DE19949158C2 - Hauptzylinderanordnung mit Hysterese - Google Patents
Hauptzylinderanordnung mit HystereseInfo
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- DE19949158C2 DE19949158C2 DE1999149158 DE19949158A DE19949158C2 DE 19949158 C2 DE19949158 C2 DE 19949158C2 DE 1999149158 DE1999149158 DE 1999149158 DE 19949158 A DE19949158 A DE 19949158A DE 19949158 C2 DE19949158 C2 DE 19949158C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hauptzylinderanordnung für eine
hydraulische Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Eine solche Hauptzylinderanordnung ist aus
der DE 196 20 228 C2 bekannt.
Untersuchungen haben ergeben, daß der Benutzer einer Fahrzeug
bremsanlage grundsätzlich eine schnelle Reaktion auf seinen
Verzögerungswunsch erwartet, d. h. der Bremsdruckaufbau soll auf
eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage hin relativ schnell
erfolgen. Andererseits ist bei einer Richtungsänderung der
Betätigungskraft eine zu schnelle Reaktion unerwünscht. Rea
giert die Bremsanlage nämlich so schnell auf eine Richtungsän
derung der Betätigungskraft, daß jeder kleinste Unterschied in
der Betätigungskraft unmittelbar in eine Bremsdruckänderung
umgesetzt wird, ist die Bremsanlage schlecht dosierbar. Mit
anderen Worten: Eine zu schnell auf eine Richtungsänderung der
Betätigungskraft reagierende Bremsanlage wird vom Benutzer als
"nervös" und damit als unangenehm empfunden.
Ein gewisses Maß an Trägheit in der Bremsanlage ist deshalb
notwendig, damit der durchschnittliche Benutzer die Bremsanlage
vernünftig dosieren kann. Man spricht in diesem Zusammenhang
von einer notwendigen Systemhysterese. Hysterese bedeutet
hierbei, daß erst nach einem vorherbestimmten Maß der Rich
tungsänderung der Betätigungskraft eine entsprechende Änderung
des von der Bremsanlage erzeugten Bremsdrucks erfolgt.
Bei herkömmlichen Hauptzylinderanordnungen für hydraulische
Fahrzeugbremsanlagen ist in der Regel ein sogenannter Brems
kraftverstärker vorhanden, der zumeist mit Unterdruck betrieben
ist. Der Bremskraftverstärker hat die Aufgabe, eine vom Fahrer
eines Fahrzeug ausgeübte Betätigungskraft zu verstärken und an
die Hauptzylinderanordnung weiterzugeben. Auf diese Weise kann
die zum Bremsen erforderliche Betätigungskraft, die der Fahrer
aufbringen muß, auf einem angenehm niedrigen Niveau gehalten
werden. Diese Bremskraftverstärker zeigen aufgrund ihres kon
struktiven Aufbaus zwangsläufig eine gewisse Hysterese, die -
wie bereits erläutert - erwünscht ist. Ändern läßt sich diese
Hysterese nur in eingeschränktem Maß, wodurch bei diesen her
kömmlichen Bremsdruckerzeugungseinrichtungen eine wirksame
Einstellbarkeit der Hysterese auf ein bestimmtes, gewünschtes
Maß nur bedingt möglich ist.
In neuerer Zeit gibt es Bestrebungen, die vom Fahrer ausgeübte
Betätigungskraft auf andere Weise zu verstärken, so daß der
bisher übliche Unterdruckbremskraftverstärker entfallen kann.
Beispielsweise kann eine der Hauptzylinderanordnung zugeordnete
Pumpe verwendet werden, die läuft, wenn die Hauptzylinderanord
nung betätigt wird, und die das aus einer Füllkammer des
Hauptzylinders verdrängte Hydraulikfluid unter gleichzeitiger
Druckerhöhung in eine Primärdruckkammer bzw. einen daran ange
schlossenen, ersten Bremskreis drückt.
Auch bei einer solchen Hauptzylinderanordnung braucht der
Fahrer nur einen Teil der zum Bremsen erforderlichen Betäti
gungskraft aufzubringen, denn der übrige Teil wird von der
Pumpe bereitgestellt. Da bei diesem Konzept ein herkömmlicher,
unterdruckbetriebener Bremskraftverstärker nicht mehr notwendig
ist, spricht man auch von einer vollhydraulischen Hauptzylin
deranordnung. Solchen vollhydraulischen Hauptzylinderanordnun
gen fehlt systembedingt eine zur komfortablen Betätigung
notwendige, ausreichend große Hysterese.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Haupzylinderan
ordnung bereitzustellen, die zusammen mit einem herkömmlichen
Bremskraftverstärker oder auch ohne einen solchen verwendbar
ist und die es gestattet, eine gewünschte Hysterese vorzugeben.
