und eine Ausgleichsöffnung 63 mit dem Abschnitt 54 verbunden ist, während ein zweiter Behälter 64 im Zylinderabschnitt 53 vorgesehen ist und eine Zufuhröffnung 65 sowie eine Ausgleichsöffnung 66 enthält.

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Mit 67 ist der in den stufenförmigen Zylinder 53 eingesetzte Kolben bezeichnet. Am rückwärtigen Ende des Kolbenkörpers 57 befindet sich ein kleiner Kolben 68, der in dem Abschnitt 56 sitzt und wobei eine rückwärtige Kappe 69 abdichtend zwischen letztgenannten Teilen eingesetzt ist. An vorderen Teil des rückwärtigen, kleinen Kolbens 68 ist ein Zwischenkolben 71 vorgesehen, der sich vor dem Zylinderabschnitt 55 befindet, der durch einen regulierenden Flansch 70 hindurch eingesetzt ist; gegen das Vorderende des Kolbens 71 gerichtet ist eine Kappe 72 gebildet, die mit dem Inneren des Zylinderbereichs in Berührung gebracht ist.

Der Zylinderabschnitt 55 ist an den großen Zylinderabschnitt 54 an Flanschen 73,74 mittels Schraubenbolzen 75 und Nuttern befestigt und wird durch ein Dichtungsglied 77 abgedichtet. Ein Kolbenabschnitt 79 mit kleinem Durchmesser sitzt in dem kleinen Zylinderabschnitt 78, während eine Kappe 83 in Gleitkontakt mit der Innenseite des kleinen Zylinderabschnitts 55, dem mittleren Teil eines eine öffnung tragenden Kolbenflansches 80, einem Halteelement 81 und einem ßegrenzungsring 82 steht. Außerdem befindet sich eine Rückholfeder 85 in einer vorderen Öldruckkammer 84 zwischen dem Halteelement 81 und dem Kopf 59 des kleinen Zylinderabschnitte 55. Der Kolben 67 enthält einen

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hohlen Abschnitt bzw. eine Bohrung 86, die sich vom einen Ende des Kolbens 79 zum Flansch 70 erstreckt.

Mit 87 ist ein großer Kolben bezeichnet, der außerhalb des Kolbenkörpers 87 vorgesehen ist und gleitfähig in dem großen Zylinderabschnitt 54 sitzt. Dieser Kolben 87. weist an seinem rückwärtigen Flansch 88 eine Kappe 89 auf und in Richtung auf sein vorderes Ende eine weitere Kappe 93, die gemä3 Fig. zwischen dem mittleren Teil des eine Öffnung tragenden Kolbenflansches 90, einem Halteelement 91 und einem Begrenzungsring 92 liegt. Der Umfang der Bewegung des Kolbens 87 gegenüber dem großen Zylinderbereich 54 und dem Kolben 67 wird durch einen Begrenzungsring bzw. Sperring 94, der im Kolben 67 ζυτ Festlegung der Bewegung des vorderen Endes des Kolbens 87 sitzt, durch einen Begrenzungs-Sehraubbolzen 95 la Zylindersbsehnitt 54 zur Begrenzung des Kolbenflansches 90_r und dureh den Flansch -70 bestirarat. In ä@m nicht wirkgemäß Figu 6^₇ in d©a @is@ kein Bs@mszusianä sind di© l^isehenrSoffle JL und) JL· des Kolbens 87 d@ra B®<§%®nzungsgin<@ 94 unä einem ß@@ulierunf"sflönseh 80 ifä geeignat©? Weis© eingestellt^ und zwgg¹ entsprechend der

Steif if k©it_? dLho der Steifigkeit der Flüssigkeit

:p?@ss£bil£t8t)_ff der ÖI@yffiahsa© und ander©? Fektos'eR dos

nicht dargestellten Hydraulik-Leitungssystems, das an die Ausgangsöffnungen 58 und 60 angeschlossen ist.

Hit 96 ist eine Entlüftung bezeichnet, die im hinteren Teil der großen Zylinderkammer 97,98 ausgebildet ist, wobei eine Rückholfeder zwischen dem Stufenabschnitt 57 und dem Halteelement 91 an der Vorderseite der Kammer 97 eingesetzt ist; mit 99 ist die Druckstange bezeichnet.

