DE2065012C3 - Tandemhauptzylinder einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tandemhauptzylinder <>o einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem in einer Bohrung eines Zylinderkörpers arbeitenden, pedalbetätigbaren Hauptkolben, einem in der Bohrung vor dem Hauptkolben angeordneten zweiten Kolben, einem zwischen den beiden KoI-ben vorgesehenen Hauptdruckraum, der über eine erste Auslaßöffnung mit einem ersten Bremskreis verbindbar ist, einem in der Bohrung vor dem zweiten Kolben vorgesehenen zweiten Druckraum, einer ersten Einlaßöffnung, die den Hauptdruckraum mit einer Hochdruckquelle für Druckmittel verbindet und d'jrch ein erstes, in der Zylinderseitenwand befindliches, vom Hauptkolben betätigbares, in der Ruhestellung des Hauptkolbens geschlossenes Ventil steuerbar ist. einer zweiten Einlaßöffnung, die den Hauptdruckraum mit einem Druckmittelbehälter verbindet und über ein zweites, ebenfalls vom Hauptkolben betätigbares, in der Ruhestellung des Hauptkolbens offenes Ventil steuerbar ist, einer zweiten Auslaßöffnung, die den zweiten Druckraum mit einem zweiten Bremskreis verbindet, und einer dritten Einlaßöffnung, welche den zweiten Druckraum mit einem Druckmittelbehälter verbindet und durch Vorschieben des zweiten Kolbens in der Bohrung verschließbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Hauptkolben bei seiner Betätigungsbewegung das zweite Ventil schließt und das erste Ventil öffnet.

Bei einem bekannten Tandemhauptzylinder dieser Bauait (GB-PS 10 39 545) ist der zweite Kolben in einer gegenüber der Bohrung für den Hauptkolben erweiterten Bohrung in einem gesonderten Gehäuseteil geführt. Diese Konstruktion hat zur Folge, daß sich der Längenbereich, in dem sich in der Zylinderseitenwand das erste Ventil befindet, und der Längenbereich, in dem der zweite Kolben arbeitet, nicht überlappen können. Beide Bereiche müssen daher bei der Bemessung der axialen Baulänge voll berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Tandemhauptzylinder der eingangs beschriebenen Art bezüglich der axialen Baulänge kompakter auszubilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der zweite Kolben in an sich bekannter Weise einen kleineren Durchmesser als die Bohrung hat,

b) der zweite Kolben in zwei axial im Abstand fest in der Bohrung angeordneten Halteringen geführt ist, wobei in jedem Haltering eine Ringdichtung für den zweiten Kolben angeordnet ist,

c) eine Rückgewinnungsöff nung im zweiten Kolben vorgesehen ist, welche den zweiten Druckraum in der Ruhestellung des zweiten Kolbens mit dem Raum zwischen den beiden Dichtungen verbindet, der konstantes Volumen hat und mit der dritten Einlaßöffnung in Verbindung steht, derart, daß bei in den zweiten Druckraum vorgeschobener Stellung des zweiten Kolbens die Rückgewinnungsöffnung von der einen Dichtung abgesperrt wird.

Es ist bereits ein Tandemhauptzylinder bekannt (US-PS 33 57 183), bei dem der zweite Kolben entsprechend dem obigen Merkmal a) einen kleineren Durchmesser hat als die den Hauptkolben aufnehmende Bohrung. Dieser bekannte Hauptzylinder ist jedoch nicht durch Servodruck betätigbar, so daß dort ein dem ersten Ventil entsprechendes Ventil nicht vorhanden ist. Ferner ist dort der zweite Kolben in einem einzigen, fest in der Bohrung angeordneten, zwei Ringdichtungen aufweisenden Führungsring geführt, so daß sich dort keine eindeutig definierte Abstützung bei der Führung des zweiten Kolbens ergibt. Schließlich wird bei dem bekannten Hauptzylinder die Verbindung zweiter Druckraum — Druckmittelbehälter von einem vom zweiten Kolben betätigbaren Kippventil gesteuert. Die Anordnung eines derartigen Kippventils vergrößert jedoch die erforderliche axiale Baulänge.

