DE3631683A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer die radbremsen einer hydraulischen fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für die Radbremsen einer hydraulischen Bremsanlage mit einem Ge­ häuse, das eine mit mindestens einer Radbremse verbundenen Arbeitskammer und einen Füllstufenraum begrenzt, aus dem Druckmittel über eine Hauptzylindermanschette mittels eines Füllstufenkolbens in die Arbeitskammer verdrängbar ist, sowie mit einem Hauptzylinderkolben, mit dessen Hilfe in der Arbeitskammer ein hoher Druck aufbaubar ist, wobei die Arbeitskammer mittels eines im Hauptzylinderkolben angeordneten Zentralventils mit einem drucklosen Nachlauf­ behälter verbindbar ist.

Eine Vorrichtung mit den vorstehend genannten Merkmalen ist aus der DE-PS 24 30 167 bekannt. Bei der bekannten Bremsbetätigungsvorrichtung ist in einem Gehäuse eine Stufenbohrung vorgesehen, wobei im Bohrungsabschnitt mit geringerem Durchmesser zwei Hauptzylinderkolben axial ver­ schiebbar angeordnet sind. Durch das Gehäuse und die Hauptzylinderkolben werden zwei Arbeitskammern begrenzt, wobei an jeder Arbeitskammer ein Bremskreis mit zwei Rad­ bremsen angeschlossen ist.

Am pedalnahen Hauptzylinderkolben ist ein Fortsatz ange­ formt, der einen Füllstufenraum durchragt und eine starre Verbindung zu einem Füllstufenkolben hat, der im Bohrungs­ abschnitt mit größerem Durchmesser geführt ist und durch ein Bremspedal axial verschiebbar ist. Zwischen dem pedalnahen Hauptzylinderkolben und dem Füllstufenkolben wird ein Füllstufenraum gebildet, der über ein Rückschlag­ ventil eine hydraulische Verbindung zu einem drucklosen Nachlaufbehälter hat.

Aus der älteren Patentanmeldung der Anmelderin P 31 17 551.1 ist ein Hauptzylinder für hydraulisch be­ tätigte Kraftfahrzeugbremsen bekannt, bei dem anstelle einer in Ruhestellung den hydraulischen Druckraum mit einem drucklosen Nachlaufbehälter verbindenden Schnüffel­ öffnung ein in einer sich im Kolben befindenden Aus­ gleichsbohrung angeordnetes Zentralventil vorgesehen ist.

Weniger vorteilhaft anzusehen sind bei den bekannten Bremsbetätigungsvorrichtungen die hohen Pedalkräfte, die aufgrund des in der Vorfüllstufe herrschenden, verhältnis­ mäßig hohen hydraulischen Druckes bei der Betätigung auf­ zubringen sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vor­ liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betäti­ gungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, die es ermöglicht, mit möglichst geringen Pedalkräften einen für einen Bremsvorgang erforderlichen Druck in der hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage aufzubauen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Füllstufenraum ein druckgesteuertes Reduzierventil ange­ schlossen ist, mit dessen Hilfe der im Füllstufenraum herrschende Druck auf einen vorgebbaren Wert abbaubar und auf diesem Wert haltbar ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Fahrer bei der Betätigung der Bremsen mit wesentlich geringeren Pedalkräften auskommt, was sich vor allem bei oft wiederholten Bremsvorgängen, insbe­ sondere im Stadtverkehr positiv auswirkt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das druckgesteuerte Reduzierventil durch einen in einer Längsbohrung des Füllstufenkolbens axial verschieb­ bar abgedichtet geführten, ein Dichtelement tragenden, federnd vorgespannten Kolben gebildet ist, der mit einem ortsfesten Ventilsitz sowie einem darin integrierten ersten Überdruckventil zusammenwirkt. Durch diese Maßnahme wird eine besonders kompakte und raumsparende Anordnung erreicht.

