DE2907441A1

DE2907441A1 - Hauptzylinder fuer hydraulische bremsanlage

Info

Publication number: DE2907441A1
Application number: DE19792907441
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kuroki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1979-10-25
Also published as: FR2421089A1; US4253306A; FR2421089B1; JPS5850906B2; GB2017846B; JPS54129265A; GB2017846A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hauptzylinder zur Verwendung in einer hydraulischen Bremsanlage mit einem vorderen und einem rückwärtigen Satz von Brems zyl indem.

Wie in der Technik bekannt, werden bei Fahrzeugen wie Kraftfahrzeugen hydraulische Bremsanlagen in weitem Umfang verwendet, wobei die Bremsdruckzuführung in zwei unabhängige Kreise aufgeteilt ist, so daß, selbst wenn einer der Kreise gar nicht oder schlecht arbeitet, das Fahrzeug vom anderen Kreis sicher abgebremst werden kann.

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TELEFON (OBO) 333863

TELEX OS-2938O

TELEGRAMME MONAPAT TEUEKOPfERER

Bei einer bekannten hydraulischen Bremsanlage dieses Typs liefert einer der beiden Kreise einen Hauptzylinderdruck von einer Auslaßöffnung eines Hauptzylinders zu den Vorderradbremsen eines Fahrzeugs, während der andere Kreis den Hauptzylinderdruck von der anderen Auslaßöffnung des Hauptzylinders den Hinterradbremszylindern des Fahrzeugs zuführt.

Da andererseits das Gewicht eines Fahrzeugs, das auf die Hinterräder einwirkt, durch die Erscheinung verringert wird, bei der während des Bremsens die Fahrzeugnase absinkt (das sogenannte "Nicken"), ist es erforderlich, den Bremsdruck zu verringern, der den Hinterradbremszylindern zugeführt wird, um Blockieren oder Schleudern bzw. Rutschen der Hinterräder zu verhindern. Um dieses Problem zu lösen, ist bei der herkömmlichen hydraulischen Bremsanlage eine Bremsdrucksteuervorrichtung zwischen Hauptzylinder und den Hinterradbremszylindern vorgesehen, welche dazu dient, den Hinterradbremsdruck relativ zum Vorderradbremsdruck zu verringern oder zu begrenzen. Allerdings leidet die herkömmliche hydraulische Bremsanlage unter den Nachteilen, daß die Bremsdrucksteuervorrichtung teuer ist und die Anbringung und Verrohrung der Bremsdrucksteuervorrichtung mühsam und zeitraubend ist.

Die herkömmliche hydraulische Steueranlage leidet auch unter dem folgenden Fehler oder Nachteil: die Vorderradbremszylinder, die unmittelbar an dem Hauptzylinder angeschlossen sind, werden mit einem Bremsdruck eingespeist, der proportional ist zu einer Kraft, die das Bremspedal des Fahrzeugs niederdrückt, wie durch die Linie a-b-d in Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Andererseits werden die Hinterradbremszylinder, die am Hauptzylinder angeschlossen sind, über die Bremsdrucksteuervorrichtung mit einem Bremsdruck gespeist, der durch die Linie a-b in Fig. 2 gezeigt ist und der proportional ist

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zu der das Bremspedal niederdrückenden Kraft, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft unter einem vorbestimmten Wert F₁ liegt; die Hinterradbremszylinder werden mit einem modulierten Bremsdruck gespeist, der durch die Linie b-e in Fig. 2 gezeigt ist, welcher in einem niedrigeren Maß zunimmt als das Maß der Zunahme im Vorderraddruck b-d in Hinsicht auf die Zunahme in der das Bremspedal niederdrückenden Kraft infolge des Niederdrückens des Bremspedales mit einer Kraft, die über dem vorbestimmten Wert F. liegt. Da dementsprechend die Gesamtbremskraft (d.h. die Summe a-b-d und a-b-e) durch die Linie a-g-h (Fig. 2) angezeigt ist, fällt das Maß, mit dem die Bremskraft bezüglich einer Zunahme in der das Bremspedal niederdrückenden Kraft zunimmt, nach dem Modulationspunkt ab (welcher stattfindet, wenn das Bremspedal mit der oben erwähnten Kraft F₁ niedergedrückt wird). Um somit ein vorgegebenes Maß der Bremsung nach dem Modulationspunkt zu erreichen, muß der Fahrer eine unproportional große Kraftmenge auf das Bremspedal infolge der Modulation des Drucks aufbringen, der den Hinterrädern zugeführt wird.

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen Hauptzylinder vorzusehen, der einach und billig herzustellen ist und der die Verringerung der Arbeit gestattet, um ihn und die zugeordnete Verrohrung im Fahrzeug einzubauen.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Hauptzylinder vorzusehen, welcher den Vorderraddruck in einem Maß steigert, das größer ist als die entsprechende Steigerungsrate bei einer herkömmlichen hydraulischen Bremsanlage, um einen. Ausgleich für die Modulation des Hinterraddrucks zu finden.

