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Hauptzylinder
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Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder mit einer in einem Gehäuse
ausgebildeten Stufenbohrung zur Aufnahme eines Stufenkolbens, dessen größere Kolbenstufe
einen Füllraum und dessen kleinere Kolbenstufe einen Druckraum begrenzt, wobei Füllraum
und Druckraum in Lösestellung des Stufenkolbens über bei Betätigung des Stufenkolbens
durch Ventile schließbare Kanäle mit einem Nachfüllbehälter verbunden sind und der
Nachfüllbehälter mit dem Füllraum über ein zum Füllraum öffnendes Rückschlagventil
und der Füllraum mit dem Druckraum über ein zum Druckraum öffnendes Rückschlagventil
verbunden sind, und mit einem in BetAtigungsstellung des Stufenkolbens durch Federkraft
schließbaren Steuerventil, das durch einen vom Druck im Druckraum beaufschlagten
Ventilkolben zu öffnen ist um Nachfüllbehälter und Füllraum miteinander zu verbinden.
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Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art (ATE-Bremsenhandbuch,
2, Auflage 1960, S. 19) ist das Steuerventil in einem im Stufenkolben zentrisch
ausgebildeten Kanal zwischen der größeren und kleineren Kolbenstufe angeordnet.
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Der Kanal weist zwei Enden auf, wobei das eine Ende des Kanals über
im Stufenkolben ausgebildete Radialbohrungen in einen vor dem Füllraum von dem Stufenkolben
und der Zylinderbohrung gebildeten ringförmigen Nachlaufraum mündet, und das andere
Ende des Kanals über mindestens eine im Stufenkolben ausgebildete Radialbohrung
mit dem Füllraum verbunden ist. Der Nachlaufraum ist über eine im Gehäuse ausgebildete
Bohrung mit dem Nachfüllbehälter verbunden. Der Nachfüllraum wird nach außen von
einer auf dem Stufenkolben geführten Dichtung begrenzt. Die axiale Länge des Nachfüllraums
muß so bemessen sein, daß bei
einem maximalen Hub der größeren Kolben
stufe der Dichtring nicht in die Mündung der Bohrung fährt. Die Anordnung des Nachlaufraums
erfordert einen besonderen Bauraum, so daß der Hauptzylinder verhältnismäßig lang
baut0 Auch die wegabhängigen, bei Betätigung des Stufenkolbens schließbaren Ventile
erfordern zusätzlichen axialen Bauraum des Hauptzylinders. Die Ausbildung des Steuerventils
im Stufenkolben hat den Nachteil, daß der Durchmesser der kleineren Kolbenstufe
nicht beliebig klein gewählt werden kann. Die Herstellung der einzelnen Bauteile
sowie die Montage des Hauptzylinders ist aufwendig und kostspielig0 Aus der DE-OS
28 16 359 ist ein Hauptzylinder bekannt, bei dem das Steuerventil im Gehäuse angeordnet
ist und bei dem der den Füllraum mit dem Nachfüllbehälter verbindende Kanal am Ende
des maximalen Hubs der größeren Kolbenstufe in den Füllraum mündet Das Steuerventil
liegt in dem den Füllraum mit dem Nachfüllbehälter verbindenden Kanal und wird in
Lösestellung des Stufenkolbens mechanisch offengehalten. Bei Betätigung des Stufenkolbens
wird das Steuerventil mechanisch geschlossen und es wird Hydraulikflüssigkeit über
die Dichtmanschette des Rückschlagventils der kleineren Kolbenstufe in den Druckraum
gedrückt. Sobald der Druck im Füllraum einen bestimmten Wert erreicht hat, wird
das Steuerventil vom Druck des Füllraums geöffnet und der Füllraum ist mit dem Ausgleichsbehälter
verbunden. Der Nachteil dieses Hauptzylinders besteht darin, daß in betätigter Stellung
des Stufenkolbens im Füllraum ein ständiger Restdruck vorhanden ist, der gegen die
Schließkraft der Feder am Steuerventil wirkt und das Steuerventil in seiner Offenstellung
hältO Hierdurch wird eine erhöhte Bremskraft am Bremspedal er£orderlichç die jedoch
nicht zur Erhöhung des Bremsdrucks im Druckraum beiträgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptzylinder der
eingangs genannten Art in seiner axialen Baulänge zu verkürzen und in seinem Aufbau
weiter zu vereinfachen und zu verbilligen. Eine weitere-Aufgabe besteht darin, einen
beliebig kleinen Durchmesser an der kleineren Kolbenstufe zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerventil
im Gehäuse angeordnet ist und daß die den Füllraum mit dem Nachfüllbehälter verbindenden
Kanäle am Ende des maximalen Hubs der größeren Kolbenstufe in den Füllraum münden.