Ferner ist durch die DT-PS 9 03 065 ein Hauptzylinder mit einem z. B. durch ein Pedal betätigbaren KoI-

ben bekannt, in dem eine Rückgewinnungsöffnung vorgesehen ist, welche einen vor dem Kolben angeordneten, mit einer Auslaßöffnung für einen Bremskreis versehenen Druckraum in der Ruhestellung des Kolbens mit einem Raum zwischen zwei in der Bohrungswand angeordneten Dichtungen verbindet, der konstantes Volumen hat und mit einer zu einem Behälter führenden Einlaßöffnung in Verbindung steht, während in vorgeschobener Stellung des Kolbens die Rückgewinnungsöffnung von der einen Dichtung abgesperrt wird. Dieser bekannte Hauptzylinder ist jedoch weder als Zweikreishauptzylinder ausgebildet noch ist er durch Servodruck betatigbar.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird in vorteilhafter Weise ein Gewinn an axialer Baulänge erreicht, -.5 da durch die Maßnahme a) der zweite Kolben bis in den Bereich des ersten Ventils ragen kann und da infolge der Ausbildung des zweiten Kolbens als Ventilglied für das die Verbindung zweiter Druckraum — Druckmittelbehälter steuernde Ventil weder zusätzliche Baulänge für dieses Ventil erforderlich ist noch das Druckraumvolumen vermindert wird. Schließlich wird durch die Anordnung von zwei Halteringen erreicht, daß der zweite Kolben exakt geführt ist und sich außerdem zwischen den beiden Halteringen der mit dem Druckmittelbehälter verbundene Raum unterbringen läßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Der in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäß ausgebildete Hauptzylinder umfaßt einen Zylinderkörper 1 mit einer abgesetzten Längsbohrung. Ein erster, mit einer Dichtung 3 versehener Hauptkolben 2 arbeitet in dem Teil 4 der Bohrung, der den kleineren Durchmesser hat. Der Hauptkolben 2 weist eine axiale Verlängerung 5 in Form einer vollen Stange 5 auf. Die Stange 5 erstreckt sich in den Teil 6 der Bohrung mit größerem Durchmesser und endet an ihrem hinteren Ende in einer Nase 7 mit kleincrem Durchmesser als die Stange.

Auf der vollen Stange 5 ist ein Mitnehmer in Form eines Käfigs 8 mit einem radialen Flansch 9 verschiebbar angeordnet, der mehrere Öffnungen 10 und einen ringförmigen Mantel 11 hat. Der Mantel 11 erstreckt sich axial vom Flansch 9 weg in beide Richtungen und arbeitet im Bohrungsteil 6. Die Rückseite des Flansches 9 ist durch eine zwischen dem Hauptkolben 2 und dem Flansch 9 des Käfigs 8 wirkende Druckfeder 13 in Anlage an einen Bund 12 der Stange 5 gehalten. Der Käfig 8 ist zusammen mit der Stange 5 und dem Hauptkolben 2 mittels einer Rückstellfeder 14 normalerweise in der in der Zeichnung dargestellten Lage gehalten. Die Rückstellfeder 14 wirkt zwischen dem Flansch 9 und einem sich nach außen erstreckenden Flansch 15 am hinteren Ende eines im Längsschnitt zylindcrhutförmigen Anschlags 16, der das eine Ende eines zweiten KoI- s.s bens 17 umgibt.

Der Teil 6 der abgesetzten Bohrung ist bei 18 von dem in der Zeichnung rechten Ende her zur Bildung einer Schulter 19 angesenkt, die einen Anschlag für einen geschlossenen Halte- oder Führungsring 20 bil- 'ό dct. Der atigesenkte Teii 18 ist seinerseits bei 21 angesenkt, um die Lage eines zweiten geschlossenen Halterings 22 im Bohrungstpü 6 zu bestimmen, der mit Hilfe eines mit dem Haltering 22 aus einem Stück bestehenden Armsterns 23 im Abstand vom ersten Haltering <\s gehalten ist. Die Halteringe 20 und 22 sind durch einen ins hintere Ende der Ansenkung 21 eingeschraubten Stonfen 24 in ihrer Lage festgeklemmt.

