WO2014118301A1 - Hauptbremszylinder für eine hydraulische kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents
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- B60T11/236—Piston sealing arrangements
Definitions
- the invention relates to a hydraulic tandem master cylinder (THz) designed for a hydraulic motor vehicle brake system according to the preamble of claim 1.
- a master cylinder (THz) is usually preceded by a pneumatic brake booster, which enables a boost function.
- the unit of main ⁇ cylinder and brake booster is commonly referred to as a braking device and is an integral part of a force ⁇ vehicle brake system.
- Tandem master cylinder are known. For the proper functioning of a tandem master cylinder, it is necessary to have a hydraulic connection between the
- Pressure chamber and a pressure fluid container both in a starting position or neutral position in an unrestrained state, as well as briefly to ensure at the beginning of the braking process or at the beginning of the movement of the piston.
- a disadvantage of known systems is that a short pedal travel and subsequent steep pressure increase of such systems can lead to significant loss of comfort, for example, a hard, unpleasant pedal feel, or a higher noise due to an abrupt deceleration of a coupled to the THz of the brake booster piston or diaphragm plate with control ⁇ housing.
- the NachlaufVeritatien are designed as axial grooves which are arranged on the outer surface of the piston, terminate with one end in each case at a control edge in the lateral surface of the piston and the arrangement of the control edges on the lateral surface in a The manner in which these are not all on a single um ⁇ running line or in a plane, but are arranged distributed cascading over several levels so that during a movement of the piston, the control edges are staggered in groups staggered successively through the sealing sleeve, which a gradual, successive closing of the grooves leads.
- the axial grooves are provided with different position of the control edge, preferably on at least three mutually offset planes.
- both grooves with straight and rounded control edges can be provided.
- the distance between the first plane and a last plane may be in a range between 0.5mm and 3mm.
- the distance between the first and the last level is in a range between 0.9 mm and 1.5 mm.
- the pistons can be produced with the grooves made of plastic and by injection or pressing.
- pistons can be made with the grooves in the extrusion process.
- Fig.l An embodiment of a master cylinder according to the invention in a sectional view.
- FIG 2 shows a first embodiment according to the invention of the piston 4 in a side view.
- FIG 3 shows a further embodiment according to the invention of the Kol ⁇ bens 4 in a side view.
- FIG. 4 shows an assignment of the tracking connections 14 to the individual planes according to the embodiment according to FIG.
- FIG. 5 shows an assignment of the tracking connections 14 to the individual levels according to the embodiment according to FIG. 6 shows detailed spatial views of two different embodiments of the piston 4 (a, b).
- Fig.l is a sectional view of a first
- the master cylinder 1 is as a
- Tandem master cylinder plunger type executed. Because the operation of such master brake cylinders is well known, only the particularly relevant to the invention properties will be discussed below.
- a housing 3 of the master cylinder 1 are two pistons 4 (secondary piston) and 5 (primary piston) in a row
- the piston 4 in the housing 3 delimits a pressure chamber 6 filled with a pressure medium and is opposite thereto by means of a sealing collar 12
- Both the piston 4 and the piston 5 are substantially cup-shaped and show with their respective piston edge 8 and 9 in the direction of each limiting pressure chamber 6 and 7. A in the pressure chambers 6, 7 producible brake pressure is not shown on the brake lines to the forward wheel brakes shown.
- the sealing collars 12, 13 are respectively positioned in the annular grooves 10, 11 in the housing 3.
- Caster rooms 16 and 17 arranged.
- the follow-up rooms 16,17 are connected via overflow channels 21,22 with chambers of a non-illustrated pressure-free pressure medium tank permanently and therefore also remain pressureless.
- the pistons 4, 5 have a plurality of overrun connections 14 and 15, respectively, which are shown in the unactuated manner
- the piston 5 is actuated by a push rod of an otherwise not shown pneumatic brake booster 2.
- the brake booster 2 acts on the piston 5 in the direction of actuation B with a force and moves it from its unactuated starting position, starting in the direction of the piston 4.
- the piston 4 is first by the stiffness of the return spring 20 and then by a in the pressure chamber 7 constructive brake pressure largely synchronously with the piston 5 in the same direction moved along.
- the overrun connections 14, 15 are successively separated from the overflow spaces 16, 17 by passing over the sealing collars 12, 13 and a flow of the pressure medium displaceable from the pressure chambers 6, 7 into the overflow spaces 16, 17 is prevented, so that in the pressure chambers 6, 7 brake pressure can be built.
- Trailing spaces 16,17 are separated by sealing collars 12,13, is commonly referred to as a closing path.
- a plurality of trailers 14 are disposed on the piston 4 as shown.