Hierdurch entfällt der Nachfüllraum vor der Füllstufe sowie das am Anfang des Füllraums
am Gehäuse des Hauptzylinders angeordnete schließbare Ventil, was zu einer erheblichen
Baulängenverkürzung des Huptzylinders führt. Durch die Anordnung des Steuerventils
im Gehäuse wird die Montage des Hauptzylinders vereinfacht und der Durchmesser der
kleinen Kolbenstufe kann bei Bedarf sehr klein ausgeführt werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der
Nachfüllbehälter durch einen einzigen Kanal mit dem Füllraum verbunden ist', in
dem das Steuerventil und ein Rückschlagventil in Parallelschaltung angeordnet sind
und daß das Steuerventil in Lösestellung des Stufenkolbens mechanisch offengehalten
wird. Durch diese Anordnung wird mit Hilfe eines einzigen Kanals bei Betätigung
ein Druckausgleich zwischen dem Füllraum und dem Ausgleichsbehälter hergestellt
und in Lösestellung des Stufenkolbens der Füllraum mit dem Ausgleichsbehälter verbunden.
Hierdurch und durch Integration des schließbaren Ventils mit dem Rückschlagventil
und dem Steuerventil wird der Hauptzylinder in seinem Aufbau vereinfacht und seine
Herstellung verbilligt.
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Es ist vorteilhaft, daß die Verbindung des Druckraums zum Nachfüllbehälter
über das Steuerventil führt0 Hierbei mündet der den Druckraum mit dem Nachfüllbehälter
verbindende Kanal in den den Füllraum mit dem Nachfül7ben hälter verbindenden Kanal,
so daß nur ein einziger Kanal von der Mündungsstelle zum Steuerventil führt, was
die Herstellung des Hauptzylinders vereinfacht0 Durch diese Anordnung wird weiterhin
erreicht1 daß bei Betätigung des Stufenkolbens auch am schließbaren Ventil der im
Füllraum herrschende Druck ansteht, Es ist vorteilhaft, daß das Steuerventil am
Ventilkolben eine zusätzliche Wirkfläche aufweist, die vom Druck im Füllraum beaufschlagt
wird0 Die Drücke des Füllraumes und des Druckraums wirken in der ersten Bremsphase
zusammen auf den Ventilkolben in öffnungsrichtung ein, Sobald der Ventilkolben von
seinem Dichtsitz abhebt, wird der Druck im Füllraum gesenkt, Das Steuerventil schließt
wieder, bis eine weitere Druckerhöhung im Druckraum das Steuerventil wieder öffnet
und der Füllraumdruck weiter abnimmt, Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis
der Füllraumdruck auf Nüll abgesunken ist und nur noch der Druck im Druckraum das
Steuerventil in seiner Offen'-stellung hält und die Flüssigkeit im Füllraum bei
weiterer Betätigung des Hauptzylinders zum Nachfüllbehälter abfließen kann0 Durch
den sich stufenweise abbauenden Druck im Füllraum wird erreicht, daß der Druck im
Druckraum allmählich ansteigt, was zu einer gleichmäßigen Ab'-bremsung führt0 Einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist das Steuerventil
am Ende-des Druckraums angeordnet, Hierdurch wird gewährleistet, daß das Steuert
ventil auch dann noch vom Druck des Druckraums geöffnet werden kann, wenn der Stufenkolben
seinen maximalen Hub zurückgelegt hat0
Eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung besteht darin, daß das Steuerventil in der zur Aufnahme des Anschlußstutzens
des Nachfüllbehälters dienenden Stufenbohrung angeordnet ist. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß die ohnehin schon vorhandene Stufenbohrung gleichzeitig zur Aufnahme
des Steuerventils genutzt wird. Trotz der geringen Verlängerung der Stufenbohrung
und dem damit verbundenen geringen Mehraufwand an Bearbeitung wird eine einfache
und schnelle Montage des Steuerventils in der Stufenbohrung ermöglicht. Durch das
Anordnen des Steuerventils in der zur Aufnahme des Anschlußstutzens des Nachlaufbehälters
dienenden Stufenbohrung am Ende des Druckraums wird erreicht, daß der Befestigungsflansch
des Hauptzylinders von dem offenen Ende entfernt in Richtung zur Mitte des Hauptzylinders
versetzt sein kann. Dies ist dann besonders günstig, wenn der Hauptzylinder an einen
Bremskraftverstärker angebaut werden soll.
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Zweckmäßigerweise weist der Ventilkolben des Steuerventils einen im
Gehäuse abgedichteten Zapfen auf, der radial in die Bohrung des Druckraums hineinragt
und an einer Rampenfläche eines am Ende des Druckraums ausgebildeten, mit dem Stufenkolben
verbundenen axial bewegbaren Betätigungselements anliegt, durch das das Steuerventil
in Bremslösestellung offengehalten wird. Hierdurch wird eine einfache mechanische
Steuerung des Steuerventils ohne größere Baulänge des Hauptzylinders erreicht.
