DE3912373A1 - Hauptbremszylinder fuer eine hydraulische bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder für eine hy­ draulische Bremsanlage mit einem pedalbetätigten Steuergehäuse, das einen Primärkolben beaufschlagt, bei dessen Bewegung der Druck zumindest in einer Primärkammer des Hauptbremszylinders erhöht wird, einem Bremskraftverstärker mit einem beweglichen Bauteil, wie einem Membranteller, und einer Hilfskammer, deren Volumen mittels eines in sie einschiebbaren Hilfskolbens ver­ ringerbar ist, um bei relativ kurzem Pedalweg die Bremsanlage mit Hydraulikflüssigkeit zu füllen.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 35 08 753 bekannten hydrauli­ schen Bremsanlage ist der übliche Hauptbremszylinder um einen als solchen ebenfalls bekannten Bremskraftverstärker sowie eine sogenannte Füllstufe ergänzt. Füllstufen für sich sind z.B. aus der US-PS 40 86 770 bekannt. Mit einer Füllstufe wird erreicht, daß bei einer Bremsbetätigung in der Anfangsphase des Pedalweges die Bremsanlage schnell mit Hydraulikflüssigkeit aufgefüllt wird. Der Fahrer braucht also das Bremspedal nur über einen relativ kurzen Weg zu drücken. Sobald ein bestimmter Druck in der Hydraulikflüssigkeit, der sogenannte Abschaltdruck, erreicht ist, schaltet die Füllstufe ab, d.h. wird unwirksam. Bei weiterem Durchdrücken des Bremspedals wird in der Bremsanlage kaum noch Hydraulikflüssigkeit bewegt, sondern der Pedaldruck setzt sich direkt hydraulisch in Bremsdruck um.

Bremskraftverstärker, die z.B. aus der DE-OS 24 50 474 und der US-PS 31 09 287 bekannt sind, unterstützen die Wirkung des Bremspedals und weisen in der Regel zwei Kammern mit einer be­ weglichen Trennwand auf, die als Membranteller bezeichnet wird. Mittels des Motors wird zwischen den Kammern eine Druckdiffe­ renz erzeugt, so daß der Membranteller die Wirkung des vom Fah­ rer betätigten Bremspedals unterstützt.

In der eingangs genannten DE-OS 35 08 753 werden die Füllstufe und der Bremskraftverstärker in ihrer Funktion voneinander ab­ hängig ausgestaltet, d.h. Füllstufe und Bremskraftverstärker funktionieren nicht unabhängig voneinander. Dem liegt die Er­ kenntnis zugrunde, daß bei Ausfall des Bremskraftverstärkers dadurch erhebliche Probleme entstehen können, daß der Fahrer dann (zusätzlich zum normalen Druckaufbau im Hauptbremszylin­ der) die Betätigungskraft für die Füllstufe bis zu dem relativ hohen Abschaltdruck direkt über das Bremspedal aufbringen muß. Die dabei auftretende plötzliche Änderung des Pedalwiderstandes während des Bremsens kann den Fahrer irritieren.

