DE7237709U

DE7237709U - Hauptbremszylinder mit veraenderlichem uebersetzungsverhaeltnis, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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Publication number: DE7237709U
Application number: DE7237709U
Authority: DE
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1976-07-01
Also published as: IT969358B; ES409533A1; AU4719772A; BR7302245D0; JPS561266B2; GB1372618A; FR2199068A1; US3981146A; SE392592B; AU456876B2; AR193912A1; DE2250392A1; JPS4951465A; CA972011A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl-ing. J. RICHTER

MÜNCHEN HAMBURG

8000 MÜNCHEN 2 ^1· Febr. Tal 13

Tolofon (089) 2262 07/22 62 09 Telegramme: Invenlius MOnchon

Uniof« AkIe

1314-111-7990

G 72 37 709.4 Borg-Warner Corp.

Hauptzylinder mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bestehend aus einem Strömungsmittelvorrat sbehält er, einem Zylindergehäuse mit einem Abschnitt kleineren Durchmessers und einem durch eine Endwandung abgeschlossenen Abschnitt größeren Durchmessers, einem sich von dem Abschnitt kleineren Durchmessers in den Abschnitt größeren Durchmessers hinein erstreckenden Kolben mit entsprechend gestuftem Durchmesser, einer mit dem Kolben verbundenen Dichtung, die den Abschnitt größeren Durchmessers in eine erste Kammer und in eine zweite, zwischen der Dichtung und der Endwandung liegende Kammer teilt, einem Rückstellelement, das bestrebt ist, den Kolben in eine zurückgezogene, von der Endwandung entfernte Lage zu bewegen, einem in dem Kolben angeordneten und zwischen den beiden Kammern eingeschalteten Differentialkolbenventil, dessen mit einem Schaft versehener Ventilkolben von einem !"ederelement auf einen Ventilsitz gedrückt wird, wobei der Schaft in einer Bohrung abgelichtet verschiebbar und mit

Konten: Deutsche ßonk.AG, WUhichen, Konto-Nr. 20/14009 · Postscheck: M-jnchen 60060-8C7

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seiner Stirnseite dem Atmosphäreiidruck ausgesetzt ist. und wobei eine Ventilöffnungsfläche dem Druck in der sweiten Kammer und eine Ventilschließflache, die kleiner als die Yentilöffnungsflache ist, dem Druck in der ersten Kammer ausgesetzt ist, und einem Strömungsmittelauslaß in Verbindung mit der zweiten Kammer, vjobei der Kolben des Differentialkolbenventxls abgestuft ausgebildet und in einer entsprechend abgestuften Längsbohrung des Hauptzylinder—Eo 3.bens geführt ist.

Der Hauptzylinder ist insbesondere für ein hydraulisches Kr aftfahrzeugbremssystem bestimmt, wobei ein allmählicher Übergang von einem Zustand mit Verdrängung eines hohen Volumens bei niedrigem Druck zur Aufnahme eines im Bremssystem vorhandenen toten Gangs zu einem Zustand der Verdrängung eines geringen Volumens bei hohem Druck zur Betätigung der Bremse stattfinden soll.

Hauptbremszylinder mit doppeltem Übersetzungsverhältnis sind in der Bremstechnik bekannt« Hierdurch soll eine lücke überwunden werden, die zwischen Bremssystemen der Servobauart und hand- bzw. fußbetätigten Bremssystemen ohne Hilfskraft besteht. Die Aufgabe solcher Systeme ±.*jt es, einen Hauptbremszylinder zu schaffen, der bei gleicher iußbewegung eine geringere Pedalkraft erfordert als bisher übliche Hauptbremszylinder ohne Servount er Stützung, und bei Servobremssystemen weniger Pedalkraft zu benötigen, wenn das Servosystem unwirksam ist.

Bisher bekannten Haupt brems zylindern mit doppeltem Übersetzungsverhältnis anhaftende Fehler haben verhindert, daß sie in größerem Maße in der Automobilherstellung verbreitet wurden, obwohl sie eine bestehende lücke füllen

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würden. Diese Nachteile umfassen einen scharfen Übergang von einem Zustand zum anderen Zustand, der am Bremspedal durch den 5uß der Bedienungsperson feststellbar ist, einen vorzeitigen Übergang von einem Zustand zum anderen, wenn die Bremsen unrichtig eingestellt sind, das Fehlen einer fehlerfrei arbeitenden Räckschalteinrichtung, durch die die Bremseinrichtung von dem Betrieb im zweiten Betriebszustand auf den Betrieb im ersten Zustand zurückgeschaltet werden kann, falls entweder im Bremssystem oder im Hauptbremszylinder unter Druck ein Leck festgestellt wird, und das vorzeitige Wirksamwerden der zweiten Stufe bei einer plötzlichen Betätigung des Bremspedals.

Einige Versuche, einzelne dieser Probleme zu lösen, waren erfolgreich, es ist jedoch bisher kein Gerät bekannt, das für die Automobilindustrie geeignet ist und das alle diese Nachteile überwindet und gleichzeitig allen bestehenden Anforderungen genügt. Dieses soll durch den erfindungsgemäßen Hauptzylinder erreicht werden. Insbesondere soll ein Hauptzylinder mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis geschaffen werden, bei dem ein allmählicher Übergang zwischen dem einen Zustand und einem anderen Zustand auftritt, ohne daß die Beeinflußbarkeit der Bremse oder die Feinfühligkeit des Bremspedals beeinträchtigt wird, wobei bei geringerem Pedaldruck ein höherer Ausgangsdruck erreicht werden soll als bei üblichen Hauptzylindern, wobei ferner der Übergang von einem Zustand zum anderen nur als Punktion des Leitungsdrucks erfolgen soll, ohne dcJE sich Auswirkungen der Bremseinstellung bemerkbar ma&hen, wobei außerdem eine begrenzte öffnung im Meßventilkreis vorhanden sein soll, um einen vorzeitigen Übergang zur zweiten Stufe aufgrund plötzlicher Pedalbetätigung auszuschließen. Weiterhin soll der erfindungsgemäße Hauptzylinder ein Dichtungssystem besitzen, das zwischen dem