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Es ist vorteilhaft, daß das den Nachfüllbehälter mit dem Füllraum
verbindende Rückschlagventil in dem den Füllraum mit dem Nachfüllbehälter verbindenden
Kanal liegt. Hierdurch wird erreicht, daß in Löserichtung des Stufenkolbens ein
Nachsaugen der Flüssigkeit bei geschlossenen schließbaren Ventilen vom Nachfüllbehälter
in den Füllraum ermöglicht wird. Zweckmäßigerweise ist
das Rückschlagventil
in der Stufenbohrung ausgebildet und liegt in einer Ringnut des Steuerventils. Das
Ventilgehäuse des Steuerventils dient gleichzeitig zur Aufnahme des Rückschlagventils
e Das Rückschlagventil besteht aus einer bei Hauptzylinder üblichen Dichtmanschette,
die an der Wandung der Stufenbohrung anliegt0 Durch diese Anordnung wird eine äußerst
einfache und leicht montierbare Ventileinheit geschaffen.
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Eine günstige Herstellung des Hauptzylindergehäuses wird dadurch erreicht,
daß der den Füllraum mit dem Steuerventil verbindende Kanal in die Schulter der
Stufenbohrung mündet0 Dabei verläuft der Kanal im Gehäuse derart, daß bei axialer
Projektion die Verlängerung des Kanals das offene Ende des Gehäuses nicht schneidet.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das schließbare
Ventil parallel zum Steuerventil geschaltet ist und in Lösestellung des Stufenkolbens
mechanisch offengehalten wird0 Diese Ausbildung gestattet, daß beide Ventile getrennt
im Gehäuse des Hauptzylinders angeordnet sein können Hierdurch wird weiterhin erreicht,
daß das Steuerventil nicht mehr am Ende des Druckraums liegen muß, sondern an einer
beliebigen Stelle im Gehäuse angeordnet sein kann, wobei selbstverständlich die
mit dem Steuerventil verbundenen Kanäle sowie das Steuerventil selbst so im Gehäuse
ausgerichtet sein müssen, daß eine Entlüftung der Kanäle und des Steuerventils über
den Nachlaufbehälter weiterhin gewährleistet ist. Das Steuerventit ist über einen
Kanal mit dem Ende des Druckraums verbunden, so daß bei einem entsprechenden Druck
im Druckraum das Steuerventil hydraulisch aufgestoßen wird und der Füllraum mit
dem Nachfüllbehälter verbunden ist. Das schließbare Ventil mündet am Ende des maximalen
Hubs der größeren Kolbenstufe in den Füllraum und wird von der kleineren Kolbenstufe
in Lösestellung des Stufenkolbens offengehalten.
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Hierdurch wird der Füllraum über das schließbare Ventil
mit
dem Ausgleichsbehälter verbunden. Da das am Druckraum in Lösestellung des Stufenkolbens
geöffnete schließbare Ventil über den Kanal mit dem Füllraum verbunden ist, ist
auch gleichzeitig der Druckraum mit dem Nachfüllbehälter verbunden.
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Zweckmäßigerweise ist das schließbare Ventil ein Kippventil und zugleich
ein Rückschlagventil. Hierdurch kann das Rückschlagventil im Steuerventil entfallen.
Derartige Kippventile haben sich bereits in der Praxis vielfach bewährt. Sie arbeiten
äußerst störunanfällig und sind leicht herstellbar.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 Längsschnitt durch einen Füllstufenhauptbremszylinder,
bei dem der Nachfüllbehälter durch einen einzigen Kanal mit dem Füllraum verbunden
ist, in dem das Steuerventil und ein Rückschlagventil in Parallelschaltung angeordnet
sind und das Steuerventil in Lösestellung des Stufenkolbens mechanisch offengehalten
wird, Fig. 2 vergrößerte Darstellung des Steuerventils gemäß Fig. 1 und Fig. 3 Längsschnitt
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Füllstufentandemhauptbremszylinder,
bei dem das schließbare Ventil parallel zum Steuerventil geschaltet ist und in Lösestellung
des Stufenkolbens mechanisch offengehalten wird.
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In Fig0 1 und Fig. 3 der Zeichnung ist ein Füllstufentandemhauptbremszylinder
1 dargestellt, der im wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse 2 und einer im
Gehäuse 2 ausgebildeten Stufenbohrung 3, die zur Aufnahme eines Stufenkolbens 4
und eines Kolbens 5 dient. Die Stufenbohrung 3 besteht aus einem Abschnitt größeren
Durchmessers 6 und einem Abschnitt kleineren Durchmessers 7.
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Der Stufenkolben 4 weist einen vorderen Kolbenkopf 8 auf, der am offenen
Ende 9 des Gehäuses 2 im größeren Durchmesser 6 der Stufenbohrung 3 geführt wird,
während der hintere Kolbenkopf 10 des Stufenkolbens 4 im kleineren Durchmesser 7
der Stufenbohrung 3 geführt wird0 Die beiden Kolbenköpfe 8, 10 sind durch einen
zylindrischen Schaft 11, dessen Außendurchmesser kleiner ist als die Außendurchmesser
der Kolbenköpfe 8, 10'starr miteinander verbunden.