In der DE-OS 35 08 753 wird deshalb vermieden, daß der Fahrer bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers störende Unregel­ mäßigkeiten im Widerstand des Bremspedals feststellt. Hierzu ist vorgesehen, daß die Hilfskammer der Füllstufe mit einem Re­ servoir für Hydraulikflüssigkeit über ein Ventil verbindbar ist, welches bei funktionierendem Bremskraftverstärker schließt und bei nichtfunktionierendem Bremskraftverstärker öffnet. Zwischen der Hilfskammer und der Primärkammer (also der Hoch­ druckkammer im Hauptbremszylinder zur Speisung des Primärkrei­ ses bei einer Zweikreis-Bremsanlage) ist eine abdichtende Man­ schette angeordnet, welche Hydraulikflüssigkeit aus der Hilfs­ kammer in die Hochdruckkammer durchläßt, in umgekehrter Rich­ tung aber sperrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptbremszy­ linder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei einfacher Bauweise ein Ausfall des Bremskraftverstärkers ohne schädliche Folgen bleibt und vom Fahrer festgestellt wer­ den kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß der Membranteller des Bremskraftverstärkers zumindest über eine begrenzte Wegstrecke unabhängig vom Steuergehäuse verschiebbar ist und dabei den Hilfskolben bewegt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Hilfskammer und der zugeordnete Hilfskolben weisen eine wesentlich größere hydraulisch wirksame Fläche auf als der Primärkolben. Sie erzeugen also (bei funk­ tionierendem Bremskraftverstärker) mit relativ kurzem Hub eine schnelle Erhöhung des Druckes in der Hydraulikflüssigkeit der Bremsanlage.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Membranteller und das Steuer­ gehäuse verschiebbar zueinander angeordnet sind, ist es mög­ lich, den Hauptbremszylinder so auszugestalten, daß bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers (bei z.B. mangelnder Druck­ differenz in dessen Kammern) nur das Steuergehäuse bei Betäti­ gung des Bremspedals bewegt wird, so daß der Primärkolben des Hauptbremszylinders verschoben und Druck in seiner Primärkammer und gegebenenfalls der Sekundärkammer aufgebaut wird. In diesem Fall, also bei nicht funktionierendem Bremskraftverstärker ver­ bleibt der Membranteller zumindest am Anfang der Bewegung des Steuergehäuses in seiner Ausgangslage.

Bei Ausfall des Bremskraftverstärkers kann also der Fahrer nur mit dem Steuergehäuse einen hinreichend großen Bremsdruck er­ zeugen, wobei der Pedalweg wesentlich verlängert ist, was der Fahrer sofort merkt.

Das Bremspedal wirkt zunächst am Anfang einer Bremsung nicht auf den Hilfskolben der Füllstufe. Andererseits wirkt der Bremskraftverstärker, falls er funktioniert, sowohl auf den Hilfskolben als auch auf den Primärkolben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Hilfskammer über einen permanent offenen Kanal mit der Primärkammer verbunden ist.

In einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Steuergehäuse bei Betätigung des Bremspedals sich eine vorgegebene Wegstrecke unabhängig vom Membranteller bewegt, wobei der Primärkolben in die Primärkammer gedrückt wird, wo­ nach das Steuergehäuse an einen mit dem Membranteller verbun­ denen Anschlag stößt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Axialschnitt durch einen Hauptbremszylin­ der einschließlich eines Bremskraftverstärkers.

Der Hauptbremszylinder 10 steuert eine als solche bekannte Zweikreis-Bremsanlage und ist mit einem als solchen ebenfalls bekannten Bremskraftverstärker 12 versehen.

Ein Bremspedal (nicht gezeigt) ist bei 14 angeordnet und beauf­ schlagt einen Pedalstößel 16. Der Pedalstößel 16 ist mit einem Steuergehäuse 18 verbunden.

Über einen weiteren Stößel 20 beaufschlagt das Steuergehäuse 18 einen Primärkolben 22, bei dessen Bewegung der Druck einer Hy­ draulikflüssigkeit in einer Primärkammer 24 erhöht wird. In ebenfalls bekannter Weise sind ein Sekundärkolben 26 und eine Sekundärkammer für einen zweiten Bremskreis vorgesehen.

