DE3824458A1 - Gekruemmter tandem-hauptzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen in einem durchgehenden Zylin­ derraum geführten Tandem-Hauptzylinder.

Als Hauptzylinder wird in einen Fahrzeugbremsensystem der Zylinder bezeichnet, der durch Fußkraft oder eine Hilfskraft (Druckluft, Vakuum, hydraulischer Druck) betätigt wird. Über den Hauptzylinder wird der gesamte Bremsvorgang eingeleitet und gesteuert. Beim Tritt auf das Bremspedal wird die in dem Bremssystem befindliche Bremsflüssigkeit über den Hauptzy­ linderkolben in die Scheibenbrems- bzw. Radzylinder ge­ drückt.

Einzelheiten hierzu sind in dem Bremsenhandbuch, 9. Auflage, des Bartsch-Verlag, Ottobrunn bei München, Seite 34 bis 77, ausführlich erläutert. In der DE-OS 37 31 603 ist u.a. die Wirkungsweise eines Hauptzylinders innerhalb eines kom­ pletten Bremsensystems erläutert. In dieser Literaturstelle ist auch die Verbindung des Hauptzylinders mit der Pedale über einen Bremskraftverstärker in Fig. 2 und 3 ins einzelne gehend dargestellt.

Unter Tandem-Hauptzylinder wird die Zusammenfassung zweier hintereinander geschalteter Hauptzylinder in einem Gehäuse verstanden, wobei diese Anordnung das Grundgerät für eine Zweikreisbremsanlage bildet.

Für den Hersteller von Kraftfahrzeugen besteht das Problem, daß auf der einen Seite diese Fahrzeuge, insbesondere durch Raumeinsparung im Motorraum immer kleiner werden sollen, auf der anderen Seite aber auch durch Hinzufügen neuartiger Aggregate immer komplexer und aufwendiger. Der in dem Motor­ raum für die einzelnen Aggregate zur Verfügung stehende Raum ist daher sehr beschränkt. Das gilt auch für den in der Bremsanlage notwendigen Hauptzylinder. Dabei ist es insbe­ sondere nachteilig, daß dieser Hauptzylinder gewöhnlich un­ ter Zwischenschaltung eines Verstärkers mit der von dem Bremspedal direkt betätigten Druckstange fluchten muß, so daß sich eine verhältnismäßig lange mechanische Einheit er­ gibt, die in der Höhe des Verstärkers auch noch einen be­ trächtlichen Umfang erreicht.

Aus der DE-OS 36 25 815 ist es bekannt, den Hauptzylinder gegenüber der Betätigungsrichtung der Pedale und der Druck­ stange des Verstärkers senkrecht zu stellen, so daß dieser mit dem Verstärker in einem Gehäuse vereint werden kann. Dieser Aufbau ist zwar recht kompakt, andererseits aber we­ niger flexibel.

Die Erfindung geht daher aus von einem Hauptzylinder, der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ergebenden Gat­ tung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem derartigen Haupt­ zylinder eine von seiner üblichen längsgestreckten Form ab­ weichende Form vorzusehen, so daß dieser in ein Fahrzeug eingebaut werden kann, dessen Motorraum kein hinreichend großer längsgestreckter Raum zur Aufnahme des Verteilers zur Verfügung steht.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, den Zylinderraum zwischen den beiden Kolben gekrümmt auszuführen. Dabei be­ steht das Problem u.a. darin, daß bei Ausfall der hy­ draulischen Kupplung der beiden Kolben aufgrund von Undich­ tigkeiten auch eine mechanische Kupplung der beiden hinter­ einanderliegenden Kolben notwendig sein muß, um auch die Bremsen in diesem Falle betätigen zu können. Die Erfindung gibt hierfür eine Lösung, indem mehrere im wesentlichen hin­ tereinander angeordnete Abstandskörper vorgesehen sind, wel­ che sich an der Zylinderwand abstützen und hierdurch eine Änderung der Kraftrichtung bewirken.