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An beiden Kolbenköpfen 8, 10 wird je eine Dichtmanschette 12 bzw,
13 axial und radial geführt, wobei jede Dichtmanschette 12 bzw0 13 mit der Stufenbohrung
3 im Eingriff steht, Der zwischen den beiden Kolbenköpfen 8, 10 angeordnete Schaft
11 des Stufenkolbens 4 bildet mit dem vorderen Ende der Stufenbohrung 3 einen Füllraum
14.
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Im hinteren Abschnitt der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7
wird der Kolben 5 über einen vorderen und hinteren Kolbenkopf 15, 16 geführt. Die
beiden Kolbenköpfe 15, 16 sind durch einen zylindrischen Schaft 17, dessen Außendurchmesser
kleiner ist als der kleinere Durchmesser 7 der Stufenbohrung 3, starr mit einander
verbunden. An beiden Kolbenköpfen 15, 16 wird je eine Dichtmanschette 18, 19 axial
und radial geführt, die an der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7 gleitend
anliegen. Der zwischen den beiden Kolbenköpfen 15, 16 des Kolbens 5 angeordnete
Schaft 17 bildet mit der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7 einen Nachlaufraum
20.
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Zwischen dem hinteren Kolbenkopf 10 des Stufenkolbens 4 und dem vorderen
Kolbenkopf 15 des Kolbens 5 wird mit der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers
7 ein erster Druckraum 21 gebildet. Zwischen dem hinteren Kolbenkopf 16 des Kolbens
5 und dem am Ende der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7 am Gehäuse 2 ausgebildeten
Boden 22 wird mit der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7 ein zweiter Druckraum
23 gebildet. Jeweils am Ende der beiden Druckräume 21 bzw. 23 ist je ein Auslaß
24 bzw. 25 vorgesehen, der mit je einem in der Zeichnung nicht dargestellten Bremskreis
eines Fahrzeugs verbindbar ist0 Im zweiten Druckraum 23 ist eine Druckfeder 26 ausgebildet,
die sich am Boden 22 des Gehäuses 2 abstützt und den zweiten Kolben 5 über die Schulter
27 des hinteren Kolbenkopfs 16 entgegen der Betätigungsrichtung des Füllstufentandemhauptbremszylinders
1, d.h. in der Zeichnung gemäß Fig. 1 nach links, gegen den Stufenkolben 4 mittels
der.gefesselten Feder 29 drückt. Die Druckfeder 26 drückt über den Kolben 5 und
das zusammenhängende Federpaket 29, 35 und 33 den Stu£enkolben 4 gegen den gehäusefesten
Anschlag 31. Der gehäusefeste Anschlag 31 wird von einem Sicherungsring gebildet,
der in einer am offenen Ende 9 der -Stufenbohrung 4 größeren Durchmessers 6 ausgebildeten
Ringnut 32 eingesetzt ist.
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In den ersten Druckraum 21 ragt ein am Kolben 5 koaxial befestigter
Führungsstift 33 hinein. Der Führungsstift 33 ragt mit seinem freien Ende durch
eine konzentrisch zum Kolben 5 ausgebildete
Ausnehmung 34-einer
am Stufenkolben 4 anliegenden, topfförmigen und in den Druckraum 21 hineinragenden
Anschlaghülse 35, wobei durch eine einen Anschlag 36 bildende Erweiterung am freien
Ende des Führungsstifts 33 die Bewegungsmöglichkeit der Anschlaghülse 35 entgegen
der Richtung des Kolbens 5 begrenzt ist. Zwischen dem Kolben 5 und dem am Stufenkolben
4 anliegenden Ende der Anschlaghülse 35 ist die Druckfeder 29 angeordnet, die den
Stufenkolben 4 über die Anschlaghülse 35 entgegen der Betätigungsrichtung des Füllstufentandemhauptbremszylinders
1 am Gehäuse 2 auf Anschlag hält.
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Am radial äußeren Ende des hinteren Kolbenkopfs 10 sind Axialbohrungen
37 ausgebildet, die den Füllraum 14 mit der Dichtmanschette 13 verbinden. An dem
radial äußeren Ende des hinteren Kolbenkopfs 16 sind am Kolben 5 Akiälbohrungen
38 ausgebildet, die den Nachlaufraum 20 mit der Dichtmanschette 19 verbinden. Die
Dichtmanschette 13 ist so ausgebildet, daß sie einen Flüssigkeitsstrom von der ersten
Druckkammer 21 in Richtung des Füllraums 14 verhindert, jedoch in umgekehrter Richtung
Flüssigkeit durchläßt. Die Dichtmanschette 13 bildet somit mit der Stufenbohrung
3 kleineren Durchmessers 7 ein Rückschlagventil. Die Dichtmanschette 19 bildet ebenfalls
mit der Stufenbohrung 3 kleineren Durchmessers 7 ein in Richtung von dem zweiten
Druckraum 23 zum Nachlaufraum 20 sperrendes Rückschlag-Ventil Am Gehäuse 2 im Bereich
des offenen Endes 9 ist ein Befestigungsflansch 39 ausgebildet, der beispielsweise
an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Bremskraftverstärker eines Fahrzeugs
oder an die Spritzwand eines Fahrzeugs befestigbar ist. Die am offenen Ende 9 am
Stufenkolben 4 ausgebildete Kalotte 40 dient zur Aufnahme einer in der Zeichnung
nicht dargestellten Druckstange, die mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Bremspedal
eines Fahrzeugs verbunden ist. Die Druckstange überträgt die von einem Fahrer eines
Fahrzeugs auf das Bremspedal einwirkende Fußkraft auf den Stufenkolben 4.