Diese Aufgabe ist ausgehend von einer bekannten Hauptzylinder
anordnung, wie sie milionenfach in heutigen Kraftfahrzeugen zum
Einsatz kommt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die hydrau
lisch wirksame Fläche des Primärkolbens des Hauptzylinders beim
Rückhub kleiner ist als bei Vorhub. Damit wird erreicht, daß
der Fluiddruck beim Lösen der Bremse nur über eine kleinere
hydraulisch wirksame Fläche auf den Fahrerfuß zurückwirkt.
Reduziert der Fahrer die Betätigungskraft, wirkt der Fluiddruck
also in verringertem Maß auf den Fahrerfuß zurück. Beim Lösen
der Bremse muß des weiteren ein geringfügig größerer Weg zu
rückgelegt werden, als vorher zum unter Druck setzen erforder
lich war.
Der Unterschied in der hydraulisch wirksamen Fläche des Primär
kolbens, der erfindungsgemäß zwischen dem Vorhub und dem Rück
hub des Primärkolbens besteht, stellt das Maß an Hysterese dar.
Durch geeignete Wahl dieses Flächenunterschiedes läßt sich
daher eine gewünschte Hysterese einstellen.
Eine zwischen Vorhub und Rückhub unterschiedlich große, hydrau
lische wirksame Fläche des Primärkolbens läßt sich auf ver
schiedene Art und Weise erreichen. Beispielsweise kann der
Primärkolben so gestaltet sein, daß sich beim Vorhub der gesam
te Primärkolben bewegt, während beim Rückhub ein hydraulisch
wirksamer Teil des Primärkolbens in der erreichten Stellung
verharrt und erst nach vollständiger Druckentlastung in seine
Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hauptzylinderanordnung
ist die Primärdruckkammer in eine Hauptprimärkammer und eine
Hysteresekammer unterteilt, wobei die Hauptprimärkammer und die
Hysteresekammer beim Vorhub des Primärkolbens fluidleitend
miteinander verbunden sind, während die genannten beiden Kam
mern beim Rückhub des Primärkolbens voneinander getrennt sind.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil der hydraulischen
Wirkfläche des Primärkolbens in der Hysteresekammer angeordnet.
Durch die Absperrung der Hysteresekammer von der Hauptprimär
kammer während des Rückhubs des Primärkolbens ist dieser Teil
der hydraulischen Wirkfläche des Primärkolbens beim Rückhub
unwirksam.
Bei der vorgenannten Ausführungsform weist vorteilhaft der
Primärkolben eine Stufe mit einer kreisringförmigen hydrauli
schen Wirkfläche auf, die in der Hysteresekammer angeordnet
ist. Die Hysteresekammer selbst kann beispielsweise in einem
Abschnitt einer den Primärkolben führenden Durchgangsbohrung im
Gehäuse des Hauptzylinders ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hauptzylin
deranordnung ist in einer Leitung, die die Hysteresekammer mit
der Hauptprimärkammer verbindet, ein Rückschlagventil angeord
net, das Hydraulikfluid nur in Richtung von der Hysteresekammer
zur Hauptprimärkammer strömen läßt. In der Gegenrichtung sperrt
das Rückschlagventil die Leitung. Auf diese Weise ist erreicht,
daß beim Rückhub des Primärkolbens der im ersten Bremskreis
aufgebaute Bremsdruck nur durch die in der Hauptprimärkammer
angeordnete, hydraulisch wirksame Fläche des Primärkolbens
entlastet wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Hauptzy
linderanordnung weisen eine Füllkammer auf, die in dem Hauptzy
linder begrenzt ist. Mit der Füllkammer wirkt ein Füllkolben
zusammen, um aus der Füllkammer Hydraulikfluid durch eine
Fluidverbindung in die Hauptprimärkammer zu verdrängen. In der
Fluidverbindung zwischen der Füllkammer und der Hauptprimärkam
mer ist eine Pumpe angeordnet, die das von dem Füllkolben aus
der Füllkammer verdrängte Hydraulikfluid unter Druckerhöhung in
die Hauptprimärkammer preßt. Bei einer solchen Hauptzylinderan
ordnung wird also mittels der Pumpe die von einem Benutzer
eingeleitete Betätigungskraft verstärkt.
