DE2164605C3 - Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Zylinderbohrung geführten, zur Druckbeaufschlagung des einen Bremskreises dienenden und gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Hauptkolben, einem koaxial zum Hauptkolben in der Zylinderbohrung verschiebbar

Jj geführten Hilfskolben, dessen eines Ende mit dem Hauptkolben zusammenwirkt und dessen vom Hauptzylinder abgewandte Stirnseite eine mit dem anderen Bremskreis verbundene Arbeitskammer begrenzt, sowie einem axial im Hilfskolben geführten, pedalbetätigbaren Steuerkolben, de* ,die Verbindungen zwischen der Arbeitskammer und einem Druckspeicher bzw. einem Behälter steuert, wobei bei der Betätigung des Steuerkolbens die Arbeitskammer vom Behälter getrennt und mit dem Druckspeicher verbunden wird.

Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art (DT-OS 2018805) ist der Raum zwischen dem Haupt- und dem Hilfskolben stets mit dem Behälter verbunden und der Hauptkolben wird ausschließlich

so mechanisch durch den Hilfskolben betätigt. Fällt der dem Hauptkolben zugeordnete Bremskreis aus, so wird der Hauptkolben vom Hilfskolben bis zur Anlage an einem zylinderseitigen Anschlag durchgeschoben. Da diese Bewegung des Hilfskolbens sowohl vom Steuerkolben, als auch vom Bremspedal mitgemacht werden muß, entsteht bei diesem bekannten Hauptzylinder ein Leerhub, der sich für den Fahrer als Pedalwegvergrößerung nachteilig bemerkbar macht. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen

μ Hauptzylinder der angegebenen Gattung so auszubilden) daß bei Ausfall des dem Hauptkolben zugeordneten Bremskreises eine nennenswerte Pedalwegvergrößerung nicht auftritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich der

es erfindungsgemäße Hauptzylinder durch folgende Merkmale:

a) der Hauptkolben weist einen rohrförmigen Kolbenteil auf, in den ein Ansatz des Hilfskolbens

abgedichtet verschiebbar eingreift, wobei die Stirnseite des Ansatzes in der Ausnehmung an den Hauptkolben anlegbar ist;

b) der in dem rohrförmigen Kolbenteil vom Ansatz des Hilfskolbens begrenzte Raum ist über eine im Hilfskolben vorgesehene Axialbohrung mit der Arbeitskammer verbunden;

c) zwischen der vom rohrförmigen Kolbenteil stirnseitig gebildeten Ringfläche und einer mit der Wand der Zylinderbohrung zusammenwirkenden, am Hilfskolben vorgesehenen Ringmanschette ist ein Ringraum gebildet, der in der Ruhestellung des Hilfskolbens über ein unmittelbar vor der Ringmanschette in der Wand der Zylinderbohrung vorgesehenes Schnüffelloch mit einem Vorratsbehälter verbunden ist und der bei einer Verschiebung des Hilfskolbens in Richtung Hauptkolben einen geschlossenen Druckraum bildet;

d) die vom Druck im Druckspeicher beaufschlagten wirksamen Flächen an Haupt- und Hilfskolben sowie die die Kolben in ihre Ruhestellung drängenden Federn sind so ausgelegt, daß bei Ausfall des dem Hauptkolben zugeordneten Breaiskreises zur Verschiebung des Hauptkolbens ein geringerer Speicherdruck erforderlich ist als zur Verschiebung des Hilfskolbens.

Auf Grund dieser Ausbildung kann sich der Hauptkolben beim Ausfall des von ihm beaufschlagten Bremskreises unabhängig vom Hilfskolben in Richtung des ihm zugeordneten Druckraumes bewegen, wobei der Ringraum sich mit Bremsflüssigkeit füllt. Bewegt sich nun anschließend der Hilfskolben auf Grund weiterer Druckerhöhung im Speicherkreis, so kann er sich nur so weit bewegen, bis die Ringmanschette das Schnüffelloch überfahren hat. Eine nennenswerte Pedalwegvergrößerung tritt somit bei dem erfindungsgemäßen Hauptzylinder nicht ein.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Hauptzylinders gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, welche einen Axialschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptzylinders darstellt, wobei außerdem das Bremspedal und die druckerzeugenden Elemente schematisch mit dargestellt sind.

