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Steuerzylinder für hydraulisch betätigte Bremsen von Kraftfahrzeugen
Gegenstand der Erfindung ist ein neuer bzw. verbesserter Steuerzylinder für hydraulisch betätigte Bremsen von selbstbeweglichen Fahrzeugen, welcher ein Paar von in entgegengesetzter Richtung beweglichen Kolben umschliesst, die gesonderte hydraulische, zur Betätigung der vorderen bzw. rückwärtigen Bremse des Fahrzeuges dienende Leitungssysteme beeinflussen.
Die schematischen Zeichnungen zeigen beispielsweise mehrere konstruktive Verwirklichungen des erfindungsgemässen verbesserten Steuerzylinder für hydraulische Bremsen. Fig. l ist eine Schnittansicht längs der Ebene, in der der Betätigungshebel des Steuerzylinders liegt, wobei diese Ausführungsform eine vorne liegende Verbindung zum Vorratsbehälter und eine in ihrer Bewegung beschränkte Trennungswand zeigt. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 ist ein Mittelschnitt durch den starren Teil des Hülsenventils. Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 1, jedoch eine Ausführungsform mit rückwärts liegender Verbindung zum Vorratsbehälter darstellend.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine konstruktive Ausführungsform des Steuerzylinders mit vorderer Verbindung zum Vorratsbehälter und in ihrer Bewegung nicht begrenzter Trennungswand. Fig. 6 zeigt eine konstruktive Einzelheit.
Mit 1 wird der übliche Zylinder mit durchgehend gleich grosser Bohrung bezeichnet, in welchem die in entgegengesetzter Richtung beweglichen Arbeitskolben 2 und 2'eingepasst sind und durch die Stossstangen 3, 3'betätigt werden, welch letztere gelenkig mit dem Hebelpaar 4,4'verbunden sind. Die beiden Hebel 4,4' sind untereinander durch ein Glied 5 verbunden.
Der Hebel 4 ist mit einem Pedal 6 fest verbunden und steht unter dem Zug einer Feder 7, welche das Bestreben hat, das gesamte Bremssystem in die unwirksame Lage zurückzuholen.
Der Zylinder 1 ist durch eine Trennwand 8 in ein Paar von getrennten Abteilungen 9, 9' geteilt, in denen die bezüglichen Kolben 2 und 2' untergebracht sind und die durch Öffnungen 10 und 10', die durch Ventilhülsen gesteuert werden, mit nicht gezeichneten Behältern in Verbindung stehen.
Die Trennwand 8 bezweckt die Hervorbringung einer begrenzten Bewegung durch einen Bolzen 11, der mit dem Zylinder starr verbunden ist und in einem Längsschlitz 12 innerhalb der Trennwand geführt wird, wodurch ein selbsttätiger Ausgleich zwischen den bezüglichen Bremssystemen, die mit den vorderen und rückwärtigen Rädern verbunden sind und deren Leitungen mit den bezüglichen Räumen 9, 9' durch Öffnungen 13, 13' in Verbindung stehen, bewerkstelligt wird.
Die Hülsenventile, welche die Öffnungen 10 und 10'steuern, haben gleiche Form und sind mit Bezug auf die Mittelebene der Trennwand 8 symmetrisch angeordnet. Infolgedessen wird im folgenden nur eines der genannten Hülsenventile beschrieben, während die entsprechenden Teile des zweiten Hülsenventils die gleichen mit einem (') versehenen Bezugszeichen aufweisen.
Die Ventile haben die bereits in einer früheren Ausführungsform bekanntgewordene Bauart. Das Ventil besteht im wesentlichen aus einem axial durchbohrten metallischen zylinderförmigen Teil 14, welcher sich im Zylinder 1 bewegt und in seiner Aussenwandung zur Erzeugenden des Zylinders parallel verlaufende Nuten 24 und eine zu letzteren senkrecht verlaufende Nut 23 aufweist sowie aus einem Schubglied 15 und einem zwischen Teil 14 und Schubglied 15 eingeschalteten elastischen Dichtungsring 16, der aus Gummi oder ähnlichem Werkstoff besteht.
Wenn von aussen kein Druck auf die in den Kammern 9, 9'befindliche Flüssigkeit ausgeübt wird, ist die Aussenfläche der elastischen Dichtungsringe 16, 16'mit den Wandungen des Zylinders 1 ausser Berührung.