- the tracking connections 14 are formed as axial grooves, which are embedded in the outer circumferential surface of the piston 4 and each with a
- Open-ended end 23 open at the piston edge 8 and terminate at another end in each case at a control edge 18 in the lateral surface.
- the control edges 18 are in several groups in different distances S1, S2, S3 to the piston edge. 8
- the piston 4 is shown in its relative to the sealing sleeve 12 unactuated starting position. In this case, all the control edges 18 in the direction of actuation B in front of the sealing sleeve 12 and all follow-up connections 14 allow a hydraulic connection and
- Sealing collar 12 first, the group of control edges I8 3 , which are arranged in the plane E3. This reduces the remaining flow area - a cumulative one
- Trailing links 14 separated from the follower space 16 the pressure chamber 6 is closed from the atmospheric pressure - the closing path is reached, the brake pressure build-up is now similar to that in a conventional master cylinder. 1
- the exact radial distribution and assignment of the lagging connections 14 or control edges 18 to the individual planes E1, E2, E3 of the illustrated embodiment will be shown in tabular detail in FIG. 4 below.
- the piston 4 has a total of 30 lag connections 14, but a different number is permissible within the invention.
- both pistons 4, 5 to be configured over the axial grooves
- Control edges 18 of the tracking compounds 14 in the embodiment shown in 4 instead of 3 groups and the 4 levels El, E2, E3, E4 assigned. This can be compared to the embodiment described above, an even finer gradation or successive reduction of
- Passage cross section can be achieved.
- An arrangement in 5 or even more levels is also permissible within the invention.
- Angular distance of 12 ° to each other at the periphery of the piston 4 are distributed. It can be seen that the main plane E1 and the second plane E2 each have 5 equally distributed around the circumference of the piston at an angular distance of 72 ° to each other
- Tracking links 14 are assigned whose control edges lie in the respective plane.
- the tracking connections 14 of the plane E2 lie radially in each case exactly between the
- FIG. 5 shows the division and assignment of the individual follow-up connections 14 on the piston 4 in accordance with FIG.
- Embodiment of Figure 3 shown.
- the closure of the passage cross-section is in principle analogous to the embodiment of Figure 4, but distributed by the advancement of another level E4 over the entire closing more evenly - first a relatively moderate 2-stage reduction of the passage cross section at the levels E4 and E3, each about 37 % Cross-section shutdown per level, then also two-stage closure, each with about 13%
- FIG. 6 shows in views a and b, two different embodiments of the piston 4.
- the control edges 18 in the embodiment according to the view a has largely straight control edges 18, which are arranged parallel to the piston edge 8.
- control edges 18 are rounded in the embodiment according to the view b so that not the entire control edge, but their tangent lies in a plane parallel to the piston edge 8 levels.
- Such designed piston can preferably be particularly cost-effective and produce in forming or molding method, so that little or no post-processing is required and consuming expensive cutting Ferti ⁇ approval procedures are avoided.
- it can be made of a plastic material, but also in the extrusion process from a metal material piston 8 in injection or compression molding.
- the solid line represents an embodiment of the invention according to the invention. Bens 4 with an arrangement according to Figure 4, the dashed line a known conventional piston with a single plane in which all the control edges 18 are. On the course of the solid line you can clearly see the 3 steps, which in each case arise when crossing the planes E3 (at 0.6 mm), E2 (at 0.8 mm) and El (closing at 1.2 mm).
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder (1), insbesondere einen Tandem-Hauptbremszylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, der vorzugsweise von einem pneumatischen Bremskraftverstärker (2) beaufschlagt wird, mit wenigstens einem, in einem Gehäuse (3) verschiebbaren Kolben (4, 5), der jeweils mehrere Nachlaufverbindungen (14, 15) aufweist, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum (6, 7) und einem drucklosen Nachlaufraum (16, 17) zu Beginn eines Bremsvorgangs ermöglichen, wobei zumindest einige der Nachlaufverbindungen (14, 15) als axiale Nuten ausgebildet in eine äußere Mantelfläche wenigstens eines Kolbens (4) eingelassen sind, mit einem Ende an dem Kolbenrand (8) einmünden und mit einem anderen Ende jeweils an einer Steuerkante(18) in der Mantelfläche in einer Hauptebene E1 auslaufen, die parallel und in einem Abstand (S1) zum Kolbenrand (8) angeordnet ist und deren Überfahren durch die Dichtmanschette (12) einen Schließweg des Kolbens (4) definiert. Um eine sanfte, leise und dennoch ausreichend sichere Bremseinleitung zu ermöglichen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Kolben (4) weitere Nachlaufverbindungen (14) aufweist, die als axiale Nuten ausgebildet in die äußere Mantelfläche des Kolbens (4) eingelassen sind, mit einem Ende an dem Kolbenrand (8) einmünden und mit einem anderen Ende jeweils an einer Steuerkante (18) in der Mantelfläche des Kolbens (4) in wenigstens einer weiteren Ebene (E2) auslaufen, die parallel zur Hauptebene (E1) und in Richtung Kolbenrand (8) versetzt angeordnet ist.