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ersten Kolben -und der Bohrung vorhanden ist und während des Rücklaufs des Kolbens unwirksam ist, um eine rasche \ Rückkehr in den entspannten Zustand zu ermöglichen, wobei außerdem eine mechanische Sicherheitsumschaltung vorgesehen sein soll, um eine Bückkehr in den ersten Zustand zu ermöglichen, falls ein Druekverlust auftritt. Schließlich soll zwischen dem Strömungsmittelbehälter und der Bohrung ein Rückschlagventil vorgesehen sein, das in der zurückgezogenen Kolbenstellung offengehalten wird, um das System leicht entleeren zu können.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist bei dem eingangs näher erläuterten Hauptzylinder erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Kopfabschnitt des Kolbena einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als der Eauptzylinder-Kolben, an dem Kopfabschnitt die größte bzw. Ventilöffnungsfläche in Richtung der zweiten Kammer über eine verengte öffnung weisend und die Ventilschließfläche ausgebildet sind, von denen letztere etwa um den Querschnitt des Schaftes kleiner als die Ventilöffnungsfläche ist, und der Kopfabschnitt mit Spiel in der Bohrung des Hauptzylinder-KoIbens gelagert ist, um einen stufenförmigen Druckausgleich des Strömungsmittels im Bereich des Kopfabschnittes und zwischen der ersten und der zweiten Kammer zu ermöglichen.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Es s

Pig. 1 einen Längsschnitt durch den Hauptzylinder, bei dem sich die einzelnen Teile in der Ruhelage vor einer Betätigung befinden,

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Hg. 2 einen Längsschnitt durch den Hauptzylinder in dem Zustand, in dem bei niedrigem Druck ein hohes Yolumen verdrängt wird,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Hauptzylinder in dem Zustand, bei dem bei hohem Druck ein geringes Yolumen verdrängt wird,

Fig. 4- einen Schnitt durch, den Hauptzylinder während des Rücklaufs des Kolbens und

Fig. 5 eine graphische Darstellung, in der die Pedalkraft im Verhältnis zum Druck bei einer normalen Bremsbetätiguiig dargestellt ist.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, besitzt ein Hauptzylinder 10 mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis ein allgemein mit 11 gekennzeichnetes Gehäuse. Im Einklang mit der derzeitigen Praxis ist der Hauptzylinder als Tandem oder doppelt wirkendes System dargestellt, mit einem Paar von Strömungsmittelauslässen, von denen jeder mit einem Radbremsenpaar verbunden ist. Die doppelte Anordnung ist jedoch für die beabsichtigte Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Durch das Gehäuse 11 wird ein Strömungsmittelbehälter 12 umschlossen, das durch den Wandabschnitt 17 in zwei getrennte Behälter 15 und 16 unterteilt ist. Jeder der beiden Behälter ist geeignet, an eine der Leitungen des doppelt wirkenden Systems Strömungsmittel zu liefern. Der Strömungsmittelbehälter ist an seiner Oberseite durch eine Dichtung 20,

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eine Abdeckung 21 und eine Halteeinrichtung 22 verschlossen, die dazu bestimmt ist, in ihre Lage einzuschnappen und dabei einen Druck auf den Behälterdeckel auszuüben und die Dichtung gegen das Gehäuse zu drücken, wodurch der Stromungsmittelbehälter gegen Schmutz oder Verunreinigungen abgedichtet wird.

; Das Gehäuse 11 umschließt weiterhin eine abgestufte Bohrung

25, die einen Abschnitt 26 mit großem Durchmesser und

einen Abschnitt 27 mit kleinem Durchmesser besitzt. Eine i
Schulter 28 ist an der Trennstelle zwischen den beiden

Abschnitten ausgebildet,. Am einen Ende des Abschnittes

f mit großem Durchmesser ist eine Endkappe 30 des Gehäuses

angeordnet, die als Endwandung der "Bohrung dient. Ein erster Kolben 31 ist so dargestellt, daß er sich teilweise in dem Abschnitt 27 mit kleinem Durchmesser und teilweise in dem Abschnitt 26 mit großem Durchmesser innerhalb der Bohrung 25 befindet. Der erste Kolben 31 umfaßt eine ringförmige Nut 34 an seinem Außenumfang. Innerhalb dieser Nut 34 ist ein O-Ring 35 und ein stützender O-Ring 36, die miteinander als Dichtung zwischen dem ersten Kolben 31 und der Innenwandung des den kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnittes 27 der Bohrung zusammenwirken und die den Durchtritt von Strömungsmittel zwischen beiden verhindern»

Der erste Kolben 31 ist in seinem Inneren mit fünf konzentrischen Bohrungen 371 4-0, 41, 42 und 43 von zunehmendem Durchmesser versehen. Die Bohrung 37 steht an ihrem hinteren Ende dem Atmosphärendrt:ck offen. Zwischen den Bohrungen 40 und 41 ist ein Meßventil 45 angeordnet, dss einen Kopfabschnitt 46 und einen Schaftabschnitt 47 besitzt. Der Schaftabschnitt 47 ist innerhalb der Bohrung

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verschieblich angeordnet, während eine Dichtung zwischen dem Schaf tab schnitt und der Innenwandung der Bohrung durch einen O-Ring 50 gebildet wird. Der Kopfabschnitt 46 umfaßt eine vordere Stirnfläche 51 und eine hintere Stirnfläche 52. Die vordere Stirnfläche 51 besitzt eine größere, dein Druck ausgesetzte Fläche als die hintere Stirnfläche 52. Innerhalb der Bohrung 41 befindet sich eine Feder 56, die zwischen einer Endwandung 57 und der hinteren Stirnfläche 52 des Meßventils eingespannt ist und das Ventil in Fig. 1 nach rechts drückt. Innerhalb der Bohrung 42 befindet sich ein Meßventilsitz 60, der vorzugsweise aus (ruraüii oder irgendeinem anderen federelastischen Material besteht. Eio. radial verlaufender Strömungsmittelkanal 61 ist innerhalb des ersten Kolbens 31 ausgebildet und steht mit der Bohrung 41 in Verbindung.

