DE2756196C3 - Hauptzylinder - Google Patents

Description

Durch die Formgebung der Ausnehmung am Umfang des Drehkolbens, d.h. durch Änderung der radialen Tiefe der Ausnehmung in Umfangsrichtung, kann die spezifische Bremsfluid-Liefermenge in Abhängigkeit von der Bremspedalauslenkung so festgelegt werden, daß sich eine bestimmte zweckmäßige Abhängigkeit ergibt, wie sie im Prinzip durch die gestrichelte Kurve in Fig. 1 gezeigt ist

Ferner ist in Hinblick auf die Bremskraft, die auf die Vorderräder und auf die Hinterräder aufgebracht wird, bekannt, daß ein Kraftfahrzeug dann am wirkungsvollsten und sichersten gebremst werden kann, wenn zwischen der hinteren Bremskraft, d.h. der an den Hinterrädern wirkenden Bremskraft, und der vorderen Bremskraft, d. h. der an den Vorderrädern wirkenden Bremskraft, eine nichtlineare Beziehung besteht, wie sie in F i g. 3 wiedergegeben ist Während der Anfangsphase der Bremsung sollte die auf die Hinterräder aufgebrachte Bremskraft so groß wie die auf die Vorderräder aufgebrachte Bremskraft sein; bei stärkerer Bremsung sollte dagegen die hintere Bremskraft allmählich im Vergleich zur vorderen bremskraft schwächer werden. Bei herkömmlichen Bretr.sanlagen mit linear arbeitenden Hauptzylindern wird diese nichtlineare Aufteilung der Bremskraft auf die Vorderräder und die Hinterräder in der Regel mittels eines Steuerventils, nämlich eines sogenannten Proportionierventils, bewirkt

Im Hinblick auf diese Forderung hinsichtlich des Verhältnisses der vorderen und hinteren Bremskräfte und im Hinblick auf das nichtlineare Verhalten des erfindungsgemäßen Hauptzylinders wird in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hauptzylinders ein Hauptzylinder geschaffen, der zusätzlich zur nichtlinearen Beziehung zwischen der Bremsfluid-Liefermenge und der Bremspedalauslenkung ermöglicht die gewünschte Aufteilung zwischen der vorderen Bremskraft und der hinteren Bremskraft zu bewirken.

Dies wird erreicht durch einen Hauptzylinder mit den vorstehend aufgeführten Merkmalen, bei dem der Drehkolben zwei Ausnehmungen an seinem Umfang aufweist und im Gehäuse zwei Sperrelemente vorgesehen sind, die jeweils radial verschiebbar in eine der beiden Ausnehmungen ragen, so daß in jeder der beiden Ausnehmungen eine getrennte Druckkammer abgeteilt ist, wobei die radiale Tiefe der einen Ausnehmung sich in Umfangsrichtung auf andere Weise als die radiale Tiefe der anderen Ausnehmung ändert so daß die spezifische Volumenänderung der einen Druckkammer, d. h. deren auf die Winkeleinheit der Drehung des Drehkolbens bezogene Volumenänderung, in Abhängigkeit vom Zentriwinkel des Drehkolbens einen anderen Verlauf als die spezifische Volumenänderung der anderen Druckkammer hat.

Vorzugsweise sind die zwei Ausnehmungen am Kolbenumfang in Axialrichtung nebeneinander am Drehkolben ausgebildet Alternativ können sie jedoch auch in Umfangsrichtung nebeneinander am Kolbenumfang ausgebildet sein. Ferner ist es auch möglich, statt des Hauptzylinders mit zwei Ausnehmungen zwei Hauptzylinder mit Drehkolben mit jeweils einer Ausnehmung in der Weise parallel zu betreiben, daß die zwei Drehkolben mittels eines einzigen Bremspedals simultan gedreht werden, wobei die zwei Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Drehkolben unterschiedlichen Verlauf der radialen Tiefe aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der spezifischen Bremsflüssigkeits-Liefermenge von der Bremspedalauslenkung wiedergibt,
Fig.2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des erzeugten Drucks von der Bremspedalauslenkung wiedergibt,

Fig.3 ein Diagramm, das die ideale Aufteilung zwischen der vorderen Bremskraft und der hinteren

to Bremskraft wiedergibt,

Fig.4 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Hauptzylinders,
F i g. 5 den Schnitt gemäß V-V in F i g. 4,
F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des Drehkolbens des Hauptzylinders gemäß den F i g. 4 und 5,

Fig.7 eine der Fig.5 ähnliche Darstellung, die eine weitere Ausführungsform des Hauptzylinders zeigt wobei dieser als Tandem-Hauptzylinder mit zwei Ausnehmungen ausgebildet ist und die

Fig.8 und 9 Schnittdarstellung λ gemäß VIII-VIII und IX-IXm Fig. 7.