Description
Hauptbremszylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbrems- anläge .
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen, insbesondere zweikreisig aufgebauten Tandemhauptbremszylinder (THz) für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Einem derartigen Hauptbremszylinder (THz) ist meist ein pneumatischer Bremskraftverstärker vorgeschaltet, welcher eine Verstärkungsfunktion ermöglicht. Die Einheit von Haupt¬ zylinder und Bremskraftverstärker wird üblicherweise als Bremsgerät bezeichnet und ist eine Bestandteil eine Kraft¬ fahrzeugbremsanlage .
Tandem-Hauptbremszylinder sind bekannt. Für die korrekte Funktionsfähigkeit eines Tandem-Hauptbremszylinders ist es erforderlich, eine hydraulische Verbindung zwischen der
Druckkammer und einem Druckmittelbehälter sowohl in einer Ausgangsstellung bzw. Neutralstellung bei einem ungebremsten Zustand, als auch kurzzeitig zu Beginn des Bremsvorganges bzw. zu Beginn der Bewegung des Kolbens sicherzustellen. Bei bekannten Bremsanlagen wird es zudem angestrebt, einen Pedalleerweg möglichst kurz zu halten um einen raschen Bremskraftaufbau nach einem möglichst geringen Zeitversatz zu erzielen.
Aus DE102009054695 ist ein Sekundärkolben von Plun- ger-Tandemhauptbremszylindern bekannt, welcher zu diesem Zweck eine Kranz von axialen Nuten in seiner äußeren Mantelfläche aufweist, welche in einer einzigen gemeinsamen zum Ende des Kolbens entgegen der Kolbenbetätigungsrichtung nach Hinten parallel zum Kolbenrand versetzten Ebene bzw. Steuerkante beginnen und in der Kolbenstirnseite einmünden.
Nachteile :
Als Nachteilig bei bekannten Systemen wir unter Anderem angesehen, dass ein kurzer Pedalleerweg und nachfolgender steiler Druckanstieg derartiger Systeme zu empfindlichen Komforteinbußen führen kann, beispielsweise durch ein hartes, unangenehmes Pedalgefühl, odereiner höheren Geräuschentwicklung aufgrund eines abrupten Abbremsens eines an den THz gekoppelten des Bremskraftverstärkerkolbens bzw. Membrantellers mit Steuer¬ gehäuse .
Es ist bekannt, dass dynamische Effekte infolge der Abbremsung der Innenteile eines Pneumatischen Bremskraftverstärkers zu Geräuschen führen können, wenn das einströmende Atmosphärenvolumen ad hoc zum Stillstand kommt, wenn diese gegen die hydraulische Säule der THz-Kammern auflaufen nachdem der hydraulische Schließweg im THz von den Kolben durchfahren wurde. Es kommt zu einem sogenannten Antrittsklopfen.
Aufgabe :
Es stellt sich daher eine Aufgabe, eine verbesserte Kraft¬ fahrzeugbremsanlage anzubieten, welche unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik kostengünstig eine sanfte, leise und dennoch ausreichend sicheren Brems¬ einleitung ermöglicht.
Lösung und Vorteile:
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Hauptbremszy¬ linder mit der Merkmalskombination nach dem Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche und Figuren geben weitere vorteilhafte Aus¬ führungsformen und Weiterbildungen an.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst dass die NachlaufVerbindungen als axiale Nuten ausgeführt sind, die auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens angeordnet werden, wobei mit einem Ende jeweils an einer Steuerkante in der Mantelfläche des Kolbens auslaufen und die die Anordnung der Steuerkanten auf der Mantelfläche in einer
Weise erfolgt, dass diese nicht alle auf einer einzigen um¬ laufenden Linie bzw. in einer Ebene liegen, sondern kaskadierend auf mehreren Ebenen verteilt angeordnet sind so dass bei einer Bewegung des Kolbens die Steuerkanten in Gruppen gestaffelt nacheinander durch die Dichtmanschette überfahren werden, was zu einem allmählichen, sukzessiven Schließen der Nuten führt.
