DE2830220C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tandemhaupt­ zylinder mit einem Regler der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung.

Aus der DE-OS 26 04 664 ist ein Tandemhauptzylinder mit einem Regler für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt, wobei der Hauptzylinder im wesentlichen ein Gehäuse mit abgestufter Bohrung und zwei darin bewegli­ chen Druckkolben aufweist. Die Druckkolben begrenzen zwei Druckkammern, von denen eine erste mit den Radzylindern einer Vorderachse und die zweite unter Zwischenschaltung eines Bremskraftreglers mit den Radzylindern einer Hin­ terachse verbunden ist. Dabei sind die Druckkolben der­ art dimensioniert, daß in der dem Vorderachsbremskreis zugeordneten Druckkammer ein höherer Druck erzeugt wird als in der dem Hinterachsbremskreis zugeordneten Druck­ kammer. Dieser geringere Bremsdruck im Hinterachsbrems­ kreis wird bei Erreichen eines vorgegebenen Druckpegels durch den Regler gemindert. Der Regler besteht im wesent­ lichen aus einem Stufenkolben, der von einer Steuerfeder beaufschlagt ist, und einem Ventil, dessen Schließglied an einem Schaltkolben befestigt ist. Der Schaltkolben wird auf einer Seite vom Druck des Vorderachsbremskreises und auf der anderen Seite vom ungeregelten Druck des Hinterachsbremskreises beaufschlagt. Bei Ausfall des Vorderachsbremskreises soll der Schaltkolben betätigt und damit ein Schließen des Reglerventils verhindert werden, d. h. die Minderung des Bremsdruckes im Hinter­ achsbremskreis tritt nicht ein.

Die aus der DE-OS 26 04 664 bekannte Anordnung ist wegen der großen Anzahl der erforderlichen Einzelteile und deren teilweise komplizierten Fromgebung aufwendig in der Bearbeitung und Montage. Die Folge davon sind hohe Herstellungskosten. Außerdem ist eine derartige Ausführung nur bei Hauptzylindern mit relativ großem Durchmesser realisierbar.

Wie bereits vorstehend beschrieben, ist beim Bekannten ein wesentliches Merkmal darin zu sehen, daß aufgrund des großen Flächenunterschiedes der Druckkolben in der dem Hinterachsbremskreis zugeordneten Druckkammer ein erheblich geringerer Druck erzeugt wird als in der dem Vorderachsbremskreis zugeordneten Druckkammer. Dies ist dann zweckmäßig, wenn beide Bremskreise funktionsfähig sind und die Bremskraft an den Fahrzeughinterrädern geringer sein soll als an den Fahrzeugvorderrädern. Dafür sorgt aber ohnehin bei Erreichen eines vorherbe­ stimmten Druckpegels der vorgesehene Regler. Fällt der Vorderachsbremskreis infolge eines Defektes aus, so ist zwar der Regler ausgeschaltet, die Bremsen der Fahrzeug­ hinterräder werden jedoch nur mit dem geringen Brems­ druck beaufschlagt. Gerade bei Ausfall eines Bremskrei­ ses kommt es aber darauf an, mit dem noch funktions­ fähigen Bremskreis möglichst wirkungsvoll zu bremsen.

Der Forderung nach einer ausreichenden Wirkung der Hinterradbremsen bei Ausfall des Vorderachsbremskreises steht auch die Tatsache entgegen, daß durch die in die­ sem Fall erfolgende Bewegung des Schaltkolbens eine große Druckmittelvolumenaufnahme eintritt, die durch die Verschiebung des Stufenkolbens noch vergrößert wird. Zu dem bei Ausfall eines Bremskreises ohnehin beachtlichen Bremspedalweg kommt nun noch der durch die zusätzliche Druckmittelvolumenaufnahme auftretende Pedalweg hinzu.

Der Schaltkolben wird nur im Falle eines Defektes be­ tätigt, die den Schaltkolben abdichtenden Dichtungs­ ringe werden daher nicht bewegt. Es ist aber bekannt, daß über einen langen Zeitraum ruhende Dichtungen bei plötzlicher Beanspruchung zerstört werden. Eine Repara­ tur des Hauptzylinders ist dann erforderlich.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Tandem­ hauptzylinder mit einem Regler der im Oberbegriff des An­ spruches 1 genannten Gattung zu schaffen, der nicht mit den geschilderten Nachteilen des Bekannten behaftet ist und der bei Ausfall des Vorderachsbremskreises eine große Brems­ wirkung an den Fahrzeughinterrädern ermöglicht und sich durch einfachen Aufbau sowie sichere Wirkungsweise aller Teile auszeichnet. Außerdem sollen die Herstellungs­ kosten der gesamten Anordnung geringer sein als bei der bekannten Ausführung.

