DE3816110A1

DE3816110A1 - Fuellstufe fuer einen hauptbremszylinder

Info

Publication number: DE3816110A1
Application number: DE19883816110
Authority: DE
Inventors: Jochen Burgdorf; Hans Dieter Reinartz; Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1989-11-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllstufe für einen Hauptbremszylinder aufweisend eine erste Fläche, die von der kleineren Stirnfläche eines Stufenkolbens gebildet ist und an einen Arbeitsraum angrenzt, und eine zweite Fläche, die größer ist als die erste Fläche.

Einer derartige Füllstufe ist zum Beispiel in dem SAE Technical Paper Series 8 30 412 "Brake Integrated Hydraulic Actuation System Master Cylinder" ausführlich beschrieben. Der Stufenkolben ist dabei der Betätigungskraft ausgesetzt und begrenzt mit seiner kleineren Stirnfläche den Arbeitsraum eines Hauptzylinders. Die Ringfläche des Stufenkolbens begrenzt einen Ringraum, der über ein Druckbegrenzungsventil mit einem drucklosen Vorratsbehälter in Verbindung steht. Gleichzeitig existiert eine Druckmittelverbindung vom Ringraum zum Arbeitsraum über ein Rückschlagventil, das durch Dichtmanschetten an der kleineren Stufe des Stufenkolbens ausgebildet ist.

Beim Betätigen der Bremse wird das Druckmittel sowohl aus dem Ringraum als auch aus dem Arbeitsraum zu den Radbremsen geleitet. Das Druckmittel aus dem Ringraum wird über die Dichtmanschetten in den Arbeitsraum geleitet.

Die Förderung des Druckmittels erfolgt zunächst nahezu ohne Gegendruck, da als erstes die Lüftspiele der Bremse überwunden werden müssen. Erst dann kann ein Gegendruck aufgebaut werden, der sowohl im Arbeitsraum als auch im Ringraum wirksam wird. Sobald ein bestimmter Druckpunkt erreicht ist, öffnet das Druckbegrenzungsventil, so daß in der Druckaufbauphase das Druckmittel aus dem Ringraum in den Vorratsbehälter gelangt. In der ersten Phase, der Füllphase, steht somit der größere Durchmesser des Stufenkolbens als Wirkfläche zur Verfügung. Dadurch wird erreicht, daß mit einem kleinen Verschiebeweg große Druckmittelmengen in die Radbremsen gelangen können.

In der Druckphase wirkt nur noch die kleinere Fläche des Stufenkolbens, so daß in der Radbremse mit kleinen Betätigungskräften ein hoher Druck aufgebaut werden kann.

Eine Füllstufe nach derartigen Konstruktionsprinzipien kann sinnvoll nur dann eingesetzt werden, wenn der Stufenkolben Teil des Hauptzylinders ist und den sogenannten Druckstangenkolben bildet.

Die Konstruktion wird daher sehr aufwendig, da derartige Füllstufenhauptzylinder als Einheit konzipiert werden müssen. Weiterhin wird die Baulänge des Haupzylinders mit Füllstufe vergrößert, da ein bestimmter Weg zur Verkleinerung des Stufenraumes zur Verfügung gestellt werden muß.

Des weiteren muß das Druckbegrenzungsventil sehr aufwendig gestaltet werden, da eine Bypass-Leitung zum Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein muß, die die Druckmittelzufuhr in den Ringraum beim Lösen der Bremse gewährleistet.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine Füllstufe zu konzipieren, die einen einfachen Aufbau aufweist, unabhängig vom Hauptbremszylinder ist und ein sicheres und schnelles Lösen der Bremse gewährleistet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die größere Stirnfläche des Stufenkolbens und die zweite Fläche einen Zwischenraum begrenzen und daß eine Druckmittelverbindung zwischen Arbeitsraum und dem Zwischenkolben existiert, die mittels eines Ventils sperrbar ist. In vorteilhafter Weise wird das Ventil druckgesteuert und zwar vom Druck im Arbeitsraum, wobei das Ventil ab einem bestimmten Druckpunkt im Arbeitsraum sperrt.

Eine besonders kompakte Form der Füllstufe erhält man, wenn die Druckmittelverbindung als Längsbohrung im Stufenkolben dargestellt wird.