Wenn bei der beschriebenen Anordnung das Bremspedal während des nicht wirksamen Zustandes gemäß der Zeichnung niedergedrückt wird, wird eine Druckkraft, die durch das eingestellte Pedalverhältnis reguliert ist, auf die Druckstange 99 gegeben, um den Kolben 67 nach vorne zu bewegen; da die Kappe 83 sich über die Ausgleichsöffnung 66 hinwegbewegt, wird der Druck in der Kammer 84 gegen die Rückholfeder 85 erhöht, wodurch eine hydraulische Reaktionskraft in die rückwärtige Kammer 97 des großen Zylinderabschnitts durch den hohlen Teil bzw« die Bohrung 86 geleitet wird, um den Kolben 87 gegen die Rückholfeder 98 zu bewegen_p so daß ein Öldrack In der Kammei aufgebaut wird, nachdem die Kapp© 93 über die Ausgleichs-

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Öldruckkammern 84 und 100 stehen über die öffnung 86 in dem nach hinten und nach vorne beweglichen Kolben 87 miteinander in Verbindung, so daß die Druckwerte in beiden Kammern auf dem praktisch gleichen Wert gehalten werden, auch wenn die Steifigkeit des Hydraulikmediums (Kompressibilität) und die Aufnahme an Öl an den zugeordneten Ausgangsöffnungen 58 und 60 etwas unterschiedlich ist. Der Druckausgleich während dieser Periode kann leicht dadurch erreicht werden, daß eine geringfügige Bewegung des Kolben 87 gegenüber dem Kolben 67 zwischen dem Flansch 70 und dem Begrenzungsring 94 erfolgt.

Wenn somit von der Kammer 84 eine große Ölmenge abgegeben wird oder die Steifigkeit des Öls, welches aus dieser Kammer ausgestoßen wird, gering ist, bewegt sich der Kolben 67 um einen größeren Wert als der Kolben 87, so daß das Verhältnis zwischen diesen beiden Kolben derart wird, daß 1, kleiner und I^ größer werden, während bei einer niedrigen Menge an Ölabgabe oder einer geringen Steifigkeit des Öls aus der Kammer 100 sich der Kolben 87 um einen größeren Weg bewegt als der Kolben 67, so daß das Verhältnis zwischen diesen Kolben derart wird, daß 1« kleiner und 1, grüßer werden. Die

Druckwerte in den beiden Kammern 84 und 100 werden somit automatisch ausgeglichen, so daß die beiden Ausgangsdruckwerte

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fUr das Bremsen durch eine Differenz der Steifigkeit des Öls oder der Ölausstoßmenge unverändert bleiben.

Was das Verhältnis zwischen den beiden Axialkräften der Druckstange und des erzeugten Öldruckes angeht, ist zu beachten, daß die Reaktionskraft bzw. Gegenwirkungskraft, die für die Druckstange 99 erforderlich ist, durch den Betrag der Gegenwirkungskraft gut abgestimmt werden kann, welche sich aufgrund der Querschnittsfläche S_ des Kolbenabschnitts 68

am rückwärtigen Teil des Kolbens 67 ergibt, da diese Fläche S« < S- ist, wobei S₁ die Schnittfläche des großen Kolbens darstellt; die Axialkraft der Druckstange und somit die erforderliche Pedalkraft für das Bremsen werden demzufolge wesentlich herabgesetzt im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Schnittfläche 5» gleich der Fläche S. des Kolbens 87 ist. Wenn die Federkraft, die Reibungskraft und andere geringere Faktoren vernachlässigt werden, besteht nachfolgende Gleichung zwischen der auf die Druckstange wirkenden Kraft F- und dem Öldruck P: F₀ = PS₃.