Das Schubglied 15 steht einerseits unter der Wirkung einer Feder 17, die sich gegen einen weiteren becherförmigen Teil 18 abstützt, und anderseits unter der entgegengesetzten Wirkung einer Feder 20, deren anderes Ende sich auf die Trennwand 8 abstützt. Die Federn 17 und 20 sind derart bemessen, dass, wenn auf den Kolben 2 kein Druck ausgeübt wird, das Schubglied 15 auf den Dichtungsring 16 keinen Druck ausübt, letzterer also völlig entlastet ist.
Unter diesen Umständen ist die eine der zur Achse des Ringes 16 senkrechten Flächen in Berührung mit der Hinterfläche des Schubgliedes 15, während die entgegengesetzte Seite mit der Vorderfläche des durchbohrten metallischen zylinderförmigen Teiles 14 in Berührung steht.
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Zwischen dem Arbeitskolben 2 und dem becher- förmigen Teil. M ist eine ringförmige Dichtung 19 zwischengeschaltet, deren Aussenfläche konvex ist und nur im Bereich des grössten Aussendurch- messers der Dichtung mit dem Zylindermantel in Berührung steht, wenn der Arbeitskolben 2 keinen Druck ausübt.
Der Kolben 2 wird durch die Feder 21 gegen die ringförmige Dichtung 19 gedruckt. Hiedurch wird in der Ruhestellung ein Herausfliessen der
Flüssigkeit aus dem Raum 9 verhindert.
Eine ringförmige Dichtung 22 ist zwischen dem
Teil 14 des Ventils und der Trennwand 8 an- geordnet. Wenn von aussen kein Druck ausgeübt wird, gestattet die ringförmige Dichtung 22 die Verbindung von Raum 9 zum Raum 9'und umgekehrt, u. zw. durch den Spielraum zwischen
Trennwand 8 und Zylinder 1 und längs der Be- rührungsfläche zwischen Trennwand 8 und
Vorderfläche der ringförmigen Dichtung 22.
Die Verbindung zwischen den beiden Räumen 9 und 9'wird zu Beginn des Annäherungshubes der beiden Arbeitskolben 2, 2'unter der Wirkung des Bremsfusshebels unterbrochen ; denn die ringförmigen Dichtungen 22, 22'werden unter diesen
Umständen zwischen den Kopfteilen 14, 14'der Ventile und der Trennwand 8 zusammengedrückt und unterbinden das Fliessen der Bremsflüssigkeit längs der Berührungsfläche zwischen Trennwand 8 und Vorderfläche der ringförmigen Dichtung 22.
Die Flüssigkeit kann auch nicht längs der Umfangsfläche der ringförmigen Dichtung 22 fliessen, da die Aussenfläche der Dichtung 22 unter der Wirkung des parallel zur Achse dieser Dichtung ausgeübten Anpressungsdruckes und des von der im Raum 9 enthaltenen Flüssigkeit senkrecht zur Innenwandung der ringförmigen Dichtung 22 ausgeübten Druckes mit der Innenfläche des Zylinders 1 in Berührung kommt.
Bei der Vorwärtsbewegung der beiden Kolben 2, 2'nimmt auch die Berührungsfläche der ringförmigen Dichtungen 19, 19'mit dem Zylinder 1 zu. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit aus dem Zylinder auch dann nicht austreten, wenn der Druck in den Räumen 9, 9'denjenigen Wert übersteigt, den der Druck bei Ausserbereitschaftsstellung der Bremse aufweist.
Bei der weiteren Annäherungsbewegung der beiden Kolben kommen die Dichtungsringe 16, 16'mit der Zylinderwandung in Berührung und verhindern, dass die in den Räumen 9, 9'enthaltene Flüssigkeit durch die Bohrungen 10, 10' in die zugehörigen Nachfüllbehälter fliesst. Der auf die in den Räumen 9, 9'enthaltene Flüssigkeit ausgeübte Druck wirkt sich daher durch die Bohrungen 13, 13'in den Bremszylindern aus.
Die geringen Druckunterschiede, die etwa zwischen den beiden Bremssystemen auftreten können, werden durch die beschränkte axiale Bewegung der Trennwand 8 selbsttätig ausgeglichen.
Wenn der Fahrzeugführer den Druck auf das Pedal 6 vermindert, bringen die Federn 17 und 17' die Kolben 2 und 2'sofort zurück, wodurch in den Kammern 9, 9'eine Saugwirkung auftritt.
