DE3876051T2 - Hydraulischer steuerzylinder. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Hauptzylinder, in erster Linie für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeuges der allgemeinen Art, die eine Hochdruckkammer, von der im Betrieb Hochdruck einer zugehörigen Bremsbetätigungseinheit zugeführt wird, um eine Bremskraft zu erzeugen, und eine sogenannte "Schnellfüllkammer" enthält, die ein relativ großes Strömungsmittelvolumen unter niedrigem Druck der Betätigungseinheit zuführt, um eine anfängliche schnelle Aufnahme des Bremsspieles zu erreichen.
• Bei einigen herkömmlich ausgebildeten Hauptzylindern der vorstehend beschriebenen allgemeinen Bauart ist ein auf Druck ansprechendes Ventil zwischen der Schnellfüllkammer und dem Speicher angeordnet, das sich nach dem Schließen durch den Beginn des Strömungsmittelabflusses von der Kammer öffnet, um diese Kammer mit dem Speicher in Verbindung zu bringen, wenn der Druck in der Kammer einen vorgegebenen Wert erreicht, und zwar normalerweise am Ende der Schnellfüllphase. Obwohl diese Anordnung für die meisten Betriebsbedingungen zufriedenstellend ist, ist es möglich, daß ein vorzeitiges Öffnen des Ventiles in dem Fall auftritt, daß das Betätigungspedal außergewöhnlich rasch bewegt wird, wie beispielsweise bei einer Notbremsung. Dies kann zu einem Abbau des Schnellfülldruckes führen, bevor das Bremsspiel aufgebraucht ist, und somit einen übermäßigen beunruhigenden Pedalweg mit sich bringen, wenn das restliche Spiel durch den relativ geringen Strömungsmittelstrom von der Hochdruckkammer aufgebraucht wird. Umgekehrt ist es möglich, daß eine außergewöhnlich langsame Pedalbewegung einen unzureichenden Druck in der Schnellfüllkammer erzeugt, so daß das Ventil anfangs geschlossen und kein Schnellfülldruck erzeugt wird, woraus wiederum ein übermäßig großer Pedalweg resultiert.
• In der GB-A-2 000 235 ist ein Hauptzylinder beschrieben, der mit einem Schnellfüll- und einem Druckkolben versehen ist und bei dem eine mechanisch betätigte Ventilvorrichtung in Abhängigkeit von der Arbeitsbewegung des Schnellfüllkolbens den Strömungsmittelfluß zwischen einem Speicher und der Schnellfüllkammer steuert. Eine weitere Ventilanordnung ist vorgesehen, um Strömungsmittel von der Schnellfüllkammer abzuführen, wenn ein vorgegebener Druck in der Druckkammer aufgebaut wird. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Komplexität.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten hydraulischen Hauptzylinder der vorstehend beschriebenen allgemeinen Art zu schaffen, bei dem die vorstehend beschriebenen möglichen Schwierigkeiten in einfacher und zweckmäßiger Weise ausgeschaltet sind.
• Erfindungsgemäß enthält ein Hauptzylinder der vorstehend beschriebenen allgemeinen Art eine Hochdruckkammer und eine Schnellfüllkammer, die hintereinander angeordnet sind und entsprechende Kolben besitzen, die durch Krafteingabeeinrichtungen betätigt werden, wobei eine mechanisch betätigte Ventilvorrichtung zwischen der Schnellfüllkammer und einem Speicher angeordnet und in Abhängigkeit von einer Arbeitsbewegung des Schnellfüllkolbens betätigbar ist, um die Verbindung zwischen dem Speicher und der Schnellfüllkammer zu sperren und einen Druckaufbau in der letztgenannten Kammer zu ermöglichen. Der Hauptzylinder ist dadurch gekennzeichnet, daß er nachgiebige Einrichtungen besitzt, die die Betätigungskraft von den Krafteingabeeinrichtungen auf den Schnellfüllkolben während des Aufbrauchs des Bremsspieles übertragen, jedoch in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Last, die auf den Hochdruckkolben aufgebracht wird, nachgeben, um eine weitere Arbeitsbewegung des Schnellfüllkolbens während des Hochdruckbetriebes des Hauptzylinders zu verhindern.
• Vorzugsweise wird die Ventilvorrichtung, die zweckmäßigerweise die Form eines Kippventiles besitzt, vom Schnellfüllkolben in ihrer offenen Position gehalten, wenn sich dieser in seiner nicht betätigten Position befindet, und wird mittels einer Feder während des Arbeitshubes des Schnellfüllkolbens in ihre geschlossene Position gedrückt.
• Typischerweise ist der Schnellfüllkolben vom Druckkolben gelagert und ist vorzugsweise an einer axialen Verlängerung desselben montiert und wird von den elastischen Einrichtungen, die zwischen dem Schnellfüllkolben und einem Teil der Krafteingabeeinrichtungen wirken, gegen einen fest an der Verlängerung angebrachten Anschlag gepreßt. Die Krafteingabeeinrichtungen und der Druckkolben bewegen sich relativ zum Schnellfüllkolben beim Nachgeben der nachgiebigen Einrichtungen.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Hauptzylinders der Erfindung, der einen Teil einer Dualhauptzylindereinheit bildet; und
• Fig. 2 eine Endansicht der Einheit der Fig. 1.
• In den Figuren ist eine Hauptzylindereinheit dargestellt, die ein Paar von Hauptzylindern 1, 2 umfaßt, welche von einem gemeinsamen Speicher 3 gespeist werden, der entsprechende Anschlüsse 4 und 5 an die Zylinder besitzt. Druckmittelauslässe 6, 7 sind in Richtung auf die Vorderenden der Zylinder vorgesehen. Die Zylinder sind mit einem gemeinsamen Montageflansch 8 versehen, der eine Montage der Einheit an einem zweckmäßigen Unterbau, wie beispielsweise der Trennwand 9 eines Fahrzeuges, ermöglicht. Entsprechende Krafteinleitungsstangen sind für die beiden Zylinder vorgesehen, von denen eine bei 10 in Fig. 1 dargestellt ist. Die Stangen sind normalerweise an vom Fahrzeuglenker betätigte Pedale angeschlossen, die für eine gleichzeitige Betätigung der Zylinder miteinander verriegelt sein können, um eine geradlinige Verzögerung zu erreichen. Sie können jedoch auch für eine unabhängige Betätigung entriegelt sein, so daß der eine oder andere Zylinder unabhängig betätigt werden kann, um ein Durchdrehen des Fahrzeuges zu verhindern. Die Zylinder 1 und 2 sind über einen Überführungskanal miteinander verbunden, der durch ein Rohr 11 gebildet wird, das an entsprechenden Ansätzen 12, 13 befestigt ist, welche an die Außenflächen der Zylinder geschweißt sind. Jeder Ansatz enthält eine Überführungsventileinheit 14, die nicht im Detail beschrieben wird, da sie für den Fachmann ohne weiteres verständlich ist und keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. In entsprechender Weise enthält der Anschluß 5 einen Entlüftungsmechanismus 15, von dem zum Verständnis der Erfindung keine weiteren Teile beschrieben werden müssen. Ein Hals 16 eines jeden Speichers ist mit Hilfe einer Dichtung 17 an einem Ansatz 18 montiert, der an den Zylinder geschweißt ist und einen Kippventilmechanismus 19 herkömmlicher Konstruktion aufweist, auf den hiernach weiter eingegangen werden wird.