Der zweite Kolben 17 ist teleskopartig ausgebildet und in den miteinander fluchtenden mittleren Öffnungen in den Ringen 20 und 22 gleitend aufgenommen. Der Kolben 17 umfaßt einen Außenkolben 25 in Form einer Hülse mit einem hinteren Endbereich von verringertem Durchmesser. Die Bohrung der Hülse 25 ist durch eine Trennwapd 26 in ein der Stange 5 zugewandtes Sackloch 27 und ein Sackloch 28 an der gegenüberliegenden Seite der Trennwand 26 unterteilt.

Jeder Haltering 20, 22 hat an seinem inneren Umfangsrand eine Ringnut, in der eine Ringdichtung 29 bzw. 30 aufgenommen ist, die jeweils eine durchgehende radiale Lippe hat. Die Lippe der Ringdichtung 29 steht ständig in abdichtender Berührung mit dem äußeren Umfang des Kolbens 25. In der gezeigten Ruhestellung stellt eine Rückgewinnungsöffnung 31 in der Wand des äußeren Außenkolbens 25 eine Verbindung zwischen einer radialen Öffnung 32 in der Wand des Zylinderkörpers zum Anschluß an einen hydrostatischen Behälter für ein Druckmittel und einem zweiten Druckraum 33 zwischen dem in der Zeichnung rechten Ende des Außenkolbens 25 und einer zweiten Auslaßöffnung 34 in dem das hintere Ende des Zylinderkörpers 1 verschließenden Stopfen 24 her. Die zweite Auslaßöffnung 34 ist mit den Radzylindern eines zweiten Bremskreises des Fahrzeuges verbindbar. Durch eine zwischen dem Stopfen 24 und der Trennwand 26 am Boden der Ausnehmung 28 wirkende Druckfeder 35 ist der Außenkolben 25 in der in der Zeichnung dargestellten zurückgezogenen Lage gehalten.

Im Sackloch 27 arbeitet ein Innenkolben 36, der mittels einer Dichtung 37 gegenüber der Wand der Bohrung 27 abgedichtet ist. Der Innenkolben 36 ist hohl und an seinem vorderen Ende mit einem nach innen weisenden radialen Flansch 38 versehen, der eine mittlere Öffnung 39 aufweist, die mit der Nase 7 am hinteren Ende der Stange 5 fluchtet und einen etwas größeren Durchmesser als diese Nase hat. Ein geschlossener Dichtring 40 ist mittels einer zwischen dem Ring 40 und der Trennwand 26 wirkenden und den Innen- und Außenkolben 36 bzw. 25 in entgegengesetzte Richtungen voneinander pressenden Druckfeder 41 in Anlage an der rückwärtigen Fläche des Flansches 38 gehalten. Die Druckfeder 41 ist schwächer als die Rückstellfeder 14, die über den Anschlag 16 auf den Innenkolben 36 wirkt, so daß der Innenkolben 36 an seinem hinteren Ende gegen den Außenkolben 25 gehalten ist.

Ein Hauptdruckraum oder erster Druckraum 42 ist in der Bohrung des Zylinderkörpers 1 zwischen dem Hauptkolben 2 und dem Kolben 17 vorgesehen und über eine erste Auslaßöffnung 43 mit den Radzylindern des ersten Bremskreises des Fahrzeugs verbindbar.

Eine Verbindung zwischen dem ersten Druckraum 42 und einem Behälter ist bei gelüfteter Bremse über eine öffnung 44 in der Wand des Zylinders 1 herstellbar, die in eine Kammer 45 führt, in der ein Ventilsitz 46 angebracht ist, der eine von einem unter Federspannung stehenden Kippventil 47 gesteuerte Öffnung umgibt. Das Kippventil M weist einen Kopf 48 auf, der eine zur dichtenden Anlage an dem Ventilsitz 46 gestaltete obere Stirnfläche hat. Der Kopf 48 ist an einem Schaft 49 angebracht, dessen unteres Ende sich nach unten durch die Öffnung 44 in den Weg des vorderen freien Endes des Mantels 11 der Käfiganordnung 8 erstreckt. Wenn der Hauptkolbcn 2 und die Stange 5 sich in der gezeigten völlig zurückgezogenen Stellung befinden, liegt der Mantel 11 an dem unleren Ende des Ventilschaftes 49 an und hält das Kippventil 47 in gekippter Stellung, so

daß der erste Druckraum 42 mit dem Behälter verbunden ist.