Innerhalb der Bohrung 43 ist eine mechanische Sicherheitsvorrichtung 62 befestigt, die als Kolbenverlängerung ausgebildet ist. Diese Kolbenverlängerung 62 ist innerhalb der Bohrung 43 so befestigt, daß sie am Meßventilsitz anliegt und diesen für die Zusammenwirkung mit dem Meßventil 45 an Ort und Stelle hält. Die Kolbenverlängerung 62 umfaßt eine Schulter 65, die an einer Federaufnahme 66 einer Kompensationsdichtung anliegt und diese gegen das Ende des ersten Kolbens 31 festlegt. Die Kolbenverlängerung 62 besitzt eine eingeschnürte Öffnung 63, die mit der vorderen Stirnfläche 51 ci.es Ventilkörpers 45 in Verbindung steht. Die Federaufnahme 66 ist mit einer StrömungsmittelÖffnung 68 versehen.

Der erste Kolben 31 ist an seinem vorderen Ende und an seinem äußeren TJmf ang mit einer Schulter 67 und einer Schulter 70 versehen. Der Kolben 31 umfaßt einen ringförmigen Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der

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in Verbindung mit der Pe der auf nähme 66 eine Umf angsnut 7"¹ begrenzt. Eine Dichtungsanordnung 69 ist zur Zusammenvirkung mit dem ersten Kolben 31 geeignet« Innerhalb der Nut 71 befindet sich zwischen der Federaufnahme 66 und der Schulter 70 eine Kompensationsdichtung 72 aus federelastischem Material, die einen Ring miteinander gegenüberliegenden Stirnflächen, einem inneren, kreisförmigen Umfang und einem äußeren, kreisförmigen Umfang darstellt, der einen bögeüföxTüigen äußeren Umriß besitzt _i wenn man ihn quer zu diesen Stirnflächen betrachtet. Der Scheitel des bogenförmigen Abschnittes der Dichtung 72 steht in Reibungsberührung mit dem den größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung und liegt schwimmend innerhalb der Hut 71 "und ist in der Lage, in jeder Richtung zwischen der Schulter 70 und der Federaufnähme 66 eine Gleitbewegung auszuführen. Ein Kompensationsring 75» der, wie geneigt, einen blockförmigen Abschnitt 76 besitzt, liegt zwischen der Dichtung 72 und der Schulter 67, wobei sich ein fingerförmiger Abschnitt 77 von dem blockförmigen Abschnitt aus erstreckt. Vorspannmittel 80, die hier als Spiralfeder gezeigt sind, sind zwischen einem Flansch der Federaufnahme 66 der Kompensationsdichtung und der Kompensationsdichtung 72 eingespannt, um die Dichtung in Fig. 1 nach links zu drücken.

Ein Strömungsmittelauslaß 85 ist in Verbindung mit dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung gezeigt und ist geeignet, mit einer Leitung eines doppelten Druckleitungssystems verbunden zu werden, das vom Hauptzylinder ausgeht.

Ein zweiter Kolben 86 ist innerhalb des einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitts 26 der Bohrung gezeigt.

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Der zweite Kolben 86 besitzt eine Nut 87 an seiner äußeren Umfangsfläche. Innerhalb der Nut 87 befindet sich ein O-Ring 90 und ein ihn stützender O-Ring 91> die als Dichtung zwischen dem Kolben 86 und dem einen größeren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung dienen und verhindern, daß zwischen diesen beiden Elementen ein Strömungsmitteldurchtritt stattfindet . Der Kolben 86 besitzt eine weitere Nut 92, deren Zweck nachfolgend noch verstandIioh "wirdr

Es ist eine Dichtungsanordnung 95 vorgesehen, um mit dem zweiten Kolben 86 zusammenzuwirken. Diese Dichtungsanordnung ist im wesentlichen mit der Dichtungsanordnung 69 für den ersten Kolben 31 identisch, und einander entsprechende Teile der Dichtungsanordnung 95 besitzen die gleichen Kennzeichen wie die entsprechenden Elemente der Dichtungsanordnung 691 wobei jedoch der Kennbuchstabe A hinzugefügt ist.

Der Kolben 86 umfaßt einen sich in axialer Richtung erstreckenden Vorsprung 69. Ein Strömungsmittelauslaß 97 steht mit asm einen großen Durchmesser aufweisenden Anschnitt 26 der Bohrung in Verbindung und dient zur Übertragung des Strömungsmitteldruckes auf eine der doppelt vorhandenen Druckleitungen der Bremsanordnung.

Vorspannmittel 100, die hier als Spiralfeder dargestellt sind, sind zwischen dem ersten Kolben 31 und dem zweiten Kolben 86 angeordnet. Zusätzliche Vorspannmittel 101 sind zwischen dem zweiten Kolben 86 und der Endkappe 30 gezeigt, um die Kolben in eine normalerweise zurückgezogene Lage zu drücken.