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Am Ende des ersten Druckraums 21 und am Anfang des zweiten Druckraums
23 sind in der Zeichnung senkrecht nach oben gerichtete, trichterförmige Ansätze
41 bzw.
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42 am Gehäuse 2 ausgebildet. In den Ansätzen 41 bzw. 42 ist je eine
Stufenbohrung 43 bzw. 44 ausgebildet, die nach oben hin offen ist und zur Aufnahme
eines in der Zeichnung nicht dargestellten Anschlußstutzens eines mit Bremsflüssigkeit
gefüllten Nachfüllbehälters dient.
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Am Boden der Stufenbohrung 44 sind zwei in Längsrichtung des Füllstufentandemhauptbremszylinders
1 hintereinander angeordnete und senkrecht zur Längsachse der Bohrung 3 verlaufende
Radialbohrungen 45 bzw. 46 ausgebildet. In der Radialbohrung 45 ist der gehäusefeste
Anschlag 28 befestigt, in dem eine in der Zeichnung nicht dargestellte Durchgangsbohrung
ausgebildet ist, die den von der Stufenbohrung 44 gebildeten Raum mit dem Nachlaufraum
20 verbindet. Die Radialbohrung 46 bildet das bekannte Schnüffelloch, das den von
der Stufenbohrung 44 gebildeten Raum mit dem zweiten Druckraum 23 verbindet.
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Das Schnüffelloch mündet in Lösestellung des Kolbens 5 in der Zeichnung
kurz hinter der Dichtmanschette 19 in den zweiten Druckraum 23.
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In der Stufenbohrung 43, deren axiale Länge größer ist als die axiale
Länge der Stufenbohrung 44, ist das Steuerventil 47 ausgebildet.
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Gemäß Fig. 2 der Zeichnung besteht das Steuerventil 47 aus einem oberen
und unteren Ventilgehäuse 48 bzw. 49 und einer von beiden Ventilgehäusen 48 bzw.
49 gebildeten Längsbohrung 50, in der ein gegen die Kraft einer Druckfeder 51 axial
verschiebbarer Ventilkolben 52 angeordnet
ist Am unteren Ventilgehäuse
49 ist ein in der Weich nung nach oben gerichteter rohrförmiger Ansatz 53 ausgebildete
dessen Ende in die Längsbohrung 50 des oberen Ventilgehäuses 48 ragt0 Hierdurch
wird das untere Ventilgehäuse 49 von dem oberen Ventilgehäuse 48 das mit seiner
radial äußeren Mantelfläche 54 an der Stufenbohrung 43 anliegt1 zentriert, Die Längsbohrung
50 wird durch einen am oberen Ventilgehäuse ausgebildeten, hut förmigen Deckel 55
begrenzt in dem eine Bohrung 56 ausgebildet ist1 die kleiner im Durchmesser ist
als die Längsbohrung 50o Die Bohrung 56 verbindet den oberhalb des Steuerventils
47 von der Stufenbohrung 43 gebildeten Raum mit der Längsbohrung 50 Der Ventilkolben
52 besteht aus einem in der Zeichnung nach unten sich verjüngenden Kegel'der mit
einer unterhalb des Kegels am unteren Ventilgehäuse 49 ausgebildeten kreisförmigen
Dichtkante 57 den Ventilsitz des Steuerventils 47 bildet0 An beiden Enden des Ventilkolbens
52 sind konzentrisch zum Ventilkolben 52 verlaufende zylindrische Zapfen 58 bzw0
59 ausgebildet0 Am übergang vom Zapfen 58 zum Ventilkolben 52 ist am Ventilkolben
52 eine ringförmige Schulter 60 ausgebildet, Die Druckfeder 51 umgibt konzentrisch
den Zapfen 58 und stützt sich am hutförmigen Deckel 55 und an der Schulter 60 ab.
Der zylindrische Zapfen 58 dient zur Führung der Druckfeder 51.