Je nach gewünschtem Schließverhalten kann dabei der Abstand der Steuerkanten zueinander in größeren oder kleineren Abständen definiert werden, um ein Optimum hinsichtlich Gesamtschließweg und Druckgradient in Abhängigkeit vom hydraulischen Verbraucher und Bremsgerätedynamik zu erreichen.
Vorzugsweise werden die axialen Nuten mit unterschiedlicher Position der Steuerkante vorgesehen, vorzugsweise auf wenigstens drei zueinander versetzten Ebenen. Innerhalb der Erfindung können sowohl Nute mit geraden als auch mit gerundeten Steuerkanten vorgesehen werden.
Vorzugsweise kann der Abstand zwischen der ersten Ebene und einer letzten Ebene (je nach Ausführungsform der dritten, der vierten usw.) in einem Bereich zwischen 0,5mm und 3mm liegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführung liegt der Abstand zwischen der ersten und der letzten Ebene in einem Bereich zwischen 0,9mm und 1,5mm.
Besonders vorteilhaft können die Kolben mit den Nuten aus Kunststoff und im Spritz- oder Pressverfahren hergestellt werden .
Ebenso können die Kolben mit den Nuten im Fließpressverfahren hergestellt werden.
Durch die vorbezeichneten Merkmale können insbesondere ermöglicht werden:
- sanfter hydraulischer Druckaufbau im Hauptbremszylinder, insbesondere gegen Ende des Schließweges (flacher Gradient der Querschnittsverringerung beim Verschließen der ersten Bohrungsebene) ,
- Kompensation von ungewollten dynamischen Effekten, welche Geräusche verursachen könnten,
-Kostengünstige Herstellung und Gewichtsersparnis, Vermeidung von Zerspannungsvorgängen und somit gänzliche Vermeidung von Spänen und Vereinfachung der Reinigungsprozesse.
Figurenbeschreibung
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmög¬ lichkeiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Übereinstimmende Komponenten und Konstruktionselemente werden nach Möglichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen. Nachstehend zeigt:
Fig.l Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hauptbremszylinders in einer Schnittdarstellung.
Fig.2 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Kolbens 4 in einer Seitenansicht.
Fig.3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Kol¬ bens 4 in einer Seitenansicht.
Fig.4 eine Zuordnung der NachlaufVerbindungen 14 zu den einzelnen Ebenen entsprechend der Ausführungsform nach Fig.2.
Fig.5 eine Zuordnung der NachlaufVerbindungen 14 zu den ein- zelnen Ebenen entsprechend der Ausführungsform nach Fig.3.
Fig.6 räumliche Detailansichten von zwei verschiedenen Ausführungen des Kolbens 4 (a, b) .
Fig.7 ein Kolbenhub-bezogener Vergleich von kumulierten
Querschnittsflächen der NachlaufVerbindungen 14 an einem findungsgemäßen und einem bekannten Kolben.
Fig.l
In der Fig.l ist eine Schnittdarstellung einer ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Hauptbremszylinders 1 abgebildet. Der Hauptbremszylinder 1 ist als ein
Tandem-Hauptzylinder des Plunger-Typs ausgeführt. Weil die Funktionsweise von derartigen Hauptbremszylindern hinreichend bekannt ist, wird nachfolgend lediglich auf die besonders erfindungsrelevante Eigenschaften eingegangen.
In einem Gehäuse 3 des Hauptbremszylinders 1 sind zwei Kolben 4 (Sekundärkolben) und 5 (Primärkolben) hintereinander
verschiebbar angeordnet. Dabei begrenzt der Kolben 4 in dem Gehäuse 3 einen mit einem Druckmittel gefüllten Druckraum 6 und ist diesem gegenüber mittels einer Dichtmanschette 12
abgedichtet; der Kolben 5 begrenzt den ebenfalls mit einem Druckmittel gefüllten Druckraum 7 und ist diesem gegenüber mittels der Dichtmanschette 13 abgedichtet. Sowohl der Kolben 4 als auch der Kolben 5 sind im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und zeigen mit ihrem jeweiligen Kolbenrand 8 beziehungsweise 9 in Richtung des jeweils begrenzen Druckraum 6 beziehungsweise 7. Ein in den Druckräumen 6, 7 erzeugbarer Bremsdruck wird über nicht gezeigte Bremsleitungen an die nicht gezeigten Radbremsen weitergeleitet.
Die Dichtmanschetten 12,13 sind jeweils in den Ringnuten 10,11 in dem Gehäuse 3 positioniert.