Ein erster Strömungsmittelkanal 102 liegt zwischen der Kammer 15 des Vorratsbehälters 12 und dem einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung. Der Strömungsmittelkanal umfaßt einen Kanal 105 und einen Kanal 106. Ein Einweg-Kippventilmechsinismus 107 ist im Strömungsmittelkanal 102 angeordnet. Der KippventilmechaOismus 107 umfaßt einen £ippventilkörper 110, einen Kippventilsits 111, einen Kippventilsiitzträger 112, der am Gehäuse befestigt ist und den Ventilsitz in seiner Lage festhält, wobei ein Vör-spaimelsüisnt 115? äas hier als Konische Schraubenfeder gezeigt ist, den Kippventilkörper 110 gegen den Ventilsitz 111 drückt. Der Ventilsit zträger 112 ist mit einem ihn durchquerenden Strömungsmitte lkanal 116 versehen.

Ein zweiter Strchtungsmittelkanal 117 befindet sich zwischen der Kammer 16 und dem einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung. Der zweite Strömungsmittelkanal 117 besitzt eine abgestufte Bohrung 120, wobei ein Kolbenanschlag 121, durch den ein Kanal 122 führt, in die Bohrung 120 eingeschraubt ist. Der untere Abschnitt des Kolbenanschlags 121 dient ziu? Begrenzung der Rückwärtsbewegung des zweiten Kolbens 86.

Die Betriebsweise der in den Fig. 1 bis 4- gezeigten Einrichtung ist wie folgt. Die Pig,. 1 zeigt, wie vorstehend erläutert, die Relativlage der verschiedenen Elemente des Hauptzylinders in ihrer Ruhelage oder zurückgezogenen Lage bzw. in der Lage, die sie bei nichtbetätigter Bremse einnehmen. Der erste Kolben 31 liegt in seiner hinteren Position in der abgestuften Bohrung 25 derart, daß die Schulter 67 am unteren Abschnitt des Kippventilkörpers 110 anliegt xind ihn gegen die Wirkung der Peder 115

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belastet,, um das Ventil zu öffnen und eine Verbindung zwischen der Kammer 15 "and dem einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung über den Strömungsmittelkanal 102 herzustellen. Der fingerförmige Abschnitt 77 des Kompensationsringes 75 hält aufgrund seiner Zusammenwirkung mit der Schulter 28 die Kompensationsdichtung gegen die Wirkung der Feder 80 in Fig. 1 nach rechts fest, und zwar in Anlage oder nahe an dem Halter 66 für die Dichtungsfeder. Wenn sich die Elemente der Dichtungsanordnung in dieser Stellung befinden, besteht ein Strömungsmittelkanal 125 zwischen dem Kanal 106 und einer Strömungsmittelkammer, die sich vor der Kompensationsdichtung 72 befindet. Dem Strömungsmittel wird dadurch die Möglichkeit geboten, vom Kanal 106 aus zwischen dem Kompensationsring 75 uncL dem Kolben 31 hindurch, durch die Hut 7Ί und durch die Strömungsmittelöffnung 68 in den Dichtungsfederträger 66 zu strömen. Das Meßventil 45 wird durch die Feder 56 in seine geschlossene Position gedrückt und sitzt am Meßventilsitz 60 auf. An dieser Stelle besteht nur Atmosphärendruck innerhalb des Systems. Aufgrund der Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 12 und der abgestuften Bohrung 25 wird eine Entleerung des Systems bei nichtbetätigter Bremse in Verbindung mit einer Druckentleerungsvorrichtung erleichtert.

Der Kolben 86 wird in seine am meisten zurückgezogene Lage durch die Feder 101 gedrückt. Die Schulter 67A liegt am Kolbenanschlag 121 an. Der Kompensationsring 75A öffnet aufgrund seiner Anlage am Kolbenanschlag 121 einen Strömungsmittelkanal 126 zwischen dem zweiten Strömungsmittelkanal 117 und einer Strömungsmittelkammer, die vor der Kompensationsdichtung 72A ausgebildet wird. Der Strömungsmittelkanal 126 erlaubt es dem Strömungsmittel

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von der Kammer 16 zwischen dem Kompensationsring 75A und der Kolbenschulter 7OA hindurchzuströmen und dann durch die Hut 71A und die Öffnung 68A in den Träger 66A für die Kompensationsdichtungsfeder einzuströmen.

Falls eine Betätigung des hydraulischen Bremssystems gewünscht wird, wird eine Kraft auf das nicht gezeigte Bremspedal ausgeübt, das über das Bremsgestänge die Kraft auf eine Schubstange überträgt, die in der Ausnehmung em linken Ende des ersten Kolbens 31 aufgenommen wird. Die Sehiibstsiige drückt den ersten Kolben JI nach rechts, wie am besten aus Fig. 2 zu entnehmen ist. Die Kombination der Kraft der Feder 100 und der durch den Druck in der Kammer I30 erzeugten Kraft wirkt gegen den Kolben 86, um ihn nach rechts zu drücken. Nach dieser anfänglichen Bewegung der Kolben wird der Kippventilkorper 110 gegen die Wirkung der Feder 115 in Richtung auf seine geschlossene Stellung gedrückt, er bleibt jedoch etwas offen und erlaubt einen Strömungsmitteldurchtritt durch den Strömungsmittelkanal 102, wodurch verhindert wird, daß in der Kammer 127 ein Vakuum entsteht. Die Kompensationsdichtungen 72 und 72A werden von den Federn 80 und 8OA beaufschlagt, und bei weiterer Bewegung der Kolben nehmen sie die in Fig. 2 gezeigte Stellung ein. Eine Seite der Dichtung liegt an der Schulter 70 und am Dichtungsring an. Die Kompensationsringe 75 und 75-A- liegen an den Schultern 67 und 67A des ersten bzw. des zweiten Kolbens an.