In einer Weiterbildung einer solchen, auch als vollhydraulische
Hauptzylinderanordnung bezeichneten Hauptzylinderanordnung mit
Pumpe ist eine Verbindungsleitung zwischen der Hysteresekammer
und der Einlaßseite der Pumpe vorhanden. In dieser Verbindungs
leitung ist ein Vordruckventil angeordnet, das bei Erreichen
eines zuvor festgelegten Drucks in der Hysteresekammer Hydrau
likfluid aus der Hysteresekammer zur Einlaßseite der Pumpe
strömen läßt. Ab dem zuvor festgelegten Druck strömt bei dieser
Anordnung also nicht nur das aus der Füllkammer verdrängte
Hydraulikfluid zur Pumpe, sondern zusätzlich auch Hydraulik
fluid aus der Hysteresekammer. Der Pumpe wird somit eine größe
re Hydraulikfluidmenge zugeteilt, was im Ergebnis zu einer
größeren Verstärkung der eingeleiteten Betätigungskraft führt.
Mit dem Vordruckventil in der Verbindungsleitung zwischen der
Hysteresekammer und der Einlaßseite der Pumpe wird demnach eine
zweistufige Kennlinie der Hauptzylinderanordnung erreicht,
derart, daß ab einem bestimmten Bremsdruck die Bremskraftver
stärkung zunimmt (steilere Verstärkerkennlinie). Auf diese
Weise wird der Benutzer der erfindungsgemäßen Hauptzylinderan
ordnung in Notbremssituationen besser unterstützt, in denen
eine hohe Bremskraft erforderlich ist, um einen möglichst
kurzen Anhalteweg zu erzielen. In normalen Bremssituationen ist
die Bremskraftverstärkung dagegen niedriger, wodurch sich die
Bremskraft besser dosieren läßt.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Hauptzylinder
anordnung werden im folgenden anhand der beigefügten, schemati
schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Hauptzylinderanordnung,
Fig. 2 ein etwas abgewandeltes, zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Hauptzylinderanordnung, und
Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf der Hysterese verdeut
licht.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hauptzylin
deranordnung 10 mit einem Hauptzylinder 12, der schematisch und
im Längsschnitt dargestellt ist. Im Gehäuse 14 des Hauptzylin
ders 12 sind eine Füllkammer 16 mit einem Auslaß 16a, eine von
der Füllkammer 16 getrennte Hauptprimärkammer 18 mit einem
Auslaß 18a, eine der Hauptprimärkammer 18 zugeordnete Hystere
sekammer 19 mit einem Auslaß 19a, und eine Sekundärdruckkammer
20 mit einem Auslaß 20a begrenzt. Die Hauptprimärkammer 18 und
die Hysteresekammer 19 bilden zusammen eine Primärdruckkammer.
Im betriebsfähigen Zustand des Hauptzylinders 12 sind die
Füllkammer 16, die Hauptprimärkammer 18, die Hysteresekammer 19
und die Sekundärdruckkammer 20 vollständig mit Hydraulikfluid
gefüllt, das aus einem nur zum Teil gezeigten Vorratsbehälter
22 durch im Hauptzylindergehäuse 14 ausgebildete Anschlußöff
nungen 24, 26 und sich daran anschließende Leitungen in die
genannten Kammern 16, 18 und 20 gelangt.
In der Füllkammer 16 ist ein Füllkolben 28 abdichtend und
verschiebbar geführt, dessen eines, stabförmiges Ende aus dem
Hauptzylindergehäuse 14 herausragt. Dieses Ende steht, wenn der
Hauptzylinder 12 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, in Verbin
dung mit einem hier nicht dargestellten Betätigungsglied,
üblicherweise ein Bremspedal. Eine in der Füllkammer 16 ange
ordnete Druckfeder 30 spannt den Füllkolben 28 in seine in
Fig. 1 wiedergegebene Ausgangsstellung vor.
Ein im Hauptzylindergehäuse 14 abdichtend und verschiebbar
geführter Primärkolben 32 durchsetzt die Hysteresekammer 19 und
ragt mit seinem einen Ende in die Füllkammer 16 und mit seinem
gegenüberliegenden Ende in die Hauptprimärkammer 18. Die in
Fig. 1 gezeigte Stellung des Primärkolbens 32 stellt seine
Ruhe- bzw. Ausgangsstellung dar, die durch einen Anschlag 34 in
der Hauptprimärkammer 18 festgelegt ist. Eine Druckfeder 36,
die sich mit ihrem einen Ende am Hauptzylindergehäuse 14 ab
stützt, drückt einen Ring 38, durch den sich der Primärkolben
32 erstreckt, gegen den Anschlag 34. An seinem in der Hauptpri
märkammer 18 befindlichen Ende weist der Primärkolben 32 einen
Ringbund 40 auf, dessen Außendurchmesser größer als der Durch
messer der im Ring 38 vorhandenen Öffnung ist. Der Primärkolben
32 ist von einer Durchgangsbohrung 42 durchsetzt, die in der in
Fig. 1 wiedergegebenen Stellung der Bauteile zueinander eine
Verbindung zwischen der Füllkammer 16 und der Hauptprimärkammer
18 bildet.
