DE4225868A1 - Hauptbremszylinder mit Zentralventil und vorgeschaltetem Schutzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder für eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage mit einem Zen­ tralventil und einem diesem vorgeschalteten Schutzventil.

Derartige Hauptbremszylinder sind beispielsweise aus der DE-OS 40 32 873 bekannt. Dabei soll durch derartige Ventile im wesentlichen die Möglichkeit gegeben werden, gegenüber einem während der ABS-Regelung in der Arbeitskammer auf tre­ tenden Druck öffnen und schließen zu können, ohne daß zum einen das sich öffnende Ventil durch das den Öffnungsspalt durchströmende Druckmittel zerstört wird und andererseits nicht durch Schmutzteile das Ventil in seiner Arbeitsweise behindert wird.

Da ein mit einer elastischen Dichtung versehenes Zentralven­ til zwar auch bei Verschmutzung des Druckmittels noch hin­ reichend dicht schließt, andererseits die elastischen Dicht­ mittel wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Druck­ mittels bei Öffnen unter Druck leicht zerstört werden, schaltet man vor das mit elastischer Dichtung versehene Zen­ tralventil ein Schutzventil, welches ein reines Stahlventil ist. Dieses Stahlventil kann ohne Gefahr einer Zerstörung unter Druck geöffnet und geschlossen werden, ist anderer­ seits aber recht schmutzempfindlich. Daher ordnet man die beide in Serie geschalteten Ventile derart an, daß zuerst das Stahlventil schließt, ehe das Zentralventil schließt. Umgekehrt öffnet das Zentralventil bei geschlossenem Schutz­ ventil, welches erst nachfolgend öffnet. Einzelheiten hierzu lassen sich der o.g. DE-OS 40 32 873 sowie der Zusatzanmel­ dung P 41 17 098.9 entnehmen.

Beim Öffnen der beiden Ventile gegenüber einem Druck in der Arbeitskammer tritt nun das Problem auf, daß durch allmähli­ chen Druckausgleich in dem durch die beiden geschlossenen Ventile begrenzten Zwischenraum der in der Arbeitskammer be­ stehende Druck vorliegt. Wird nun das Zentralventil bei ge­ schlossenem Schutzventil in Öffnungsrichtung bewegt, so wird das Volumen des noch durch das Zentralventil verschlossenen Zwischenraums verkleinert, wodurch sich in dem Zwischenraum ein erheblicher Druckanstieg ergibt. Der Druck in dem Zwi­ schenraum liegt somit gerade dann erheblich über dem Druck in der Arbeitskammer, wenn die elastische Dichtung des Zen­ tralventils vom Dichtsitz abhebt und einen noch sehr kleinen Öffnungsspalt bildet. Durch diesen Spalt fließt nun das in dem Zwischenraum unter Druck (50 bar) stehende Druckmittel ab, wobei es leicht zu einer Zerstörung der elastischen Dichtfläche kommen kann, die durch die Strömungskräfte teil­ weise abgerissen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerstörung der Dichtung des Zentralventils bei geschlossenem Schutzventil beim Öff­ nen des Zentralventils zu vermeiden.

Die Erfindung geht daher aus von einem Hauptbremszylinder der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gat­ tung. Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination ge­ löst. Die Erfindung besteht im Prinzip also drin, den bei der Bewegung des Zentralventils in Öffnungsrichtung sich er­ gebenden Überdruck gegenüber der Arbeitskammer über ein Überdruckventil abzubauen, so daß die hierbei auftretende Gefahr einer Zerstörung des Zentralventils sicher vermieden wird.

Eine besonders einfache Ausgestaltung des Schutzventils er­ gibt sich durch die in Anspruch 2 aufgeführte Merkmalskombi­ nation. Danach wird das Schutzventil gleichzeitig zum Abrie­ geln des Zwischenraums, aber auch zur Ableitung eines Über­ drucks in diesem Raum ausgenutzt.