Gemäß der Erfindung ist ein Hauptzylinder für ein Kraftfahrzeugvorgesehen, welches ein Bremspedal und einen vordem und hinteren Satz von Bremszylindern aufweist

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und welcher gekennzeichnet ist durch die folgenden Merkmale: ein Gehäuse mit einer abgesetzten Sackbohrung, die hierin ausgebildet ist, sowie einem Vorratsbehälter für hydraulisches Strömungsmittel in Strömungsmittelverbindung mit der abgesetzten Bohrung, wobei diese einen Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser aufweist, der vom offenen Ende der abgesetzten Bohrung wegführt, sowie einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, welcher von dem Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser aus zur Endwand der abgesetzten Bohrung führt; einen ersten abgesetzten Kolben, der verschieblich in der abgesetzten Bohrung aufgenommen ist, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser sowie einen Abschnitt mit großem Durchmesser aufweist; einen zweiten Kolben, der verschieblich im Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser aufgenommen ist, die abgesetzte Bohrung verschließt und betrieblich mit dem Bremspedal verbunden ist, um über das Niederdrücken des Bremspedales zum ersten Kolben hin gedruckt zu werden; der erste und der zweite Kolben begrenzen in der abgesetzten Bohrung eine erste, zweite und dritte Kammer mit variablem Volumen? die erste Kammer wird im Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem ersten und zweiten Kolben begrenzt; die zweite Kammer wird im Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem Absatz des ersten Kolbens zwischen dem Abschnitt mit großem und kleinem Durchmesser und der Schulter der abgesetzten Bohrung zwischen dem Abschnitt mit großem und kleinem Durchmesser begrenzt; und die dritte Kammer wird im Bohrungsabschnitt mit kleinem Durchmesser zwischen dem Ende der abgesetzten Bohrung und dem Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des ersten Kolbens begrenzt; eine erste und zweite Spanneinrichtung, die jeweils im Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem ersten und zweiten Kolben und im Bohrungsabschnitt mit kleinem Durchmesser zwischen dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des ersten Kolbens und dem Ende der abge-

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setzten Bohrung angeordnet ist; eine Kanaleinrichtung, die im ersten Kolben ausgebildet ist, um eine Strömungsmittel verbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer vorzusehen; und eine Ventileinrichtung zum Verschließen der Kanaleinrichtung, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer zu verhindern, wenn ein Druck auftritt, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, welcher in der dritten Kammer vorliegt.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist ein Hauptzylinder für eine Hauptbremsanlage eines Kraftfahrzeuges geoffenbart, welches einen vorderen und rückwärtigen Satz von Bremszylindern aufweist, wobei während des Anlegens des Bremsdruckes über einem vorbestimmten Wert, an welchem die Modulation und Verringerung der Rate auftritt, mit welcher der Druck den rückwärtigen Bremszylindern zugeführt wird, das Maß, mit dem der Bremsdruck den vorderen Bremszylindern zugeführt wird, erhöht, wird, verglichen mit dem Maß vor dem Modulationspunkt.

Die obengenannten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung noch näher ersichtlich, welche im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in welchen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hauptzylinders.ist,

Fig- 2 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen den Vorder- und Hinterradbremsdrücken und der das Bremspedal niederdrückenden Kraft bei einer herkömmlichen hydraulischen Bremsanlage ist, wie sie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung dargestellt

und ^ist'

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Fig. 3 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Vorder- und Hinterradbremsdrücken sowie der das Bremspedal niederdrückenden Kraft bei dem in Fig. 1 gezeigten Hauptzylinder ist.

Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben und Bezug auf Fig. 1 der Zeichnung genommen, in welcher ein erfindungsgemäßer Hauptzylinder gezeigt ist. Der Hauptzylinder, der allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ist mit einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage kombiniert, welche ein Bremspedal 12, einen Satz von Hinterradbremszylindern 14 und einen Satz von Vorderradbremszylindern 16 umfaßt. Der Hauptzylinder 10 umfaßt ein Gehäuse oder einen Körper 18, der in seinem oberen Abschnitt einen Vorratsbehälter 20 umfaßt, der einstückig mit dem Gehäuse 18 ausgebildet ist, um hydraulisches Strömungsmittel 22 zu speichern. Der Vorratsbehälter 20 hat an seinem oberen Abschnitt eine Einlaßöffnung 24, die durch ein abnehmbares Verschlußteil 26 abgedeckt ist.

Das Gehäuse 18 ist in seinem Inneren mit einer Bohrung mit abgesetztem Durchmesser ausgebildet, welche einen Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser 28 und einen Bohrungsabschnitt 3 0 mit kleinem Durchmesser koaxial zum Bohrungsabschnitt 28 aufweist. Der Bohrungsabschnitt 30 ist am einen Ende durch eine Endwand 31 verschlossen. Ein ringförmiger Absatz oder eine Schulter 32 ist derart ausgebildet, daß sie die Bohrungsabschnitte 28 und 30 mit großem und kleinem Durchmesser miteinander verbindet. Ein Arbeitskolben 34 ist verschieblich in dem Bohxungsabschnitt mit großem Durchmesser 28 eingepaßt und ist betrieblich mit dem Bremspedal 12 beispielsweise durch eine Schubstange 36 verbunden. Ein mit abgesetztem Durchmesser versehener Kolben 38 weist einen Abschnitt 40 mit großem