Zunächst wird auf die F i g. 4 bis 6 eingegangen, die eine erste Ausführungsform zeigen. Diese erste Ausführungsform umfaßt ein Gehäuse 1 mit einer darin ausgebildeten zylindrischen Bohrung 2. In der zylindrischen Bohrung sitzt drehbar ein Drehkolben 3 mit einer an seinem Umfang ausgebildeten Ausnehmung 4. Wie die F i g. 4 und 6 zeigen, erstreckt sich die Ausnehmung 4 am Umfang über ungefähr 200° des Zentriwinkels des

ίο Drehkolbens 3, wobei der Boden der Ausnehmung exzentrisch zur äußeren Umfangsfläche des Drehkolbens ausgebildet ist Die radiale Tiefe der Ausnehmung 4 ändert sich daher mit dem Zentriwinkel des Drehkolbens, wobei die radiale Tiefe allmählich vom

j> vorderen Abschnitt zum hinteren Abschnitt der Ausnehmung abnimmt Der vordere Abschnitt der Ausnehmung liegt vorne in Drehrichtung des Drehkolbens, die in F i g. 4 durch einen Pfeil angedeutet irt
Das Gehäuse 1 umfaßt einen Kopfabschnitt Γ, in dem

eine in einer radialen Ebene liegende, längliche öffnung 6 ausgebildet ist In dieser öffnung sitzt verschiebbar ein als Platte ausgebildetes Sperrelement 7. Für ausreichende Abdichtung zwischen der öffnung f> und dem Sperrelement 7 sorgen Dichtungen 5, die in im Gehäuse

r> ausgebildeten Nuten sitzen. Das Sperrelement 7 wird von Schraubendruckfedern 9 nach unten (in Fig.4) gedrückt, die zwischen dem Sperrelement und einem Verschlußelement 8 sitzen, das in das in F i g. 4 obere Ende der öffnung 6 eingesetzt ist so daß der untere

^r>» Endabschnitt des Sperrelements in die Ausnehmung 4 ragt Der untere Endabschnitt und die entgegengesetzten seitlichen Endabschnitte des Sperrelementes 7 sind mit einem Dichtungselement 10 aus gummielastischem Material versehen, das in dichtender Berührung mit dem

μ Boden und den fUgegengesetzlen Seitenwänden der Ausnehmung sowie den entgegengesetzten Seitenwänden der öffnung 6 steht und dadurch im von der Ausnehmung 4 gebildeten Hohlraum eine Druckkammer 11 abteilt Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung verringert sich das Volumen in der Druckkammer 11 bei einer Drehung des Drehkolbens 3 im Gegenuhrzeigersinn, d. h. in Pfeilrichaing, in F i g. 4, wobei die spezifische Volumenverringerung der Druckkammer, d. h. die Volumenverringerung je Winkelein-

<>^r· heit, in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehkolbens allmählich zum Ende der Drehung hin abnimmt, da die radiale Tiefe der Ausnehmung 4 allmählich in Richtung zu deren hinterem Endabschnitt geringer wird. Im

Gehäuse 1 befindet sich eine Einlaßöffnung 12 an solcher Stelle, daß diese Einlaßöffnung 12 in Verbindung mit der Druckkammer 11 steht, wenn sich der Drehkolben 3 in seiner Ruhestellung befindet, die in F i g. 4 dargestellt ist Die Einlaßöffnung 12 ist mit einer Leitung 13 verbunden, Ober die Bremsflüssigkeit zugeführt wild, die sich in einem Behälter 14 befindet

fm Kopfabschnitt Γ des Gehäuses ist ferner eine Auslaßöffnung 15 ausgebildet, die dauernd in Verbindung mit der Druckkammer 11 steht und die Bremsflüssigkeitslieferöffnung bildet. Die AuslaßöFfnung 15 steht in Verbindung mit einer Leitung 16, die zu nicht dargestellten Bremszylindern der Bremseinrichtungen für die einzelnen Räder führt Ferner weist der Kopfabschnitt Γ des Gehäuses eine Belüftungsöffnung 17 auf, die in den in Fi g. 4 linken Endabschnitt des von der Ausnehmung gebildeten Hohlraumes auf der linken Seite des Sperrelementes 7 mündet und eine Verbindung zur umgebenden Atmosphäre herstellt Ferner sind im Kopfabschnitt 1' eine Entlüftungsöffnung 18, durch die Luft aus der Druckkammer 11 abgelassen werden kann, sowie eine Füllöffnung 19 ausgebildet, durch die die Druckkammer 11 mit Bremsflüssigkeit gefüllt werden kann. Außer während der Entlüftung der Druckkammer 11 ist die Entlüftungsöffnung 18 mittels einer Verschlußschraube 20 verschlossen. Die Füllöffnung 19 steht in Verbindung mit einer Leitung 22, in der sich ein Absperrventil 21 befindet und kann aus dem Behälter 14 mit Bremsflüssigkeit gespeist werden. Das Absperrventil 21 ist immer geschlossen, außer wenn die Druckkammer 11 erstmalig mit Bremsflüssigkeit gefüllt wird.