Nach der Zeichnung enthält der Hauptzylinder 59 einen Steuerkolben 11, der sich von der Seite des Pedals 14 her durch die Stirnseite des Hauptzylinders hindurcherstreckt und in eine passende Zylinderbohrung eines Hilfskolbens 18 hineinreicht, der in der dargestellten Lage rechts an einem als Ringstufe 36 ausgebildeten Anschlag der Zylinderbohrung 19 anstößt und sich nach links bis in einen Zylinder 41 eines Hauptkolbens 17 erstreckt.

Der Steuerkolben 11 weist im Anschluß an die Betätigungsseite eine schräg abfallende Steuerfläche 28 auf, die sich innerhalb einer von einer Bohrung gebildeten Arbeitskammer 26 erstreckt, welche gegenüber der Zylinderbohrung 19 einen geringeren Durchmesser hat, der jedoch etwas größer ist als der Durchmesser der Betätigungsseite des Steuerkolbens

Radial in die Arbeitskammer 26 erstreckt sich der Stößel 29 eines Kugelventils 13, das durch eine Feder 13 a in Schließrichtung vorgespannt ist und auf dieser Seite mit einem Druckspeicher 12 in Verbindung steht, der von einer Pumpe 54 aufgeladen wird.

Die vom Druckspeicher 12 abgewandte Seite des Ventils 13 ist über einen Kanal 35 mit einer öffnung in der Wand des Hauptzylinders 59 verbunden, die in einen Ringraum 24 des Hilfskolbens 18 mündet. Der Ringraum 34 erstreckt sich zwischen zwei dicht und gleitend in die Zylinderbohrung 19 eingesetzten Führungsteilen 34 des Hilfskolbens.

Der Steuerkolben 11 weist in seiner in der Zeich-

i» nung linken Hälfte eine Axialbohrung 21 auf, die links bis zum Ende des Steuerkolbens reicht und rechts etwa in der Höhe des Ventils 13 blind endet. Des weiteren weist der Steuerkolben 11 Querbohrungen 22 und eine Radialbohrung 25 auf,

ι "· Die Querbohrungen 22 sind so angeordnet, daß sie mit einer Radialbohrung 23 des Hilfskolbens 18 ausgerichtet werden können, wobei Ringnuten 22a bzw. 23a die Strömungsmittelverbindung zwischen den beiden Bohrungen verbessern.

-'» Der Steutrkolben 11 und der Hilfskolben 18 sind so ausgebildet, daß zwischen der Ste serf lache 28 und den Querbohrungen 22 ein Ringhohlrauia 30 gebildet wird, in dem eine schwache Rückstellfeder 20 untergebracht ist, die sich rechts an einem fest am Steuer-

-'"> kolben angebrachten Anschlag 31 und links an einem am Hilfskolben 18 befestigten Anschlag 32 abstützt. Der Anschlag 32 erstreckt sich bis in die am Steuerkolben 11 vorgesehene Ringvertiefung hinein, so daß er gleichzeitig die Rückbewegung des Steuerkolbens

M) durch Anschlagen an die Ringstufe 60 begrenzt.

Die hintere Stirnseite 27 des Steuerkolbens 11 mündet in einem Raum 61, der über einen Ringraum 62, welcher auf Grund eines verjüngten Durchmessers des Ringbereiches des Steuerkolbens 11 ausgebildet

r> ist, in der dargestellten Lage mit einer Radialbohrung 39 kommuniziert. Die Radialbohrung 39 mündet außen in einem Ringraum 53, der zwischen dem Führungsteil 33 und einem Kolbenteil 63 ausgebildet ist. In der dargestellten rückgezogenen Lage des HUfckol bens steht der Ringraum 53 über eine Schrägbohrung 64 in Verbindung mit einer Nachlaufbohrung 65, die mit dem Behälter 38 der Pumpe 54 in Verbindung steht.

Am rechten Ende des Ringraumes 62 ist eine Steu-

erkante 37 ausgebildet, die mit der Radialbohrung 39 in einer noch zu beschreibenden Weise zusammenarbeitet.

An die Arbeitskammer 26 ist seitlich der erste Bremskreis 15 angeschlossen. Der Hilfskolben 18 er streckt sich über den Kolbenteil 63 zu einem Ansatz 40, wobei sich von dem Raum 61 nach links eine Axialbohrung 58 erstreckt, die in eine erweiterte Bohrung 48 mündet. Die Bohrung 48 dient als Aufnahme; aism für eine Feder 49, die sich von der zwi- sehen den Bohrungen 48 und 58 befindlichen Stufe zu dem Hauptkolbe.i 17 für den zweiten Bromskreis 16 erstreckt.