Bezüglich des im Falle eines Fehlers eines der Systeme erzeugten Öldrucks ist festzustellen, daß der große Kolben 87 nach vorne gedrückt wird, um auf das Begrenzungsglied 94 aufgrund

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.ar.

des in der Kammer 84 aufgebauten Öldruckes aufzutreffen. Das Verhältnis zwischen der Axialkraft F. der Druckstange und dem erzeugten Öldruck P ergibt sich aus folgender Gleichung:

F₁ = S₃P - (S₁ - S₂) P

Bei Vorliegen des gleichen Wertes P ist demnach F_ > F. . Dies bedeutet demzufolge, daß ein höherer Öldruck zum Zeitpunkt der Abnahme des Hydraulikdrucks in der Kammer 100 mit der gleichen Axialkraft der Druckstange erzeugt werden kann. Wenn in der Kammer 84 ein Fehler auftritt, stößt der Kolben 87 gegen den abgestuften Abschnitt 70 des Kolbens 79 und anschliessend ergibt sich das Verhältnis zwischen der Axialkraft F« der Druekstange und dem Öldruck P folgendermaßen: F₃ = (S, - S₂) P

Wenn demzufolge die Einstellung derart getroffen wird, äaß S_o> S₁ - S₀, wird F_n kleiner eis F« (F„> F_n), wodurch ebenfalls die Erzeugung ©ines großen Öldruckes für die gleiche Axialkraft

Pruekstange ermöglicht νύχαΌ In Jedem Fall kann eine unBremswirkung ©d@r ©in® Äbsishos dsr Bresusleistung gegenüber den Fehrseugrädern ia Falls eines Fehlers bzw. ®in©s Ausfalls eines Systeas gut dadurch kompensiert werden, daß in anderen Systera ©in ©rhöht©? Öldruck erzeugt wird»

/OSSS

Wenn der Druck durch den Fuß auf das Pedal aufgrund der Beendigung einer Bremswirkung aufhört, werden der Kolbenkörper 67 und der große Kolben 87 in ihren Anfangspositionen aufgrund der Wirkung der Rückholfedern 85 bzw. 98 zurückgedrückt.

Aus obiger Beschreibung geht hervor, daß bei dem erfindungsgemäßen abgestuften Hauptzylinder die Öldruckwerte der beiden Bremssysteme jeweils auf den gleichen Wert trotz einer Differenz der Ölabgabe oder der Hydrauliksteifigkeit in den beiden Systemen auf den gleichen Wert ausgeglichen werden können, da ein großer Kolben gleitfähig um den Kolbenkörper herum angeordnet ist, der seinerseits in dem kleinen Zylinderabschnitt sitzt und weil das vordere Ende des Kolbenkörpers mit der rück wärtigen Kammer des großen Kolbens aufgrund des Hohlraums im Kolbenkörper in Verbindung steht. Es ist ferner möglich, die Einstellung derart zu treffen, daß im Falle eines Fehlverhaltens eines Systems eine- multiplizierte Bremskraft durch die gleiche Pedal-Trittkraft wie im Normalbetrieb erzeugt wird.

Bei Vorliegen des Ausfalls eines Systems kann ferner der bei einem solchen Betrieb auftretende Hubverlust bzw. Hubausfall auf ein Minimum reduziert werden, do der erforderliche Druckausgangswert des Öls durch eine geringe Bewegung des großen

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Zylinderabschnitts gegenüber dem Kolbenkörper sofort erreicht werden kann.

Da der große Kolben frei υπ den Kolbenkörper herum angeordnet ist, der in dem kleinen Zylinderabschnitt sitzt und da das vordere Ende des Kolbenkörpers mit dem hinteren Teil des großen Kolbens aufgrund des Hohlraums im Kolbenkörper in Verbindung steht, können die Ausgangsöldruckwerte in den beiden Bremssystemen jeweils auf den gleichen Druck ausgeglichen werden, unabhängig von der Differenz der Ölausstoßmenge oder der Steifigkeit des hydraulischen Mediums der beiden Systeme; da ferner der rückwärtige Teil des Kolbenkörpers kleineren Druckmesser als der große Kolben aufweist, kann die hohe Bremsleistung mit einer geringen Pedalkraft sichergestellt werden. Beim Ausfall eines der Systeme kann außerdem ein erhöhter bzw. multiplizierter Öldruck durch die gleiche Fußkraft oder. Trittkraft wie im Normalbetrieb erreicht werden, um die Reduzierung der Bremskraft aufgrund eines derartigen Ausfalls gut zu kompensieren. Beim Ausfall eines der Systeme kann somit auch der Hubausfall auf ein Minimum reduziert werden, da der erforderliche Öldruckausgang sofort durch bloße.Bewegung des großen Zylinderabschnitts gegenüber dem Kolbenkörper um eine geringe Distanz erhalten wird.