• Die Zylinder 1 und 2 besitzen eine identische Konstruktion und Betriebsweise. Einer von ihnen wird nunmehr in größeren Einzelheiten in Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Der Zylinder besteht aus einem dünnwandigen gezogenen Stahlrohr, das abgestuft ist und einen Druckzylinder 20 mit kleinerem Durchmesser, der eine Druckkammer 21 bildet, und einen Schnellfüllzylinder 22 mit größerem Durchmesser, der eine Kammer 23 bildet, ausbildet. Die beiden Kammern besitzen entsprechende Kolben 24, 25, die gleitend darin angeordnet sind.
• Der Kolben 24 ist mit einer Ausnehmung 25A versehen, die über einen Axialkanal 26 des Kolbens mit einem Radialkanal 27 in Verbindung steht, der in die Schnellfüllkammer 23 mündet. Die Ausnehmung 25A beherbergt ein mittleres Ventilelement 28, von dem sich eine Stange 29 axial in Richtung auf das Vorderende des Zylinders erstreckt und innerhalb einer rohrförmigen Verlängerung 30 eines Endelementes 31 gelagert ist, das gegen einen einwärts gedrehten Flansch 32 des Rohres 1 gelagert ist. Ein Kopf 33 der Stange 29 stößt gegen eine Schulter 34 an einem Halter, der durch eine Hülse 35, üblicherweise aus Kunststoff, gebildet wird, die mit engem Eingriff über die rohrförmige Verlängerung 30 gepaßt ist und in dieser Position durch einen Klemmeingriff über eine auswärts vorstehende Rippe 36 an der Verlängerung 30 gehalten wird. Das Endelement 31 wird durch eine Feder 37 gehalten, die zwischen diesem Element und einem Haltering 38 für das Ventilelement 28 wirkt, der vom Kolben 24 getragen wird. Die Feder 37 drückt den Kolben 24 in Richtung auf seine gezeigte Außerbetriebsstellung.
• Ein vorderer Endabschnitt des Kolbens 24 ist hohl ausgebildet und sieht eine Ausnehmung 39 einer ausreichenden Größe vor, damit sich der Kolben teleskopartig über die rohrförmige Verlängerung 35 während seines Arbeitshubes bewegen kann. Diese Anordnung ermöglicht eine Minimierung der Länge des Druckzylinders und trägt zu den kompakten Abmessungen des Hauptzylinders bei. Die wirksame Teleskopbewegung des mittleren Ventilelementes innerhalb des Kolbens 24 trägt ebenfalls zu der kompakten Axialabmessung des Hauptzylinders bei.
• Das Krafteinleitungselement 10 besitzt die Form einer Kolbenstange, die eine axiale einstückige Verlängerung des Kolbens 24 bildet. Der Schnellfüllkolben 25 ist ein separates Element, das am Element 10 montiert ist und dieses umgibt sowie durch eine Feder 41 gegen einen Radialflansch 40 des Elementes gepreßt wird. Die Feder 41 ist zum größten Teil in einem hohlen Abschnitt des Kolbens 25 untergebracht und wirkt zwischen einem inneren Ende des Kolbens und einem Anschlag, der durch eine auf einen Gewindeendabschnitt 43 des Elementes 10 aufgeschraubte Mutter 42 gebildet wird. Dieser Gewindeabschnitt trägt ferner ein aufgeschraubtes Endelement 44, das als Halter für einen Balg 45 wirkt. Der Kolben 25 trägt einen ihn umgebenden Anschlag 46, der durch eine Feder 47 gegen den Flansch 40 gepreßt wird. Die Feder wirkt zwischen dem Anschlagelement und einem weiteren Flansch 48 des Kolbens. Das Anschlagelement ist so angeordnet, daß es mit dem Ventilelement 19A des Kippventiles 19 in der nachfolgend beschriebenen Weise zusammenwirkt.
• Die Betätigungskraft wird über die Mutter 42 des Elementes 10, das auf die Feder 41 einwirkt, auf den Kolben 25 aufgebracht, und die Festigkeit dieser Feder wird so ausgewählt, daß die Feder nicht während der anfänglichen Aufbringung der Betätigungskraft nachgibt. Wenn somit das Element 10 durchgedrückt wird, bewegen sich beide Kolben 24 und 25 nach links. Wie dargestellt, wird das Kippventil 19 durch seinen Eingriff mit dem Anschlag 46 offengehalten, wenn sich der Kolben 25 in seiner gezeigten zurückgezogenen Position befindet. Die vorstehend beschriebene Bewegung des Kolbens 25 und des Anschlages 46 nach links ermöglicht ein Schließen des Kippventils in herkömmlicher Weise unter der Wirkung seiner Feder 19B, so daß der niedrige Schnellfülldruck in der Kammer 23 aufgebaut und in bekannter Weise über die Kammer 21 und den Auslaß 6 auf den Bremskreis übertragen werden kann. Hierdurch passiert ein relativ großes Strömungsmittelvolumen in rascher Weise das Bremssystem, um die anfänglichen Bremstoleranzen aufzunehmen. Nach dieser Anfangsstufe überwindet der ansteigende Druck in der Kammer 21 den in der Kammer 23 aufgebauten Druck, so daß das Ventil 28 auf diese Weise zum Schließen gebracht wird. Druck baut sich nunmehr rasch in der Kammer 21 auf, so daß die Bremsbetätigungseinheit eine Bremskraft aufbringen kann. Wenn die erforderliche, auf das Element 10 aufgebrachte Bremskraft ansteigt, gibt die Feder 41 nach, so daß der Kolben 24 seine Betätigungsbewegung ohne weitere Bewegung des Kolbens 25 fortsetzen kann. Obwohl somit das Kippventilelement 19A geschlossen ist und einen Strömungsmittelfluß von der Kammer 23 zum Speicher 3 ausschließt, herrscht kein resultierender überschüssiger Druck in der Kammer 23 vor, da sich der Kolben 25 nunmehr in einem Zustand außer Betrieb befindet.
• Da das Ventil 19 zwangsweise durch mechanische Einrichtungen geschlossen wird und nicht auf dem in der Schnellfüllkammer 23 vorherrschenden Druck basiert, werden mögliche Probleme bei einigen herkömmlichen Ausführungsformen aufgrund einer außergewöhnlich schnellen oder langsamen Betätigung des Schnellfüllkolbens überwunden. Die nachgiebigen Einrichtungen in der Form der Feder 42 ermöglichen, daß die mechanische Ventilvorrichtung verwendet wird, ohne daß die Gefahr eines Überdruckaufbaues in der Schnellfüllkammer besteht.
• Dadurch, daß das Ventil 19 offengehalten wird, wenn sich der Schnellfüllkolben 25 in seiner zurückgezogenen Position befindet, wird in bequemer Weise ein Entlüften der mitgeführten Luft vom Schnellfüllzylinder automatisch während des Außerbetriebszustandes erreicht. Die Erfindung sieht somit einen sehr einfachen und zweckmäßig ausgebildeten Druckzylinder vor, der eine Schnellfüllmöglichkeit besitzt und mit dem die vorstehend genannten Probleme in einfacher und wirksamer Weise beseitigt werden.
• Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den Zylindern einer Dualhauptzylindereinheit beschrieben wurde, versteht es sich, daß sie auch ohne weiteres bei einem einzigen Zylinder Anwendung finden kann, falls dies erforcierlich sein sollte. Die Ventile 19 und 28 können auch irgendeine andere zweckmäßige Form als vorstehend beschrieben besitzen.