Auf den entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung 4 weist der Drehkolben 3 Umfangsnuten 23 auf, in denen O-Ringe 24 sitzen. Ferner weist der Drehkolben innerhalb des von den Umfangsnuten 23 begrenzten Bereichs eine Längsnut 25 auf, in der ein aus gummielastischem Material bestehendes Dichtungselement 26 sitzt Das Dichtungselement 26 befindet sich sin solcher Stelle, daß es die Einlaßöffnung 12 auch dann nicht überstreicht wenn der Drehkolben 3 vollständig im Gegenuhrzeigersinn (in Fig.4) gedreht wird. Die Axialstellung des Drehkolbens bezüglich des Gehäuses 1 ist zunächst durch den Eingriff des Sperrelementes 7 in die Öffnung 6 und die Ausnehmung 4 bestimmt Die genaue Positionierung des Drehkolbens im Gehäuse erfolgt jedoch durch den Eingriff einer Schulter 29 am Drehkolben mit einer Kappe 28, die auf ein Ende des Gehäuses gesetzt ist und durch den Eingriff eines mittigen Zapfens 30 mit einer entsprechenden Bohrung 31 im Gehäuse. Der Drehkolben 3 weist einen Schaftabschnitt 3' auf, der durch eine Öffnung in der Kappe 28 hindurchgeht Direkt am Schaftabschnitt 3' ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Bremspedal 27 angebracht

Im folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert Dabei wird von dem in F i g. 4 dargestellten Zustand ausgegangen, in dem die Bremse gelöst ist Wenn das Bremspedal 27 betätigt wird, d. h, wenn auf das Bremspedal 27 getreten wird, dreht sich der Drehkolben 3 in der zylindrischen Bohrung 2 im Gegenuhrzeigersinn in F i g. 4. Nachdem der Drehkolben 3 aus der in F i g. 4 gezeigten Stellung um einen sehr kleinen Drehwinkel gedreht worden ist wird die Einlaßöffnung 12 von der Druckkammer 11 getrennt wonach die in der Druckkammer 11 befindliche Bremsflüssigkeit durch die Auslaßöffnung 15 und die Leitung 16 den nicht dargestellten Bremszylindern zugeführt wird, da sich das Volumen der Druckkammer 11 bei der Drehung des Drehkolbens 3 verringert Während der Lieferung von Bremsflüssigkeit ist die spezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge,

■> d. h. die auf die Einheit des Drehwinkels bzw. die Einheit der Bremspedalauslenkung bezogene Bremsflüssigkeits-Liefermenge, während der Anfangsphase der Drehung des Drehkolbens verhältnismäßig'hoch. Die spezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge nimmt je-η doch mit weiterer Drehung des Drehkolbens allmählich ab, da die radiale Tiefe der Ausnehmung 4 vom vorderen Endabschnitt zum hinteren Endabschnitt der Ausnehmung 4 geringer wird. Durch geeignete Festlegung der Basiskurve der Ausnehmung 4, d. h. der

ι'. Querschnittskontur des Bodens der Ausnehmung 4, wie sie in Fig.4 sichtbar ist wird eine bestimmte gewünschte Kennlinie, d. h. Beziehung zwischen der spezifischen Bremsflüssigkeits-Liefermenge und Bremspedalauslenkung, erreicht Zweckmäßig und realisierbar

2i) ist beispielsweise ein Verlauf gemäß der gestrichelten Kurvein Fig. 1.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform des Hauptzylinders, und zwar eine Ausführungsform, bei der der Hauptzylinder als Tandemhauptzylinder mit

r. zwei Druckkammern ausgebildet ist Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 7 bis 9 sind gleiche Teile und Element mit gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 4 bis 6 bezeichnet, wobei allerdings solche Teile, die wegen der zwei