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Die Erfindung schafft somit einen Steuer- oder Hauptzylinder für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei welchem der Öldruck, der durch einen Kolben erzeugt wird, der in einem kleinen Zylinderabschnitt sitzt, durch die Bohrung in den Kolben hindurchgeführt wird, um einen Gegendnxk auf das hintere Ende des großen Kolbens auszuüben, der den Kolbenkörper umgibt, wobei der Kolbenkörper gleitfähig angeordnet ist, so daß der im großen Zylinderabschnitt durch den großen Kolben erzeugte Öldruck jeweils gleich demjenigen Öldruck ist, der durch den Kolbenkörper bzw. Kolbenblock hervorgerufen wird; wenn ein Fehler oder ein Ausfall im Hydrauliksystem auftritt, wird der Öldruck effektiv erhöht, nachdem der große Kolben sich um eine geringfügige, vorbeschriebene Distanz gegenüber dem Kolbenkörper bewegt hat, so daß die wirksame Bremskraft mit einem minimalen Hubausfall erzeugt wird; wenn eines der beiden Systeme ausfällt, wird die Reaktionskraft in der Druckkammer im System nicht mehr erzeugt, so daß beim Treten des Bremspedals mit der normalen Kraft in der Druckkammer im normalen System ein Öldruck erzeugt wird, der um einen Betrag erhöht ist, welcher gleich dem durch diese Schwierigkeit hervorgerufenen Ausfall ist. Das rückwärtige Ende des Kolbenkörpers ist bezüglich des Durchmessers kleiner als der große Kolben dimensioniert, so daß die erforderliche Bremskraft mit einer niedrigen Pedalkraft erzeugt wird. Wenn

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andererseits das Hydrauliksystem ausfallen sollte, findet eine wirksame Erhöhung des Öldruckes statt, nachdem sich der große Kolben ura eine geringfügige, vorgeschriebene Distanz gegenüber dem Kolbenkörper bewegt hat, so daß ein wirksames Bremsen mit einem minimalen Hubausfall erreicht werden kann; wenn dies auftritt, wird die Reaktionskraft in der Druckkammer desjenigen Systems,in welchem die Schwierigkeit bzw. Fehler auftritt, entfernt, so daß bei Treten des Bremspedals mit normaler Kraft in der Druckkammer im normal arbeitenden System ein Öldruck erzeugt wird, der um einen Wert erhöht ist, der seinerseits gleich dem Druckverlust ist, welcher aufgrund der Schwierigkeiten hervorgerufen wird.

In dem erfindungsgemäßen Zweikreissystem-Steuerzylinder für Automobile sitzt ein Kolben mit großem Durchmesser in dem abgestuften Steuerzylinder, so daß er gegenüber einem Kolben ait kleinem Durchmesser bewegbar ist; die öldryckkammer

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im kleinen Kolben steht mit der rückwärtigen Kammer ira großen

Kolben in Verbindung^ s© deß die Öldroekwerte in den beiden Systessen gleich &©rden, so -daß beim Ausfall eines Bremssystem® die gleiche Brerosleistung wi© beim Norsalbetrieb ©rz@ü§t -wirdp ein© geeignete Bremswirkung kann somit durch Ie wesentlichen den fleiehesi Brerasbüb wi© im Noriualbetrieb erwidernο Bsi® Auftreten von Schwierigkeiten in einem

der Systeme wird die Reduzierung der Bremskraft auf ein Minimum gebracht, während auch der Hubabfall bzw. der

Hubverlust auf ein Minimum reduziert wird; darüber hinaus

wird die auf die Druckstange auszuübende Kraft größenmäßig verringert.