Um die Kolben 4,5 herum sind in dem Gehäuse 3 in
Betätigungsrichtung B unmittelbar vor den Ringnuten 10,11 jeweils als eine Ringnut mit einer in Richtung Ringnut 10 beziehungsweise 11 abgeschrägten Flanke ausgebildete
Nachlaufräume 16 und 17 angeordnet. Die Nachlaufräume 16,17 sind über Nachlaufkanäle 21,22 mit Kammern eines nicht abgebildeten drucklosen Druckmittelbehälters permanent verbunden und verbleiben daher ebenfalls drucklos.
Die Kolben 4,5 verfügen über mehrere NachlaufVerbindungen 14 beziehungsweise 15, die in der gezeigten, unbetätigten
Ausgangslage ungeachtet der Dichtmanschetten 14,15 eine hydraulische Verbindung zwischen den jeweiligen Druckräumen 6,7 und den drucklosen Nachlaufräumen 16, 17 ermöglichen und so einen Druckausgleich und Entlüftung des Bremssystems unterstützen. Die beiden Rückstellfedern 19 und 20 werden bei einem
Bremsvorgang durch Verschiebung der Kolben 4 bzw. 5 in die Betätigungsrichtung B komprimiert und dienen zum Rückversetzen der beiden Kolben 4,5 in ihre jeweiligen unbetätigten
Ausgangspositionen nach Beendigung eines Bremsvorgangs.
Der Kolben 5 wird durch eine Druckstange eines ansonsten nicht abgebildeten pneumatischen Bremskraftverstärkers 2 betätigt. Bei einem Bremsvorgang beaufschlägt der Bremskraftverstärker 2 den Kolben 5 in die Betätigungsrichtung B mit einer Kraft und verschiebt diesen aus seiner unbetätigten Ausgangsposition ausgehend in Richtung Kolben 4. Der Kolben 4 wird dabei zunächst durch die Steifigkeit der Rückstellfeder 20 und anschließend durch einen sich in der Druckkammer 7 aufbauenden Bremsdruck weitgehend synchron mit dem Kolben 5 in die gleiche Richtung
mitverschoben. Dabei werden die NachlaufVerbindungen 14, 15 sukzessive durch Überfahren mit den Dichtmanschetten 12,13 von den Nachlaufräumen 16,17 abgetrennt und ein Strom des aus den Druckräumen 6,7 in die Nachlaufräume 16,17 verdrängbaren Druckmittels unterbunden, so dass in den Druckräumen 6,7 Bremsdruck aufgebaut werden kann. Ein Verschiebeweg des Kolbens, bei dem die NachlaufVerbindungen 14,15 von den
Nachlaufräumen 16,17 durch Dichtmanschetten 12,13 abgetrennt werden, wird allgemein als ein Schließweg bezeichnet.
Wird dabei die hydraulische Verbindung zu den
Nachlaufräumen 16,17 zu abrupt unterbrochen, beispielsweise bei einer Vollbremsung, kann dies im Allgemeinen zu einer ungewollt schnellen Abbremsung des Kolbens 5, ebenso der bewegten
Komponenten eines durch die Kolbenstange mit dem Kolben 5 in Verbindung stehenden pneumatischen Bremskraftverstärkers 2 aber auch zu Störung von Luftströmen innerhalb des
Bremskraftverstärkers 2. Dadurch kann es zu einer hohen
Geräuschentwicklung kommen - dem sogenannten Antrittsklopfen. Darüber hinaus Verursacht ein abruptes Abbremsen des Kolbens ein hartes und unangenehmes Pedalgefühl.
Eine erfindungsgemäße Verbesserung des vorstehend beschriebenen Verhaltens wird insbesondere durch die nachfolgenden Figuren erklärt .
Fig.2
Eine Vielzahl von NachlaufVerbindungen 14 ist an dem Kolben 4 wie abgebildet angeordnet. Die NachlaufVerbindungen 14 sind als axiale Nuten ausgebildet, welche in die äußere Mantelfläche des Kolbens 4 eingelassen sind und jeweils mit einem
Einmündung-Ende 23 an dem Kolbenrand 8 einmünden und mit einem anderen Ende jeweils an einer Steuerkante 18 in der Mantelfläche auslaufen. Dabei sind die Steuerkanten 18 in mehreren Gruppen in
unterschiedlichen Abständen S1,S2,S3 zum Kolbenrand 8
angeordnet, so dass jede Gruppe in einer zum Kolbenrand 8 parallelen Ebene E1,E2 oder E3 liegt. Die zu dem Kolbenrand 8 am weitesten beanstandete Hauptebene El definiert dabei den Schließweg des Kolbens 8.