Schließlich ist im Hauptzylindergehäuse 14 noch ein hier als
Schwimmkolben ausgebildeter Sekundärkolben 44 abdichtend und
verschiebbar geführt, der auf die Sekundärdruckkammer 20 ein
wirkt. Die Ausgangsstellung dieses Sekundärkolbens 44 ist durch
eine ihn entgegen der Betätigungsrichtung des Hauptzylinders 12
vorspannende Druckfeder 46 und durch eine sich einerseits am
Sekundärkolben 44 und andererseits am Ringbund 40 des Primär
kolbens 32 abstützende, weitere Druckfeder 48 festgelegt.
Vom Auslaß 16a der Füllkammer 16 zum Auslaß 18a der Hauptpri
märkammer 18 erstreckt sich eine Fluidleitung 50, in der eine
Pumpe 52 angeordnet ist, deren Funktion später noch näher
erläutert wird. Vor dem Einlaß der Pumpe 52 befindet sich in
der Fluidleitung 50 ein Vordruckventil 54, das erst ab einem
bestimmten, vorher festgelegten Druck öffnet und somit verhin
dert, daß die Pumpe 52 selbsttätig Hydraulikfluid ansaugt. Von
dem Auslaß der Pumpe 52 an ist die Fluidleitung 50 Teil eines
ersten Bremskreises 56, der von der Hauptprimärkammer 18 unter
Druck gesetzt werden kann und mit einer oder mehreren, hier
nicht dargestellten Radbremsen in Verbindung steht.
Zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe 52 existiert eine
Verbindungsleitung 58, die mittels eines darin angeordneten
Umschaltventils 60 geöffnet oder gesperrt werden kann. Eine
weitere, den Einlaß mit dem Auslaß der Pumpe 52 verbindende
Leitung 62 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 63 ist
parallel zur Verbindungsleitung 58 angeordnet. Eine noch weite
re Leitung 64, in der ein Rückschlagventil 65 angeordnet ist,
verbindet die Hysteresekammer 19 mit der Hauptprimärkammer 18.
Der Zweck der Verbindungsleitungen 58, 62 und 64 wird im Rahmen
der untenstehenden Funktionsbeschreibung näher erläutert.
Der Auslaß 20a der Sekundärdruckkammer 20 steht in Fluidverbin
dung mit einem zweiten Bremskreis 66, der weiteren, ebenfalls
nicht dargestellten Radbremsen zugeordnet ist.
Die Funktion der dargestellten Hauptzylinderanordnung 10 ist
wie folgt: Wird über ein nicht dargestelltes Bremspedal eine
Betätigungskraft in den Füllkolben 28 eingeleitet, verschiebt
dieser sich in Betätigungsrichtung (in Fig. 1 nach links) und
verdrängt dabei Hydraulikfluid aus der Füllkammer 16. Nach
einer geringen Verschiebung des Füllkolbens 28 gerät ein in ihm
aufgenommenes, federnd vorgespanntes Verschlußglied 68, das der
Durchgangsbohrung 42 des Primärkolbens 32 zugewandt ist, in
Kontakt mit dem Primärkolben 32 und verschließt dessen Durch
gangsbohrung 42. Jede weitere Verschiebung des Füllkolbens 28
verdrängt jetzt Hydraulikfluid aus der Füllkammer 16 durch den
Auslaß 16a in die Fluidleitung 50 zum Einlaß der Pumpe 52. Der
sich in dem Abschnitt der Fluidleitung 50 vom Auslaß 16a bis
zum Vordruckventil 54 aufbauende Druck führt zum Schließen des
Umschaltventils 60 und reicht dazu aus, das Vordruckventil 54
zu öffnen, so daß das aus der Füllkammer 16 verdrängte Hydrau
likfluid der Pumpe 52 zufließt, die spätestens mit dem Beginn
der Verschiebung des Füllkolbens 28 ihren Betrieb aufgenommen
hat. Sie drückt das ihr zugeführte Hydraulikfluid unter Druck
erhöhung in den auslaßseitigen Teil der Fluidleitung 50 und
damit in die Hauptprimärkammer 18 und den ersten Bremskreis 56.