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Der zylindrische Zapfen 59 durchdringt das untere Venl tilgehäuse
49 über die Bohrung 61 und ragt in die konm zentrisch zur Stufenbohrung 43 im Gehäuse
2 ausgebildete Bohrung 62 hinein0 Die Bohrung 62 führt das untere Ende des zylindrischen
Zapfens 59o Der Abschnitt des zylin drischen Zapfens 59g der zwischen der Bohrung
61 und der Bohrung 62 ausgebildet ist wird von einer Dichtung 63 umgebene Die Dichtung
63 dichtet den zylindrischen
Zapfen 59 gegenüber dem unteren Ventilgehäuse
49 und dem Gehäuse 2 druckdicht ab. Geringfügig unterhalb der Dichtkante 57 verlaufen
in dem unteren Ventilgehäuse 49 Radialbohrungen 64, die die von der Längsbohrung
50 gebildete Ventilkammer 65 mit der zwischen der äußeren Mantelfläche des unteren
Ventilgehäuses 49 und der Stufenbohrung 43 gebildeten Ringkammer 66 verbinden.
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Das obere und untere Ventilgehäuse 48 und 49 bilden mit dem rohrförmigen
Ansatz 53 eine Ringnut 67, in der eine Dichtmanschette 68 ausgebildet ist. Die Dichtmanschette
68 bildet das den Nachfüllbehälter mit dem Füllraum 4 verbindende Rückschlagventil.
An der radial äußeren Mantelfläche 54 des oberen Ventilgehäuses 48 sind am Umfang
verteilte Axialnuten 70 ausgebildet. Hierdurch wird eine Flüssigkeitsverbindung
vom oberen, hutförmigen Deckel 55 über die Axialnuten 70, die Dichtmanschette 68
zur Ringkammer 66 geschaffen. Das Steuerventil 47 wird über einen in der Stufenbohrung
43 befestigten Sicherungsring 71 im Gehäuse 2 axial gehalten. An dem Sicherungsring
71 sind in der Zeichnung nach unten gerichtete Vorsprünge 72 ausgebildet, die auf
den hutförmigen Deckel 55 drücken. Zwischen den einzelnen Vorsprüngen 72 sind am
Sicherungsring 71 Durchlässe 73 vorhanden. Hierdurch wird bei Bedarf ein Nachströmen
der Bremsflüssigkeit zwischen dem hutförmigen Deckel 55 und dem Sicherungsring 71
zu den Axialnuten 70 gewährleistet.
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Gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnung durchdringt der zylindrische Zapfen
59 die Bohrung 62 und ragt am Ende der ersten Druckkammer 21 radial in die erste
Druckkammer 21 hinein und liegt an der radial äußeren Mantelfläche des vorderen
Kolbenkopfes 15 des Kolbens 5 an. In der in der Zeichnung dargestellten Lösestellung
des Füllstufentandemhauptbremszylinders 1 wird der Ventilkolben 52 von dem vorderen
Kolbenkopf 15 des Kolbens 5 radial nach außen gegen die Druckkraft der Druckfeder
51
gedrückt1 so daß das Steuerventil 47 in seiner Offen stellung
gehalten.wirdO Dabei ist die Ringkammer 66 über die Radialbohrungen 641 die Ventilkammer
65 und die Bohrung 56 mit dem Nachfüllbehälter verbunden, Ein von der Ringkammer
66 ausgehender Kanal 74 mündet in die Schulter 75 des Füllraums 14o Die Schulter
75 ist am Ende des maximalen Hubs der größeren Kolbenstufe am Übergang vom größeren
zum kleineren Durchmesser 6, 7 in der Stufenbohrung 3 ausgebildet0 Die größere Kolbenstufe
wird von dem vorderen Kolbenkopf 8 des Stufenkolbens 4 und der Dichtmanschette 12
gebildet, Ein radial aus dem Gehäuse 2 verlaufender Kanal 76, der an seinem radial
äußeren Ende von einer Stahlkugel 77 druckdicht verschlossen istg schneidet den
Kanal 74 und mündet in Betätigungsrichtung kurz hinter der Dichtmanschette 1 3 in
den ersten Druckraum 21o Das druckraumseitige Ende des Kanals 74 bildet in bekannter
Weise das Schnüffelloch des ersten Drucke raums 21o Das Steuerventil 47 des Füllstufentandemhauptbremszym
linders 1 gemäß Fig0 3 der Zeichnung unterscheidet sich gegenüber dem Steuerventil
47 in Fig0 2 nur dadurch, daß das Rückschlagventil gemäß Fig0 11 das durch die Dichtmanschette
68 gebildet wird und die Axialnuten 70 ent fallen und hierfür ein Dichtring 69 eingesetzt
ist0 Der Dichtring 69 hat die Aufgabe1 die Ringkammer 66 gegen über der Stufenbohrung
43 und dem oberen und unteren Ventilgehäuse 48 und 49 abzudichten0 Ein weiterer
Unterschied besteht darin, daß der zylindrische Zapfen 59 nicht mehr an der radial
äußeren Mantel fläche des vorderen Kolben kopfes 15 des Kolbens 5 anliegt, sondern
schon vor der ersten Druckkammer 21 in der Bohrung 62 endet0 Dadurch liegt der Ventilkolben
52 an der Dichtkante 57 des unteren Ventilgehäuses 49 an und trennt den Nachfüllraum
von der Ringkammer 66o Die Ausbildung der Kanäle 74 bzw0 76 im Gehäuse 2 stimmt
mit der Ausführung gemäß Fig0 1 der Zeichnung überein,
In Fig.