Der Hauptkolben 17 ist in konventioneller Weise mit einer Ring-Dichtmanschette 55 versehen und weist einen sich nach links erstreckenden Vorsprung 57 auf. Er arbeitet mit einem Schnüffelloch 56 und einer Nachlaufbohrung 52 zusammen.

Der Hauptkolben 17 weist an seinem in der Zeichnung rechten Ende einen zylindrischen Ansatz 66 auf,

welcher innen einen Zylinder 41 zur dichtenden und gleitenden Aufnahme des Ansatzes 40 bildet und an seinem in der Zeichnung rechten Ende zu einem rohrförmigen Kolben 44 erweitert ist, der dicht und glei-

lend in die Zylinderbohrung 19 eingesetzt ist. Der rohrförmige Kolben 44 besitzt rechts eine.für die Punktion wichtige Ringfläche 43.

Unmittelbar im Anschluß nach rechts an die Ringfläche 43 befindet sich eine der Ringmanschette ähnliche Ringmanschette 45, welche an dem Kolbenteil 63 anliegt und ähnlich arbeitet wie eine herkömmliche Hauptkolbendichtmanschette. Sie ist durch eine Bohrung 45 α ebenso mit einem zu einem Behälter führenden Ringraum 53 verbunden, wie eine Bohrung 55a rechts von der Dichtmanschette 55, die zu dem Ringraum 51 zwischen dem zylindrischen Ansatz 66 und der Zylinderbohrung 19 führt. Der Ringraum 51 ist an die Nachlaufbohrung 52 angeschlossen.

Der Hauptkolben 17 wird durch eine Rückstellfeder 50 in der Zeichnung nach rechts vorgespannt.

Zwischen der Ringfläche 43 und der Ringmanschctte 45 befindet sich ein Schniiifcüoch 46 das in konventioneller Weise mit der Ringmanschette 45 zusammenarbeitet.

Zwischen der Ringfläche 43, der Ringmanschette 45, dem Hilfskolben 18 und der Zylinderbohrung 19 wird somit ein Ringraum 47 gebildet, der, nachdem die Ringmanschette 45 das Schnüffelloch 46 überfahren hat, druckdicht abgeschlossen ist.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Hauptzylinders ist wie folgt:

Bei Treten des Bremspedals 14 wird der Steuerkolben 11 zunächst relativ zum Hilfskolben 18 nach links bewegt, welcher auf Grund der Wirkung der Rückstellfeder 50 in seiner rechten Endstellung im Anschlag an die Ringstufe 36 gehalten wird. Die Rückstellfeder 20 zwischen Hilfskolben 18 und Steuerkolben 11 ist so schwach ausgebildet, daß sie bei einer Betätigung des Bremspedals 14 nicht in der Lage ist, die den Hilfskolben 18 in seiner Stellung haltenden Reibungskräfte sowie die Kraft der Feder 50 zu überwinden. Mit anderen Worten kann der Steuerkolben 11 mit sehr geringem Kraftaufwand bewegt werden.

Kurz bevor die Bohrungen 22 und 23 zur Ausrichtung kommen, überfährt die Steuerkante 37 die linke Kante der Radialbohrung 39, so daß das Innere des Steuerkolbens und der erste Bremskreis 15 vom Behälter 38 abgeschaltet werden. Während dieser Bewegung des Steuerkolbens 11 rutscht der Stößel 29 des Ventils 13 auf der Steuerfläche 28 empor und das Ventil 13 wird geöffnet. Der Druck des Speichers 12 steht nunmehr über den Kanal 35 im Ringraum 24 und in der Radialbohrung 23 an. Sobald nun die Ringnuten 22a. 23a in Überlappung kommen, gelangt der Speicherdruck in die Axialbohrungen 21 und 58. Dabei wird zunächst eine Reaktionskraft auf das Pedal 14 erzeugt, und über die Radialbohrung 25 und die Arbeitskammer 26 wird der erste Bremskreis 15 in der gewünschten Weise mit Druck beaufschlagt. Mit Druck beaufschlagt wird aber auch die rechte Stirn-Ringfläche des Hilfskolbens 18, so daß auf diesen eine Kraft nach links wirkt. Über die Bohrung 48 wird auch der Hauptkolben 17 direkt mit Druck beaufschlagt. Der Kolben 17 bewegt sich also nach links, und es wird nach dem Überfahren des Schnüffelloches 56 im Bremskreis 16 ein Druck aufgebaut, welcher im wesentlichen die gleiche Größe wie der Druck im ersten Bremskreis 15 hat, weil der Hauptkolben 17 nicht nur durch die Bohrungen 48 und 58 sondern auch über die Ringfläche 43, die nach Überfahren des Schnüffelloches 46 unter Druck gesetzt wird, mit dem Speicherdruck beaufschlagt wird.