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Durchmesser auf/ der verschieblich in den Bohrungsabschnitt 28 mit großem Durchmesser eingepaßt ist, sowie einen Abschnitt 42 mit kleinem Durchmesser, der verschieb— lieh in den Bohrungsabschnitt 30 mit kleinem Durchmesser eingepaßt ist. Ein ringförmiger Absatz oder eine Schulter 44 ist zwischen dem Abschnitt mit großem und kleinem Durchmesser 40 und 42 ausgebildet. Eine erste hydraulische Strömungsmittelkammer 46 ist im Abschnitt 28 mit großem Durchmesser der abgesetzten Bohrung zwischen dem Arbeitskolben 34 und dem Abschnitt mit größerem Durchmesser 40 des Kolbens 38 mit abgesetztem Durchmesser ausgebildet. Eine zweite hydraulische Strömungsmittelkammer 48 ist in dem Abschnitt 28 mit großem Durchmesser zwischen dem Absatz 32 des Gehäuses 18 und dem Absatz 44 des Kolbens 38 mit abgesetztem Durchmesser ausgebildet. Eine dritte hydraulische Strömungsmittelkammer 50 ist im Abschnitt 3 0 mit kleinem Durchmesser zwischen dem Abschnitt 42 mit kleinem Durchmesser des Kolbens mit abgesetztem Durchmesser und der Endwand 31 der Bohrung 30 mit kleinem Durchmesser ausgebildet- Die erste und dritte hydraulische Kammer 46 und 50 sind mit dem Vorratsbehälter 20 durch eine erste und zweite Einlaßöffnung 54 und 56 in Verbindung bringbar, welche durch die Umgebungswände der Bohrungen 28 bzw. 30 mit großem bzw. kleinem Durchmesser hindurchgehend ausgebildet sind. Ein Paar Dichtteile 58 und 60 wie etwa O-Ringe werden von dem Arbeitskolben 34 getragen und treten mit der Wand der Bohrung 28 mit großem Durchmesser in Eingriff, um den Strömungsmittelstrom hinter diese zu vermeiden. Wenn das Bremspedal 12 nicht niedergedrückt wird, dann ist das Dichtteil 58 außerhalb der Einlaßöffnung 54 bezüglich, der ersten hydraulischen Kammer 46 angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß die erste hydraulische Kammer 46 mit dem Vorratsbehälter 20 über die Einlaßöffnung 54 sowie ein Spiel (nicht gezeigt) zwischen der Wand der Bohrung 28 mit großem Durchmesser und dem . Arbeitskolben 34 in Verbindung steht. Dichtteile 62,

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und 66 wie etwa O-Ringe sind an dem Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser angeordnet und stehen mit den Wänden der Bohrungen 28 und 30 mit großem und kleinem Durchmesser in Eingriff und verhindern den Strömungsmittelstrom darüberhinaus. Wenn das Bremspedal 12 nicht niedergedrückt ist, dann ist das Dichtungsteil 62 außerhalb der Einlaßöffnung 56 hinsichtlich der dritten hydraulischen Kammer 50 angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, so daß die dritte hydraulische Kammer 50 mit dem Vorratsbehälter 20 über die Einlaßöffnung 56 und ein Spiel (nicht gezeigt) zwischen der Wand der Bohrung 30 mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 42 mit kleinem Durchmesser in Verbindung steht. Ein Kanal 68 ist durch die Wand der Bohrung 28 mit großem Durchmesser hindurchgehend ausgebildet und verbindet den Vorratsbehälter 20 mit der Bohrung 28 mit großem Durchmesser zwischen den Dichtteilen 58 und 60, um den Druck des Strömungsmittels in der Bohrung 28 dazwischen bei Umgebungsdruck zu halten. Ein Kanal 70 ist durch die Wand der Bohrung 30 mit kleinem Durchmesser hindurchgehend ausgebildet und verbindet den Vorratsbehälter 20 mit der Bohrung 30 mit kleinem Durchmesser zwischen den Dichtteilen 62 und 64, um den Druck des Strömungsmittels in der Bohrung 30 hierzwischen bei Umgebungs-Atmosphärendruck zu halten. Auslaßkanäle 7 2 und 7 4 sind jeweils durch die Wände der Bohrungen 28 und 30 mit großem und kleinem Durchmesser hindurchgehend ausgebildet. Die zweite hydraulische Kammer 48 ist mit den Hinterradbremszylindern über den Auslaßkanal 72 und eine Leitung 76 verbunden, während die dritte hydraulische Kammer 50 mit dem Vorderradbremszylindern 16 über den Auslaßkanal 74 und eine Leitung 78 verbunden ist. Eine Feder 80 ist in der ersten hydraulischen Kammer 46 angeordnet und drückt den Arbeits— kolben 34 sowie den Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser in entgegengesetzte Richtungen. Eine Feder 82 ist in der dritten hydraulischen Kammer 50 angeordnet und drückt den

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Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser zum Arbeitskolben 34 hin.