κι getrennten Druckkammern doppelt vorgesehen sind, mit einem um »/« bzw. »n< ergänzten Bezugszeichen versehen sind. Es sei angenommen, daß die Druckkammer 11 / Bremsflüssigkeit zu den Bremszylindern für die Vorderräder liefert wogegen die Druckkammer Hr

r, Bremsflüssigkeit zu den Bremszylindern für die Hinterräder liefert Wie Fig.7 zeigt weist der Drehkolben 3 an seinem Umfang zwei Ausnehmungen 4/ und 4r auf, die in Axialrichtung mit Abstand nebeneinander angeordnet sind, und der Kopfabschnitt

4« !' des Gehäuses 1 hat dementsprechend zwei längliche öffnungen 6/und 6r, in denen jeweils verschiebbar ein Sperreiement 7/bzw. /rsitzi. Das Sperreiement 7/ragt in die Ausnehmung 4f, und das Sperrelement Tr ragt in die Ausnehmung 4r, so daß in den Ausnehmungen 4/und

• ~> 4r einzelne, d. h. voneinander unabhängige Druckkammern 11/und Hr abgeteilt sind. Jede der Druckkammern 11/und Hr weist wie die Druckkammer 11 der Ausführungsform gemäß den Fig.4 bis 6 eine eigene Einlaßöffnung 12/bzw. 12r, eine eigene Auslaßöffnung

■vi 15/bzw. ISrund eine eigene Belüftungsöffnung 17'bzw. 17r auf. Entsprechend obiger Annahme ist die Auslaßöffnung 15/über eine Leitung 16/mit den nicht dargestellten Bremszylindern der Bremseinrichtungen für die Vorderräder verbunden, wogegen die Ausiaßöff-

>i nung 15r über eine Leitung 16r mit den nicht dargestellten Bremszylindern der Bremseinrichtungen für die Hinterräder verbunden ist

Wie ein Vergleich der Fig.8 und 9 zeigt sind die Ausnehmungen 4/ und 4r so ausgebildet daß sich die

n<> radiale Tiefe bei beiden Ausnehmungen auf unterschiedliche Weise entlang dem Umfang ändert Um die gewünschte Beziehung zwischen der vorderen Bremskraft und der hinteren Bremskraft zu erreichen, wie sie in Fig.3 dargestellt ist, verläuft die Basiskurve der

<-'■ Ausnehmung Ar stärker exzentrisch zur Mittellinie des Drehkolbens als die Basiskurve der Ausnehmung 4f. Wenn der Drehkolben 3 durch Betätigen des Bremspedals 27 gedreht wird, ergibt sich aufgrund der

vorstehend beschriebenen Ausbildung, daß die vorderen Bremszylinder und die hinteren Bremszylinder unabhängig voneinander jeweils entsprechend einer gewünschten Kennlinie gespeist werden, die im Prinzip wie die gestrichelte Kurve in F i g. 1 für die Beziehung zwischen der spezifischen Bremsflüssigkeits-Liefermen-

ge und der Bremspedalauslenkung verläuft, wobei gleichzeitig eine bestimmte gewünschte Aufteilung zwischen der vorderen Bremskraft und der hinteren Bremskraft erreicht wird, wie sie durch die Kurve gemäß F i g. 3 wiedergegeben wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hauptzylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in der zylindrischen Hauptzylinderbohrung (2) ein Drehkolben (3) drehbar angeordnet ist, der an seinem Umfang mit mindestens einer Ausnehmung (4; Af, Ar) versehen ist,

b) im Hauptzylindergehäuse (1) mindestens ein Sperrelement (7; Tf, Tr) vorgesehen ist, das radial verschiebbar in die zugeordnete Ausnehmung ragt und dichtend am Drehkolben anliegt, wobei es in der Ausnehmung in Umfangsrichtung des Drehkolbens eine mit Radbremsen verbundene Druckkammer (11; Wf, Wr) von einer mit einem Vorratsbehälter (14) verbundenen Niederdruckkammer trennt,

c) sich oüe radiale Tiefe der Ausnehmung bzw. der Ausnehmungen mit dem Zentriwinkel derart ändert, daß bei einer Drehung des Drehkolbens in Betätigungsrichtung die Volumenverringerung der Druckkammer je Winkeleinheit zunimmt

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (3) ausnehmungsfreie Abschnitte auf den in Axialrichtung entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung (4; Af, Ar) aufweist und daß jeder der ausnehmungsfreien Abschnitte i<ne Umfangsnut (23) aufweist, in die ein O-Ring (24) eingesetzt ist

3. Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (T; Tf, 7r)eine rechtwinklige Platte ist, daß d«.s Gehäuse (1) einen Kopfabschnitt (1') mit einer länglichen öffnung (6; 6f, %r) aufweist, in der die Platte verschiebbar aufgenommen ist, und daß die Platte mit einem Dichtungselement (10, 10i iOr) versehen ist, das entlang dem unteren, dem Boden der Ausnehmung (4; Af, Ar) zugewandten Endabschnitt der Platte und entlang den entgegengesetzten seitlichen Endahschnitten der Platte verläuft, die den entgegengesetzten Seitenwänden der Ausnehmung und der länglichen öffnung zugewandt sind.

4. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (3) einen in Axialrichtung aus dem Gehäuse (1) vorstehenden Endabschnitt (3') aufweist, der direkt ein Bremspedal (27) trägt

5. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (3) zwei Ausnehmungen (4/und Ar) an seinem Umfang aufweist und daß zwei Sperrelemente (7/ und Tr) vorgesehen sind, die zwei Druckkammern (11 /und Mr,/abteilen.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der radialen Tiefe je Zentriwinkeleinheit bei den beiden Ausnehmungen (4/und Ar) verschieden ist

7. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei am Kolbenumfang ausgebildeten Ausnehmungen (Af und Ar) in Axialrichtung des Drehkolbens (3) mit Abstand nebeneinander angeordnet sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hauptzylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage,

Herkömmliche hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen (vgL zum Beispiel US-PS 33 08 620) umfassen in der Regel einen Hauptzylinder mit geradliniger bzw. linearer Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder. Der Hauptzylinder umfaßt ein Zylindergehäuse sowie den Kolben, der in einer vom Zylindergehäuse begrenzten Zylinderkammer in Axialrichtung hin- und herbewegt werden kann. Wenn das Bremspedal betätigt wird, wird der Kolben geradlinig relativ zum Zylindergehäuse verschoben, wodurch die Bremsflüssigkeit unter Druck den Bremszylindern zugeführt wird, die Bestandteil der Bremseinrichtungen der einzelnen Räder sind. Bei einem solchen herkömmlichen linear arbeitenden Hauptzylinder ist die spezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge, d.h. die auf die Einheit der Bremspedalauslenkung bezogene Liefermenge, in Abhängigkeit /on der Bremspedalauslenkung im wesentlichen konstant, wie dies durch die ausgezogene Gerade in F: g. 1 der Zeichnungen wiedergegeben wird. Aufgrund der Inkompressibilität der Bremsflüssigkeit verläuft in diesem Fall der in der Bremsanlage erzeugte Druck in Abhängigkeit von der Bremspedalauslenkung gemäß der ausgezogenen Kurve in Fig.2. Dies bedeutet, daß der Bremsdruck bei Betätigung des Bremspedals aus seiner unbelasteten Stellung zunächst auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert bleibt, bis der Zwischenraum zwischen den Bremsbacken und den Bremstrommeln überbrückt ist Wenn dann alle Bremsbacken in Berührung mit den Bremstrommeln stehen, steigt der Bremsdruck stark an, wozu das Bremspedal nur um eine verhältnismäßig kurze Strecke weiter ausgelenkt zu werden braucht

Bei herkömmlichen linear arbeitenden Hauptzylindern wird somit der größte Teil des Bremspedalhubes verbraucht, ohne eine nennenswerte Bremswirkung auf das Kraftfahrzeug auszuüben, während andererseits während des letzten Teils -des Bi-;nvspedalhubes eine stark ansteigende Bremswirkung auf das Kraftfahrzeug ausgeübt wird. Wegen dieses Bremsverhaltens muß das Bremspedal besonders feinfühlig betätigt werden, .was für Fahrer, insbesondere Fahrschüler, schwierig zu erlernen ist

Um die Betätigung des Bremspedals zu erleichtern und in zweckmäßiger Weise eine progressive Bremswirkung zu erreichen, sollte der Druck in der Bremsanlage in Abhängigkeit von der Bremspedalauslenkung den Verlauf haben, wie er durch die gestrichelte Kurve in F i g. 2 wiedergegeben ist Um diesen Druckverlauf zu erreichen, ist es wiederum erforderlich, daß die ^rpezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge in Abhängigkeit von der Bremspeda'auslenkung einen Verlauf gemäß der gestrichelten Kurve in Fig. 1 hat Mit anderen Worten heißt dies, daß während der Anfangsphase der Bremspedalauslenkung die spezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge verhältnismäßig hoch sein sollte und daß die spezifische Bremsflüssigkeits-Liefermenge bei weiterer Auslenkung des Bremspedals allmählich abnehmen sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptzylinder so auszubilden, daß sich bei einer Betätigung das im Hauptzylinder verdrängte Volumen in Abhängigkeit von der Bremspedalauslenkung zunehmend verringert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I angegebenen Merkmale gelöst.