3 ist zusätzlich zum Kanal 74 im Gehäuse 2 ein weiterer Kanal 78 ausgebildet, der
den oberhalb des Steuerventils 47 von der Stufenbohrung 43 gebildeten Raum mit einer
weiteren Stufenbohrung 79 verbindet, die parallel zur Stufenbohrung 43 im Gehäuse
2 angeordnet ist. Die Stufenbohrung 79 ist oberhalb der Einmündung des Kanals in
die Stufenbohrung 79 durch eine runde Scheibe 80 verschlossen. Geringfügig unterhalb
dieser Einmündung sitzt in der Stufenbohrung 79 eine weitere runde Scheibe 81 mit
einer mittigen Längsbohrung- 82. An der in der Zeichnung unteren Stirnfläche der
Scheibe 81 stützt sich ein Kippventil 83 ab, das durch die Kraft einer Druckfeder
84 gegen die Scheibe 81 in der Zeichnung nach oben gedrückt wird. Die Druckfeder
84 stützt sich an der Schulter 89 der Stufenbohrung 79 ab.
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Das Kippventil 83 besteht aus einem runden Teller 85, an dessen Oberseite
eine runde Dichtscheibe 86 eingesetzt ist.
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Die radial äußere Mantelfläche des runden Tellers 85 ist abgerundet,
so daß das Kippventil 83 in der Stufenbohrung 79 geführt ist. Ein am Teller 85 in
der Zeichnung. nach unten zentrisch zur Stufenbohrung 79 verlauf ender Zapfen 87
durchdringt die Stufenbohrung 79 kleineren Durchmessers und ragt in den Füllraum
14 hinein. Der Durchmesser des kleineren Abschnitts der Stufenbohrung 79 ist größer
als der Durchmesser des Zapfens 87, damit eine Schrägstellung des Kippventils zur
Mittelachse der Stufenbohrung 79 ermöglicht wird. Das Ende des Zapfens 87 liegt
an der füllraumseitigen Stirnfläche 88 des hinteren Kolbenkopfs 10 des Stufenkolbens
4 an. Die Mittelachse der Stufenbohrung 79 ist im Gehäuse 2 so ausgebildet, daß
in Lösestellung des Stufenkolbens 4 das Kippventil 83 derart schräggestellt ist,
daß eine Verbindung vom Kanal 59 über die Längsbohrung 82, über den radial äußeren
Rand des Tellers 85 und über den kleineren Abschnitt der Stufenbohrung 79 in den
Füllraum 14 entsteht.
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Die Wirkungsweise des Füllstufentandemhauptbremszylinders gemäß Fig.
1 und 2 ist folgender Bei Betätigung des Stufenkolbens 4 wird auch der Kolben 5
über die Druckfeder 29 in der Zeichnung nach rechts bewegs, Dabei verschließen die
Dichtmanschetten 13 bzw. 19 die Kanäle 76 bzw. 46. Die erste und zweite Druckkammer
21 und 23 sind vom Nachfüllbehälter getrennt. Gleichzeitig schließt das Steuerventil
47, da sich der Kolben 5 vom zylindrischen Zapfen 59 wegbewegt hat. Hierdurch ist
auch der Füllraum 14 vom Nachfüllbehälter getrennt, so daß ein Flüssigkeitsstrom
zwischen dem Füllraum 14 und dem Nachfüllbehälter über den Kanal 76 verhindert wird.
Es tritt also in der ersten und zweiten Druckkammer 21 bzw.
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23 ein Druckanstieg ein. Wird nun der Stufenkolben 4 iA der Zeichnung
weiter nach rechts bewegt1 so strömt Bremsflüssigkeit1 deren Menge sich aus dem
Produkt des Kolbenhubs des Stufenkolbens 4 mal den Differenz flächen der größeren
und kleineren Durchmesser der Stufenbohrung ergibt; durch die Axialbohrungen 37
am kleineren Kolben kopf 10 und an der Dichtmanschette 13 vorbei in den ersten Druckraum
21. Hierdurch werden bei gleicher Axialverschiebung der Kolben 4 bzw. 5 unterschiedliche
Volumina an Bremsflüssigkeit in die mit den Druckräumen 21 bzw. 23 verbundenen Radbremsen
gedrückt, so daß wiederum aufgrund der unterschiedlichen Volumenaufnahme der beiden
Bremskreise die Radbremsen gleichzeitig an den zugehörigen Bremsrotoren zur Anlage
gelangen. Bei einem Füllstufenhauptbremszylinder mit nur einem Druckraum gelangen
die Radbremsen aufgrund der Füllstufe schnell zur Anlage bei anschließendem hohen
Druck aufgrund der kleineren Druckstufe.