Der Kolben 4 ist in seiner relativ zu der Dichtmanschette 12 unbetätigten Ausgangslage abgebildet. Dabei befinden sich sämtliche Steuerkanten 18 in Betätigungsrichtung B vor der Dichtmanschette 12 und sämtliche NachlaufVerbindungen 14 ermöglichen eine hydraulische Verbindung und
Druckmittelzirkulation zwischen der Druckkammer 6 und dem drucklosen Nachlaufräum 16. Wird nun der Kolben 4 beim Einleiten einer Bremsung in die Betätigungsrichtung B verschoben, überfährt die
Dichtmanschette 12 zunächst die Gruppe der Steuerkanten I83, die in der Ebene E3 angeordnet sind. Dadurch verringert sich der verbleibende Durchtrittsquerschnitt - ein kumulierter
Querschnitt aller NachlaufVerbindungen 14, durch welche die hydraulische Verbindung zwischen der Druckkammer 6 und dem Nachlaufraum 16 noch möglich ist - um die Querschnitte der bereits von dem Nachlaufraum 16 abgetrennten
NachlaufVerbindungen 14. Bei einer genügend schnellen Bewegung des Kolbens 4 beginnt in der Druckkammer 6 bereist ein langsamer, sanfter Druckanstieg. Mit dem weiteren Verschiebeweg
beziehungsweise Hub des Kolbens 4 werden sukzessive die Gruppe der Steuerkanten I82 in der Ebene E2 und anschließend die Steuerkanten I81 der Hauptebene El überfahren. Beim Überfahren der Hauptebene El werden sämtliche noch verbliebenen
NachlaufVerbindungen 14 von dem Nachlaufraum 16 getrennt, die Druckkammer 6 ist vom Atmosphärendruck abgeschlossen - der Schließweg ist erreicht, der Bremsdruckaufbau verläuft nun ähnlich wie in einem konventionellen Hauptbremszylinder 1.
Die genaue radiale Verteilung sowie Zuordnung der Nachlauf erbindungen 14 beziehungsweise Steuerkanten 18 zu den einzelnen Ebenen E1,E2,E3 der abgebildeten Ausführungsform wird nachfolgend in der Fig.4 detailliert tabellarisch aufgezeigt.
In der gezeigten Ausführungsform verfügt der Kolben 4 über insgesamt 30 NachlaufVerbindungen 14, jedoch ist innerhalb der Erfindung auch eine abweichende Anzahl zulässig.
Ebenfalls ist es innerhalb der Erfindung zulässig, dass beide Kolben 4,5 über die als axiale Nuten gestalteten
NachlaufVerbindungen 14,15 nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip verfügen.
Fig.3
Im Unterschied zu dem Kolben 4 nach der Fig.2 sind die
Steuerkanten 18 der NachlaufVerbindungen 14 in der abgebildeten Ausführungsform in 4 statt 3 Gruppen aufgeteilt und den 4 Ebenen El, E2,E3, E4 zugeordnet. Hierdurch kann im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Ausführung eine noch feinere Abstufung beziehungsweise sukzessive Verringerung des
Durchtrittsquerschnitts erreicht werden. Auch eine Anordnung in 5 oder noch mehr Ebenen ist innerhalb der Erfindung zulässig.
Fig.4
Die Fig.4 zeigt in einer Tabelle die Zuordnung der einzelnen NachlaufVerbindungen 14 zu den Ebenen E1-E3 sowie deren
Verteilung am Umfang des Kolbens 4 in seiner unter der Fig.2 beschriebenen Ausführungsform. Insgesamt verfügt der Kolben über 30 NachlaufVerbindungen 14, die Gleichmäßig in einem
Winkelabstand von jeweils 12° zueinander am Umfang des Kolbens 4 verteilt sind.
Es ist ersichtlich, dass der Hauptebene El sowie der zweiten Ebene E2 jeweils 5 gleichmäßig am Umfang des Kolbens in einem Winkelabstand von 72° zueinander verteilte
NachlaufVerbindungen 14 zugeordnet sind, deren Steuerkanten in der jeweiligen Ebene liegen. Die NachlaufVerbindungen 14 der Ebene E2 liegen dabei radial jeweils genau zwischen den
NachlaufVerbindungen 14 der Hauptebene El. Die restlichen 20 NachlaufVerbindungen 14 sind der Ebene E3 zugeordnet und paarweise nebeneinander am restlichen Umfang verteilt.