Diese wird augenblicklich durch den Rückfluss von Flüssigkeit aus dem Behälter in die genannten
Räume durch die Kanäle 23 und die Axialnuten 24 (Fig. 3), die im Umfangsbereich des Teiles 14 vorgesehen sind sowie durch die Mittelbohrung in diesem und dem Schubglied 15 ausgeglichen.
Dadurch, dass der Aussendurchmesser der ring- förmigen Dichtungen 16 kleiner ist als der Innen- durchmesser des Zylinders, ergibt sich der Vorteil, dass allenfalls im Ölkreislauf eingeschlossene Luft raschest entfernt werden kann.
Tatsächlich wird die Luft durch die Betätigung des Pedals aus dem
Zylinder entfernt und in Richtung der Nachfüll- behälter durch den Spielraum zwischen der
Zylinderinnenwand und dem Schubglied 15, der ringförmigen Dichtung 16 und dem Teil 14 aus- gepresst, da die mechanische Zusammendrückung der Federn nicht ausreicht, um die genannte
Dichtung so auszudehnen, dass sie mit der Innen- wand des Zylinders in Berührung kommt. Der hydraulische Druck, der in dem Zylinder zufolge des Vorhandenseins von Luft zustandekommt, kann keinen so hohen Wert erreichen, dass eine ausreichende Ausdehnung der Dichtung bewirkt wird und ein vollkommen dichter Abschluss ein- tritt.
Ist die gesamte Luft ausgestossen, so reicht der
Widerstand, der den Flüssigkeitsdurchfluss durch den Kanal sperrt, aus, um im Zylinder den richtigen Arbeitsdruck mit genügender Schnellig- keit herzustellen, sobald der Fahrer das Pedal niederdrückt.
Die konvexe Aussenform der ringförmigen
Dichtungen 19 und 22 hat den Vorteil, dass zu- folge Entstehens eines radialen hydraulischen
Druckes während des Bremsens der geeignete
Zustand aufrechterhalten und ausserdem die mit der Zylinderwandung in Berührung stehende
Oberfläche beträchtlich verkleinert wird, sobald die Druckanwendung auf das Steuerpedal nachlässt. Die Abnutzung der Dichtungen wird da- : durch vermindert, während zu gleicher Zeit eine geeignete Schmierung der Zylinderinnenwandung stattfindet.
In der vorgenannten Konstruktion wird der Rückfluss der Flüssigkeit aus den Behältern in die Zylinder bei rückgehenden Kolben über die Hülsenkanäle bewirkt. Der SteuerzyJinder kann aber auch so gebaut werden, dass der Flüssigkeitsrückstrom an der Rückseite der genannten Ventile eintritt. Der Aufbau wird dadurch wesentlich ; vereinfacht.
Ein Konstruktionsbeispiel einer solchen Aus- . führung ist in Fig. 4 dargestellt, in welcher der Zylinder 25 durch eine wegbegrenzte Trennwand 27in zwei Abteilungen 26, 26'geteilt ist. In diesen 3 Räumen bewegen sich die bezüglichen Arbeitskolben 28, 28', von denen jeder eine schwimmende ringförmige Dichtung 29, 29'aufweist, die mit denselben durch eine Flanschenhülse 30, 30'in Berührung steht, welche ihrerseits durch 1 Federn 31, 31'gegen ein mit Mittelbohrung ver- sehenes Schubglied 32, 32'gedrückt wird, welch letzteres unter dem Einfluss von Rückführfedern
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33, 33'steht, die sich gegen die Trennwand 27 über ringförmige Dichtungen 34, 34'und Metallauflagescheibe 35,
35'abstützen.
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grössten Aussendurchmessers der Dichtungen mit der Zylinderwandung 25 in Berührung zu halten, auch wenn von aussen auf die Arbeitskolben 28, 28' kein Druck ausgeübt wird. Die Hülsen 30, 30' tragen ringförmige Glieder 36, 36'mit Umfangsnuten 37, 37', die mit dem Nachfüllbehälter über die Bohrungen 38, 38'und mit den zugehörigen Arbeitsräumen über die Radialbohrungen 39, 39'in Verbindung stehen. Das Innenende der Hülsen 30, 30'hat einen Vorsprung 40, 40', der befähigt ist, ventilartig mit Vorsprüngen 41, 41'der Ringglieder 36, 36'zusammen- zuarbeiten, um auf diese Weise die Verbindung zwischen dem Nachfüllbehälter und dem zugehörigen Arbeitsraum zu unterbrechen.