Der Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser ist in seinem Inneren mit einer Bohrung 84 mit abgesetztem Durchmeser ausgebildet, welche eine Bohrung 86 mit großem Durchmesser umfaßt, die sich in die dritte hydraulische Kammer 50 öffnet, sowie eine Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser, die sich am einen Ende in die Bohrung 86 mit großem Durchmesser öffnet und am anderen Ende mittels einer Endwand 90 verschlossen ist. Ein ringförmiger Absatz oder eine Schulter 92 ist zwischen den Bohrungen 86 und 88 mit großem und kleinem Durchmesser ausgebildet und dient als Ventilsitz, wie nachfolgend beschrieben wird. Ein Kolben bzw. Stößel 94 ist in der Bohrung 84 mit abgesetztem Durchmesser angeordnet und umfaßt einen Abschnitt 96 mit großem Durchmesser, der verschieblich in die Bohrung 86 mit großem Durchmesser eingepaßt ist, sowie einen Abschnitt 98 mit kleinem Durchmesser, der am Abschnitt 96 mit großem Durchmesser befestigt ist und sich in die Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser hineinerstreckt. Der Abschnitt 98 mit kleinem Durchmesser weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der der Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser, so daß ein Spielraum 100 zwischen dem Abschnitt 98 mit kleinem Durchmesser und der umgebenden Wand der Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser festgelegt wird. Eine Kanaleinrichtung, die allgemein durch das Bezugszeichen 101 bezeichnet ist, ist vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 46 und 48 vorzusehen. Die Kanaleinrichtung 101 umfaßt den Spielraum 100, einen Zwischenraum 102 zwischen dem Ventilsitz 92 und dem Abschnitt 96 mit großem Durchmesser, einem Kanal 104, der in dem Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer 46 und dem Raim 102 herstellt, sowie einen Kanal 106,

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der in dem Abschnitt 42 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 38 ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer 48 und dem Spielraum 100 herstellt. Der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser weist einen Endabschnitt 107 auf, der gegenüber der dritten hydraulischen Kammer 50 freiliegt, um den hiergegen wirkenden Druck des hydraulischen Strömungsmittels aufzunehmen, welcher den Stößel 94 in der Zeichnung nach rechts drückt. Der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser dient als Steuerventil, welches mit dem Ventilsitz 92 zusammenwirkt, und die Kanaleinrichtung 101 öffnet und schließt, um eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 46 und 48 in. Abhängigkeit von den hydraulischen Strömungsmitteldrücken in der dritten Kammer 50 unter und über einem vorbestimmten Wert zuzulassen und zu verschließen. Um den .Abschluß der Kanaleinrichtung 101 durch den Abschnitt 96 mit großem Durchmesser zu sichern, ist eine Ventildichtung 108 an einer Schulter des Abschnitts 96 mit großem Durchmesser befestigt. Die Ventildichtung 108 wird in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz 92 gebracht, wenn der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser die Kanaleinrichtung 101 schließt bzw. öffnet. Ein Dichtteil 110 wie etwa ein 0-Ring,welcher vom Abschnitt 96 mit großem Durchmesser getragen ist, steht in Eingriff mit der Wand der Bohrung 86 mit großem Durchmesser und verhindert den Strömungsmittelstrom hierüber hinweg. Ein Dichtteil 112, das von dem Abschnitt 98 mit kleinem Durchmesser getragen wird, steht in Eingriff mit der Wand der Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser und trennt einen Raum 114 zwischen einem Ende des Abschnitts 98 mit kleinem Durchmesser und der Endwand 90 der Bohrung 88 mit kleinem Durchmesser gegenüber dem Spielraum 100 und dem Kanal 106 ab. Eine Feder 116 ist in dem Raum 114 angeordnet und drückt den Stößel 94 in einer Richtung nach links gemäß der Zeichnung, wobei der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser die Kanaleinrichtung 101 öffnet. Ein Anschlag

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" ¹⁴ " 2SQ7441

118 wird von der Wand der Bohrung 86 mit großem Durchmesser getragen und begrenzt die Bewegung des Stößels 94 in der Richtung nach links.

Der Hauptzylinder 10, der somit beschrieben wurde, arbeitet auf die folgende Weise:

Der Hauptzylinder 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, befindet sich in einem Zustand, in dem die Bremsen nicht angelegt sind, und in dem das Bremspedal 12 nicht niedergedrückt ist. Somit wird, wenn das Bremspedal 12 niedergedrückt wird, der Arbeitskolben 34 und der Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser nach links gemäß der Zeichnung entgegen den Kräftender Federn 80 bzw. 82 gedrückt. Wenn die Dichtteile 58 und 62 die Einlaßöffnungen 54 und 56 passieren, um die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 20 und der ersten hydraulischen Kammer 46 bzw. die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 20 und der dritten hydraulischen Kammer 50 zu verschließen, wird hydraulisches Strömungsmittel aus der zweiten hydraulischen Kammer 48 zu den Hinterradbrems zylindern 14 und aus der dritten hydraulischen Kammer 50 zu den Vorderradbremszylindern 16 gedrückt, um Schuhe gegen Bremsen zu bewegen oder Klötze gegen Scheiben, wenn die Bremsen des Fahrzeugs beispielsweise Trommel- oder Scheibenbremsen sind. Wenn die Schuhe gegen die Trommeln oder die Klötze gegen die Scheiben angedrückt werden, dann werden hydraulische Stromungsmitteldrücke P , P und P,- jeweils in der ersten,