Der steigende Druck in der Hauptprimärkammer 18 führt dazu, daß
sich der Primärkolben 32 entgegen der Kraft der Feder 36 ver
schiebt, so daß der Füllkolben 28 und der Primärkolben 32 sich
aufeinander zu bewegen, bis sie aneinander stoßen. Ab diesem
Zeitpunkt sind der Füllkolben 28 und der Primärkolben 32 mit
einander gekoppelt; sie verhalten sich dann wie ein einziger
Kolben. Vor diesem Kopplungsvorgang wirkt auf den Füllkolben 28
nur der relativ geringe Druck in der Füllkammer 16, so daß der
Fahrer mit einer geringen Betätigungskraft eine nahezu aus
schließlich durch die Pumpe 52 erzeugte, relativ große Brems
kraft hervorruft. Nach dem Koppeln von Füllkolben 28 und
Primärkolben 32 wirkt auf den Fahrerfuß auch der zwischenzeit
lich deutlich höhere Druck in der Hauptprimärkammer 18 zurück,
d. h. der Fahrer muß nun eine spürbar höhere Betätigungskraft
aufbringen, um die Bremskraft weiter zu erhöhen. Das beschrie
bene Verhalten ist erwünscht und wird in herkömmlichen Unter
druckbremskraftverstärkern mittels einer sogenannten
Reaktionsscheibe aus Elastomermaterial erreicht.
Der in der Hauptprimärkammer 18 und im ersten Bremskreis 56
herrschende Druck wirkt auch auf den Sekundärkolben 44 und wird
deshalb verzögerungsfrei auf die Sekundärdruckkammer 20 und den
daran angeschlossenen zweiten Bremskreis 66 übertragen.
Während vor dem oben beschriebenen Koppelungsvorgang des Füll
kolbens 28 mit dem Primärkolben 32 der Druck in den Bremskrei
sen 56 und 66 im wesentlichen nur durch die Pumpe 52 bestimmt
ist, ergibt sich nach der Koppelung von Füllkolben 28 und
Primärkolben 32 der in den Bremskreisen 56 und 66 herrschende
Druck aus dem Druckanteil, den die Pumpe 52 liefert, und dem
Druckanteil, der - resultierend aus der vom Fahrer über den
Füllkolben 28 eingeleiteten Betätigungskraft - unmittelbar vom
Primärkolben 32 erzeugt wird. Zu Beginn einer Bremsbetätigung
ist der Verstärkungsfaktor der Hauptzylinderanordnung 10 daher
größer als nach dem Koppeln der beiden Kolben 28 und 32.
Der vom Primärkolben 32 unmittelbar erzeugte Druckanteil ergibt
sich aus der über den Füllkolben 28 auf den Primärkolben 32
ausgeübten Betätigungskraft multipliziert mit der hydraulisch
wirksamen Fläche des Primärkolbens 32. In dem in Fig. 1 darge
stellten Ausführungsbeispiel ist die hydraulisch wirksame
Fläche des Primärkolbens 32 zweigeteilt und besteht aus einem
Anteil A mit kreisförmiger Gestalt, der auf die Hauptprimärkam
mer 18 wirkt, und einem Anteil B mit kreisringförmiger Gestalt,
der durch eine in der Hysteresekammer 19 angeordnete Stufe 69
des Primärkolbens 32 gebildet ist und der auf die Hysteresekam
mer 19 wirkt. Bei einer Verschiebung des Primärkolbens 32 in
druckaufbauender Richtung, d. h. in Fig. 1 nach links, wirken
beide hydraulischen Wirkflächenanteile A und B zusammen, denn
Hydraulikfluid wird aus der Hysteresekammer 19 durch deren
Auslaß 19a und die Verbindungsleitung 64 zur Hauptprimärkammer
18 und damit in den ersten Bremskreis 56 verdrängt. Das in der
Verbindungsleitung 64 vorhandene Rückschlagventil 65 läßt einen
Fluß von Hydraulikfluid nur vom Auslaß 19a in den ersten Brems
kreis 56 zu, sperrt die Verbindungsleitung 64 jedoch in der
Gegenrichtung. Die Funktion des Rückschlagventils 65 wird bei
einer abgewandelten, hier nicht dargestellten Ausführungsform
von einer Dichtung 83 übernommen, die die Hysteresekammer 19
zur Hauptprimärkammer 18 hin abdichtet. Die Dichtlippen der
Dichtung 83 sind dann so ausgebildet, daß sie, wenn der Druck
in der Hysteresekammer 19 höher als in der Hauptprimärkammer 18
ist, "umklappen" und einen Fluß von Hydraulikfluid aus der
Hysteresekammer 19 in die Hauptprimärkammer 18 zulassen. In
Gegenrichtung ist ein solches "Umklappen" der Dichtlippen nicht
möglich.