Eine Verbindung zwischen dem eisten Druckraum 42 und einer Druckmittelquellc, beispielsweise einer Pumpe oder einem hydraulischen Speicher, durch eine weitcre Öffnung 50 in der Wand des Zylinders ist von einem weiteren, unter Fcderspanrjung stehenden Kippventil 51 gesteuert, welches mit einem Ventilsitz 52 in einer Kammer 53 zusammenwirkt, mit der die Öffnung

50 in Verbindung steht. Das Ventil 51 weist einen Kopf 54 auf, der eine zum Eingriff mit dem Ventilsitz geeignete obere Stirnfläche hat. Der Kopf 54 ist an einem Schaft 55 angebracht, dessen unteres Ende sich nach unten durch die Öffnung 50 in den Weg des hinteren freien Endes des Mantels Il des Käfigs 8 erstreckt. Wenn der Hauptkolbcn 2 und die Stange 5 sich in völlig zurückgezogener Stellung befinden, besteht ein kleiner Abstand zwischen dem Mantel 11 und dem Ventilschaft 55, so daß der Kopf 54 unter der Fcderbelastung gegen den Ventilsitz 52 gepreßt ist und verhindert, daß Druckmittel von der hydraulischen Quelle dem ersten Druckraum 42 zugeführt wird.

Der Behälter und der hydraulische Speicher bzw. die Pumpe, die die Druckmittelquelle umfassen, bilden einen geschlossenen Kreis, der an entgegengesetzten Enden an die von den Kippvcntilcn 47 und 51 gesteuerten öffnungen 44 und 50 in der Wand des Zylinders 1 angeschlossen ist. In die Leitung zwischen dem hydraulischen Speicher bzw. der Pumpe und dem Kippventil

51 ist ein Rückschlagventil eingeschaltet, um zu verhindem, daß Druckmittel vom Druckraum 42 zum hydraulischen Speicher bzw. der Pumpe zurückfließt, wenn das Kippventil 51 offen ist.

Wenn ein mit dem Hauptkolben 2 in Verbindung stehendes Pedal heruntergedrückt wird, um die Bremsen anzulegen, wobei die Hochdruckquelle im Betrieb ist, werden der Hauptkolben 2 und die Stange 5 ein kleines Stück vorwärts bewegt. Durch die Kraft der Druckfeder 13 wird der Käfig 8 entgegen der Kraft der Druckfeder 14 mit der Stange 5 entsprechend weit bewegt. Dc- Mantel 11 gerät dabei außer Berührung mit dem Schaft 49 und ermöglicht es dem Kippventil 47, sich unter seiner Federspannung zu schließen. Danach bewirkt eine geringfügige weitere Vorwärtsbewegung des Käfigs 8 das Öffnen des anderen Kippventils 51 durch Zusammenwirken seines Schaftes 55 mit dem hinteren, freien Ende des Mantels 11. Folglich kann Druckmittel von der Hochdruckquelle in den ersten Druckraum 42 eindringen und durch die erste Auslaßöffnung 43 zu den Radzylindern des ersten Bremskreises des Fahrzeuges gelangen. Bei dieser Stellung befin- !■"Irei

det sich die Nase 7 am^freien linde der Stange 5 in geringfügigem Abstand vom Dichtring 40 im Inncnkolben 36 des Kolbens 17. Gleichzeitig wirkt das Druckmittel auf das vordere Ende des Außenkolbens 25 und bewegt diesen in der Bohrung vorwärts. Durch das Druckmittel wird auch eine Kammer 56 zwischen den miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen des Innen- und Außcnkolbcns 36 bzw. 25 mit Druck beaufschlagt. Die Bewegung des Außenkolbens 25 wird von der Druckfeder 41 unterstützt, und der F.ndbercich des Außenkolbens 25 wird durch die Dichtung 30 geschoben, die nun ihrerseits eine Abdichtung um den vollen Durchmesserbereich des Außenkolbens 25 herum an einer gegenüber der Öffnung 31 weiter innenliegenden Stelle herstellt und die Verbindung zwischen der Öffnung 32 und dem Druckraum 33 unterbindet. Danach wird bei weiterer Bewegung des Außenkolbcns 25 in der gleichen Richtung den Radzylindern des zweiten Bremskreises vom zweiten Druckraum 33 durch die öffnung 34 Druckmittel zugeführt.