Ά IC X

zweiten und dritten hydraulischen Kammer 46, 48 und 50 erzeugt. Nimmt man an, daß F eine Kraft ist, welche das Bremspedal 12 niederdrückt, und A- der druckaufnehmende Oberflächenbereich oder der wirksame Oberflächenbereich sowohl des Arbeitskolbens 34 als auch des Abschnitts 40 mit großem Durchmesser des Kolbens 38 mit abgesetztem Durchmesser ist, dann wird der hydraulische Strömungsmitteldruck P (Hauptzylinderdruck) definiert wie folgt:

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^FA~ A₁ (1)

Zu dieser Zeit wird, da sich der Stößel 94 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet, in welcher der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser die Kanaleinrichtung 101 öffnet, um die Verbindung zwischen der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 46 und 48 zu gestatten, der hydraulische Strömungsmitteldruck P in der ersten hydraulischen Kammer 46 der zweiten hydraulischen Kammer 48 über den Kanal 104, den Zwischenraum 102, den Spielraum 100 und den Kanal 106 zugeführt. Demzufolge wird der hydraulische Strömungsmitteldruck P (Hinterradbremsdruck) in der zweiten hydraulischen Kammer 48 definiert wie folgt:

ρ _ ρ _ _F_

r ^PA (2)

^A1

Eine Kraft F', die den Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser gemäß der Zeichnung nach links drückt, wird durch die Differenz zwischen der Kraft dargestellt, die auf den Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser nach links durch den hydraulischen Strömungsmitteldruck P in der ersten hydraulischen Kammer 46 ausgeübt wird, sowie die Kraft, die auf den mit abgesetztem Durchmesser versehenen Kolben 38 nach rechts durch den hydraulischen Strömungsmitteldruck P in der zweiten hydraulischen Kammer 48 ausgeübt wird. Wenn man demzufolge unterstellt, daß A^ der wirksame Oberflächenbereich des Abschnitts 42 mit kleinem Durchmesser des Kolbens 38 mit abgesetztem Durchmesser ist, dann wird die Kraft F' durch den nachfolgenden Ausdruck dargestellt:

F¹ = P_A · A₁ - P_r (A₁ - A2), da P = P aus der Gleichung (2), gilt:

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F· = P_A · A₂ (3)

Als nächstes wird der hydraulische Strömungsmitteldruck Ρ- (Vorderradbremsdruck) in der dritten hydraulischen Kammer 50 durch die folgende Formel ausgedrückt:

F¹

Kombiniert man diese Gleichung mit der Gleichung (3) , dann ergibt sich folgendes:

^Pf ^{= P}A

Wie aus der obenstehenden Beschreibung des Betriebes ersichtlich ist, werden, soweit der Stößel 94 die Kanal— einrichtung 101 öffnet, der Vorder- und Hinterradbremsdruck P und P gleich dem hydraulischen Strömungsmitteldruck P in der ersten hydraulischen Kammer 46, d.h.

P~ ρ — ρ — _

f r A A₁ (4).

Wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F erhöht wird,dann schließt der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 in der folgenden Weise. Unterstellt man, daß F die Kraft der Feder 116 ist, A- der Querschnittsbereich des Abschnitts 98 mit kleinem Durchmesser des Stößels 94, und A. der wirksame Oberflächenbereich des Abschnitts 96 mit großem Durchmesser des Stößels 94, dann zeigt, wenn der Abschnitt 96 mit großem Durchmesser die Kanaleinrichtung 101 öffnet, die folgende Gleichung den Zusammenhang der Kräfte an, die auf den Stößel 94 einwirken und sich im Gleichgewicht befinden:

^Pf " ^A4 ^{= P}r ^(A4 " ^A3^{} + F}s

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da P_f = P (aus der Gleichung (4)), gilt:

- P_f

deshalb gilt:
F

diese hydraulischen Strömungsmitteldrücke P_ und P sind kritische Werte oder die Höchstwerte, mit denen der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 öffnen kann. Wenn die das Bremspedal 12 niederdrückende Kraft F über einem vorbestimmten Wert F steht, an welchem die hydraulischen Strömungsmitteldrücke P- und P bei den kritischen Werten liegen, dann schließt der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101, um die Verbindung zwischen der ersten und zweiten hydraulischen Kammer 46 und 48 zu verschließen.