Ein derartiges Schutzventil läßt sich noch weiter vereinfa­ chen durch die in Anspruch 3 aufgeführten Merkmale. Danach wird die Dichtung des Ventileinsatzes gegenüber dem Zwi­ schenraum gleichzeitig als Überdruckventil mit ausgenutzt. In einfacher Weise läßt sich eine derartige Maßnahme durch die Merkmalskombination nach Anspruch 4 erreichen, indem ei­ ne Manschettendichtung derart eingesetzt wird, daß sie in dem beschriebenen Sinne wirkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert, wobei ausführlich auf die DE-OS 40 32 873 Bezug genommen wird.

Dargestellt ist ein Teil des Kolben 7, der das Zentralventil aufnimmt. Am rechten Bildrand erkennt man den Querstift 14 bzw. 16.

Der Kolben 7 ist mit einer mehrfach gestuften Längsbohrung 31 versehen, die sich von der Stirnseite, die den jeweiligen Arbeitsraum 22 begrenzt, bis zu seinem Schlitz 13 erstreckt. Die größte Stufe der Längsbohrung findet sich im unmittelba­ ren Anschluß an die Stirnseite zum Arbeitsraum 22. Dieser Abschnitt endet an einer Stufe 32, an der ein zylinderförmi­ ges Einsatzstück 33 abgestützt ist. Das Einsatzstück ist mit einer Dichtung 34 versehen, die das Einsatzstück am Außen­ mantel abdichtet, womit lediglich ein Druckmittelfluß durch den zentralen Kanal des Einsatzstücks 33 erlaubt ist. Das Einsatzstück kann auch auf Grund einer speziellen Außenkon­ tur dichtend in die Bohrung eingedrückt werden. Der zentrale Kanal ist an seinen im Arbeitsraum 22 zugewandten Ende mit einem gehärteten Dichtsitz 35 versehen. Vom Einsatzstück 33 ausgehend erstreckt sich ein weiteres Stück der Längsbohrung 31 bis zu einer zweiten Stufe 36, die eine ringförmige Flä­ che aufweist, die als Dichtfläche 37 für das zweite Ventil dient. An die zweite Stufe 36 schließt sich ein abschließen­ der Kanal an, in dem ein Betätigungsstößel 15 geführt ist. Von diesem Kanal zweigt auch die Ausgleichsbohrung 23 ab. Dies ermöglicht es, den Kanal zumindest in Teilbereichen sehr eng auszuführen, so daß er als Führung für den Stößel 15 dienen kann.

Im Zwischenraum 29 zwischen der ersten Stufe 32 und der zweiten Stufe 36 ist ein Trägerkörper 38 angeordnet, an den der Stößel 15 angeformt ist. Der Durchmesser des Trägerkör­ pers 38 entspricht im wesentlichen der Durchmesser dieses Teilstückes der Längsbohrung 31, so daß eine Führung gegeben ist. Ein Druckmittelfluß am Trägerkörper 38 vorbei wird durch Durchlaß 39 am Außenrand des Trägerkörpers 38 reali­ siert. An einer Ringfläche des Trägerkörpers 38, die der zweiten Stufe 36 zugewandt ist, ist in einer Nut ein Dicht­ ring 40 eingelassen, der an die Stufe 36 bzw. Dichtfläche 37 anlegbar ist. Die Ringfläche weist eine Anschlagfläche 48 auf, der an die Stufe 37 anlegbar ist. Der Dichtring 40 weist einen Wulst 41 auf, der über die Anschlagfläche 48 hinausragt, und zwar um den Abstand C. Der Abstand C ent­ spricht der Einfederung des Wulsts 41.