Diese Aufgabe wird bei einem Tandemhauptzylinder mit einem Regler durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Tandem­ hauptzylinders mit einem Regler sind insbesondere darin zu sehen, daß er im Aufbau einfach und in der Wirkungs­ weise sicher ist, und außerdem bei Ausfall des Vorder­ achsbremskreises eine gute Bremswirkung an den Fahr­ zeughinterrädern erreicht werden kann. Zur sicheren Wirkungsweise tragen vor allem drei Dinge bei:

• 1. alle beweglichen Teile und ihre Dichtungen werden bei jedem Bremsvorgang beansprucht, wodurch die Dichtun­ gen geschmeidig bleiben,
• 2. eine Sperreinrichtung zum Offenhalten des Ventils wird bei Ausfall des Vorderachsbremskreises mecha­ nisch betätigt, und zwar mit großer Kraft, wodurch die Sperrfunktion mit Sicherheit eintritt,
• 3. es tritt durch die Betätigung der Sperreinrichtung keine zusätzliche Druckmittelvolumenaufnahme auf.

Zweckmäßigerweise ist als Mittel zur mechanischen Betäti­ gung der Steuereinrichtung bei Ausfall des Vorderachs­ bremskreises ein in die erste Druckkammer ragender Fort­ satz eines ersten Druckkolbens vorgesehen. Diese Aus­ führung ist einfach und sicher.

Es ist von Vorteil, daß das Ventil mit einer vom Druck in der ersten Druckkammer beaufschlagten Steuereinrichtung versehen ist. Diese Steuereinrichtung kann bei normaler Funktion das Regler­ verhalten beeinflussen und ist bei Ausfall des Vorder­ achsbremskreises mechanisches Sperrglied zwischen dem Druckkolben und dem Ventil.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes weist die Steuereinrichtung einen Kolben auf, der mittels einer Feder entgegen seiner mechanischen Betätigungsrichtung vorge­ spannt ist. Der Kolben wirkt bei normaler Funktion des Tandemhauptzylinders als Steuerkolben auf den Stößel des Ventilschließgliedes und bei Ausfall des Vorderachsbrems­ kreises als Sperre.

Zweckmäßigerweise begrenzt die kleinere Kolbenstufe des Regler-Stufenkolbens einen Reglereinlaßraum und seine größere Kol­ benstufe einen Reglerauslaßraum. Diese bekann­ te Reglerkonstruktion hat sich aufgrund des einfachen Aufbaues und der sicheren Funktion gut bewährt. Eine besonders einfache Befestigung der Reglerpatrone erfolgt dadurch, daß die Hülse auf ihrer der ersten Druckkammer zugewandten Seite durch einen im Gehäuse des Tandemhauptzylinders angeordneten Ring und auf der anderen Seite mittels einer auf das Gehäuseende aufge­ schraubten Überwurfmutter befestigt wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Reglerventils besteht darin, daß in dem Stufenkolben ein Ventilschließglied angeordnet ist, das mittels eines Stößels an einem radi­ al erweiterten Ende des anderen Kolbens abgestützt ist. Somit wird das Ventil sowohl von der Stufenkolbenbewe­ gung als auch von der Bewegung des anderen Kolbens be­ tätigt.

Zum Erreichen einer sicheren Sperrfunktion des Kolbens bei Ausfall des Vorderachsbremskreises wird vorgeschla­ gen, daß der maximale Verschiebeweg des Stufenkolbens größer ist als der Schließweg des Ventils und der Ver­ schiebeweg des Sperrkolbens größer ist als die Differenz zwischen dem Verschiebeweg des Stufenkolbens und dem Ventilschließweg.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung, die

• Fig. 1 einen Tandemhauptzylinder mit einem in der Haupt­ zylinderbohrung angeordneten Regler (teilweise im Schnitt) zeigt,