In der Regel ist der Tandemzylinder mit dem Ausgang eines Vakuumverstärkers verbunden, welcher quer zur Bewegungsrich­ tung der Druckstange erhebliche Abmessungen hat. Um also be­ sonders platzsparend bei der Verwendung eines Vakuumzylin­ ders den Tandem-Hauptzylinder aufzubauen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Verwendung einer Merkmals­ kombination nach Anspruch 2.

Um die beiden Kolben miteinander beispielsweise zum gemein­ samen Rückstranpsort in ihre Ausgangslage in Eingriff zu ha­ ben, gleichzeitig aber auch den notwendigen Raum zur Schaf­ fung des Bremsdrucks und zur Weiterbeförderung des zweiten Kolbens für den ersten Kolben zu haben, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merkmalskombination nach Anspruch 3. Hierdurch werden zwar die Abstandskörper zu­ einander in Anlage gehalten und zueinander ausgerichtet, gleichzeitig besteht aber durch Zusammendrücken der Feder die Möglichkeit, daß der sich nach vorn bewegende Druckstan­ genkolben den zur Betätigung der Bremse eines ihm zugeord­ neten Kreises und zur hydraulischen Betätigung des Zwischen­ kolbens notwendigen hydraulischen Druck schaffen kann.

Die Ausgestaltung der benötigten Abstandskörper wird dann besonders einfach, wenn sie in Weiterbildung der Erfindung die in Anspruch 4 angegebene Form behalten. Zur weiteren Verringerung der Reibungsverluste können die Kugeln gemäß Anspruch 5 in etwa den Durchmeser des Zylinders haben, wo­ bei, um Reibungsverluste zu vermeiden, der Durchmesser der Kugel geringfügig kleiner als der Zylinderdurchmesser sein sollte.

Für das Gehäuse ergibt sich ein verhältnismäßig einfacher Aufbau, wenn man in Weiterbildung der Erfindung die Merk­ malskombination nach Anspruch 6 anwendet. Es werden dabei also zwei sich in Längsrichtung der Kraftwirkung er­ streckende äußere Gehäuseteile mit einem gekrümmten mittle­ ren Gehäuseteil verschraubt. Dabei befinden sich die beiden Kolben in den äußeren Gehäuseteilen, während die Krümmung des Gesamtgehäuses durch den mittleren Gehäuseteil bewirkt wird. Entsprechend einer Merkmalskombination nach Anspruch 6 kann der Flansch des ersten Gehäuseteiles doppelt ausgenutzt werden, indem er gleichzeitig auch noch zur Befestigung des Tandemzylinders an einem Bremskraftverstärker dient.

Die zum Anschrauben des mittleren Gehäuseteils an die äußeren Gehäuseteile notwendigen Flansche können durch Kalt­ verformung angefügt sein oder angegossen sein, können aber auch in Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 ange­ schweißt werden, wodurch sich eine Kosteneinsparung ergibt.

Der erfindungsgemäße Tandemzylinder eignet sich in Weiter­ bildung der Erfindung, insbesondere in Verbindung mit einem druckmittelbetätigten Bremssystem, bei dem die Bewegungs­ richtung des Zwischenkolbens senkrecht zur Bewegungsrichtung der Druckstange verläuft und damit auch zur Bewegungsrich­ tung des Druckstangenkolbens. Aber auch für andere Anwen­ dungszwecke ist die hier vorgeschlagene Kraftumlenkeinrich­ tung vorteilhaft einsetzbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge­ mäßen Tandem-Hauptzylinders, bei dem zwei aus Grau­ guß bestehende äußere Gehäuseteile mit einem mittleren gekrümmten Gehäuseteil verschraubt sind und der Anschluß des rechten äußeren Gehäuseteiles in einen ausschnittweise dargestellten Bremsver­ stärker dargestellt ist,

Fig. 2 ein gegenüber Fig. 1 abgeändertes Ausführungsbei­ spiel, bei dem der untere linke Gehäuseteil ein­ stückig mit dem mittleren Gehäuseteil verbunden ist und

Fig. 3 ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel, bei dem das mittlere Gehäuseteil über ein durchgehendes Rohr in die beiden äußeren Gehäuseteile übergeht und wobei das rechte äußere Gehäuseteil mit einer in den Verstärker eingefügten Graugußhülse verbun­ den ist.