Nach einer Bremsung bewegen die Drücke in den Bremskreisen und die Rückstellfedern 50 sowie 2(1 den Hauptkolben 17, den Hilfskolben 18 und den Steuerkolben 11 wieder in die Ausgangsstellung zurück.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung Wird ein vom Fahrer als unangenehm empfundenes Durchfalle ns des Bremspedals 14 beim Ausfall des zweiter Bremskreises 16, der vorzugsweise zur Vorderachse führt, vermieden. Hierzu ist allerdings die Bedingung, daß der Hauptkolben 17 sich bereits bei einem geringeren vom Speicher erzeugten Druck bewegt als der Hilfskolben 18. Im einzelnen erfolgt die Arbeitsweise beim Ausfall des zweiten Bremskreises 16 wie folgt:

Bis zur Druckerzeugung in den Axialbohrungen 21 und 58 verläuft die Funktion genau wie bei intakter Brc!T!skrciscri. Sobald 'edoch in der erweiterten Bohrung 48 ein vorbestimmter Druck erreicht ist, bewegl sich der Hauptkolben 17 unter dem Einfluß dieses Druckes unter unterstützender Wirkung der Feder 4? und Zusammendrückung der Feder 50 schlagartig nach links, bis der Vorsprung 57 am Zylinderboder anschlägt. Wegen des angenommenen Defektes im zweiten Bremskreis 16 kann sich hierbei ein Druck auf der linken Seite des Hauptkolbens 17 nicht aufbauen.

Da auf Grund der Dimensionierung der Fläche F, und der Federn 49, 50 unter Berücksichtigung dei Reibung der verschiedenen Elemente der Hilfskolber 18 sich noch nicht bewegt hat, wird der sich nach link« bewegende Hauptkolben 17 durch das Schnüffelloch

46 den sich mit der Bewegung des Hauptkolbens 1" vergrößernden Ringraum 47 mit Bremsflüssigkeit gefüllt halten, d. h., Flüssigkeit in den Ringraum 4" durch das Schnüffelloch 46 ansaugen.

Sobald nun der Hauptkolben 17 seine linke Endstellung erreicht hat, wird sich der Druck in den Bohrungen 21. 58 erhöhen, worauf dann schließlich die auf die Ringfläche F-F₁ wirkende Druckkraft unter stützt durch die Feder 20 auch den Hilfskolben If nach links bewegt. Dabei überfährt die Ringmanschette 45 das Schnüffeiloch 46, und der Ringraun

47 wird allseits druckdicht verschlossen. Von diesen Augenblick an ist auf Grund der Inkompressibilitä der Bremsflüssigkeit eine weitere Bewegung de; Hilfskolbens 18 nach links unterbunden. Das unange nehme Durchfallen des Bremspedals entfällt also Nunmehr verläuft der Bremsvorgang im erster Bremskreis 15 genau wie bei intakten BremsV-eisen.

Der Vorsprung 57 ist so lang, daß er bei normaler Bremsvorgängen den Zylinderboden nicht erreicher kann, jedoch im Falle des Bremskreisausfalles eine möglichst geringe Strecke bis zum Anschlag an der Zylinderboden zurücklegen muß.

Der Abstand zwischen der hinteren Stirnseite 2" des Steuerkolbens 11 und der Ringstufe am Überganj vom Raum 61 zur Bohrung 58 ist so gering gewählt daß beim Ausfall des Druckspeichers oder des erster Bremskreises 15 die Stirnseite 27 an der besagter Ringstufe zur Anlage kommen kann. Nunmehr kanr der Hauptkolben 17 über den Hilfskolben 18 unmit telbar mit der Pedalkraft beaufschlagt werden, so da£ noch eine begrenzte Bremswirkung durch Druckbe aufschlagung des zweiten Bremskreises 16 erziel werden kann.