Wenn der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 verschließt, dann verliert der Stößel 94 wirksam die Oberfläche, die den Strömungsmitteldruck P in der hydraulischen Kammer 48 aufnimmt, d.h. der Ausdruck P (A. - A_) der Gleichung (5) wird Null. Wenn demzufolge der Stößel 94 in eine geschlossene Stellung bewegt wird, in der er die Kanaleinrichtung 101 schließt, wird er in der geschlossenen Stellung gehalten, solange nicht P- - A. < F . Wenn

11 *± S

der hydraulische Strömungsmitteldruck P_f erhöht wird, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F erhöht wird, wenn der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 verschließt, dann wird, da der Stößel 94 sich nicht weiter nach rechts in der Zeichnung aus der geschlossenen Stellung herausbewegen kann, die Feder 116 nicht noch weiter zusammengedrückt, und die Kraft F der Feder 116 wird nicht

erhöht. Demzufolge wird der Zustand P,- · A. > F aufrecht-

f 4 s

erhalten. Deshalb wird der Stößel 94 in der geschlossenen Stellung gehalten.

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Wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über den Wert F erhöht wird, dann ist, da der Stößel 94 in der geschlossenen Stellung, wie oben erwähnt, gehalten wird, die Kraft des hydraulischen Strömungsmittels V , welche den Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser in der Zeichnung nach links drückt, im Gleichgewicht mit den Kräften der hydraulischen Strömungsmitteldrücke P und P , welche den Kolben 38 mit abgesetztem Dμrchmesser in der Zeichnung nach rechts drücken. Der Zusammenhang dieser Kräfte wird, durch die folgende Gleichung dargestellt:

P_f - A_{2 +} P^A₁ - A₂) = P_A._Ai - F (6)

Die Werte der hydraulischen Strömungsmitteldrücke P_ und P werden durch A_?, (A₁ - A„) und die jeweilige Druckunnachgiebigkeit () der Vorder- und Hinterradbremssysteme bestimmt. Wenn man unterstellt, daß bei der Verlagerung Δ s des Kolbens mit abgesetztem Durchmesser hydraulisches Strömungsmittel Zi S · A_ von der Auslaßöffnung 74 den Vorderradbrems-zylindern 16 zugeführt wird, und hydraulisches Strömungsmittel von As (A - A) von der Auslaßöffnung 72 den Hinterradbremszylindern 14 zugeführt wird, und daß die Druckunnachgiebigkeiten der Vorder- -und Hinterradbremssysterne Q,- bzw. Q betragen, dann stellen die nachfolgenden Gleichungen die Erhöhungen Δ P,- und Δ ρ in den

hydraulischen Strömungsmitteldrücken P₄. und P bei der ι xr

Verlagerung Δ S des Kolbens 38 mit abgesetztem Durchmesser dar:

Δ P_f = Q_f · A₂ ·A S

Δρ = QJa₁ - A₂) -As

Demzufolge kann von diesen beiden Gleichungen abgeleitet werden wie folgt:

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°r . ^A1 - ^A2

Q_f A₂ (7)

Wird man vorher Q_f und Q mißt und ordnungsgemäß A₁ und A„ in Übereinstimmung mit Q,. und Q festlegt, dann ist A*\- fr

unter 1, d.h.

Somit kann der Hauptzylinder 10 das Blockieren oder Rutschen bzw. Schleudern der Hinterräder in ähnlicher Weise wie ein herkömmlicher Hauptzylinder verhindern, der von einem Bremsdruck-Bemessungsventil oder -Begrenzungsventil gefolgt ist.

Mit dem Hauptzylinder 10 ist das Verhältnis der Zunahme im Vorderradbremsdruck P^ zur Zunahme in der das Bremspedal niederdrückenden Kraft F, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem Wert F liegt, größer als die Zunahme des Vorderradbremsdrucks P,., wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F unter dem Vfert F_Q liegt, und zwar geschieht das auf die folgende Weise:

Ein Anpassen der Gleichung (4) gibt die folgende Gleichung, die die Zunahmerate im Vorderradbremsdruck P-, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F unter dem Wert F liegt:

(8)

Wenn man annimmt, daß P. , P und P^ die hydraulischen

Ao' ro fo ·*

Strömungsmitteldrücke der ersten, zweiten und dritten hydraulischen Kammer 46, 48 bzw. 50 bei der das Bremspedal niederdrückenden Kraft F sind, und wenn man die Werte

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P , P /P- und F aus P , P , P^ und F in die Gleichung

xtlO jTO HO O A 3l X

(4) und (6) einsetzt, dann ergibt sich die nachfolgende Gleichung, die den Gleichgewichtszustand der Kräfte an dem Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser in dem Augenblick darstellen, imfem der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 schließt, d.h., bei der das Bremspedal niederdrückenden Kraft F :
ο

^Pfo'^A1 .= ^Pro"^A1 ^{= P}Ao'^A1 ^{= P}fo*^A2 ^{+ P}ro^{A1 " ^A2^)=Fo ⁽⁹⁾

In diesem Zustand wird, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F um einen Wert A F derart erhöht wird, daß die Vorder- und Hinterradbremsdrücke P-_ und P jeweils

A Λ

durch die Werte ^J P^ und./I P erhöht werden, die folgende Gleichung aus der Gleichung (6) erhalten:

(P_fo+ZlP_f)A₂+(P_ro+/JP_r) (A₁-A₂) = F_o +Δ F . (10)

Zieht man die Gleichung (9) von der Gleichung (10) ab, dann ergibt sich:

Af =Ap_f-A₂ + ^P₃JA₁ - A₂) (11)

