DE3022642C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Radbremse mit eingebauter Drucksteuervorrichtung, bei der ein auf die Bremselemente wirkender Bremskolben mit seinem Außenumfang in einem gehäusefesten Zylinder geführt ist, am Außenumnfang eine von einem Abschnitt größeren Durchmessers zu einem Abschnitt kleineren Durchmessers überleitende Stufe aufweist, deren Fläche die eine Druckfläche bildet, und zwei durch Dichtungen abgedichtete Arbeitsräume mit je einer Druckfläche begrenzt und bei der der Druckmitteleingang mit dem ersten Arbeitsraum direkt und mit dem zweiten Arbeitsraum über ein Schaltventil verbunden ist, das bei Erreichen eines Grenzwerts des Eingangsdrucks schaltet.

Bei einer bekannten Radbremse dieser Art (DE-AS 14 30 226, Fig. 1) gibt es zwei gegeneinander wirkende Bremskolben, von denen der linke Bremskolben sowohl im gehäusefesten Zylinder als auch im rechten Bremskolben geführt ist. Der rechte Bremskolben ist napfförmig ausgebildet. Die Wandstärke dieses Napfes bildet die dem ersten Arbeitsraum zugeordnete Druckfläche, der Napfboden bildet die dem zweiten Arbeitsraum zugeordnete Druckfläche. Der erste und der zweite Arbeitsraum sind durch ein im linken Kolben angeordnetes Schaltventil verbunden. Nach dem Schließen des Schaltventils ist der zweite Arbeitsraum vollständig abgeschlossen, so daß bei weiterem Auseinanderdringen der beiden Kolben ein Unterdruck entsteht, der Störungen hervorrufen kann.

Bei dieser bekannten Radbremse müssen drei Teile, nämlich der gehäusefeste Zylinder und die beiden Bremskolben genau zentrisch zueinander montiert werden. Dies stößt auf Fertigungsschwierigkeiten und begründet eine erhebliche Störanfälligkeit.

Obwohl schon lange der Wunsch besteht, durch Einbau der Drucksteuervorrichtung in die Radbremse an Gewicht zu sparen und die Montage der hydraulischen Anlage zu vereinfachen, hat die bekannte Konstruktion auf dem Markt keinen Eingang gefunden.

EP-OS 5 675 zeigt einen Radbremszylinder mit zwei stufenlosen Bremskolben, die vom Druck in einem gemeinsamen Arbeitsraum beaufschlagt werden. Beide Bremskolben werden ausschließlich an ihren mit dem Gehäuse zusammenwirkenden Mantelflächen geführt. Der rechte der beiden Kolben weist ein Steuerventil auf, das nach Erreichen eines vorbestimmten Steuerdrucks den weiteren Druckanstieg verringert.

DE-OS 27 39 915 offenbart eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem Bremszylinder, in dem zwei stufenlose Kolben angeordnet sind, die von einem Druck in einem gemeinsamen Druckraum beaufschlagt werden. Beide Bremskolben werden ausschließlich an ihren mit dem Gehäuse zusammenwirkenden Mantelflächen geführt. Der Druckraum steht über ein Schaltventil, das bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks öffnet, mit einem Klemmelement in Verbindung, das einen der beiden Kolben mit einer Reibkraft beaufschlagt, wodurch die eigentliche Bremskraft reduziert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radbremse mit eingebauter Drucksteuervorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die leicht zu fertigen und wenig störanfällig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bremskolben ausschließlich an seiner mit gehäusefesten Teilen zusammenwirkenden Mantelfläche geführt ist, daß die Stufe die Druckfläche des zweiten Arbeitsraumes bildet und daß die eine Dichtung des zweiten Arbeitsraumes den Bremskolben an dem sich an den Abschnitt größeren Durchmessers anschließenden Abschnitt umgibt axialverschieblich und den zweiten Arbeitsraum nach außen abdichtet.

Eine solche Radbremse erlaubt es, wie im bekannten Fall, die Bremskraft bis zum Grenzwert des Eingangsdrucks linear mit dem Eingangsdruck, danach aber langsamer ansteigen zu lassen. Die Herstellung ist aber wesentlich einfacher, weil lediglich zwei Teile ineinander geführt werden müssen, nämlich der Bremskolben mit seiner Mantelfläche im zugehörigen Zylinder. Die Führung kann an einem Mantelflächenabschnitt kleineren oder größeren Durchmessers oder auch an zwei Mantelflächenabschnitten unterschiedlichen Durchmessers erfolgen.