Eine Derartige Anordnung bewirkt bei einer Bremseinleitung und Überfahren mit dem Kolben 4 des Schließweges zunächst eine rasche Verringerung des Durchlassquerschnitts um etwa 67% zu Beginn einer Bremseinleitung und einem nachfolgenden langsamen
Verringerung des restlichen Durchlassquerschnitts in 2 gleich große Stufen bis zum kompletten Schließen an der Hauptebene 1. Hierdurch kann einem „harten" Pedalgefühl insbesondere bei schnellen Bremsungen signifikant entgegengewirkt werden. Fig.5
In der Fig.5 ist die Aufteilung und Zuordnung der einzelnen NachlaufVerbindungen 14 am Kolben 4 entsprechend der
Ausführungsform nach Fig.3 abgebildet. Die Schließung des Durchlassquerschnitts verläuft prinzipiell Analog zu der Ausführung nach Fig.4, jedoch durch das Vorschalten einer weiteren Ebene E4 gleichmäßiger über den gesamten Schließweg verteilt - zuerst eine relativ moderate 2-stufige Verringerung des Durchlassquerschnitts an den Ebenen E4 und E3 mit jeweils etwa 37% Querschnittsabschaltung pro Stufe, anschließend ebenfalls zweistufige Schließung mit jeweils etwa 13%
Querschnittsabschaltung. Dadurch ist auch der Verlauf des Druckgradienten gleichmäßiger als bei der vorstehend
beschriebenen Anordnung.
Die in den Fig.4 und 5 gezeigten Kombinationen und Anordnungen sind keineswegs als abschließend zu interpretieren. Innerhalb der Erfindung kann durch Variation der Anzahl, Abstände und Dimensionen der Nachlauf erbindungen 14 und der Ebenen El, E2, E3, ...) insbesondere für die Phase einer Bremseinleitung ein nahezu beliebiger gewünschter Verlauf des Druckgradienten und somit auch das Pedalgefühl konstruktiv festgelegt werden.
Fig.6
Die Fig.6 zeigt in den Ansichten a und b zwei verschiedene Ausführungsformen des Kolbens 4. Die Steuerkanten 18 in der Ausführungsform nach der Ansicht a weist weitgehend gerade Steuerkanten 18 auf, die parallel zum Kolbenrand 8 angeordnet sind .
Dagegen sind die Steuerkanten 18 in der Ausführungsform nach der Ansicht b verrundet ausgebildet so dass nicht die gesamte Steuerkante, sondern deren Tangente in einer zum Kolbenrand 8 parallel verlaufenden Ebenen liegt.
Derartig gestalteten Kolben lassen sich vorzugsweise besonders kostengünstig und effektiv in Umform- oder Urformverfahren herstellen, so dass keine oder nur wenig Nachbearbeitung erforderlich ist und aufwendige teure spanabhebende Ferti¬ gungsverfahren vermieden werden. Vorzugsweise kann er Kolben 8 in Spritz- oder Pressverfahren aus einem KunststoffWerkstoff, aber auch im Fließpressverfahren aus einem Metallwerkstoff hergestellt werden.
Fig.7
In der Fig.7 ist im Vergleich die Verringerung des Durchlassquerschnitts (Y-Achse) über den Kolbenhub beziehungsweise Verschiebeweg (X-Achse aufgezeigt. Die Durchgezogene Linie repräsentiert eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Kol-
bens 4 mit einer Anordnung nach Fig.4, die gestrichelte Linie einen bekannten konventionellen Kolben mit eine einzigen Ebene, in der sämtliche Steuerkanten 18 liegen. Am Verlauf der durchgezogenen Linie erkennt man deutlich die 3 Stufen, welche j eweils beim Überfahren der Ebenen E3 (bei 0,6mm), E2 (bei 0,8mm) und El (Schließen bei 1,2mm) entstehen.
Man erkennt zudem den wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Kolbens - durch eine moderate Querschnittsverringerung bereits zum Beginn des Kolbenhubes muss gegen Ende des Schließweges nur noch wenig Durchlassquerschnitt geschlossen werden, wodurch der Druckgradient im Vergleich zu dem bekannten Kolben nur noch unwesentlich steigt, dadurch ein abruptes Abbremsen des Kolbens am Ende des Schließweges vermieden und folglich die Gefahr eines Antrittsklopfens signifikant verringert wird. Darüber hinaus verläuft auch der Anstieg einer gefühlten Gegenkraft am
Bremspedal gleichmäßiger und für den Fahrer komfortabler.