Um den innerhalb des Reduzierventils beim Loslassen des Bremspedals herrschenden Restdruck abzubauen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Rest­ druckraum beim geschlossen Ventilsitz über ein zweites Überdruckventil mit dem Füllstufenraum in Verbindung steht. Das zweite Überdruckventil ist vorzugsweise durch eine Dichtmanschette gebildet, die in einer Radialnut eines Einsatzstückes sitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung die Er­ findung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutern, wobei die einzige Figur einen Längsschnitt durch die er­ findungsgemäße Betätigungseinrichtung zeigt.

In der Darstellung ist mit 1 das Gehäuse der erfindungs­ gemäßen Bremsbetätigungsvorrichtung bezeichnet, daß über eine Zylinderbohrung 2 mit im wesentlichen zwei Bohrungs­ abschnitten 3 und 4 verfügt. Gegenüber dem Bohrungsab­ schnitt 3 der Zylinderbohrung hat der Bohrungsabschnitt 4 einen vergrößerten Durchmesser. Im Bohrungsabschnitt 3 mit dem kleineren Durchmesser ist ein Hauptzylinderkolben 6 axial verschiebbar angeordnet, der mit dem Gehäuse 1 eine Arbeitskammer 8 begrenzt, die über einen Gehäuseanschluß 9 und entsprechende Druckleitungen eine hydraulische Ver­ bindung zur Radbremsen 10, 11, die sich beispielsweise an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges befinden, hat.

Der Hauptzylinderkolben 6 verfügt über ein Zentralventil 12, das bei einer vorgebbaren, geringen Axialverschiebung des Hauptzylinderkolbens 6 in Betätigungsrichtung eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 8 und einem Ringraum 13 unterbricht. Sobald das Zentralventil 12 geschlossen ist, ist somit sogleich eine Verbindung zwischen einem drucklosen Nachlaufbehälter 14 und der Arbeitskammer 8 unterbrochen, so daß der an der Arbeitskammer 8 ange­ schlossene Bremskreis ein geschlossenes hydraulisches System darstellt. Koaxial zum Hauptzylinderkolben 6 ist im Bohrungsabschnitt 4 größeren Durchmessers ein Füllstufen­ kolben 7 angeordnet, der vorzugsweise mit dem Haupt­ zylinderkolben 6 einstückig ausgebildet ist und mittels einer Betätigungsstange 27 betätigbar ist.

Zwischen dem Füllstufenkolben 7 und dem Hauptzylinder­ kolben 6 wird somit ein Ringraum gebildet, der einen Füllstufenraum 22 darstellt. Vom Füllstufenraum 22 führt ein Druckmittelkanal 23 zu einem durch den im Füllstufenraum 22 herrschenden Druck gesteuerten Reduzier­ ventil 5, mit dessen Hilfe der hydraulische Druck im Füll­ stufenraum 22 auf einen vorgebbaren Wert abgebaut und auf diesem Wert gehalten und das überflüssige Druckmittel zum drucklosen Nachlaufbehälter 14 abgeführt werden kann.