Weil der Bremskolben ausschließlich an seiner mit gehäusefesten Teilen zusammenwirkenden Mantelfläche geführt ist, sind Verklemmungen praktisch ausgeschlossen, so daß auch die Störanfälligkeit gering ist. Störungen durch Unterdruck im zweiten Arbeitsraum sind nicht möglich, da der zweite Arbeitsraum nunmehr außen liegt und die eine Dichtung den Abschnitt kleineren Durchmessers umgibt, also axial auf den Kolben verschoben werden kann. Damit wird bei auftretendem Unterdruck das Volumen des zweiten Arbeitsraumes aufrechterhalten.

Bei einer ersten Ausführungsform weist die Stufenfläche in die gleiche Richtung wie die andere Druckfläche und das Schaltventil schließt bei Erreichen des Grenzwerts des Eingangsdrucks. Die Stufe ragt daher über die andere Druckfläche hinaus und der zugehörige Arbeitsraum wird beim Umschalten vom Druckmitteleingang abgetrennt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Stufenfläche der anderen Druckfläche abgewandt und das Schaltventil öffnet bei Erreichen des Grenzwerts des Eingangsdrucks. Hier geht die Stufe mit Bezug auf die andere Druckfläche nach innen. Die wirksame Druckfläche wird verringert. Der der Stufenfläche zugeordnete Arbeitsraum wird daher erst beim Umschalten mit dem Druckmitteleingang verbunden.

Um das Druckmittel aus dem der Stufe zugeordneten Arbeitsraum bei noch geschlossenem Schaltventil verdrängen zu können, kann der der Stufenfläche zugeordnete Arbeitsraum mit einem Ausgleichsraum verbunden sein, der eine federnachgiebige Wand aufweist. Außerdem sollte das Schaltventil durch ein in Gegenrichtung öffnendes Rückschlagventil, insbesondere eine am Bremskolben angeordnete Lippen-Ringdichtung überbrückt sein.

Ferner kann der Bremskolben zu beiden Seiten der Stufe geführt sein. Trotz dieser Doppelführung bleiben die eingangs erwähnten Vorteile erhalten, weil die Führungsflächen paarweise am gleichen Bauteil vorgesehen sind.

Der Ventilsitz des Schaltventils kann mit dem Bremskolben verbunden und das Verschlußstück in einem Hohlraum des Bremskolbens eingebaut sein. Dies ist eine sehr platzsparende Bauweise.

Das Schaltventil kann aber auch im Gehäuse außerhalb des Zylinders angeordnet sein. Hier kann man sonst ungenutzte Teile des Gehäuses für den Einbau des Schaltventils verwenden.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn zwei entgegengesetzt wirkende Bremskolben in einer gemeinsamen Zylinderbohrung geführt sind und ihre den Stufen zugeordneten Arbeitsräume über ein gemeinsames Schaltventil mit dem Druckmitteleingang verbunden sind. Hier genügt eine Zylinderbohrung und ein Schaltventil für zwei Bremskolben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kolben-Zylinder- Einheit einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Doppel-Kolben- Zylinder-Einheit einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine Abwandlung der Fig. 2 und

Fig. 4 in einem Diagramm die auf das Bremselement wirkende Kraft F in Abhängigkeit vom Eingangsdruck P.

In Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Zylinder 2 vorgesehen, der über eine Stufe 3 in eine Bohrung 4 größeren Durchmessers übergeht. Ein Bremskolben 5 wirkt über einen Stößel 6a auf ein nichtveranschaulichtes Bremselement, beispielsweise eine Bremsbacke einer Trommelbremse oder einem Reibbalg einer Scheibenbremse. In der Regel gehört das Bremselement zu einer Hinterradbremse. Dieser Bremskolben hat einen Abschnitt 6 kleineren Durchmessers, der mit seiner Mantelfläche im Zylinder 2 geführt und durch eine Dichtung 7 abgedichtet ist, und einen, über eine zweiteilige Stufe 8, 9 damit verbundenen Abschnitt 10 größeren Durchmessers, der mit seiner Mantelfläche in der erweiterten Bohrung 4 geführt und mittels einer Dichtung 11 abgedichtet ist. Eine weitere Dichtmanschette 12 verhindert das Eindringen von Schmutz. Der Bremskolben 5 steht unter Zwischenschaltung eines Stützrings 13 unter dem Einfluß einer Nachstellfeder 14. In einem Hohlraum 15 des Bremskolbens 5 ist ferner ein durch eine Öffnungsfeder 16 belastetes Verschlußstück 17 eines Schaltventils 18 untergebracht, das mit einem am Bremskolben 5 ausgebildeten Ventilsitz 19 zusammenwirkt. Dieses Verschlußstück ist mittels eines Fortsatzes 20 und einer Dichtung 21 in einer Bohrung 22 des Bremskolbens 5 geführt. An einem Eingang 23 wird Druckmittel mit einem Druck P von einem üblichen Hauptzylinder zugeführt. Der Druckmitteleingang 23 mündet in einem ersten Arbeitsraum 24, dem die Querschnittsfläche Q₁ als Druckfläche zugewandt ist. Dieser Arbeitsraum 24 steht über das Schaltventil 18 und Radialbohrungen 25 mit einem zweiten Arbeitsraum 26 in Verbindung, welchem eine zweite Druckfläche zugewandt ist, die aus der Differenz zwischen der Querschnittsfläche Q₂ des Abschnitts 10 und der Querschnittsfläche Q₁ des Abschnitts 6 des Bremskolbens 5 besteht. Wenn im Betrieb der Druck P₁ kontinuierlich anwächst, wirkt dieser zunächst in beiden Arbeitsräumen 24 und 26, also auf eine Gesamtdruckfläche Q₂. Demzufolge wird der Stößel 6a mit einer Kraft F belastet, die längs einer Linie I in Fig. 4 ansteigt. Sobald ein Grenzwert P₁ erreicht ist, schließt das Schaltventil 18, weil die Öffnungsfeder 16 entsprechend zusammengedrückt worden ist. Nunmehr wirkt nur noch die Druckfläche Q₁. Wenn der Eingangsdruck P den Wert P₂ erreicht hat, steigt die Kraft F weiter an, aber mit einer geringeren Steigung, wie es durch die Linie II in Fig. 4 veranschaulicht wird. Auf diese Weise ergibt sich eine gute Annäherung an die ideale Bremscharakteristik, wie sie durch die Kurve III veranschaulicht ist. Wenn der Druck P zurückgeht, kehrt der Bremskolben unter dem Einfluß der Rückstellkraft der Bremselemente und das Schaltventil 18 unter dem Einfluß der Öffnungsfeder 16 in die veranschaulichte Ruhestellung zurück.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein Gehäuse 31 vorgesehen, das eine durchgehende Bohrung als Zylinder 32 für zwei Bremskolben 33 und 34 besitzt. In beide Bremskolben ist der Stößel 35 bzw. 36 je einer auf ein Bremselement wirkenden Druckstücks 37 bzw. 38 eingesteckt. Eine Staubschutzmanschette 39 bzw. 40 greift einerseits am Gehäuse 31 und andererseits an dem Druckstück 37 bzw. 38 an. Der Bremskolben 33 besitzt einen Abschnitt 41 größeren Durchmessers, der mit seiner Mantelfläche im Zylinder 32 geführt ist, und einen Abschnitt 42 kleineren Durchmessers, der von einer Dichtung 43 umgeben ist, welche sich an einem durch einen Sprengring 44 axial festgehaltenen Ring 45 abstützt. Dieser Kolben besitzt eine erste Druckfläche 46, die durch die von einer Topfmanschetten-Dichtung 46a abgedeckte Kolbenstirnfläche gebildet wird und einem mit dem Druckmitteleingang 47 verbundenen Arbeitsraum 48 zugewandt ist, und eine dieser abgewandten Druckfläche 49 in der Form einer Stufe, welche einem Arbeitsraum 50 zugewandt ist. Dieser Arbeitsraum 50 steht über eine Radialbohrung 51, ein Schaltventil 52 und eine Schrägbohrung 53 mit dem Arbeitsraum 48 in Verbindung. Ein Anschlag 54a begrenzt die Bewegung des Bremskolbens 33. Der Bremskolben 34 ist entsprechend aufgebaut. Beim Schaltventil 52 arbeitet eine durch eine Feder 53a belastete Kugel 54 mit einem gehäusefesten Ventilsitz 55 zusammen. Hinter der Kugel 54 befindet sich ein Ausgleichsraum 56, der durch einen von einer Feder 57 belasteten Ausgleichskolben 58 begrenzt ist. Eine Feder 59 stützt sich über je einem Federteller der beiden Dichtungen 46a ab und belastet daher beide Kolben 33 und 34.