Claims (14)

1. Hydraulischer Hauptzylinder mit einer Druckkammer (21) und einer Schnellfüllkammer (23), die hintereinander angeordnet sind und entsprechende Kolben (24, 25) enthalten, die durch Krafteinleitungseinrichtungen (10) betätigt werden, und einer mechanisch betätigten Ventilvorrichtung (19), die zwischen der Schnellfüllkammer (23) und einem Speicher (3) angeordnet und aufgrund der Arbeitsbewegung des Schnellfüllkolbens (25) zum Absperren der Verbindung zwischen dem Speicher und der Schnellfüllkammer (23) betätigbar ist, um einen Druckaufbau in der Schnellfüllkammer zu ermöglichen, gekennzeichnet durch nachgiebige Einrichtungen (41), die die Betätigungskraft von den Krafteinleitungseinrichtungen (10) auf den Schnellfüllkolben (25) während des Aufbrauchs des Bremsspieles übertragen, jedoch in Abhängigkeit von einer auf den Hochdruckkolben (24) vorgegebenen Last nachgeben, um eine weitere Arbeitsbewegung des Schnellfüllkolbens während des Hochdruckbetriebes des Hauptzylinders zu verhindern.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (19) durch den Schnellfüllkolben (25) in ihrer offenen Stellung gehalten wird, wenn sich der Kolben in seiner nicht betätigten Stellung befindet, und während des Arbeitshubes des Schnellfüllkolbens durch eine Feder in ihre geschlossene Position gedrückt wird.

3. Hauptzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung (19) ein Kippventil ist.

4. Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellfüllkolben (25) vom Druckkolben (24) gelagert wird.

5. Hauptzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellfüllkolben (25) an einer axialen Verlängerung (10) des Druckkolbens (24) montiert ist.

6. Hauptzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d a ß die Verlängerung (10) des Druckkolbens die Krafteinleitungseinrichtungen bildet.

7. Hauptzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellfüllkolben (25) durch die nachgiebige Einrichtung (41), die zwischen dem Schnellfüllkolben und einem Teil (42) der Krafteinleitungseinrichtungen (10) wirkt, gegen einen fest an der Verlängerung (10) angebrachten Anschlag (40) gedrückt wird und daß sich die Einrichtungen (10) und der Druckkolben (24) bei einem Nachgeben der nachgiebigen Einrichtung (41) relativ zum Schnellfüllkolben (25) bewegen.

8. Hauptzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (21) und die Schnellfüllkammer (23) koaxial angeordnet sind.

9. Hauptzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (24) einen Verbindungsweg (26) zwischen der Druck- und Schnellfüllkammer (21, 23) vorsieht und daß die Ventileinrichtung (28) den Verbindungsweg in Abhängigkeit von einer Betätigung des Druckkolbens schließt.

10. Hauptzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (28) in einer Ausnehmung (25A) des Druckkolbens (24) angeordnet ist und daß der Verbindungsweg (26) von einer Öffnung innerhalb der Ausnehmung wegführt und eine solche bildet, um mit der Ventileinrichtung zum Schließen des Weges zusammen zuwirken.

11. Hauptzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Zentralventil ist, von dem ein koaxial zum Kolben 24 verlaufender Abschnitt (29) gleitend an einem axial einwärts verlaufenden festen Teil (30) gelagert ist.

12. Hauptzylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Teil (30) Teil eines Endschließelementes (31) ist, das das offene Ende eines Zylinders (1), der die Druckkammern enthält, schließt und hohl ist sowie den Ventilabschnitt (29) in teleskopartiger Beziehung während einer Gleitbewegung desselben aufnimmt.

13. Hauptzylinder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) einen hohlen vorderen Endabschnitt aufweist, der eine Ausnehmung (39) vorsieht, die während der Vorwärtsbewegung des Kolbens den festen Teil (30) darin aufnimmt.

14. Hydraulische Hauptzylindereinheit mit einem Paar von Hauptzylindern nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder durch einen Überführungskanal (11) miteinander verbunden sind, dessen Strömungsmitteldurchfluß durch zugehörige Ventileinrichtungen (14) gesteuert wird.