Zwischen den ringförmigen Gliedern 36, 36'und den Schubgliedern 32, 32'ist je eine schwimmende Dichtung 42, 42'angeordnet und durch die Federn 33, 33' festgehalten. Eine Anschlagschraube 43, 43'be- schränkt den Rücklauf der Ringglieder 36, 36'.
In normalem, unwirksamem Zustand haben die Einzelteile der Einrichtung die aus Fig. 4 ersichtliche Lage. Die ringförmigen Glieder 36, 36'werden durch die Federn 33, 33'gegen die Anschlagschrauben 43, 43'gehalten und die Vorsprünge 40, 40'der Hülsen 30, 30'werden mittels der Federn 31, 31'von den Vorsprüngen 41, 41' der ringförmigen Glieder 36, 36'im Abstand gehalten. Dadurch besteht eine freie Verbindung der Arbeitsräume mit den Vorratsbehältern.
Wenn die Kolben 28, 28'zur Betätigung der Bremsen gegeneinander nach vorne bewegt werden, fliesst die Flüssigkeit augenblicklich in den Vorratsbehälter zurück, während durch die radialen Öffnungen 39, 39'und den zwischen der Zylinder-
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förmigen Dichtungen 42, 42'und der Stirnkante der Ringglieder 36, 36'gebildeten Spielraum ein freier Durchlauf besteht.
Sobald die Hülsenvorsprünge 40, 40'mit den Vorsprüngen 41, 41' in Berührung kommen, wird der Flüssigkeitsstrom durch die radialen Öffnungen 39, 39'unterbrochen. Der Widerstand, welcher das Fliessen durch diesen Kanal hemmt, erhöht den Druck in den Arbeiträumen, wodurch sich die Dichtungen ausdehnen und die betreffenden Arbeitsräume von dem Vorratsbehälter und von der äusseren Umgebung vollkommen abschliessen. Die Bremsflüssigkeit fliesst dann durch die Öffnungen 44, 44'in die entsprechenden Bremssysteme.
Sobald der Druck auf das Betätigungspedal
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über die Radialbohrungen 39, 39'aus den Nach- füllbehälter in die Arbeitsräume 26, 26'fliessen kann und der durch die Rücklaufbewegung der Kolben erzeugte Unterdruck aufgehoben wird.
Die schwimmenden ringförmigen Dichtungen 29, 34, 42 und 29', 34', 42'entsprechen den schwimmenden Dichtungen 19, 22 und 19', 22'
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in diesem Fall die während des Rücklaufhubes zwischen den sich berührenden Teilen auftretenden Reibungen gleichfalls verringert werden.
Bei der beschriebenen Konstruktion bleibt, falls in einem der Bremssysteme die Leitungen, welche die entsprechenden Vorderrad-bzw.
Hinterradbremsen des Fahrzeuges versorgen, leck sein sollten, das andere Bremssystem intakt. Die begrenzte Bewegung der Zwischenwand beschränkt die Ausgleichsfähigkeit hinsichtlich der Abnutzung der Bremsbacken der Vorderräder in bezug auf die Backen der Hinterradbremse.
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Zu-bzw. Abflussöffnung des einen Rades des Bremssystems in teilentleertem Zustand offen zu lassen, um die Arbeitskolben im Zylinder vorwärts bewegen zu lassen und die Entleerung des anderen Bremssystems zu gewährleisten.
Diese unbedeutenden Nachteile können durch die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Anordnung leicht vermieden werden, in welcher die Zwischenwand 45 befähigt ist, eine nicht begrenzte Bewegung zuzulassen bzw. in ihrer axialen Verschiebung durch den Zylinder 46 nicht behindert ist.
In diesen Figuren ist die Konstruktion eines Steuerzylinder dargestellt, bei der wie in der Anordnung der Fig. l eine vom liegende Verbindung zum Vorratsbehälter verwendet wird.
Es ist klar, dass eine Zwischenwand ohne beschränkte Bewegung auch bei einem Steuerzylinder angewendet werden kann, der eine rück-
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Arbeitsräume 47, 47'bewegliche Arbeitskolben 48, 48'und Hülsenventile, bestehend aus zylindrischen Hülsen 49, 49'und Schubgliedern 50, 50', zwischen denen die ringförmigen Dichtungen 51, 51'liegen, deren Durchmessser kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders 46 ist.