Bezugszeichen :
1 Hauptbrems zylinder
2 Bremskraftverstärker
3 Gehäuse
4 Kolben
5 Kolben
6 Druckraum
7 Druckraum
8 Kolbenrand
9 Kolbenrand
10 Ringnut
11 Ringnut
12 Dichtmanschette
13 Dichtmanschette
14 Nachlauf erbindung
15 NachlaufVerbindung
16 Nachlaufräum
17 Nachlaufräum
18 Steuerkante
19 Rückstellfeder
20 Rückstellfeder
21 Nachlaufkanal
22 Nachlaufkanal
23 Einmündung
B Betätigungsrichtung
El Hauptebene
E2 Ebene
E3 Ebene
E4 Ebene
Sl Abstand vom Kolbenrand zur Ebene El
S2 Abstand vom Kolbenrand zur Ebene E2
S3 Abstand vom Kolbenrand zur Ebene E3
S4 Abstand vom Kolbenrand zur Ebene E4
Claims
1. Hauptbremszylinder (1), insbesondere ein Tan¬ dem-Hauptbremszylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeug¬ bremsanlage, der vorzugsweise von einem pneumatischen Brems- kraftverstärker (2) beaufschlagt wird, mit wenigstens einem, in einem Gehäuse (3) verschiebbaren Kolben (4,5), der in dem Gehäuse (3) einen Druckraum (6,7) begrenzt, einen zum Druckraum (6,7) gerichteten Kolbenrand (8,9) aufweist und mittels einer, in einer Ringnut (10,11) des Gehäuses (3) angeordneten Dichtmanschette (12,13) gegenüber dem Druckraum (6,7) abge¬ dichtet ist, in dem Kolben (4,5) jeweils mehrere Nachlauf¬ verbindungen (14,15) vorgesehen sind, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum (6,7) und einem drucklosen Nachlaufraum (16,17) zu Beginn eines Bremsvorgangs ermöglichen, wobei zumindest einige NachlaufVerbindungen (14) als axiale
Nuten ausgebildet in eine äußere Mantelfläche wenigstens eines Kolbens (4) eingelassen sind, mit einem Ende an dem Kolbenrand (8) einmünden und mit einem anderen Ende jeweils an einer Steuerkante (18) in der Mantelfläche in einer Hauptebene El auslaufen, die parallel und in einem Abstand (Sl) zum Kol¬ benrand (8) angeordnet ist und deren Überfahren durch die Dichtmanschette (12) einen Schließweg des Kolbens (4) definiert dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) weitere Nach¬ laufverbindungen (14) aufweist, die als axiale Nuten ausgebildet in die äußere Mantelfläche des Kolbens (4) eingelassen sind, mit einem Ende an dem Kolbenrand (8) einmünden und mit einem anderen Ende jeweils an einer Steuerkante (18) in der Mantelfläche des Kolbens (4) in wenigstens einer weiteren Ebene (E2) auslaufen, die parallel zur Hauptebene (El) und in Richtung Kolbenrand (8) versetzt angeordnet ist.
2. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanten (18) auf mindestens 3 Ebe-
nen (E1,E2,E3) verteilt angeordnet sind, wobei die Ebe¬ nen (E2,E3) parallel zu der Hauptebene (El) und in Richtung Kolbenrand (8) gestaffelt angeordnet sind, so dass diese beim Betätigen des Kolbens (4) vor der Hauptebene (El) durch die Dichtmanschette (12) überfahren werden.
3. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hauptebene (El) mindestens 3 Nach¬ laufverbindungen (14) mit ihren jeweiligen Steuerkanten (18) auslaufen.
4. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Ebene (E2) genauso viel oder weniger NachlaufVerbindungen (14) mit ihren jeweiligen Steu- erkanten (18) auslaufen wie in die Hauptebene (El) .
5. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jede Ebene (El , E2 , E3 , E4 ) eine gleiche Anzahl NachlaufVerbindungen (15) aufweist.
6. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt jeder einzelnen Nachlauf- Verbindung (14), die in die Hauptebene (El) ausläuft, gleich groß oder größer ausgebildet ist als einzelne Querschnitte der NachlaufVerbindungen (14), die in alle weiteren Ebenen (E2,E3) auslaufen .
7. Hauptbremszylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe der Querschnitte aller Nach- laufVerbindungen (14), die in die Hauptebene (El) auslaufen gleich groß oder größer ist als eine Summe der Querschnitte aller NachlaufVerbindungen (14), die in jeder einzelne weitere Ebene (E2,E3) auslaufen.
8. Hauptbremszylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der ersten Haupt¬ ebene (El) und einer letzten Ebene in einem Bereich zwischen 0,5mm und 3mm liegt.
9. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanten (18) parallel zum Kolbenrand (8) ausgebildet sind.
10. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkanten (18) verrundet ausgebildet sind und wenigstens eine der Ebenen (E1,E2,E3) tangieren.
11. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1 dadurch gekenn- zeichnet, dass die Nachlauf erbindungen (14,15) an beiden
Kolben (4,5) als axiale Nuten ausgebildet sind.
12. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) aus Kunststoff- werkstoff und im Spritz- oder Pressverfahren hergestellt ist.
13. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) aus Metallwerkstoff und im Fließpressverfahren hergestellt ist.
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