Der Füllstufenkolben 7 ist über die Betätigungsstange 27, u.U. unter Zwischenschaltung eines Kraftverstärkers, mit einem Bremspedal 28 gekoppelt. Das druckgesteuerte Reduzierventil 5 besteht aus einem in einer Längsbohrung 15 axial verschiebbar, mittels eines Dichtringes 25 abge­ dichtet geführten Kolben 16, der in der Längsbohrung 15 einen Restdruckraum 17 begrenzt, und mit einem Ventilsitz 18 zusammenwirkt, der an einem in einer Verlängerung 20 der Längsbohrung 15 ortsfest angeordneten Einsatzstück 41 ausgebildet ist. Der Kolben 16, der an seinem dem Ventil­ sitz 18 zugewandten Ende ein Dichtelement 19 trägt, wird in der Schließrichtung durch eine erste Druckfeder 24 vor­ gespannt, die sich an der in der Darstellung linken Stirn­ wand der Längsbohrung 15 abstützt. An seinem dem Ventil­ sitz 18 abgewandten Ende weist der Kolben 16 eine axial verlaufende Bohrung 31 auf, die in einen Kanal 32 über­ geht, der im Restdruckraum 17 mündet. Der Übergang bildet den Ventilsitz eines ersten Überdruckventils 30, dessen Ventilkörper 33 gegen den Ventilsitz durch eine zweite Druckfeder 26 vorgespannt ist, die sich an einer Abstütz­ fläche 29 axial abstützt, die in der Bohrung 31 ortsfest angeordnet, beispielsweise verstemmt, ist. Über eine in der Abstützfläche 29 vorgesehene zentrale Öffnung und radiale Kanäle 34 im Füllstufenkolben 7 steht die Bohrung 31 in Verbindung mit dem drucklosen Nachlaufbehälter 14.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist in der Verlängerung 20 der Längsbohrung 15 das Einsatzstück 41 angeordnet, dessen Oberfläche axial verlaufende radiale Nuten 35 aufweist. In seinem dem Ventilsitz 18 abgewandten Teil kleineren Durch­ messers weist das Einsatzstück 41 eine radiale Ausnehmung 43 auf, die eine Dichtmanschette 42 aufnimmt, die ein zweites Überdruckventil 40 bildet, dessen Aufgabe im Zu­ sammenhang mit der Funktionsweise der vorliegenden Betäti­ gungsvorrichtung erläutert wird. Die dem Druckmittelkanal 23 zugewandte Stirnfläche des Einsatzstückes 41 ist mit radialen Schlitzen 44 versehen, die, zusammen mit den Radialnuten 43, beim geöffneten zweiten Überdruckventil 40 eine Verbindung des Restdruckraumes 17 mit dem Füllstufen­ raum 22 ermöglichen.

Die beschriebene Bremsanlage zeichnet sich durch folgende Wirkungsweise aus:

In der Bremslösestellung nehmen alle beweglichen Teile die aus der Darstellung ersichtliche Position ein. Wird eine Betätigungskraft auf das Pedal 28 ausgeübt, so verschieben sich der Füllstufen mit dem Hauptzylinderkolben 7, 6 in der Darstellung nach rechts, wobei ein großer Teil des Brems­ pedalhubes dazu aufgebracht wird, die Bremsbeläge anzu­ legen, wofür ein nur geringer Druck benötigt wird. Auf­ grund der unterschiedlichen wirksamen Flächen der beiden Kolben 6, 7 strömt das Volumen aus dem Füllstufenraum 22 über Öffnungen im Hauptzylinderkolben 6 und die Primärman­ schette in die Arbeitskammer 8 der Anordnung. Erreicht der hydraulische Druck im Füllstufenraum 22 einen vorbe­ stimmten Wert, z.B. etwa 4 bar, so verschiebt sich der Kolben 16 des druckgesteuerten Reduzierventils 5 und ermöglicht einen Druckmittelfluß aus dem Füllstufenraum 22 über den offenen Ventilsitz 18 und den Restdruckraum 17 in den Kanal 32. Unter der Wirkung des hydraulischen Druckes öffnet das erste Überdruckventil 30 die Verbindung zum drucklosen Nachlaufbehälter 14 und der im Füllstufenraum 22 herrschende Druck entspannt sich auf einen vorgebbaren Wert, z.B. 1 bar. Da dieser Druckwert aufgrund der ver­ hältnismäßig großen wirksamen Fläche des Kolbens 16 aus­ reicht, den Kolben 16 im Abstand vom Ventilsitz 18 zu halten, wird eine ständige Verbindung zwischen dem Füll­ stufenraum 22 und dem Eingang des ersten Überdruckventils 30 aufrechterhalten, die einen kontinuierlichen Abbau des im Füllstufenraum 22 herrschenden Druckes ermöglicht.