Wenn im Betrieb der Eingangsdruck P allmählich ansteigt, bewegen sich beide Bremskolben 33 und 34 längs der Linie I in Fig. 4 nach außen. Hierbei wird Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 50 in den Ausgleichsraum 56 verdrängt, wobei der Ausgleichskolben 58 sich nach außen verschiebt. Sobald der Druck P₁ erreicht ist, öffnet das Schaltventil 52 und das Druckmittel wirkt im Arbeitsraum 50 demjenigen im Arbeitsraum 48 entgegen. Bei steigendem Druck P₂ verschieben sich die Bremskolben längs der Linie IV in Fig. 4. Beim Rückgang des Drucks P kehren die Bremskolben unter dem Einfluß der Rückstellkraft der Bremselemente und das Schaltventil 52 unter dem Einfluß der Feder 53a in die gezeichnete Ruhelage zurück, wobei nach dem Schließen des Schaltventils 52 Druckmittel aus dem Ausgleichsraum 56 in die Arbeitsräume 50 gelangt. Wenn im Arbeitsraum 50 noch ein höherer Druck als im Arbeitsraum 48 herrschen sollte, wird dieser Druck über die Topfmanschette 46a abgebaut.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist lediglich der Bremskolben 60 geringfügig anders ausgebildet. Seinem Abschnitt 61 größeren Durchmessers ist eine Ringnut 62 vorgeschaltet, in welche eine Lippen-Ringdichtung 63 eingesetzt ist. Diese dient als das Schaltventil 52 überbrückendes Rückschlagventil, falls bei geschlossenem Schaltventil 52 im Arbeitsraum 50 sich ein Überdruck aufbauen sollte. Dieser kann dann über die Lippen-Ringdichtung in den Arbeitsraum 48 abgebaut werden.

Claims (10)

1. Hydraulisch betätigte Radbremse mit eingebauter Drucksteuervorrichtung, bei der ein auf die Bremselemente wirkender Bremskolben mit seinem Außenumfang in einem gehäusefesten Zylinder geführt ist, am Außenumfang eine von einem Abschnitt größeren Durchmessers zu einem Abschnitt kleineren Durchmessers überleitende Stufe aufweist, deren Fläche die eine Druckfläche bildet, und zwei durch Dichtungen abgedichtete Arbeitsräume mit je einer Druckfläche begrenzt und bei der der Druckmitteleingang mit dem ersten Arbeitsraum direkt und mit dem zweiten Arbeitsraum über ein Schaltventil verbunden ist, das bei Erreichen eines Grenzwerts des Eingangsdrucks schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (5; 33, 34; 60) ausschließlich an seiner mit gehäusefesten Teilen zusammenwirkenden Mantelfläche geführt ist, daß die Stufe (8, 9; 49) die Druckfläche des zweiten Arbeitsraumes (26; 50) bildet und daß die eine Dichtugn (11; 43) des zweiten Arbeitsraumes den Bremskolben (5; 33, 34; 60) an dem sich an den Abschnitt größeren Durchmessers (10; 41; 61) anschließenden Abschnitt (42) axialverschieblich umgibt und den zweiten Arbeitsraum (26; 50) nach außen abdichtet.

2. Radbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenfläche in die gleiche Richtung wie die andere Druckfläche weist und das Schaltventil bei Erreichen des Grenzwerts des Eingangsdrucks schließt (Fig. 1).

3. Radbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenfläche der anderen Druckfläche abgewandt ist und das Schaltventil bei Erreichen des Grenzwerts des Eingangsdrucks öffnet (Fig. 2 und 3).

4. Radbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Stufenfläche (49) zugeordnete Arbeitsraum (50) mit einem Ausgleichsraum (56) verbunden ist, der eine federnd nachgiebige Wand (58) aufweist.

5. Radbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (52) durch ein in Gegenrichtung öffnendes Rückschlagventil (63) überbrückt ist.

6. Radbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil durch eine Lippen-Ringdichtung (63) am Bremskolben (60) gebildet ist.

7. Radbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (5; 33, 34; 60) zu beiden Seiten der Stufe (8, 9; 49) am Außenumfang geführt ist.

8. Radbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (19) des Schaltventils (18) mit dem Bremskolben (5) verbunden und das Verschlußstück (17) in einem Hohlraum (15) des Bremskolbens eingebaut ist.

9. Radbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (52) im Gehäuse (31) außerhalb des Zylinders (32) angeordnet ist.

10. Radbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei entgegengesetzt wirkende Bremskolben (33, 34) in einer gemeinsamen Zylinderbohrung (32) geführt sind und ihre den Stufen zugeordneten Arbeitsräume (50) über ein gemeinsames Schaltventil (52) mit dem Druckmitteleingang (47) verbunden sind.