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Claims

Patentansprüche

JA 754-9 -/,•0.1975

I./Steuerzylinder fUr ein Zweikreis-Bremssystem, bestehend aus zwei Kolben, wobei ein Kolben im Inneren eines Zylinderteils mit großem Durchmesser angeordnet ist und der Zylinderteil mit kleinem Durchmesser einen Kopf aufweist, wobei der Zylinderteil mit kleinem Durchmesser an der Vorderseite des Zylinderteils mit großem Durchmesser angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkörper (23), der in beiden Zylinderabschnitten liegt, in den Zylinderteil mit großem Durchmesser eingesetzt ist, daß ein Kolben (23), der gegenüber dem ersten Kolben (39) größeren Durchmesser aufweist, um den ersten Kolben herum und beweglich auf dem ersten Kolben angeordnet ist, daß der kleine Kolben (39) eine Aushöhlung (38) trägt, durch welche die vordere Kammer in dem kleinen Kolben mit der rückwärtigen Kammer in großen Kolben in Verbindung steht.
2. Steuerzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Teil des kleinen Kolbens (23) einen weiteren Kolben trägt, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des großen Kolbens ist und welcher im entsprechenden kleinen Zylinderteil sitzt.

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3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsweg des großen Kolbens (39;87) gegenüber dem kleinen Kolben (23;71) festgelegt ist.
4. Steuerzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Ölbehälter (18;61) vorgesehen ist, der unter Druck befindliches Öl aufnimmt und der großen Zylinderkaramer und der kleinen Zylinderkammer gleichzeitig zugeordnet ist.
5. Steuerzylinder für öldruckbetätigte Bremsen an Fahrzeugen, der einen abgestuften, innen liegenden Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder und Kolben vorgesehen sind, daß ein Zylinder kleinen Durchmesser aufweist und gleitfähig ia Inneren des kleinen Durchmesser aufweisenden Zylinderabschnitts angeordnet ist, daß der andere Kolben großen Durchmesser aufweist, außerhalb des Kolbens mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist und zwischen dem Kolben mit kleinem Durchmesser und dem den abgestuften Abschnitt aufweisenden Zylinder mit großem Durchmesser verschiebbar ist, daß der Kolben mit kleinem Durchmesser einen Hohlraum bzw. eine Bohrung (38) aufweist, welche die vom Kolben «it kleinem Durchmesser und dem Zylinder mit

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kleinem Durchmesser gebildete Kammer mit der Eingangskammer verbindet, die durch den Kolben mit großem Durchmesser und den Zylinder mit großem Durchmesser gebildet wird.
6. Steuerzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Öffnung des Zylinders ein weiterer Kolben in gleitfähiger bzw. verschiebbarer Anordnung in dem Zylinder vorgesehen und mit der Druckstange verbunden ist und daß der Durchmesser dieses Zylinders nicht größer als der des Kolbens mit großem Durchmesser ist.
7. Steuerzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Feder zwischen dem Kopf des ersten Kolbens und dem rückwärtigen Teil des Hohlraums des zweiten Kolbens in dem Zylinder vorgesehen ist und daß eine zweite Feder zwischen dem Kopf des zweiten Kolbens und dem Zylinderkopf angeordnet ist.
8. Steuerzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben an seiner Gleitoberfläche gegenüber dem Zylinder mit einer ringförmigen öffnung versehen ist, daß der Zylinder über ein Steuerelement vorsteht, welches sich im Inneren der öffnung befindet, so daß der zweite Kolben in eine Position vor Inbetriebnahme gelangt, die durch den Widerstand des Steuerele ments und den Druck der Feder zwischen dem Kolben und dem Zylinder

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kopf ausgeglichen ist und daß keine Kraft zwischen dem ersten und zweiten Kolben aufgrund der zwischen letzteren befindlichen Feder ausgeübt wird.
9. Steuerzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder, in welchem der erste Kolben verschieblich angeordnet ist sowie der andere Zylinder, in welchem der zweite Kolben angeordnet ist,unterschiedliche Teile sind und durch eine lösbare Verbindungseinrichtung gegeneinander befestigt sind.
10. Steuerzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den zweiten Kolben gleitfähig aufnehnende Zylinder mit einer Stufe versehen ist.
11. Steuerzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß im Inneren des Zylinders zwischen dem ersten und dem zweiten

Kolben ein Sprengring angeordnet ist, gegen den der zweite Kolben

\ befindlichen

während des außer Betrieb/Zustands durch die Feder angedruckt wird, die sich zwischen dem Zylinderende und den Kopf des zweiten Kolbens befindet.

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