Normalerweise befindet sich die linke Stirnseite de:

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Ansatzes 40 in Anlage am Hauptkolben 17. Ein ge- Die Kräfte der Federn 49,50 sollen in den versehie-

ringfügiges Abheben kann bei jedem Bremsvorgang denen Stellungen nicht allzusehr schwanken. So hat

zeitweise erfolgen. Lediglich beim Ausfall des zweiten die Feder 50 im gespannten Zustand z. B. eine Kraft

Bremskreises 16 findet eine wesentliche Trennung von ca. 6 Kp, im entspannten Zustand von ca. 4 Kp.

zwischen dem Hauptkolben 17 und dem Stirnende des ί Der Unterschied liegt also in der Größenordnung von

Endteil·;^ 40 statt. 30%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Hauptzylinder für Zweikreis-Bremsanlgen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Zylinderbobrung geführten, zur Druckbeaufschlagung des einen Bremskreises dienenden und gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Hauptkolben, einem koaxial zum Hauptkolben in der Zylinderbohrung verschiebbar geführten Hilfskolben, dessen eines Ende mit dem Hauptkolben zusammenwirkt und dessen vom Hauptzylinder abgewandte Stirnseite eine mit dem anderen Bremskreis verbundene Arbeitskammer begrenzt, sowie einem axial im Hilfskolben geführten, pedalbetätigbaren Steuerkolben, der die Verbindungen zwischen der Arbeitskammer und einem Druckspeicher bzw. einem Behälter steuert, wobei bei der Betätigung des Steuerkolbens die Arbeitskammer vom Behälter getrennt und mit dem Druckspeicher verbunden wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) der Hauptkolben (17) weist einen rohrförmigen Kolbenteil (44) auf, in den ein Ansatz (40) des Hilfskolbens (18) abgedichtet verschiebbar eingreift, wobei die Stirnseite des Ansatzes in der Ausnehmung an den Hauptkolben anlegbar ist;

   b) der in dem rohrförmigen Kolbenteil (44) vom Ansatz (40) des Hilfskolbens (18) begrenzte Raum ist über eine im Hilfskolben vorgesehene Axialbohrung (58) mit der Arbeitskammer (26) verbinden,

   c) zwischen der vom rohrförmigen Kolbenteil (44) stirnseitig gebildeten "üngfläche (43) und einer mit der Wand der Zylinderbohrung (19) zusammenwirkenden, am Hilfskolben (18) vorgesehenen Ringmanschette (45) ist ein Ringraum (47) gebildet, der in der Ruhestellung des Hilfskolbens über ein unmittelbar vor der Ringmanschette (45) in der Wand der Zylinderbohrung (19) vorgesehenes Schnüffelloch (46) mit einem Vorratsbehälter verbunden ist und der bei einer Verschiebung des Hilfskolbens in Richtung Hauptkolben einen geschlossenen Druckraum bildet;

   d) die vom Druck im Druckspeicher (12) beaufschlagten wirksamen Flächen an Haupt- und Hilfskolben sowie die die Kolben in ihre Ruhestellung drängenden Federn (49 und 50) sind so ausgelegt, daß bei Ausfall des dem Hauptkolben zugeordneten Bremskreises zur Verschiebung des Hauptkolbens ein geringerer Speicherdruck erforderlich ist als zur Verschiebung des Hilfskolbens.

   2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (18) an seinem dem Hauptkolben (17) zugewandten Ende eine Bohrung (48) aufweist, in der eine Feder (49) angeordnet ist, die sich einerseits am Hauptkolben und andererseits am Hilfskolben abstützt.

   3. Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (49) schwächer ist als die dem Hauptkolben (17) zugeordnete Rückstellfeder (M) und daß die Rückstellfeder in der Ruhestellung den Hauptkolben in Anlage an dem Ansatz (40) des Hilfskolbens (18) hält.

   4, Hauptzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung der Hilfskolben (18) steuerkolbenseitig an einem am Ende der Zylinderbohrung (19) vorgesehenen Anschlag

   ι (36) anliegt.

   5, Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnüffelloch (46) an die dem einen, vom Hauptkolben beaufschlagten Bremskreis zugeordnete

   ίο Nachlaufbohrung (52) angeschlossen ist.

   6. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Ringmanschette (45) auf ihrer dem Ringraum (47) abgewandten Seite begrenzte Raum

   is (53) mit dem Behälter (38) für eine dem Druckspeicher (12) zugeordnete Pumpe (54) verbunden ist.

   7. Hauptzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (17) auf sei-

   M ner dem Hilfskolben (18) abgewandten Seite mit einem als Anschlag wirkenden Vorsprung (57) versehen ist.