Der Hauptbremszylinder 10 ist weiterhin mit einem an sich be­ kannten Ausgleichsbehälter 30 versehen, in dem Hydraulikflüs­ sigkeit bereitgehalten wird, um eventuelle Verluste in der Bremsanlage auszugleichen. Der Ausgleich verlorener Hydraulik­ flüssigkeit erfolgt über ein Ventil 32 mittels eines Schwenk­ hebels 34, welcher bei Bedarf das Ventil öffnet und so eine leitende Verbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter 30 und dem Hydraulikkreis der Bremsanlage herstellt. Hierzu ist ein in Axialrichtung verschiebbarer Stempel 36 vorgesehen, der durch zwei Federn 38, 40 in entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt wird. Die Feder 40 ist stärker als die Feder 38. Bei Betätigung des Bremspedals bewegt sich der Stempel 36 nach links und der Schwenkhebel 34 kommt frei. Das Ventil 32 bleibt aufgrund einer Vorspannung geschlossen. Beim Rückhub des Pedalstößels 16 nach einer Bremsung kann der Stempel 36 den Schwenkhebel 34 erfassen und das Ventil 32 öffnen, so daß eine Nachfüllung von Hydrau­ likflüssigkeit stattfinden kann.

Weiterhin weist der Hauptbremszylinder 10 eine sogenannte Hilfskammer 44 auf, die innenseitig von einer Hülse 42 und außenseitig von einer Hülse 46 sowie Dichtungen 48, 50 abge­ grenzt ist.

In die Hilfskammer 44 ist ein Hilfskolben 52 eindrückbar, der an seinem von der Hilfskammer 44 abgekehrten Ende mittels eines Ringes 54, eines Mitnehmers 56, eines Rückholers 58 und eines Stützringes 60 mit einem als solchen bekannten Membranteller 62 des Bremskraftverstärkers 12 gekoppelt ist. Eine Feder 63 spannt gemäß der Figur den Hilfskolben 52 nach rechts vor, wobei der Rückholer 58 am Steuergehäuse 18 anschlägt.

Der Bremskraftverstärker 12 weist eine Unterdruckkammer 64 und eine Überdruckkammer 66 auf. Mittels des Motors wird in der Un­ terdruckkammer 64 ein Unterdruck erzeugt und über einen Luft­ einlaß 68 sowie ein Filter 70 strömt Luft in die Überdruckkam­ mer 66, so daß der auf einem Führungsstift 72 bewegliche Mem­ branteller 62 in der Figur eine Kraft nach links erfährt.

Ein Kanal 74 verbindet die Hilfskammer 44 und die Primärkammer 24.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist also der Membranteller 62 über die Bauteile 54 bis 60 mit dem Hilfskolben 52 gekoppelt.

Hingegen ist der Hilfskolben 52 nicht permanent mit dem Steuer­ gehäuse 18 gekoppelt. Vielmehr ist das Steuergehäuse 18 eine Wegstrecke "x" unabhängig vom Hilfskolben 52 bewegbar. Die Wegstrecke "x" ist durch Anschläge 76, 76′ am Hilfskolben 52 bzw. Steuergehäuse 18 definiert.

Die Funktion des vorstehend beschriebenen Hauptbremszylinders ist wie folgt.

Bei funktionierendem Bremskraftverstärker 12, d.h. bei Erzeu­ gung einer ausreichenden Druckdifferenz zwischen der Unter­ druckkammer 64 und der Überdruckkammer 66 wird bei einer Brems­ betätigung der Pedalstößel 16 in üblicher Weise in der Figur nach links gedrückt und erzeugt Druck in den Primär- und Sekun­ därkammern 24 bzw. 28. Gleichzeitig drückt der Membranteller 62 über den Stützring 60, den Mitnehmer 56 und eine am Hilfskolben 52 ausgebildete Nase den Hilfskolben ebenfalls nach links, so daß dieser in die Hilfskammer 44 eintaucht und über den Kanal 74 Hydraulikflüssigkeit in die Primärkammer gedrückt wird. Hilfskammer 44 und Hilfskolben 52 bilden also eine sogenannte Füllstufe.