Deshalb gilt:

A p_f 4p_f

A^Pf'^A2 ⁺ £^Pr^(A1 " ^A2^} und deshalb ergibt sich:

i^Pf . ¹

(12)

2 ⁺ Δ ^{P 1} " ²

^A2 ⁺ Δ ^Pf ¹ " ²

Die Gleichung (12) stellt die Zunahmerate des Vorderradbremsdrucks P.p dar, wenn die das Bremspedal nieder—

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drückende Kraft F über dem Wert F liegt. Zieht man die Gleichung (8) von der Gleichung (T2) ab, dann ergibt sich

^Α2

- ^A2^)]

^A1^[A2

^ir
Da ■ · - unter 1 liegt, wie oben erwähnt, und da A₁ > A ,

Af ... 12

i^Pr
sind die Ausdrücke (1 —■ ) und (A - Ä ) beide positiv.

O r

Dementsprechend gilt

Deshalb ist die Zunahmerate des Vorderradbremsdrucks P_, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem Wert F liegt, größer als die Zunahmerate des Vorderradbremsdrucks P_f, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F unter dem Wert F liegt. -

Als nächstes wird_r wenn man aus der Gleichung (11) das

Verhältnis —j der Zunahme des Hinterradbremsdrucks

P zur Zunahme der das Bremspedal niederdrückenden

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Kraft F erhält, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem Wert F liegt, die Zunahmerate

Δ ^p °

·■' - ausgedrückt als
Δ F

A?_r

Δ ^Pf

Λ P_r ^A2 ^A1 ^A2

^Pr 1
Da — = ■=— aus der Gleichung (4) , ergibt das Abziehen

^Pr ^ P_r
der Zunahmerate =7— von :

^Pr 1 1

Α_Λ

+ A₁ -

A — A +A

^A2 ^Ä1 ^Ä2

[A₁ + A₂ (-^ - 1) ]

ZlP

Δ ^pf
^A1^[A1 ^{+ A}2 ⁽

Δ*·

■ ψ

Da —— über 1 liegt, wie oben erwähnt, ist der Ausdruck Δ r

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(1- ■ ■ ■ ) negativ. Deshalb gilt

A P P

^r r - _Λ

Demnach ist die Zunahmerate des Hinterradbrerasdruck.es P , wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem Wert F liegt, kleiner als die Zunahmerate. des Hinterradbremsdrucks P , wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F unter dem Wert F liegt.

Wenn in der Vorderradbremsanlage keine oder eine falsche Funktion stattfindet, so daß kein hydraulischer Strömungsmitteldruck in der dritten hydraulischen Kammer 50 erzeugt wird, dann öffnet der Stößel 94 die Kanaleinrichtung 101 ständig. Demzufolge bewegt, wenn der hydraulische Strömungsmitteldruck P in der ersten hydraulischen Kammer 46 in Abhängigkeit von dem Niederdrücken des Bremspedals 12 erzeugt wird, der hydraulische Strömungsmitteldruck P den Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser derart, daß er das Volumen der dritten hydraulischen Kammer 50 verringert, und er wird gleichzeitig in Form des Hinterradbremsdruckes P zu den Hinterradbremszylindern 14 über den Kanal 104, den Raum 102, den Spielraum 100 und den Kanal 106 gedrückt. In diesem Beispiel genügt der Hinterradbremsdruck P der Gleichung (4).

Wenn in der Hinterradbremsanlage ein Ausfall derart stattfindet, daß hydraulisches Strömungsmittel in der zweiten hydraulischen Kammer 48 oder sowohl in der ersten als auch der zweiten hydraulischen Kammer 46 und 48 entweicht, dann wird der Kolben 38 mit abgesetztem Durchmesser von der Feder 80 verschoben, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Arbeitskolbens 34 durch Niederdrücken des Bremspedales 12 nach links verschoben war. Ähnlich dem

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Fall, in dem in der Hinterradbremsanlage kein Ausfall stattfindet, wird der Vorderradbremsdruck P^ in der dritten hydraulischen Kammer 50 in Übereinstimmung mit einer Kraft erzeugt, die den mit Absatz versehenen Kolben 38 verschiebt, d.h., mit der das Bremspedal niederdrückenden Kraft F, und wird zu den Vorderradbrems zylindern 16 geführt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Vorderradbremsdruck, dem Hinterradbremsdruck und dem gesamten Fahrzeugbremsdruck als Funktion der das Bremspedal niederdrückenden Kraft bei dem in Fig. 1 gezeigten Tandem-Hauptzylinder. Der Vorderradbremsdruck und der Hinterradbremsdruck nehmen beide in proportionalem Verhältnis zu und sind einander gleich, wie durch die Linie P_ und P in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F bis zum vorbestimmten Wert F zunimmt. Wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem vorbestimmten Wert F liegt, dann nimmt der Hinterradbremsdruck mit einer Zunahmerate zu, die kleiner ist als die Zunahmerate, die dann vorliegt,.wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft unter dem vorbestimmten Wert F liegt, wie dies durch die Linie P in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem vorbestimmten Wert F liegt, dann nimmt der Vorderradbremsdruck mit einer Zunahmerate zu, die größer ist als die Zunahmerate, die dann vorliegt, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F unter dem vorbestimmten Wert F liegt, wie durch die Linie P_f in Fig. 3 gezeigt ist. Eine derartige Zunahme in der Zunahmerate des Vorderradbremsdruckes bietet einen Ausgleich für die Verringerung der Zunahmerate im Hinterradbremsdruck. Der gesamte Fahrzeugbremsdruck, der durch die Linie P in Fig. 3 gezeigt ist, kann proportional zu der das Bremspedal niederdrückenden Kraft sein.