Wird nun die Bremsanlage sehr schnell und mit großer Kraft
betätigt, d. h. wird der Füllkolben 28 sehr schnell in Betäti
gungsrichtung verschoben, kann es dazu kommen, daß das aus der
Füllkammer 16 verdrängte Fluidvolumen das "Schluckvermögen" der
Pumpe 52 übersteigt, d. h. die Pumpe 52 ist unter Umständen
nicht dazu in der Lage, das ihr zugeführte Fluidvolumen schnell
genug weiter zu fördern. In einem solchen Fall steigt der -
normalerweise nur sehr geringe - Druck in der Füllkammer 16
beträchtlich an und würde über den Füllkolben 28 in unerwünsch
ter Weise auf den Fahrerfuß zurückwirken. Damit dies nicht
geschieht, ist der Füllkolben 28 im Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 zweiteilig ausgeführt. Der Füllkolben 28 besitzt einen
ersten Teil 70 mit einer kreisförmigen ersten hydraulischen
Wirkfläche und einen zweiten Teil 72 mit einer sich radial an
die erste hydraulische Wirkfläche anschließenden, kreisringför
migen zweiten hydraulischen Wirkfläche. Der zweite Teil 72 des
Füllkolbens 28 ist ringförmig und, wie in Fig. 1 dargestellt,
gleitend und abdichtend auf dem ersten Teil 70 geführt. Eine
sich an einem Flansch 73 des Füllkolbens 28 abstützende Feder
74 drückt den zweiten Teil 72 in Anlage an den ersten Teil 70
des Füllkolbens 28.
Steigt der Druck in der Füllkammer 16 über ein durch die Feder
74 vorgegebenes Maß, wird der zweite Teil 72 des Füllkolbens 28
gegen die Kraft der Feder 74 relativ zum ersten Teil 70 des
Füllkolbens 28 verschoben. Bei einer weiteren Bewegung des
Füllkolbens 28 in Betätigungsrichtung verdrängt der Füllkolben
28 aufgrund der verringerten hydraulischen Wirkfläche - nur die
hydraulische Wirkfläche des ersten Teils 70 ist jetzt noch
wirksam - weniger Hydraulikfluid aus der Füllkammer 16, so daß
das Aufnahmevermögen der Pumpe 52 nicht überschritten wird.
Sinkt der Druck in der Füllkammer 16 wieder, drückt die Feder
74 den zweiten Teil 72 des Füllkolbens 28 wieder in Anlage mit
dessen erstem Teil 70, wobei ein der hydraulischen Wirkfläche
des zweiten Teils 72 entsprechendes Fluidvolumen aus der Füll
kammer 16 verdrängt wird.
Durch das Zurückweichen des zweiten Teils 72 des Füllkolbens 28
wird also bei hohen Betätigungsgeschwindigkeiten der Bremsanla
ge und den sich dann ergebenden hohen Drücken in der Füllkammer
16 ein Expansionsvolumen bereitgestellt, das das kurzzeitig
überschüssige Fluidvolumen zwischenspeichert, ohne daß es dabei
zu einer unerwünschten Rückwirkung auf den Füllkolben kommt.
Beim Lösen der Bremse, d. h. bei einer Wegnahme der Betätigungs
kraft, bricht der Druck in der Füllkammer 16 nahezu schlagartig
zusammen, da das unter Druck gesetzte Hydraulikfluid in den
Bremskreisen 56 und 66 zunächst nicht in die Füllkammer 16
zurückfließen kann. Der erwähnte Druckabfall in der Füllkammer
16 läßt jedoch das Umschaltventil 60 seine Offenstellung ein
nehmen, so daß das während des vorhergehenden Bremsvorgangs aus
der Füllkammer 16 verdrängte Fluidvolumen durch die Verbin
dungsleitung 58 in die Füllkammer 16 zurückfließen kann. Das in
der Hysteresekammer 19 enthaltene Fluidvolumen kann jedoch
nicht zurückfließen, da das Rückschlagventil 65 in der Verbin
dungsleitung 64 bei einer Verringerung der in den Füllkolben 28
eingeleiteten Betätigungskraft und dem sich daraus ergebenden
Druckabfall in der Hysteresekammer 19 sofort seine Sperrstel
lung einnimmt. Das bedeutet, daß das in der Hysteresekammer 19
(einschließlich des Leitungsabschnitts bis zum Rückschlagventil
65) enthaltene Fluidvolumen nur durch einen zusätzlichen Rück
hubweg des Primärkolbens 32 expandiert werden kann. Mit anderen
Worten: Beim Rückhub des Primärkolbens 32 ist der Anteil B
seiner hydraulischen Wirkfläche abgekoppelt und damit nicht
mehr wirksam.