näher erläutert.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Tandemhaupt­ zylinder dargestellt, dessen für die Erfindung unbedeu­ tender und außerdem bekannter Teil nicht im Schnitt ge­ zeigt ist. In einem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 angeord­ net, die sich über die gesamte Länge des Gehäuses 1 er­ streckt. In der Bohrung 2 befindet sich ein erster Druck­ kolben 3, der mit seiner Stirnseite eine erste Druckkam­ mer 4 begrenzt. Die erste Druckkammer 4 ist mit in der Zeichnung nicht dargestellten Radzylindern eines Vorder­ achsbremskreises verbunden. Dies ist durch den Pfeil VA angedeutet. Das Gehäuse 1 ist mit einer Bohrung 5 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Behälterstutzens ver­ sehen, von der aus eine Nachlaufbohrung 6 und eine Aus­ gleichsbohrung 7 in die Bohrung 2 führen. - Der erste Druckkolben 3 hat einen zylindrischen Absatz 8, auf dem eine Dichtmanschette 9 mit einem Stützring 10 angeordnet ist, wobei die Dichtmanschette 9 an einer Schulter 11 des Kolbens 3 liegt. Die Schulter 11 weist mehrere achs­ parallele Öffnungen 12 auf, die sich von der als Anlage der Dichtmanschette 9 dienenden Seite bis in einen Ring­ raum 13 erstrecken. Im Bereich des Ringraumes 13 mündet die Ausgleichsbohrung 7 in die Bohrung 2. Ein konischer Fortsatz 14 des Druckkolbens 3 ragt in die erste Druck­ kammer 4.

Eine der bisherigen Beschreibung analoge Anordnung be­ findet sich im nicht geschnittenen Teil der Figur. Diese Anordnung dient der Druckerzeugung für einen Hinterachs­ bremskreis.

Der konische Fortsatz 14 taucht in eine Druckfeder 15 ein, die auf der einen Seite an dem Stützring 10 und auf der anderen Seite an einem gehäusefest in der Boh­ rung 2 befestigten Ring 16 abgestützt ist. Die Druck­ feder 15 dient zur Rückführung des ersten Druckkolbens 3. Auf der dem Druckkolben 3 abgewandten Seite des Ringes 16 ist in der Bohrung 2 eine erste Hülse 17 angeordnet, die die erste Druckkammer 4 begrenzt und die mittels einer Dichtung 18 gegen das Gehäuse 1 abgedichtet ist. - Die erste Hülse 17 weist eine mehrfach abgestufte Boh­ rung 19 auf, in deren engstem Teil ein Kolben 20 gela­ gert ist, der wegen seiner Funktion in der weiteren Be­ schreibung als Sperrkolben 20 bezeichnet wird. Der Sperr­ kolben 20 ist gegen die erste Hülse 17 mittels einer Dichtung 21 abgedichtet. Die Enden 22 und 23 des Sperr­ kolbens 20 sind radial erweitert und dienen zur Begren­ zung seiner axialen Bewegung. Eine Schraubenfeder 24 ist zwischen einer Stufe der ersten Hülse 17 und dem Ende 22 eingespannt und beaufschlagt den Sperrkolben 20 in Richtung auf die erste Druckkammer 4, wodurch in der Ruhelage der Anordnung das Ende 22 in einem bestimmten Abstand zu einem Anschlag 25 gehalten wird.

An das dem Ring 16 abgewandte Ende der ersten Hülse 17 schließt sich eine zweite Hülse 26 an, die mit der er­ sten Hülse 17 gemeinsam ein Gehäuse für einen Regler bildet. Die zweite Hülse 26 ist mittels zweier Dichtun­ gen 27 und 28 gegen das Gehäuse 1 des Tandemhauptzylin­ ders abgedichtet. Die zweite Hülse 26 weist eine abge­ stufte Bohrung 29 auf, in der ein Stufenkolben 30 ange­ ordnet ist, der gegen die Hülse 26 mittels zweier Dich­ tungsringe 31 und 32 abgedichtet ist.

Zwischen den Dichtungen 27 und 28 ist an der Mantelflä­ che der zweiten Hülse 26 ein Ringraum 33 vorgesehen, in den ein Druckmittelanschluß 34 mündet. Letzterer ist mit einer im nicht geschnittenen Teil der Zeichnung angeord­ neten zweiten Druckkammer durch eine Druckmittelleitung 35 verbunden. In der zweiten Hülse 26 sind radiale Druck­ mittelöffnungen 36 angeordnet, die den Ringraum 33 mit einem Reglereinlaßraum 37 verbinden. Der Reglereinlaß­ raum 37 wird von einer Ringfläche des Stufenkolbens 30 begrenzt. Durch eine radiale Bohrung 38 und einen koaxia­ len Druckmitteldurchlaß 39 im Innern des Stufenkolbens 30 ist der Reglereinlaßraum 37 mit einem Reglerauslaßraum 40 verbunden, der von der Stirnfläche der größeren Kolbenstu­ fe begrenzt wird.