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Der in der ersten Druckkammer 21 ansteigende Druck wirkt auf das in
die erste Druckkammer 21 hineinragende Ende des Zapfens 59. Gleichzeitig wirkt der
Füllraumdruck auf die Wirkfläche des Ventilkolbens 52, die von der
Mantelfläche
des Ventilkolbens 52 zwischen der Dichtkante 57 und dem Zapfen 59 gebildet wird.
Die Druckdifferenz, die am Steuerventil durch die beiden sich addierenden Drücke
von Füllraum 14 und ersten Druckraum 21 und durch den oberhalb des Steuerventils
47 im Nachfüllbehälter vorhandenen atmosphärischen Druck entsteht, wirkt auf das
Steuerventil 47 ein und bewirkt, daß der Ventilkolben 52 entgegen der Schließkraft
der Druckfeder 51 in der Zeichnung nach oben bewegt wird. Die Druckfeder 51 des
Steuerventils 47 muß so ausgelegt sein, daß nicht nur während der Füllphase der
Füllraumdruck das Steuerventil 47 öffnet. Das nun geöffnete Steuerventil 47 verbindet
den Füllraum 14 über den Kanal 76, die Ringkammer 66, die Radialbohrungen 64, die
Ventilkammer 65 und die Bohrung 56 mit dem Nachlaufbehälter. Der Druck im Füllraum
14 sinkt bis auf den atmospharischen Druck ab.
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Die Dichtmanschette 13 verschließt nun den ersten Druckraum 21 gegenüber
dem Füllraum 14 druckdicht. Das Steuerventil 47 bleibt so lange geöffnet, solange
die durch den Druck im ersten Druckraum 14 auf die Fläche des Zapfens 59 einwirkende
Kraft gegen die Schließkraft der Druckfeder 51 wirkt.
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Bei weiterer Betätigung des Stufenkolbens 4 steigt der Druck in der
ersten und zweiten Druckkammer 21 bzw. 23 sowie den dazugehörigen Radbremsen weiter
an, so daß eine Abbremsung des Fahrzeugs erfolgt. Das hierbei im Füllraum 14 geförderte
Füllvolumen wird drucklos in den Nachfüllbehälter gefördert. Hierdurch benötigt
die Füllstufe keine zusätzliche Kraft beim weiteren Betätigen des Stufenkolbens
4.
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ist ein Bremsvorgang beendet, so bewegt sich der Stufenkolben 4' und
der Kolben 5 in der Zeichnung nach links.
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Erreicht der Druck im ersten Druckraum 21 einen bestimmten Wert, so
schließt das Steuerventil 47 wieder.
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Bei weiterem Lösen des StufenkOlbens 4 entsteht nun ein Vacuum im
Füllraum 14. Es fließt nun Bremsflüssigkeit vom Nachfüllbehälter über die Durchlässe
73, die Axialnuten 70, die als Rückschlagventil wirkende Dichtmanschette 68g die
Ringkammer 66 und den Kanal 74 in den Füllraum 14 zurück. Kurz vor Lösestellung
des Stufenkolbens 4 und des Kolbens 5 wird der Ventilkolben 52 über den Zapfen 59
von dem vorderen Kolbenkopf 15 des Kolbens 5 in seine in der Zeichnung dargestellte
Offenstellung gebracht. Gleichzeitig geben die Dichtmanschetten 13 bzw. 19 den Kanal
76 bzw. die Radialbohrung 46 frei, so daß die erste und zweite Druckkammer 21 bzw.
23 wieder mit dem Nachfüllbehälter verbunden sind.
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Die Wirkungsweise des Füllstufentandemhauptbremszylinders gemäß Fig.
3 der Zeichnung unterscheidet sich gegenüber Fig. 1 der Zeichnung nur dadurch, daß
das Steuerventil 47 geschlossen ist in Lösestellung des Füllstufentandemhauptbremszylinders
und die Ausgleichsverbindung vom Nachfüllbehälter zum Füllraum 14 über ein vom hinteren
Kolbenkopf 10 des Stufenkolbens 4 offengehaltenes Kippventil 83 besteht. In dieser
Stellung des Stufenkolbens 4 ist gleichzeitig die erste Druckkammer 21 über den
Kanal 76 und den Kanal 74 mit dem Füllraum 14 verbunden. Beim Betätigen des Stufenkolbens
4 gelangt das Kippventil 83 durch die Kraft der Druckfeder 84 in- seine Schließstellung.
Hierbei verschließt die Dichtscheibe 86 die Längsbohrung 82 der Scheibe 81. Der
Füllraum 14 ist nun vom Nachfüllbehälter getrennt. Erreicht der Druck im ersten
Druckraum 21 einen bestimmten Wert, so öffnet das Steuerventil 47 gegen die Schließkraft
der Druckfeder 51.
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Beim Lösevorgang des Stufenkolbens 4 erfolgt das Nachsaugen vom Nachfüllbehälter
zum Füllraum über das Kippventil 83, das gleichzeitig als Rückschlagventil wirkt.
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L e e r s e i t e