Die Wirkungsweise des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Haupt­ zylinders ist im Prinzip bekannt und soll daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Einzelheiten im Zusam­ menwirken mit einer Bremsenanlage sind beispielsweise in der DE-OS 37 31 603 beschrieben. Des weiteren ist insbesondere der Aufbau der in dem Hauptzylinder verwendeten Ventile aus der DE-OS 36 27 000 bekannt. Die Ventile sind ins einzelne gehend in Fig. 2 dieser Patentanmeldung dargestellt und im Zusammenhang mit dieser Figur beschrieben. Sie werden dem­ entsprechend in den Figuren hier nur angedeutet. Einzelhei­ ten hierzu können der genannten Offenlegungsschrift entnom­ men werden. Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Tandem-Haupt­ zylinder, der in der gebräuchlichen Weise mit einem Brems­ kraftverstärker 2 verbunden ist. Der Hauptzylinder 1 besitzt ein linkes äußeres Gehäuseteil 3, ein rechtes äußeres Gehäu­ seteil 4 sowie ein mittleres Gehäuseteil 5. Die beiden äußeren Gehäuseteile 3 und 5 sind aus Grauguß, wobei an die­ se in üblicher Weise die Anschlußöffnungen 7 und 8 für die Zufuhr des Druckmittels sowie auch die in der Zeichnung nicht dargestellten Öffnungen für die Abgabe des unter Druck stehenden Druckmittels eingegossen sind. Insofern unter­ scheidet sich der in Fig. 1 dargestellte Tandem-Hauptzy­ linder nicht von dem Hauptzylinder gemäß Fig. 1 der OE-OS 36 27 000. Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß der zu­ letzt genannte bekannte Hauptzylinder sich etwa in Höhe des rechten Endes des Arbeitskolbens 7 in Fig. 1 der DE-OS 36 27 000 aufgeschnitten gedacht werden kann, wodurch im Prinzip die beiden äußeren Gehäuseteile 3 und 5 entstehen. Diese beiden Gehäuseteile sind nun durch ein mittleres rohrför­ miges und gekrümmtes Gehäuseteil 4 miteinander verbunden, so daß nach dieser Verbindung die beiden äußeren Gehäuseteile 3 und 5 rechtwinklig zueinander liegen. Um nun das mittlere Gehäuseteil mit den beiden äußeren Gehäuseteilen verschrau­ ben zu können, wurden an die Gehäuseteile die entsprechenden Flansche 10, 11 angegossen bzw. 12, 13 angeschweißt.

Der Tandem-Hauptzylinder 1 besitzt in der üblichen Weise einen Druckstangenkolben 14 und einen Zwischenkolben 15. Eine Federplatte 16 stützt sich über eine Feder 17 an dem Druckstangenkolben 14 ab. Zwischen der Federplatte 16 und dem in Fig. 1 oberen Ende des linken äußeren Gehäuseteils 3 sind drei als Kugeln ausgestaltete Abstandskörper 18 einge­ fügt.

An der Arbeitsweise des Hauptzylinders ändert sich durch die erfinderische Ausgestaltung im Prinzip nichts. Wird die Druckstange 19 in Fig. 1 nach links bewegt, so wird der Druckstangenkolben 14 dementsprechend verschoben. Hierdurch wird der vor dem Druckstangenkolben liegende und bis zum Zwischenkolben 15 reichende Zylinderraum verengt und der dort herrschende Druck verdichtet. Durch den erhöhten Druck wird der Druckstangenkolben 19 um ein entsprechendes Maß verschoben. Die Kugeln 18 haben für diesen Normalfall keine Funktion. Ihre Reibung an den Wänden des mittleren Gehäuse­ teils muß so bemessen sein, daß sie durch die Kraft der Fe­ der 17 über die Federplatte 16 in Richtung zu dem Zwischen­ kolben hin verschoben werden. Eine Kraftübertragung erfolgt in diesem Normalfall nicht, da diese nur hydraulisch bzw. über das Druckmittel geschieht. Dementsprechend muß die Fe­ derkonstante der Feder 17 verhältnismäßig schwach gewählt werden.