Falls die Hochdruckquelle oder der Druckraum 42 beim Bremsen versagen sollte, so befindet sich die Nase 7 der ungelochten Stange 5 in kleinem Abstand vom Dichtring 40. Bei dieser Stellung liegt der Käfig 8 an dem Mantel 11 mit dem Schaft 55 des Kippventils 51 an, der als Anschlag dient, und ist somit an einer weiteren Vorwärtsbewegung in der Bohrung gehindert. Eine weitere Bewegung des Pedals bewirkt, daß die Stange 5 entgegen der Kraft der Druckfeder 13 durch den Flansch 9 gleitet und das geringe Spiel zwischen der Stange 5 und dem Dichtring 40 aufhebt, so daß die Nase 7 in die öffnung 39 eintritt und mit dem Dichtring 40 eine Abdichtung herstellt. Die durch die Stange 5 und die Dichtung 40 im Innenkolben 36 eingeschlossene Druckmittelsäule bildet eine im wesentlichen inkompressible Feder, so daß eine weitere Bewegung der Stange 5 zum Vorschub des Innenkolbens 36 verursacht, daß der Außenkolben 25 seinerseits vorwärtsbewegt und Druckmittel vom zweiten Druckraum 33 zum zweiten Bremskreis gefördert wird.

Die Länge der Druckmittelsäule innerhalb der Kammer 56 stellt sich im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Abstand ein, um den der Außenkolben 25 gegenüber dem Innenkolben 36 in der Bohrung vorwärtsbewegt wurde. Die hydraulische Druckmittelsäule gewährleistet, daß die Stange 5 nur um ein kleines Stück bewegt zu werden braucht, um direkt an dem Kolben 17 anzulaufen und ihn vorzuschieben, falls die Hochdruckquellc oder der erste Druckraum 42 bzw. der zugeordnete erste Bremskreis versagen sollte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Tandemhauptzylinder einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem in einer Bohrung eines Zylinderkörpers arbeitenden, pedalbetätigbaren Hauptkolben, einem in der Bohrung vor dem Hauptkolben angeordneten zweiten Kolben, einem zwischen den beiden Kolben vorgesehenen Hauptdruckraum, der über eine erste Auslaßöffnung mit einem ersten Bremskreis verbindbar ist, einem in der Bohrung vor dem zweiten Kolben vorgesehenen zweiten Druckraum, einer ersten Einlaßöffnung, die den Hauptdruckraum mit einer Hochdruckquelle für Druckmittel verbindet und durch ein erstes, in der Zyünderseitenwand befindliches, vom Hauptkolben betätigbares, in der Ruhestellung des Hauptkolbens geschloslenes Ventil steuerbar ist, einer zweiien Einlaßöffnung, die den Hauptdruckraum mit einem Druckmittelbehälter verbindet und über ein zweites, ebenfalls vom Hauptkolben betätigbares, in der Ruhe-Stellung des Hauptkolbens offenes Ventil steuerbar ist, einer zweiten Auslaßöffnung, die den zweiten Druckraum mit einem zweiten Bremskreis verbindet, und einer dritten Einlaßöffnung, welche den zweiten Druckraum mit einem Druckmittelbehälter verbindet und durch Vorschieben des zweiten Kolbens in der Bohrung verschließbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Hauptkolben bei seiner Betätigungsbewegung das zweite Ventil schließt und das erste Ventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der zweite Kolben (17) in an sich bekannter Weise einen kleineren Durchmesser als die Bohrung (6) hat,

b) der zweite Kolben (1/) in zwei axial im Abstand fest in der Bohrung (6) angeordneten Halteringen (20, 22) geführt ist, wobei in jedem Haltering eine Ringdichtung (29, 30) für den zweiten Kolben angeordnet ist,

c) eine Rückgewinnungsöffnung (31) im zweiten Kolben vorgesehen ist, welche den zweiten Druckraum (33) in der Ruhestellung des zweiten Kolbens mit dem Raum zwischen den beiden Dichtungen verbindet, der konstantes Volumen hat und mit der dritten Einlaßöffnung (32) in Verbindung steht, derart, daß bei in den zweiten Druckraum vorgeschobener Stellung des zweiten Kolbens die Rückgewinnungsöffnung von der einen Dichtung (30) abgesperrt wird.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (1), der die Bohrung (6) aufweist, aus einem Stück besteht.