Nach einer anfänglichen Bewegung des Kolbens 31 teilt somit die Kompensationsdichtung 72 den einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der abgestuften Bohrung in eine erste Kammer 127, die hinter der Dichtung

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liegt Tand, in eine zweite Kammer 130, die zwischen der Diclrtrung 72 und dem zweiten Kolben 86 angeordnet ist. Die Dichtung 72A -unterteilt weiterhin den einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 26 der Bohrung in eine dritte Kammer 131, die hinter der Dichtimg 72A liegt -und in eine vierte Kammer 132, die sich zwischen der Dichtung 72A und der Endkappe 30 befindet.

Das Meßventil bleibt in der in Hg. 2 gezeigten Betriebsphase geschlossen. Wenn der Kolben 31 seine Bewegung nach rechts fortsetzt, bildet die dem Druck ausgesetzte Fläche des Kolbens 31 eine Zone, die innerhalb des Kreises liegt, der vom äußeren Umfang der Komp ens at ions dichtung 72 beschrieben wird. Wenn sich der erste Kolben 3I während der ersten Phase unter DruckbeeinflussOng bewegt, bewegt er sich relativ zum Kolben 86 und verdrängt Strömungsmittel aus der Kammer I30 mit einem Verhältnis von großem Volumen zu niedrigem Druck, wobei diesesStrömungsmittel der Druckleitung d^s doppelten Systems zugeführt wird, das· mit dem Strömungsmittelauslaß 85 verbunden wird, um das Spiel zwischen entweder den Bremsbacken und Bremstrommeln in einem Trommelbremssystem oder zwischen den Bremsklötzen und der Scheibe in einem Scheibenbreiassystem auszugleichen. Nach dem anfänglichen Verdrängen des Strömungsmittels bewirkt die durch die Jeder 100 und die Druckkraft in der Kammer I30 erzeugte Kraft eine Bewegung des zweiten Kolbens 86.

Demnach wird in der Kammer 132 Druck erzeugt und über den Strömungsmittelauslaß 97 zur anderen Druckleitung des doppelten Systems geleitet. Der Druck in der Kammer 132 ist annähernd gleich dem Druck in der Kammer I30 während dieses Betriebszustandes, weil die dem Druck

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ausgesetzte wirksame Fläche des Kolbens 86 gleich der dem Druck ausgesetzten wirksamen !fläche des Kolbens 31 ist. Der Kippventilmechanismus 107 wirkt als Einwegventil und erlaubt es dem Stromungsmittel, vom Torratsbehälter 15 in die Kammer 127 einzuströmen, um das hinter der Dichtung 72 erzeugte Vakuum auszufüllen.

Wenn der Kolben 31 seine Bewegung nach rechts fortsetzt, wird das gesamte im Bremssystem vorhandene Spiel aufget zehrt 5und der Strömungsmitteldruck in den Kammern 130 und

132 beginnt dann bemerkbar anzusteigen. Wenn der Drnck in

ί der Kammer I30 einen vorgegebenen Wert erreicht, bei-

spielsweise 17,6 kg/cm , beginnt sich das Meßventil 45

\ zu öffnen. Das Meßventil 45 wird offen gehalten, wenn die

\ durch den in der Kammer I30 auf die wirksame Stir:oflache

ϊ 51 cLes ^ventils einwirkenden Brück ausgeübte Kraft größer

\ ist als die Kraft, die durch die Feder 56 ausgeübt wird.

j Bevor sich das Ventil zu öffnen beginnt, ist der Druck

in der Kammer 127 annähernd der Atmosphärendruck. Der Punkt, an dem sich das Meßventil zu öffnen beginnt, ist auf der graphischen Darstellung in Fig. 5 gezeigt und als Sohaltpunkt gekennzeichnet. An diesem Punkt wird sich das Kippventil IO7 schließer.-. Das Meßventil 45 wird momentan offen bleiben, worauf der Druck in der Kammer zunimmt. Die Feder und der zunehmende Druck in der Kammer 127 werden da3 Meßventil schließen. Wegen der fortgesetzten Bewegung des Kolbens 31 wird der Druck in der Kammer I30 erneut bis zu dem Punkt ansteigen, an dem die das öffnen des Meßventils anstrebenden Kräfte die Kräfte übertreffen, die dazu neigen, das Meßventil zu schließen, wobei sich an diesem Punkt das Ventil öffnet und, wenn der Druck in der Kammer 127 wesentlich zunimmt, sich wieder schließt. Die Feder 56 und die vorderen und hinteren

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Stirnflächen 51 νοοά. 52 des Meßventils sind so gestaltet, daß annähernd bei einem Druck von 70,3 kg/em in der Kammer 1JO das Meßventil offen bleiben wird, wodurch, sich der Druck in den Kammern 127 und 130 ausgleichen kann. Dieser Punkt ist in KLg. 5 als Ausgleichspunkt bezeichnet. Bei jeder weiteren Druckzunahme in der Kammer 130 wird das Meßventil, wie in Fig. 3 gezeigt, geöffnet bleiben.

Die Betriebsweise des Meßventils 45 während des Übergangs vom Schaltpunkt zum Ausgleichspunkt läßt sich am besten wie folgt erklären. Das Ventil 45 ist so gestaltet, daß die dem Strömungsmitteldruck ausgesetzte, eine Öffnung bewirkende Fläche 51 größer ist als die dem Strömungsmitteldruck ausgesetzte, ein Schließen bewirkende Fläche 52. Die Feder 56 ist vorgesehen, um die Schließbewegung zu unterstützen, wobei die jeweiligen Flächen und die Federkraft aus verschiedenen Gleichungen abgeleitet wird, die von den gewünschten Druckwerten abhängig sind. Der Unterschied der Flächen wird dadurch erhalten, daß das Meßventil 45 mit dem Schaft 47 versehen ist, der innerhalb der Bohrung 40 verschieblich ist, die über die Bohrung 37 mifc dem Atmosphärendruck in Verbindung steht. Durch diese Konstruktion ist die dem Strömungsmitteldruck ausgesetzte, ein öffnen bewirkende Fläche des Ventils 45 gleich der Stirnfläche 51 des Ventils. Die dem Strömungsmitteldruck ausgesetzte, ein Schließen bewirkende Fläche ist gleich der Fläche der hinteren Ventilstirnfläche 52, die der Fläche der Ventilstirnfläche 51 abzüglich des Querschnittes des Schaftes 47 entspricht.