An der Stirnseite der größeren Kolbenstufe sind Anschlag­ mittel 41 vorgesehen, durch die sich der Stufenkolben 30 an der ersten Hülse 17 abstützt. In der ersten Hülse 17 radial angeordnete Druckmittelöffnungen 42 verbinden den Reglerauslaßraum 40 mit einem Ringraum 43, in den ein Druckmittelanschluß 44 mündet, welcher mit in der Zeich­ nung nicht dargestellten Radzylindern eines Hinterachs­ bremskreises verbunden ist (durch den Pfeil HA angedeutet).

In dem Druckmitteldurchlaß 39 befindet sich ein Ventil­ schließglied 45, welches durch eine Feder 46 gegen einen Ventilsitz 47 belastet ist. Das Ventilschließglied 45 weist einen aus dem Stufenkolben 30 herausragenden Stößel 48 auf, der an dem Ende 23 des Sperrkolbens 20 abgestützt ist.

Der Stufenkolben 30 wird an seiner kleineren Kolbenstufe von einer Steuerfeder 49 beaufschlagt, gegen die der Stufenkolben bis zu einem Anschlag 50 verschiebbar ist. Die Steuerfeder 49 ist an einer an dem freien Ende der zweiten Hülse 26 befestigten Kappe 51 abgestützt. Eine über das freie Ende der zweiten Hülse 26 gesteckte Über­ wurfmutter 52 ist auf ein am Ende des Gehäuses 1 ange­ ordnetes Gewinde 53 geschraubt. Durch die Überwurfmut­ ter 52, die auf einen Flansch 54 der zweiten Hülse 26 wirkt, wird die zweite Hülse 26 gegen die erste Hülse 17 und diese gegen den Ring 16 gedrückt.

Die Funktionsweise des Tandemhauptzylinders mit Regler wird zunächst für den Normalfall, also wenn beide Brems­ kreise intakt sind, beschrieben, wobei für den Tandem­ hauptzylinder zuerst der Vorderachsbremskreis betrachtet wird, da diese Wirkungsweise für den in der Zeichnung nicht dargestellten Teil des Hauptzylinders genauso gilt.

Bei Betätigung des Bremspedales wird der erste Druck­ kolben 3 gegen die Feder 15 bewegt, dabei überfährt die Dichtmanschette 9 die Nachlaufbohrung 6 und schließt die erste Druckkammer 4. In der Druckkammer 4 wird der Druck erhöht, der sich durch die Bremsleitungen bis zu den Zylindern der Vorderradbremsen fortpflanzt.

Der auf gleiche Weise in einer zweiten Druckkammer erzeug­ te Druck gelangt durch eine Druckmittelleitung 35, einen Druckmittelanschluß 34, einen Ringraum 33 sowie radiale Druckmittelöffnungen 36 in einen Reglereinlaßraum 37. Da der Stufenkolben zunächst von der Kraft der Feder 49 gegen die erste Hülse 17 gedrückt wird und somit der Stößel 48 des Ventilschließgliedes 45 an dem Ende 23 des Sperrkolbens 20 anliegt, ist das Ventil geöffnet und das Druckmittel gelangt ungehindert von dem Regler­ einlaßraum 37 in den Reglerauslaßraum 40. Der in dem Reglerauslaßraum 40 herrschende Druck pflanzt sich durch die Druckmittelöffnungen 42, den Ringraum 43, den Druck­ mittelanschluß 44 und Druckmittelleitungen zu Radzylindern der Hinterradbremsen fort.

Bei Erreichen eines bestimmten Druckpegels wird der Stu­ fenkolben 30 gegen die Steuerfeder 49 verschoben, bis das Schließglied 45 durch Anlegen an den Ventilsitz 47 den Druckmitteldurchlaß 39 verschließt. Bei weiterer Druckerhöhung in den Druckkammern wird den Vorderrad­ bremsen ein ungeminderter, den Hinterradbremsen aber ein geminderter Bremsdruck zugeführt. Bei entsprechender Druckerhöhung im Reglereinlaßraum 37 - dort herrscht immer der ungeminderte Druck - wird der Stufenkolben 30 in Richtung auf den Reglerauslaßraum 40 bewegt. Das Ven­ til wird durch den Stößel 48, der sich wieder an dem Ende 23 des Sperrkolbens 20 abstützt, geöffnet und Druck­ mittel kann vom Reglereinlaßraum 37 in den Reglerauslaß­ raum 40 nachfließen. Daraufhin bewegt sich der Stufen­ kolben 30 wieder gegen die Steuerfeder 49.