Bei nicht funktionierendem Bremskraftverstärker 12, also dann, wenn zwischen der Unterdruckkammer 64 und der Überdruckkammer 66 keine hinreichende Druckdifferenz gebildet wird, so daß der Membranteller 62 keine hinreichende Kraft nach links erfährt, was beispielsweise durch Verstopfung der Lufteinlässe 68 der Fall sein kann, funktioniert der Hauptbremszylinder wie folgt. Da das Steuergehäuse 18 und der Membranteller 62 zu Beginn einer Bremsung unabhängig voneinander verschiebbar sind, bewegen sich bei Pedalbetätigung zunächst nur der Pedalstößel 16 und das Steuergehäuse 18 nach links. Dabei erzeugen Primär- und Sekundärkolben 22 bzw. 26 Druck in den Bremskreisen. Allerdings bewegt sich in diesem Falle zunächst der Hilfskolben 52 nicht nach links, weil der Membranteller 62; sich nicht bewegt. Der Fahrer spürt deshalb gegenüber dem oben beschriebe­ nen Fall eines funktionierenden Bremskraftverstärkers einen wesentlich geänderten Pedalwiderstand und auch einen geänderten Pedalweg, was ihm einen Defekt anzeigt. Drückt der Fahrer das Bremspedal soweit durch, daß die Wegstrecke "x" zwischen den Anschlägen 76, 76′ des Hilfskolbens 52 bzw. des Steuergehäuses 18 überbrückt wird, so schlägt das Steuergehäuse auch auf den Hilfskolben 52 und bewegt dieses in der Figur nach links. Wegen der nun wesentlich vergrößerten hydraulisch wirksamen Fläche (Primärkolben 22 und Hilfskolben 52) muß der Fahrer beim weite­ ren Durchdrücken des Bremspedals eine wesentlich größere Kraft aufbringen, um eine weitere Erhöhung des Druckes in der Hydrau­ likflüssigkeit der Bremsanlage zu erzielen. Der Fahrer spürt auch diesen "Knickpunkt" im Bremskraftverlauf, was ihm eben­ falls einen Defekt anzeigt.

Falls der Bremskraftverstärker 12 während eines Bremsvorganges ausfällt, was denkbar ist, wenn die angesaugte Luft Schmutzpar­ tikeln enthält, welche die Einlässe 68 oder das Filter 70 ver­ stopfen, dann wird über den Kanal 74 Hydraulikflüssigkeit aus der Primärkammer 24 in die Hilfskammer 44 gedrückt, wodurch der möglicherweise schon vorgeschobene Hilfskolben 52 zurückgedrückt wird, bis er gegen das Steuergehäuse 18 anschlägt. Der Fahrer kann so zwar einen hinreichenden Bremsdruck aufbringen, merkt aber trotzdem am Verlauf des Pedalwiderstandes, daß ein Defekt vorliegt und kann bei nächster Gelegenheit eine Werkstatt auf­ suchen.

Claims (3)

1. Hauptbremszylinder für eine hydraulische Bremsanlage mit

• - einem pedalbetätigten Steuergehäuse (18), das einen Pri­ märkolben (22) beaufschlagt, bei dessen Bewegung der Druck zumindest in einer Primärkammer (24) des Hauptbremszylin­ ders (10) erhöht wird,
• - einem Bremskraftverstärker (12) mit einem beweglichen Bau­ teil (62) und
• - einer Hilfskammer (44), deren Volumen mittels eines in sie einschiebbaren Hilfskolbens (52) verringerbar ist, um bei relativ kurzem Pedalweg die Bremsanlage mit Hydraulikflüs­ sigkeit zu füllen, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Bauteil (62) des Bremskraftverstärkers (12) zumindest über eine begrenzte Wegstrecke (x) unabhängig vom Steuergehäuse (18) verschiebbar ist und dabei den Hilfskolben (52) bewegt.

2. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer (44) über einen permanent offenen Kanal (74) mit der Primärkammer (24) verbunden ist.

3. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (18) bei Betätigung des Bremspedals (14) sich eine vorgegebene Wegstrecke (x) unabhängig vom beweglichen Bauteil (62) bewegt, wobei der Primärkolben (22) in die Primär­ kammer (24) gedrückt wird und danach das Steuergehäuse (18) an einen mit dem Hilfskolben (52) verbundenen Anschlag (76) stößt.