Der Trägerkörper 38 weist eine Sackbohrung auf, die sich zu dem Ende hin öffnet, das vom Stift 15 abgewandt ist. In die­ ser Bohrung steckt ein Betätigungsstift 43, der über eine Einquetschung 42 fest mit dem Ventilträger 38 verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht es, bevor Trägerkörper 38 und Stift 49 miteinander verquetscht werden, eine Justierung vorzunehmen, indem der Betätigungsstift 43 in der Bohrung des Trägerkörpers 38 verschoben wird. Der Stift 43 ragt durch den zentralen Kanal des Einsatzstückes 33 hindurch und liegt an einer Ventilkugel 44 an, die mit dem Ventilsitz 35 zusam­ menwirkt. Die Ventilkugel 44 wird gehalten von einem Füh­ rungselement 45, an dem eine Feder 46 abgestützt ist. Diese Feder 46 stützt sich auf ihrer anderen Seite an einer Hülse 47 ab, die auf den Kolben 7 aufgesetzt ist. Anzumerken ist auch, daß zwischen dem Einsatzstück 33 und dem Ventilträger 38 eine Feder 49 abgestützt ist, die ebenso wie die Feder 46 dafür sorgt, daß das jeweilige Ventil sicher schließt.

Die Verbindung des Ventilkörpers 38 mit dem Betätigungsstift 43 ist so abgestimmt, daß in der Grundstellung des Zentral­ ventils das erste Ventil, gebildet aus Ventilkugel 44 und Ventilsitz 35 einen Öffnungsabstand A aufweist, während das zweite Ventil, gebildet aus dem Dichtungsring 40 bzw. dem Wulst 41 und der Dichtfläche 37, einen Öffnungsabstand B aufweist. Der Abstand A ist kleiner als der Abstand B.

Der Hauptbremszylinder arbeitet wie folgt: Die Zeichnung zeigt den Hauptbremszylinder bzw. das Zentralventil in einer nicht betätigten Situation. Der Kolben 7 befindet sich in seiner Grundposition, der Stößel 15 liegt am Querstift 14 an, so daß die am Kolben ausgebildeten Ventilsitze 35 und 37 sich im Abstand zu ihren Ventilkörpern 44 bzw. 48 befinden. Es entsteht eine Druckmittelverbindung zwischen der Arbeits­ kammer 22 und dem Vorratsbehälter 24. Wird nun das Pedal be­ tätigt, so verschiebt sich der Druckstangenkolben 7 unter Einfluß der Pedalkraft gemäß der Darstellung nach links. Der Kolben wird also relativ zum Gehäuse verschoben, während der Stößel 15, der Ventilträger 38, der Betätigungsstift 43 und der Ventilkörper 44 relativ zum Gehäuse des Hauptbremszylin­ ders nicht verschoben werden. Die Federn 46 und 49 halten die Ventilkörper in ihren Positionen. Sobald der Kolben 7 die Strecke A zurückgelegt haben, legt sich der Ventilsitz 35 an die Ventilkugel 44 an, so daß die obengenannte Verbin­ dung zwischen den Arbeitskammern 21 und 22 auf der einen Seite und dem Vorratsbehälter 24 auf der anderen Seite ,in­ terbrochen wird. In der Arbeitskammer 22 kann nun bei weite­ rer Verschiebung der Kolben ein Druck aufgebaut werden.

Wird der Arbeitskolben weiter nach links bewegt, so löst sich der Betätigungsstift 43 von der Ventilkugel 44, und der Ventilsitz 37 nähert sich dem Wulst 41. Sobald der Kolben 7 eine Gesamtstrecke B zurückgelegt hat, schließt auch das zweite Ventil. Dies geschieht drucklos, da in dem Zwischen­ raum 29 zwischen den beiden Einzelventilen kein Druck auf ge­ baut ist. Es erfolgt somit keine Beschädigung des Gummirings 40.