Wird die auf das Bremspedal 28 ausgeübte Betätigungskraft soweit vermindert, daß sich die beiden Kolben 6, 7 in der Darstellung nach links bewegen, so wird infolge der Ver­ größerung der Arbeitskammer 8 bzw. des Füllstufenraumes 22 über die Dichtmanschetten Druckmittel aus dem drucklosen Nachlaufbehälter 14 in die Arbeitskammer 8 bzw. den Füll­ stufenraum 22 nachgesaugt. Dabei sinkt auch der im Füll­ stufenraum 22 herrschende Druck unter den vorgebbaren Wert (Restdruck), so daß sich der Kolben 16 des Reduzier­ ventils 5 nach rechts bewegt und die Verbindung zum ersten Überdruckventil 30 absperrt. Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis die beschriebene Bremsbetätigungsvor­ richtung wieder die aus der Darstellung ersichtliche Position eingenommen hat bzw. der Bremslösezustand er­ reicht ist. In diesem Augenblick öffnet das zweite Über­ druckventil 40 und stellt eine Verbindung des Rest­ druckraumes 17 mit der Atmosphäre her.

Claims (9)

1. Betätigungsvorrichtung für die Radbremsen einer hydraulischen Bremsanlage mit einem Gehäuse, das eine mit mindestens einer Radbremse verbundene Arbeits­ kammer und einen Füllstufenraum begrenzt, aus dem Druckmittel über eine Hauptzylindermanschette mittels eines Füllstufenkolbens in die Arbeitskammer ver­ drängbar ist, sowie mit einem Hauptzylinderkolben, mit dessen Hilfe in der Arbeitskammer ein hoher Druck aufbaubar ist, wobei die Arbeitskammer mittels eines im Hauptzylinderkolben angeordneten Zentralventils mit einem drucklosen Nachlaufbehälter verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Füll­ stufenraum (22) ein druckgesteuertes Reduzierventil (5) angeschlossen ist, mit dessen Hilfe der im Füll­ stufenraum (22) herrschende Druck auf einen vorgeb­ baren Wert abbaubar und auf diesem Wert haltbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckgesteuerte Reduzierventil (5) durch einen in einer Längsbohrung (15) des Füllstufenkolbens (7) axial verschiebbar ab­ gedichtet geführten, ein Dichtelement (19) tragenden, federnd vorgespannten Kolben (16) gebildet ist, der mit einem ortsfesten Ventilsitz (18) sowie einem darin integrierten ersten Überdruckventil (30) zu­ sammenwirkt.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das erste Über­ druckventil (30) durch eine im Kolben (16) axial ver­ laufende, mit einem vom Kolben (16) in der Längs­ bohrung (15) begrenzten Restdruckraum (17) über einen Kanal (32) in Verbindung stehende Bohrung (31) sowie einen den Kanal (32) verschließenden, federnd vorge­ spannten Ventilkörper (33) gebildet ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Restdruck­ raum (17) beim geschlossenen Ventilsitz (18) über ein zweites Überdruckventil (40) mit dem Füllstufenraum (22) in Verbindung steht.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Restdruckraum (17) beim geschlossenen Ventilsitz (18) über ein zweites Überdruckventil (40) mit der Arbeitskammer (8) in Verbindung steht.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdruck des ersten Überdruckventils (30) dem vorgebbaren Wert des im Füllstufenraum (22) herrschenden Druckes entspricht.

7. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (18) an einem in einer Verlängerung (20) der Längsbohrung ortsfest angeordneten Einsatz­ stück (41) ausgebildet ist, dessen Oberfläche axial verlaufende Nuten aufweist.

8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, 5 und 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Überdruckventil durch eine Dichtmanschette (42) ge­ bildet ist, die in einer Radialnut (43) des Einsatz­ stückes (41) sitzt.

9. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstufenkolben (7) einstückig mit dem Haupt­ zylinderkolben (6) ausgebildet ist.