Während des Rückhubes des Primärkolbens 32 kommt es in der
Hysteresekammer 19 zu keinem Unterdruck, denn eine benachbart
zur Stufe 69 angeordnete, den Primärkolben 32 zur Bohrung
abdichtende Dichtung ist so ausgebildet, daß ihre Dichtlippen
dann, wenn der Druck in der Hysteresekammer 19 niedriger als im
Vorratsbehälter 22 ist, "umklappen" und einen Fluß von Hydrau
likfluid aus dem Vorratsbehälter 22, in dem Atmosphärendruck
herrscht, in die Hysteresekammer 19 zulassen. In Gegenrichtung
ist ein solches "Umklappen" der Dichtlippen nicht möglich.
Alternativ kann statt einer solchermaßen ausgebildeten Dichtung
auch eine separate Verbindungsleitung mit einem darin angeord
neten Rückschlagventil verwendet werden.
Aus dem zuvor beschriebenen Verhalten des Primärkolbens 32 mit
seinen beiden Wirkflächenanteilen A und B resultiert der in
Fig. 3 dargestellte Zusammenhang zwischen der Eingangskraft
bzw. Betätigungskraft und dem damit erzielten Bremsdruck
(dargestellt in der rechten Hälfte der Fig. 3) und zwischen dem
Verschiebeweg des Primärkolbens 32 und dem Bremsdruck in den
Bremskreisen 56 und 66 (dargestellt in der linken Hälfte der
Fig. 3). Deutlich zu erkennen ist die Hysterese, d. h. beim
Zurücknehmen der Betätigungskraft bleibt der in den Bremskrei
sen erzeugte Bremsdruck zunächst noch gleich, er fällt erst ab,
nachdem die Betätigungskraft um den Anteil ΔF zurückgenommen
worden ist.
Die parallel zur Verbindungsleitung 58 vorgesehene, weitere
Verbindungsleitung 62 ist lediglich aus Sicherheitsgründen
vorgesehen. Sollte durch eine Fehlfunktion der Pumpe 52
und/oder des Umschaltventils 60 die Verbindungsleitung 58 und
die über die Pumpe 52 führende Fluidleitung 50 gesperrt sein,
kann allein mit der vom Fahrer ausgeübten Betätigungskraft
immer noch ein gewisser Bremsdruck in den Bremskreisen 56 und
66 aufgebaut werden, da in einem solchen Fall das Rückschlag
ventil 63 öffnet.
Das in Fig. 2 dargestellte, zweite Ausführungsbeispiel der
Hauptzylinderanordnung 10 hat keinen zweiteilig ausgeführten
Füllkolben 28. Statt dessen ist im Hauptzylindergehäuse 14 eine
Expansionskammer 76 vorhanden, die über eine Leitung 78 mit der
Füllkammer 16 in Fluidverbindung steht und in der ein von einer
Feder 80 vorgespannter Expansionskolben 82 abdichtend und
verschiebbar geführt ist. Die hydraulische Wirkfläche des
Expansionskolbens 82 ist kleiner als die hydraulische Wirkflä
che des Füllkolbens 28.
Darüber hinaus unterscheidet sich das zweite Ausführungsbei
spiel noch durch einige konstruktive Details von dem ersten
Ausführungsbeispiel. So sind beispielsweise der Anschlag 34 und
die Druckfeder 36 des ersten Ausführungsbeispiel als Anschlag
34' und Druckfeder 36' in dem dem Primärkolben 32 zugewandten
Endabschnitt des Füllkolbens 28 untergebracht. Des weiteren
weist der Primärkolben 32 keine Durchgangsbohrung auf. Ferner
ist im zweiten Ausführungsbeispiel der Auslaß 19a der Hystere
sekammer 19 über eine Verbindungsleitung 64' mit der Einlaßsei
te der Pumpe 52 verbunden. In der Verbindungsleitung 64' ist
ein Vordruckventil 84 angeordnet, das ab einem bestimmten,
vorher festgelegten Druck in der Hysteresekammer 19 öffnet, so
daß das aus der Hysteresekamer 19 verdrängte Hydraulikfluid
nicht mehr durch die Leitung 64 und das Ventil 65 unmittelbar
zum ersten Bremskreis 56 fließt, sondern durch die Leitung 64'
und das Ventil 84 zum Einlaß der Pumpe 52. Auf diese Weise wird
der Pumpe 52 bei höheren Bremsdrücken mehr Hydraulikfluid
zugeführt und dadurch der Verstärkungsfaktor der Hauptzylinder
anordnung 10 erhöht. In Fig. 3 ist dies durch den ab einem
bestimmten Bremsdruck gestrichelt wiedergegebenen Verlauf des
Zusammenhangs zwischen Betätigungskraft und Bremsdruck wieder
gegeben.