In einem Regelvorgang (z. B. ABS), wenn von der Pumpe Druck­ mittel in die Arbeitskammer 22 gefördert wird, werden die Arbeitskolben zurück auf ihre Grundposition geschoben. Dann öffnet zunächst wieder das zweite Ventil 40, 37 und als näch­ stes das erste Ventil 44, 35. Nun kann Druckmittel über das sich öffnende erste Ventil und an dem offenen zweiten Ventil - der Öffnungsspalt beträgt B minus A - vorbeifließen. Der sich einstellende kleine Druckabbau in der Arbeitskammer 22 führt dazu, daß der Arbeitskolben wiederum nach links ge­ schoben werden und das erste Ventil schließt. Infolgedessen läuft ein Regelvorgang ab, der aus schnell aufeinanderfol­ genden Öffnungs- und Schließvorgängen des ersten Ventils be­ steht. Dann kann letztlich soviel Druckmittel über das Ven­ til abfließen, wie von der Pumpe in den Hauptzylinder geför­ dert wird. Der Hauptzylinderdruck entspricht dabei dem Pe­ daldruck.

Die Dichtung 34 ist als Manschettendichtung ausgeführt, die bei einem Überdruck in dem Zwischenraum 29 gegenüber der Ar­ beitskammer 22 für einen Druckausgleich sorgt. Andererseits dichtet die Manschette bei einem den Druck im Zwischenraum 29 überwiegenden Druck in der Arbeitskammer 22 sicher ab. Die Wirkung der Manschette 34 läßt sich noch dadurch erhö­ hen, indem man entsprechende Kanäle an der äußeren Mantel­ fläche des Ventilansatzes 33 vorsieht, so daß die in Rich­ tung der Längsachse des Kolbens 7 verlaufende Strömung in ihrem Widerstand herabgesetzt und dadurch die als Überdruck­ ventil arbeitende Manschette 34 leichter anspricht.

Die Ventilwirkung von Manschetten ist an sich bekannt, indem einerseits der an der Mantelfläche der Kolbenbohrung 31 an­ liegende Manschettenteil bei einem in der Figur von links nach rechts gerichteten Druck abhebt und für einen Druckaus­ gleich sorgt, während bei einem Differenzdruck in umgekehr­ ter Richtung der äußere Manschettenteil sich an die Mantel­ fläche der Kolbenbohrung 31 anlegt und einen Druckausgleich sicher verhindert.

Claims (4)

1. Hauptbremszylinder für eine blockiergeschützte, hydrauli­ sche Bremsanlage mit einem eine Arbeitskammer begrenzen­ den Arbeitskolben, der zur Verringerung des Volumens der Arbeitskammer verschiebbar geführt ist, einem Druckmit­ telvorratsbehälter, einem Zentralventil in der Verbindung Arbeitsraum - Druckmittelvorratsbehälter, das in der Grundstellung des Arbeitskolbens die Verbindung offen hält und bei einer Verschiebung des Arbeitskolbens schließt, wobei vor das Zentralventil (11, 12) zur Arbeitskammer hin ein Schutzventil geschaltet ist und die beiden Ventile beim Verschieben des Arbeitskolbens (6, 7) nacheinander öffnen bzw. schließen, dadurch gekennzeich­ net, daß der von den beiden geschlossenen Ventilen (35, 44; 36, 40) begrenzte Zwischenraum (29) über ein Über­ druckventil (34) mit der Arbeitskammer (2) verbindbar ist.

2. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzventil (33 bis 35, 44) gleichzeitig als Überdruckventil ausgebildet ist, welches den begrenzten Zwischenraum (29) zur Arbeitskam­ mer (22) hin öffnet, wenn der begrenzte Zwischenraum (29) den Druck in der Arbeitskammer (22) hinreichend über­ schreitet.

3. Hauptbremszylinder nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzventil (33 bis 35, 44) einen mit einer Dichtung (34) versehenen, kolben­ festen Ventileinsatz (33) aufweist, wobei die Dichtung (34) als Überdruckventil wirkt.

4. Hauptbremszylinder nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtung (34) eine Manschettendichtung ist, deren Manschette von dem Zwi­ schenraum (29) in Richtung Arbeitskammer (22) weist.