Nimmt man nun aber an, daß in einem der beiden Bremsenkreise oder in beiden sich ein Leck befindet, so kann nicht der zum Bremsen erforderliche Druck aufgebaut werden, obwohl sich die Druckstange 19 in Fig. 1 hinreichend weit nach links be­ wegt. In diesem Falle wird die Funktion der Abstandskörper 18 sehr wichtig, da der Kolben 14 nach einer entsprechenden Vorwärtsbewegung über die Federplatte 16 an dem in Fig. 1 rechten der drei Abstandskörper 18 angreift. Ausgehend von der rechten Kugel 18 wird über die restlichen Kugeln, die sich an der linken Wand des mittleren Gehäuseteils ab­ stützen, die Kraft um 90° so umgelenkt und auf den hinteren Teil des Zwischenkolbens 15 gebracht. Auf diese Weise bewe­ gen sich beide Kolben nach vorn, so daß auch dann mit dem Zwischenkolben 15 ein Druck in dem ihm vorliegenden Zylin­ derraum gebracht werden kann, wenn durch eine Vorwärtsbewe­ gung des Druckstangenkolbens 14 kein hinreichend großer Druck aufgebaut werden kann.

Bemerkenswert in Fig. 1 ist noch die Befestigung des rechten Gehäuseteils 5 an dem Gehäuse 20 des Bremskraftverstärkers 2. Das rechte Gehäuseteil 5 ist aus Grauguß gegossen und über seinen Flansch 11 mit dem Gehäuse 20 des Bremskraftver­ stärkers verschraubt. In das rechte Gehäuseteil ist die Ein­ gangsöffnung 8 für das Druckmittel mit einer Neigung von et­ wa 45° so gegenüber der Längsrichtung des Druckstangenkolbens 19 eingefügt und auch die Verbindungsleitung zwischen der Eingangsöffnung 8 und der entsprechenden Ausgleichsbohrung für den Druckstangenkolben.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nur dadurch, daß der linke äußere Gehäuseteil 3 in Fig. 1 durch eine ab­ geänderte Verlängerung des mittleren Gehäuseteils 4 ersetzt wurde. Hierdurch lassen sich Einsparungen erzielen. Außerdem läßt sich im hinreichenden Umfang auch die Lage der Einsen­ kung 23 in dem Gehäuseteil 4 auch das Druckverhalten des Zwischenkolbens 15 in gewünschter Richtung verändern.

Nachteilig ist allerdings, daß der Ansatz 24 für die Druck­ mittelzufuhr und der Ansatz 25 für die Druckmittelabgabe nachträglich an dem Gehäuse 4 angefügt werden müssen. Ent­ sprechendes gilt für eine Verankerung 26 für den Stift 27. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegen die Ansätze 24 und 25 in der gleichen Ebene, was auch für die Öffnung 8 in dem rech­ ten Gehäuseteil 5 gilt.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 un­ terscheidet sich von der geschilderten nach Fig. 1 nicht und soll daher an dieser Stelle nicht nochmals beschrieben wer­ den.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abänderung des Ausführungsbei­ spiels nach Fig. 1 und Fig. 2. Gegenüber Fig. 2 besteht die Änderung im wesentlichen in einer Verlängerung des mittleren Gehäuseteils 4, welches in das rechte Gehäuseteil 5 mündet. Dabei ist das Gehäuseteil 4 mit dem rechten Gehäuseteil 5 wiederum über Flansche verschraubt. Der Flansch 13 des Ge­ häuseteils 4 ist dabei so weit verbreitet, daß er zusammen mit dem Flansch 11 in dem Gehäuse 20 des Bremskraftverstär­ kers 2 verschraubt werden kann.

Auf dem Flansch 11 sitzt weiterhin ein weiterer Ansatz 28, der die Aufgabe der Eingangsöffnung 8 in Fig. 1 übernimmt. Der Außendurchmesser A des Gehäuses 4 ist dabei um einiges kleiner gewählt als der Innendurchmesser I des Gehäuses 5, so daß ein umlaufender Kanal entsteht, der zur Druckmittel­ versorgung und Druckmittelausgleich des zu dem Druckstangen­ kolben gehörenden Zylinderraums dient.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich sind auch die Ansätze 24, 25 und 28, 29 zur Druckmittelzufuhr bzw. zur Druckmittelversorgung alle in eine Ebene gelegt und weisen alle in die gleiche Richtung, so daß hier leicht ein Vorratsbehälter aufgesetzt bzw. die Anschlüsse zu den Radzylindern montiert werden kön­ nen.