Zwischen der Zwischenwand 45 und den Hülsen 49, 49'liegen die Dichtungen 52, 52' ; die gleichfalls schwimmenden Dichtungen 53, 53' : werden mittels der Auflagescheibe 54, 54'gegen die Arbeitskolben gehalten. Zwischen den Teilen 50, 54 und 50', 54'lagern die Rückholfedern 55, 55'und zwischen den Teilen 50, 50'und den inneren ringförmigen Vorsprung der Hülsen 49, 1 49'die Federn 56, 56'. Die schwimmenden Dichtungen 53, 53'und 52, 52'haben den gleichen konvexen Umfang wie früher beschrieben und
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werden durch die Federn so gehalten, dass sie sowohl in axialer als auch radialer Richtung hin-
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dass sie ein passendes Gleichgewicht gewährleisten, wenn die verschiedenen Teile sich in der Ruhelage befinden.
Die Hülsen 49, 49'haben an ihren Enden
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(Fig. 5 und 6) weisen Bohrungen 59, 59'auf, welche eine Verbindung zwischen den ringförmigen Räumen 60, 60'und den durch die Zylinderwand und den Dichtungsringen 51, 51'begrenzten Räumen herstellen. Die ringförmigen Räume 60, 60'stehen durch die Bohrungen 61, 61'mit den Nachfüllbehältem in ständiger Verbindung.
Sobald sich die Arbeitskolben 48, 48'gegeneinander zu bewegen beginnen, fliesst die Flüssigkeit in den Arbeitsräumen durch die Kanäle zwischen den Hülsenventilen und der Zylinderwand in den Vorratsbehälter. Der durch besagte Kanäle gegen den Flüssigkeitsstrom ausgeübte Widerstand erzeugt in den Arbeitskammern eine Druckerhöhung, so dass sich die Dichtungen ausdehnen und in Berührung mit der Zylinderwandung kommen, wodurch der Zylinder vom Vorratsbehälter abgesperrt wird. Die Flüssigkeit fliesst dann unter Druck durch die Öffnungen 62, 62'zu den Bremsvorrichtungen.
Wird der Druck . am Betätigungspedal aufgehoben, so fliesst die Flüssigkeit in die ringförmigen Räume 60, 60' und in den Vorratsbehälter durch die entsprechenden Kanäle und zwischen den Dichtungen 51, 51'und den angrenzenden Hülsenwandungen und den damit in Verbindung stehenden Schubgliedern infolge der Rückflusswirkung in die Arbeitskammern wieder zurück.
Die Zylinderausführung gemäss Fig. 5 ist gegen- über der Ausführung gemäss Fig. 1 und 4 dadurch vereinfacht, dass die Zwischenwand-Führungsstange weggefallen ist.
Hinsichtlich der Wirkungsweise wird ausserdem folgendes bemerkt : Wird einer der Arbeitskolben unwirksam, z. B. durch Auslaufen von Flüssigkeit aus dem ihm zugeordneten Bremssystem, so werden der Arbeitskolben und das Hülsenventil des anderen Bremssystems als einander gegen- überliegende Kolben wirken, wobei jeder von ihnen die Hälfte seines Arbeitshubes ausführen wird. In diesem Fall bleibt der Arbeitsdruck des arbeitenden Bremssystems konstant.
In allen beschriebenen Konstruktionsbeispielen wurde angenommen, dass der Zylinder einen konstanten Durchmesser hat, so dass die Bremswirkung in beiden Systemen gleich ist. Wird verlangt, dass in einem der Systeme die Bremswirkung von der im anderen System verschieden ist, müssen die zwei Arbeitsräume verschiedene Durchmesser haben.
Derartige und auch andere Abänderungen können für praktische Zwecke durchgeführt werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerzylinder für hydraulisch betätigte Bremsen von Kraftfahrzeugen mit einem Paar von in entgegengesetzen Richtungen beweglichen Kolben, welche gesonderte hydraulische, auf die Vorder-und Hinterradbremsen des Fahrzeugs wirkende Leitungssysteme beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1), in welchem die beiden entgegengesetzt beweglichen Kolben angeordnet sind, durch eine Trennwand (8 ; 45), deren Bewegung begrenzt oder nicht begrenzt sein kann, in zwei Arbeitsräume unterteilt ist, wobei der Trennwand an sich bekannte Dichtungen (22, 22' ; 52, 52') aus elastischem Werkstoff anliegen, die bei gelösten Bremsen von der Innenwandung des Zylinders (1) abstehen.