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Es wird somit ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es der vorliegende Hauptzylinder unnötig macht, eine Bremsdruck-Steuer- bzw. -Regelvorrichtung in einem Bremsdruckzufuhr— umlauf zwischen einem herkömmlichen Hauptzylinder und Bremszylindern vorzusehen, so daß die Produktionskosten verringert und die Verrohrung vereinfacht ist, und daß die Bremsdrucksteuervorrichtung den Mangel in der Fahrzeugbremswirkung aufhebt, wenn die das Bremspedal niederdrückende Kraft F über dem Wert F liegt.

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Claims

PATEN T ANWÄLTE 2907A41 A. GRUNECKER H. KINKELDEY DR-INS W. STOCKMAIR OR-INQ - AeE ICALTECHI K. SCHUMANN DR. RER. NAT. - OPL-PHYS. P. H. JAKOB OPL-ING. G.BEZOLD CRRSlNAT-D(PL-CHBVt 8 MÜNCHEN MAXIMIUANSTRASSE 26. Feb.. 1979 P 15 544- Nissan Motor Company, Limited No. 2. Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan Ansprüche

1. j Hauptzylinder für ein Kraftfahrzeug mit einem
^--Bremspedal sowie vorderen und rückwärtigen Sätzen von
Br ems zylindern, gekennze ichnet durch, die folgenden Merkmale:

ein Gehäuse mit einer abgesetzten Sackbohrung, die hierin ausgebildet ist, sowie einem Vorratsbehälter für hydraulisches Strömungsmittel,
der in Strömungsmittelverbindung mit der abgesetzten Bohrung steht, welche einen Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser aufweist, welcher vom offenen Ende der abgesetzten Bohrung ausgeht, sowie einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, welcher vom Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser bis zur Endwand der abgesetzten Bohrung

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TELEFON (OSS) 29 2862

TELEX 05-2Θ380

TELEQRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

führt,

einen ersten, abgesetzten Kolben (38) , der verschieblich in der abgesetzten Bohrung aufgenommen ist, wobei der erste Kolben einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser sowie einen Abschnitt mit großem Durchmesser aufweist,

einen zweiten Kolben (34), der verschieblich in dem Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser aufgenommen ist und die abgesetzte Bohrung verschließt, wobei der zweite Kolben betrieblich mit dem Bremspedal verbunden ist, um gegen den ersten Kolben über den Druck des Bremspedales gedrückt zu werden, der erste und der zweite Kolben begrenzen in der abgesetzten Bohrung eine erste, zweite und dritte Kammer mit variablem Volumen, die erste Kammer (46) wird in dem Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem ersten und zweiten Kolben begrenzt,

die zweite Kammer (48) wird in dem Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem Absatz des ersten Kolbens zwischen den Abschnitten mit großem und kleinem Durchmesser sowie der Schulter der abgesetzten Bohrung zwischen den Abschnitten mit großem und kleinem Durchmesser begrenzt, und

die dritte Kammer (50) wird in dem Bohrungsabschnitt mit kleinem Durchmesser zwischen dem Ende der . abgesetzten Bohrung und dem Ende des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des ersten Kolbens begrenzt,

eine erste und zweite Spanneinrichtung (80, 82) ist jeweils im Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser zwischen dem ersten und zweiten Kolben und im Bohrungsabschnitt mit kleinem Durchmesser zwischen dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser des ersten Kolbens und dem Ende der abgesetzten Bohrung angeordnet,

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eine Kanaleinrichtung (100) ist im ersten Kolben ausgebildet, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer vorzusehen, und

- eine Ventileinrichtung (94) zum Sperren der Kanaleinrichtung, um eine Ströraungsmittelverbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer infolge eines Drucks zu verhindern, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, der in der dritten Kammer vorliegt.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine zweite und dritte Kanaleinrichtung (54, 56} , um die jeweilige Strömungsmittelverbindung zwischen dem. Vorratsbehälter und dem Bohrungsabschnitt mit großem Durchmesser sowie dem Bohrungsabschnitt mit kleinem Durchmesser vorzusehen, wobei die zweite und dritte Kanaleinrichtung jeweils mit der ersten und dritten Kammer in Verbindung steht, wenn das Bremspedal nicht niedergedrückt ist, und gegenüber der ersten und dritten Kammer isoliert ist, wenn das Bremspedal über ein bestimmtes Maß hinaus niedergedrückt ist.

3. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Kammer in Strömungsmittelverbindung mit dem rückwärtigen bzw. vorderen Bremszylinder steht.

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