Durch diese Gestaltung wird erreicht, daß dann, wenn der Druck auf das Pedal und der Bewegungswiderstand der

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Bremsen bewirkt, daß der Druck in der Kammer 130 den •vorgegebenen öffnungswert erreicht, die das öffnen des Ventils bewirkende Kraft auf das Meßventil 4-5 größer wird als die das Ventil schließende Kraft der Feder 56» so daß sich das Ventil öffnen wird, wodurch in der Kammer 127 ein Strömungsmitteldruck erzeugt wird, der bestrebt ist, das Ventil zu schließen. Darauf wird für jeden bestimmten Betrag eines erhöhten Pedaldruckes ein bestimmtes und bestimmbares Druckverhältnis zwischen dem ein öffnen des Ventils bewirkenden Strömungsmitteldrucks und dem ein Schließen des Ventils bewirkenden Strömungsmitteldrucks bestehen, bei dem das Ventil sich wieder bis zu einem gewissen Stand des Pedaldruckes auf seinen Sitz auflegen wird. Nachdem dieser bestimmte Druckzustand erreicht worden ist, wird eine Zunahme des Pedaldruckes die wirkenden hydraulischen Kräfte erhöhen, jedoch kein Schließen des Ventils zur Folge haben.

Das Ventil wird seine öffnungs- und Schließbewegung am Schaltpunkt beginnen, wenn der Strömungsmitteldruck auf das Ventil ausreichend ist, um die das Ventil schließende Kraft der Feder zu überwinden, das Ventil wird jedoch nicht ständig geöffnet bleiben, bis der auf die Stirnfläche 51 einwirkende Druck multipliziert mit der Fläche des Schaftes 4-7 gleich der in der Feder 56 installierten Kraft am Ausgleichspunkt ist.

Sobald einmal der Ausgleichspunkt erreicht ist, bleibt das Meßventil offen und ermöglicht es dem Strömungsmitteldruck in den Kammern 127 und I30 sich auszugleichen und ermöglicht außerdem eine Strömungsmittelverbindung von der Kammer I30 zur Kammer 127 über die Drosselöffnung 63 mit einer weiteren Bewegung des Kolbens 3I. Die

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wirksame Fläche des Kolbens 31 ist nicht länger gleich der Fläche, die innerhalb des Umfanges der Kompensationsdichtung 72 liegt, sie gleicht ^etzt aber der Fläche des Kolbens 31, die innerhalb des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnittes 27 der abgestuften Bohrung liegt.

Falls ein Versuch gemacht wird, die Bremse rasch zu betätigen, wie z.B. bei einer Notbremsung, kann die sich dadurch ergebende rasche Vöfdx'äiigung dö5 Stiröürüngsüiittels während des ersten Betriebszustandes dazu führen, daß in dem Zylinder ein Druckanstieg aufgrund der Begrenzung der Strömungsmittelauslaßöffmangen 85 und 97 stattfindet. Dieser Druck kann leicht den Druck überschreiten, bei dem das Meßventil 4-5 wirksam zu werden beginnt und ermöglicht es dem Strömungsmittel aus der Kammer I30 zur Kammer 127 überzutreten, selbst wenn der Bremsdruck am Rad sich zeitweilig auf einem sehr niedrigen Niveau befindet und das Spiel noch nicht aus dem Bremssystem herausgenommen worden ist. Um einen vorzeitigen Übergang von der ersten Betriebsstufe zur zweiten Stufe zu verhindern, befindet sich die Drosselöffnung 63 in dem die Kammer mit der Stirnfläche y\ des Meßventils verbindenden Kanal, wobei die Größe der DrosselÖffnung entsprechend der Charakteristik des Bremssystems geeignet gewählt ist, derart, daß die DrosselÖffnung zeitweilig den Strömungsmitteldurchtritt begrenzt und dadurch den Übergang von einer Stufe zur nächsten verzögert.

Wenn sich der Hauptzylinder nun im zweiten Betriebszustand befindet, der am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird Druck bei einem Verhältnis von geringem Volumen zu hohem Druck ausgeübt, wahrend der ersten Stufe, wenn das Meßventil 45 geschlossen ist, bewegen sich der erste und

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der zweite Kolben relativ zueinander als Ergebnis der Strömungsmittelverdrängung durch die Auslaßöffnung 85. Wenn der Schaltpunkt erreicht ist, wird sich der erste Kolben mit einer größeren Geschwindigkeitgpgen den zweiten Kolben bewegen, wenn das Meßventil offen ist. Nach dem Erreichen des Ausgleichspunktes wird sich der erste Kolben gegen den zweiten Kolben mit einer noch größeren Geschwindigkeit bewegen, wenn eine zusätzliche !Pedalkraft ausgeübt wird, aufgrund der unterschiedlichen wirkpamen Flächen eines _t-jeden Kolbens und aufgrund des Druchtrittes von Strömungsmittel durch den Auslaß 85. Wie vorstehend erläutert wurde, gleicht die wirksame Fläche des ersten Kolbens 51 der fläche des kleinen Kolbens, die innerhalb des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnittes der Bohrung liegt. Die wirksame Fläche des zweiten Kolbens 86 ist gleich der innerhalb des äußeren Umfanges der Kompensationsdichtung 72A befindlichen Fläche, wobei diese wirksame Fläche größer ist als die wirksame Fläche des ersten Kolbens 31. Es ist deshalb offensichtlich, daß zur Erzeugung des gleichen Druckes in beiden Leitungen des doppelten Bremssystems der kleinere Kolben 31 eine größere Entfernung zurücklegen muß als der größere Kolben 86.