Die erfindungsgemäße Umleitung der zu übertragenden Kraft in eine andere Richtung läßt sich selbstverständlich auch für andere Baugruppen, wie Tandem-Hauptzylinder, sinngemäß an­ wenden und die Erfindung ist somit nicht auf Tandem-Haupt­ zylinder beschränkt.

Claims (11)

1. Tandem-Hauptzylinder mit einem in einen durchgehenden Zylinderraum hintereinander geführten Druckstangenkolben (14) und Zwischenkolben (15), wobei der Zwischenkolben (15) durch einen federnd auf den Druckstangenkolben (14) abgestützten Abstandshalter (16, 17, 18) gegenüber dem Druckstangenkolben (14) in einem Mindestabstand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum zwischen dem Druckstangenkolben (14) und dem Zwischenkolben (15) gekrümmt ist, so daß die Bewe­ gungsrichtungen der beiden Kolben (14, 15) im Winkel zu­ einander liegen und daß der Abstandshalter (16, 17, 18) mit mehreren hinter­ einander angeordneten, zur Änderung der Kraftrichtung der übertragenen Kraft sich an der Zylinderwand ab­ stützende Abstandskörper (18) versehen ist.

2. Tandemzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmung etwa 90° beträgt, so daß die Bewegungsrichtungen der Kolben (14, 15) unge­ fähr senkrecht zueinander stehen.

3. Tandemzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstandshalter (16, 17, 18) neben den Abstandskörpern (18) mit einer sich federnd am Druckstangenkolben (14) abstützenden Feder­ platte (16) versehen ist, die Abstandskörper (18) gegen­ über dem Zwischenkolben (15) im Eingriff hält.

4. Tandemzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ standskörper (18) durch Kugeln gebildet sind.

5. Tandemzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kugeln (18) im wesentlichen den Durchmesser des Zylinders (4) aufweisen.

6. Tandemzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3, 4, 5) aus drei Gehäuseteilen zusammengesetzt ist, wo­ bei die beiden mit einem Verbindungsflansch versehenen äußeren langgestreckten Gehäuseteilen (3, 5) mit dem ge­ krümmten rohrförmigen mittleren Gehäuseteil (4) ver­ schraubt sind.

7. Tandemzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Flansch (11) des ersten Ge­ häuseteils (5) gleichzeitig zur ortsfesten Befestigung (21) an einem Bremskraftverstärker (2) dient.

8. Tandemzylinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Enden des mittleren Gehäuseteils (4) mit je einem angeschweißten Befestigungsflansch (12, 13) versehen sind (Fig. 1).

9. Tandemzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im wesentlichen durch ein durchgehendes, in seinem mittleren Teil gekrümmtes Rohr gebildet ist.

10. Tandemzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr an seinem den Druck­ stangenzylinder aufnehmenden Ende in ein gegossenes erstes Gehäuseteil ragt, wobei der Außendurchmesser (A des Rohrs (4)) soviel kleiner als der Innendurchmesser (I) des Gehäuseteils (5) gewählt ist, daß ein ringförmi­ ger Verbindungskanal besteht, und daß der Verbindungskanal zur Zuführung von Druckmittel aus einem Ausgleichsbehälter für den zum Druckstangen­ kolben gehörenden Zylinderraum dient.

11. Verwendung eines Tandemzylinders nach einem der An­ sprüche 1 bis 10 in einem druckmittelbetätigten Brems­ system für Fahrzeuge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckstangenkolben (14) mit der Druckstange (19) eines Bremskraftverstärkers (2) verbunden ist und die Bewegungsrichtung des Zwischen­ kolbens (15) senkrecht zur Bewegungsrichtung der Druck­ stange (19) verläuft.