Die Funktion des zweiten Ausführungsbeispieles entspricht der
des ersten Ausführungsbeispiels. Bei Überschreiten eines vor
herbestimmten, durch die Feder 80 festgelegten Drucks in der
Füllkammer 16 bewegt sich der Expansionskolben 82 gegen die
Kraft der Feder 80 und schafft so in der Expansionskammer 76
ein zusätzliches Volumen, das die Zwischenspeicherung von aus
der Füllkammer 16 verdrängtem Hydraulikfluid erlaubt. Sinkt der
Druck in der Füllkammer 16 wieder unter den vorbestimmten Wert,
drückt die Feder 80 den Expansionskolben 82 wieder in seine
Ausgangsstellung und das in der Expansionskammer 76 zwischenge
speicherte Fluidvolumen wird in die Fluidleitung 50 verdrängt.
Auch das Hystereseverhalten stimmt grundsätzlich mit dem des in
Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel überein, hin
sichtlich der Fig. 3 gilt allerdings - wie bereits erwähnt -
der gestrichelt wiedergegebene Verlauf.
Claims (7)
1. Hauptzylinderanordnung (10) für eine hydraulische Fahr
zeugbremsanlage, mit
- - einem Hauptzylinder (12), der eine zur Verbindung mit einem ersten Bremskreis (56) bestimmte Primärdruckkammer begrenzt, und
- - einem Primärkolben (32), der in der Primärdruckkammer enthal tenes Hydraulikfluid in einem Vorhub unter Druck setzt und in einem Rückhub druckentlastet, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch wirksame Fläche des Primärkolbens (32) beim Rückhub kleiner ist als beim Vorhub.
2. Hauptzylinderanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Primärdruckkammer eine Haupt
primärkammer (18) und eine Hysteresekammer (19) umfaßt, daß die
Hauptprimärkammer (18) und die Hysteresekammer (19) beim Vorhub
des Primärkolbens (32) fluidleitend miteinander verbunden und
beim Rückhub des Primärkolbens (32) voneinander getrennt sind,
und daß ein Teil (B) der hydraulischen Wirkfläche des Primär
kolbens (32) in der Hysteresekammer (19) angeordnet ist.
3. Hauptzylinderanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkolben (32) eine Stufe
(69) mit einer kreisringförmigen hydraulischen Wirkfläche
aufweist, die in der Hysteresekammer (19) angeordnet ist.
4. Hauptzylinderanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hysteresekammer (19) in einem
Abschnitt einer den Primärkolben (32) führenden Durchgangsboh
rung im Gehäuse (14) des Hauptzylinders (12) ausgebildet ist.
5. Hauptzylinderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung (64), die die
Hysteresekammer (19) mit der Hauptprimärkammer (18) verbindet,
ein Rückschlagventil (65) angeordnet ist, das Hydraulikfluid
nur von der Hysteresekammer (19) zur Hauptprimärkammer (18)
strömen läßt.
6. Hauptzylinderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hauptzylinder (12) des
weiteren eine Füllkammer (16) begrenzt ist, auf die ein Füll
kolben (28) einwirkt, und daß in einer Fluidverbindung (50)
zwischen der Füllkammer (16) und der Hauptprimärkammer (18)
eine Druckerhöhungspumpe (52) angeordnet ist, die von dem
Füllkolben (28) aus der Füllkammer (16) verdrängtes Hydraulik
fluid in die Hauptprimärkammer (18) drückt.
7. Hauptzylinderanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (64')
zwischen der Hysteresekammer (19) und der Einlaßseite der
Druckerhöhungspumpe (52) vorhanden ist, in der ein Vordruckven
til (84) angeordnet ist, das ab einem zuvor festgelegten Druck
in der Hysteresekammer (19) Hydraulikfluid von der Hysterese
kammer (19) zur Einlaßseite der Druckerhöhungspumpe (52) strö
men läßt.
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---|---|---|---|---|
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- 1999-10-12 DE DE1999149158 patent/DE19949158C2/de not_active Expired - Fee Related
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