Bei Ausübung einer übermäßigen Pedalkraft können die Kapazitäten der Kammern 130 und 132 erschöpft werden, in dem Ausmaß, daß der Kolben 31 an Kolben 86 und dieser an der Endkappe 30 anschlägt.

Die mechanische Sicherheitsvorrichtung 62 ist wirksam, um es dem System zu erlauben, zur Übertragung eines großen Strömungsmittelvolumens zurückzukehren, falls ein Fehler in der durch den Auslaß 85 gespeisten Leitung

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auftritt. Falls ein derartiger Fehler auftritt, wird sich, datf Meßventil 45 schließen ,und der erste Kolben wird sich sofort gegen den großen Kolben 86 bewegen, wodurch die Kolbenverlängerung 62 mechanisch den zwoiten Kolben 86 berühren wird, wodurch dieser mit der gleichen Geschwindigkeit wie der kleine Kolben 31 bewegt wird und bei geringem Druck eine große Volumenänderung auf die Bremsanlage einwirkt. Falls die durch, den Auslaß 97 gespeiste Leitung einen Fehler aufweist, schlägt der Kolben 86 an die Endkappe 30 an, wobei der Kolben 31 anfänglich ein hohes Volumen verdrangt, und dann auf eine !funktion mit niedrigem Volumen aber hohem Druck umschaltet, als wenn ein einziger Hauptzylinder vorhanden wäre.

"Unmittelbar vor dem Losen der Bremse und unterhalb des Ausgleichspunktes sind die Drücke in den Kammern 127 und 130 gleich groß. Wenn die Kraft auf das Bremspedal nachläßt und wenn der Druck im System unter den Ausgleichspunkt abfällt, schließt das Meßventil 45 und sperrt den Druck in der Kammer 127. Der Druck in der Kammer I30 und die Kraft der Feder 100 wirken auf den Kolben 31 ein, um ·ί>νη in seine zurückgeschobene Lage zu bewegen. Das Druckungleichgewicht zwischen den Kammern 127 und 130 zuzüglich der auf die Dichtung 72 ausgeübten Reibungskraft aufgrund ihrer Berührung mit der inneren Zylinderwandung des einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnittes 26 verzögert die Bewegung der Dichtung, während sich der Kolben 31 nach links soweit bewegt, daß die Verbindung zwischen den Kammern 130 und 127 über den Strömungsmittelkanal 125 wieder hergestellt wird. Gleichzeitig wirken der Druck in der Kammer 132 und die Feder 101 gegen den Kolben 86, um ihn nach links zu

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bewegen und ün in seine zurückgezogene Lage zu bewegen. Weil die Kammer 131 atmosphärischen Druck aufweist, wird die Dichtung 72A den Strömungsmittelkanal 126 nicht öffnen, bevor der Druck in der Kammer 132 niedrig genug ist, so daB die auf die Dichtung 52A einwirkende Reibungskraft ausreichend ist, die Bewegung der Dichtung gegen die Kraft der Feder 8OA zu verzögern und es dem Kolben zu ermöglichen, sich nach links gegenüber der Dichtung 72A zu bewegen, bis die Dichtung sich von der Dichtungsoberfläche bewegt. Auf diese Weise wird zwischen den Kammern 151 und 132 über den. S-fcrSmnsggmittelkanal ^²⁶ wieder eine Verbindung hergestellt.

Eine solche Dichtungsanordnung ermöglicht eine rasche Rückkehr der Kolben in ihre Ausgangslage und verhindert eine Saugwirkung in den Kammern 130 und 132, die eine Rückkehr der Kolben in ihre Ausgangslage verhindern .iönnte. Wenn die Kolben voll in ihre zurückgezogene Ausgangslage zurückgekehrt sind, werden die Elemente wieder die in Hg. 1 gezeigten Stellungen einnehmen, wobei das Kippventil 107 wieder durch den Kolben I31 geöffnet und die Kompensationsringe 75 und 75A wieder die Strömungsmittelkanäle 102 und 125 sowie 126 zum Ausgleich geöffnet haben.

Es wurde somit gezeigt, daß ein Hauptzylinder mit veränderlicher übersetzung geschaffen worden ist, der einen allmählichen Übergang von einem Betriebszustand zum anderen ermöglicht, der einen höheren Ausgangsdruck mit geringerer Pedalkraft erzeugt als ein üblicher Hauptzylinder, der den Übergang von einem Betriebszustand zum anderen lediglich als Funktion des Leitungsdruckes bewirkt, der einen vorzeitigen Übergang zur

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f zweiten Stufe als Ergebnis einer plötzlichen Pedalbetätigung verhindert, der eine rasche Rückkehr der Kolben in ihre Ausgangslage ermöglicht und der eine mechanische Sicherheitsrückschaltung umfaßt und eine leichte Druckentleerung des Systems ermöglicht.

Viele der erfindungsgemäßen Merkmale wurden im einzelnen gezeigt und beschrieben, trotzdem sind im Rahmen des Erfindungsgedankens für den Fachmann zahlreiche Abwandlungen ohne Abweichung von der Erfindung möglich.