Fällt der Hinterachsbremskreis infolge eines Defektes aus, so bleibt die Wirksamkeit des Vorderachsbremskreises voll erhalten. Da in dem Reglerauslaßraum 40 im Gegen­ satz zum ersten Druckraum 4 kein Druck aufgebaut wird, verschiebt sich aufgrund der Druckdifferenz der Sperr­ kolben 20, bis das Ende 22 an dem Anschlag 25 anliegt. Dadurch vergrößert sich das Volumen des Druckraumes 4 so geringfügig, daß dies auf den Pedalweg keinen Einfluß hat.

Fällt umgekehrt der Vorderachsbremskreis aus, so wird bei Betätigung des Bremspedales der erste Druckkolben 3 soweit gegen die Feder 15 verschoben, bis der konische Fortsatz 14 das Ende 22 des Sperrkolbens 20 gegen den Anschlag 25 drückt. In der dem Hinterachsbremskreis zu­ geordneten Druckkammer des Tandemhauptzylinders wird ein Druck erzeugt, der, wie bereits beschrieben, den Stufen­ kolben 30 des Reglers gegen die Steuerfeder 49 bewegt, bis er an den Anschlag 50 stößt. Da der Sperrkolben 20 sich in seiner reglerseitigen Endstellung befindet, kann das Ventil nicht schließen, und der im Hauptzylinder erzeugte Druck wird ungemindert den Radzylindern der Fahrzeughinterräder zugeführt.

Durch entsprechende Dimensionierung der Federkraft und der wirksamen Flächen des Sperrkolbens 20 kann die Steuerung des Reglerventils und damit das Reglerver­ halten beeinflußt werden. Dies ist nur deshalb möglich, weil die Druckdifferenz der im ersten Druckraum 4 und im Reglerauslaßraum 40 herrschenden Drücke an dem Sperr­ kolben 20 wirksam wird.

Claims (8)

1. Tandemhauptzylinder mit einem Regler für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit in einer Bohrung im Gehäuse des Tandemhauptzylinders ange­ ordneten erstem und zweitem Druckkolben, die eine erste und eine zweite Druckkammer begrenzen, wobei die erste Druckkammer mit Radzylindern der Vorder­ achse, die zweite Druckkammer mit einem Reglerein­ gang und der Reglerausgang mit Radzylindern der Hinterachse verbunden ist, und der Regler einen von einer Steuerfeder beaufschlagten Stufenkolben und ein Ventil sowie Mittel aufweist, durch die bei Ausfall des Vorderachsbremskreises das Ventil des Reglers geöffnet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung (2) des Hauptzylin­ dergehäuses einen einheitlichen Durchmesser auf­ weist, und sich über die gesamte Länge des Gehäuses (1) erstreckt, daß die Druckkolben (3 und 3′) und der Regler hintereinander in der Bohrung (2) ange­ ordnet sind, daß die Bauteile des Reglers von mindestens einer in die Bohrung (2) einschiebbaren Hülse (17, 26) mit mehrfach abgestufter Bohrung aufgenommen werden und daß bei Ausfall des Vorderachsbremskreises (VA) das Ventil (45, 47) des Reglers mechanisch durch den die erste Druck­ kammer (4) begrenzenden ersten Druckkolben (3 ) ge­ öffnet wird.

2. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mittel ein in die erste Druckkammer (4) ragender Fortsatz (14) eines ersten Druckkolbens (3) ist.

3. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventil (45, 47) mit einer vom Druck in der ersten Druckkammer (4) beauf­ schlagten Steuereinrichtung (20) versehen ist.

4. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Kolben (20) aufweist, der mittels einer Feder (24) entgegen seiner mechanischen Betätigungs­ richtung vorgespannt ist.

5. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Ringfläche der größeren Kolbenstufe des Regler-Stufenkolbens einen Reglereinlaßraum (37) und die Stirnfläche seiner größeren Kolbenstufe einen Reglerauslaßraum (40) begrenzt.

6. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Stufenkolben (30) ein Ventilschließglied (45) angeordnet ist, das mittels eines Stößels (48) an einem radial errweiter­ ten Ende (23) des Kolbens (20) abgestützt ist.

7. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (17, 26) auf ihrer der ersten Druckkammer (4) zugewandten Seite durch einen im Gehäuse (1) des Tandemhaupt­ zylinders angeordneten Ring (16) und auf der anderen Seite mittels einer auf das Gehäuseende aufge­ schraubten Überwurfmutter (52) befestigt ist.

8. Tandemhauptzylinder nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der maximale Ver­ schiebeweg des Stufenkolbens (30) größer ist als der Schließweg des Ventils (45, 47) und der Verschiebeweg des Kolbens (20) größer ist als die Differenz zwischen dem Verschiebeweg des Stufenkolbens (30) und dem Ventilschließweg.