- Ansprüche -

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Claims

Patentanwalt ε | Darf mß jeäna^- ^1--;. ' /O DIPL.-1NG. R. SPLANEMANN oipl-chem. dr. B. REITZNER - DiPL-Λκέ J. RICHTER \J MÜNCHEN HAMBURS München 2 11. ]?ebre Ί976 Tal 13 Telefon (089) 226207/2262 09 Telegramme: InvenHus Mönchen Unsere Akte= 1 314--III-799O Ihr Zeichen: & 72 37 709.4" Borg-Warner Corp. Ansprüche

1. Hauptzylinder mit veränderlichem Über set aungsverhältnis. besteheriä. aus einem £n?romungsmittelvorratsbehälter, einem Zylindergehad.se u±t einem Abschnitt kleineren Durchmessers und einem durca. e**.ne Endwandung abgeschlossenen Abschnitt größeren Ihirchmessers, einem sich von dem Abschnitt kleineren Durchmessers in den Abschnitt größeren Durchmessers hinein erstreckenden Kolben mit entsprechend gestuftem Durchmesser, einer mit dem Kolben verbundenen Dichtung, die den Abschnitt größeren Durchmessers in eine erste Kammer und in eine zweite, zwischen der Dichtung und der Endwandung liegende Kammer teilt, einem Rückstellelement, das bestrebt ist, den Kolben in eine zurückgezogene, von der Endwandung entfernte Lage zu bewegen, einem in dem Kolben angeordneten und zwischen den beiden Kammern eingeschalteten Differentialkolbenventil, dessen mit einem Schaft versehener Ventilkolben von einem 3?ederelement auf einen Ventilsitz gedrückt wird, wobei der Schaft in einer Bohrung abgedichtet verschiebbar und mit seiner Stirnseite dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, und wobei eine Yentilöffnungsfläche dem Druck in der zweiten Kammer und eine Yentilschließflache, die kleiner als die

Konten: Deutsche Bank AG, München, Konlo-Nr. 20/14009 · PosHlchedc: München 600 60-807

β Bank AG, München, Konlo-Nr. 20/14009

Ventilöffnungsfläche ist, dem Druck in der ersten Kammer ausgesetzt ist, und einem Strömungsmittelauslaß in Verbindung mit der zweiten Kammer, wobei der Kolben des Differentialkolbenventils abgestuft ausgebildet und in einer entsprechend abgestuften längsbohrung des Haupt zylinder-Kolbens geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopf abschnitt (46) des Kolbens (46, 47) einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als der Hauptzylinder-Kolben (31), an dem KopfabsGhnitt (46) die größte bzw. Ventilöffnungsfläche

(51) in Richtung der zweiten Kammer (130) über eine Terengte Öffnung (63) weisend und die Ventilschließfläche

(52) ausgebildet sind, von denen letztere etwa um den Querschnitt des Schaftes (47) kleiner als die Ventilöffnungsfläche (51) ist, und der Kopfabschnitt (46) mit Spiel in der Bohrung (41) des Haupt zylinder-Kolbens. (31) gelagert ist, um einen stufenförmigen Druckausgleich des Strömungsmittels im Bereich des Kopfabschnittes (46) und zwischen der ersten (127) inid der zweiten (130) Kammer zu ermöglichen.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt großen Durchmessers (26) ein zweiter Kolben (86) betätigbar ist, dem weitere Dichtungen (90, 95) zugeordnet sind, die den Abschnitt in entsprechender Reihenfolge in eine dritte (131) und eine vierte Kammer (132) unterteilen, und daß ein zweiter Strömungsmittelauslaß (97) in Verbindung mit dieser vierten Kammer steht.

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3. Hauptzylinder nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Stromungsmitte!vorratsbehälter (15) und der ersten Kammer (127) ein Strömungsmittelkanal (102) befindet, in dem eine Einwegventileinrichtung (107) derart angeordnet ist, daß sie durch den Kolben (31) offengehalten wird, wenn dieser seine zurückgezogene Stellung einnimmt.

4. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) eine zwischen einer Schulter (70) und einem Federträger (66) ausgebildete Umfangsnut aufweist, die einen frei gelagerten, in Axialrichtung unter Federkraft (80) stehenden Sichtungsring (72) aufnimmt, daß zwischen dem Dichtungsring und der Nut ein die beiden Kammern (13I, 127) verbindender Strömungsmittelkanal (125) besteht, und daß diese Verbindung während des unter Druckbeaufschlagung stattfindenden Hubes des Kolbens durch Anlage des Dichtungsrings (72) an der Schulter (70) abgesperrt, während des rücklaufenden Hubes o'edoch geöffnet ist.

5. Hauptzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit seinem Außenumfang an dem Abschnitt größeren Durchmessers (26) anliegender Anschlagring (75) mit L-förmigem Querschnitt vorgesehen ist, der in der zurückgezogenen Stellung des Kolbens (31) unter Überwindung der Federkraft (80) den Dichtungsring (72) von der Schulter (70) abhebt und dadurch den Strömungsmittelkanal (125) offenhält.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Kolben (86) ebenfalls eine Rückstellfeder (101) zugeordnet ist, welche bestrebt ist, iim in eine von der Endwandung (30) entfernte Stellung zu bringen, daß die der Endwandung näher liegende Dichtung (95) dieses Kolbens

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ebenfalls als in einer Nut frei gelagerter, unter Federkraft (80A) stehender und als Rückschlagventil ausgebildeter Dichtungsring (72A) ausgebildet ist, der in der zurückgezogenen Stellung ties aweiten Kolbens (86) ebenfalls mittels eines L-förmigen Anschlagrings (75-Ä·) in Öffnungsstellung gehalten wird.

7, Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied ein den Kolben (3Ό "verlängernder Stößel (62) ist, der bei einem Defekt eines an dem Strömungsmittelauslaß (85) angeschlossenen hydraulischen Systems auf den zweiten Kolben (86) aufläuft und somit eine Schubverbindung mit diesem bildet.

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