Der Schaltpunkt des Ventils wird bestimmt durch eine Druckfeder, die den Stufenkolben derart belastet, daß er bestrebt ist seine Grundposition einzunehmen, die dadurch definiert ist, daß der Arbeitsraum sein größtes Volumen aufweist. In dieser Position wird der Ventilschließkörper im Abstand zu seinem Ventilsitz gehalten, so daß der Druckmitteldurchgang geöffnet ist. Wird der Stufenkolben aus seiner Grundposition verschoben, so schließt das Ventil.

Die Füllstufe läßt sich dann unabhängig vom Hauptzylinder einsetzen, wenn der Stufenkolben in einem Gehäuse geführt ist, das einen Druckanschluß zum Hauptzylinder aufweist. Die zweite Stirnfläche wird dann von der Stirnfläche des Hauptzylinderkolbens gebildet. Bei dieser Konstruktion kann die Füllstufe nachträglich an einen Hauptbremszylinder angesetzt werden oder in die Bremsleitung eingefügt werden. Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens soll eine mögliche Ausführungsform an Hand einer Fig. näher beschrieben werden.

Die Füllstufe 1 besteht aus einem Gehäuse 2, das eine Stufenbohrung 3 a, 3 b aufweist. In diese Stufenbohrung 3 a, 3 b ist ein Stufenkolben 4 dichtend geführt, wobei sich in der kleineren Stufe 3 b des Gehäuses 4 der Arbeitsraum 5, begrenzt von der kleineren Stirnfläche 6 des Stufenkolbens 4, ausbildet. In der größeren Stufe 3 a befindet sich begrenzt von der größeren Stirnfläche 8 des Stufenkolbens 4 der Füllraum 7. Am Übergang von der kleineren zur größeren Stufe des Stufenkolbens 4 bildet sich ein Ringraum aus, der von der Ringfläche 10 begrenzt wird und einen Atmosphärenanschluß 11 aufweist. Der Arbeitsraum 5 steht über einer Bremsleitung 12 mit einer Radbremse 13 in Verbindung. Der Füllraum 7 steht über eine Druckleitung 14 mit dem Druckraum 15 des Hauptzylinders 16 in Verbindung. Der Druckraum 15 wird von einem Arbeitskolben 17 gebildet, der mit seiner Stirnfläche 18 an den Arbeitsraum 15 angrenzt. Der Arbeitskolben 17 wird mittels einer Betätigungskraft, z.B. einer Pedalkraft betätigt.

Der Stufenkolben 4 weist eine Längsbohrung 19 auf, die an einem Absatz einen Ventilsitz 20 aufweist. Vor dem Ventilsitz im Arbeitsraum 5 befindet sich eine Ventilkugel 21, die dichtend auf den Ventilsitz 20 aufsetzbar ist. Die Kugel 21 wird mittels einer Ventilfeder 22 in Richtung auf den Ventilsitz 20 gedrückt und von einem Stößel 23, der sich an einer Anschlagplatte 24 abstützt, im Abstand vom Ventilsitz 20 gehalten.

Im Arbeitsraum 5 ist weiterhin eine Druckfeder 25 angeordnet, die sich einerseits an der Gehäusewand und andererseits am Stufenkolben 4 abstützt. Die Vorspannkraft der Feder bestimmt den Öffnungsdruck des Ventils 20, 21.

Weiterhin sind die folgenden Flächeninhalte zu beachten. Die Stirnfläche 6 des Stufenkolbens 4 weist den Flächeninhalt A ₁ auf. Die Stirnfläche 8 des Stufenkolbens 4 hat die Größe A ₂.

Die Stirnfläche 18 des Hauptzylinderkolbens 17 weist ebenfalls die Fläche A ₂ auf. Die Fläche A ₁ ist größer als die Fläche A _2.

Die Füllstufe arbeitet nun nach dem folgenden Schema. Bei Betätigen der Bremse, d.h. bei einer Verschiebung des Arbeitskolbens 17 im Sinne einer Verkleinerung des Druckraumes 15 gelangt Druckmittel aus dem Druckraum 15 über die Leitung 14, den Druckmittelkanal 19 und der Bremsleitung 12 zu den Radbremsen. In der ersten Phase, der Füllphase, geschieht dies nahezu drucklos. Dies bedeutet, daß der Stufenkolben 4 durch die Kraft der Feder 25 in seiner rechten Position gehalten ist, wobei der Stößel 23 an der Anschlagplatte 24 anliegt, und die Ventilkugel 21 im Abstand zum Ventilsitz 20 hält.

Sobald das Lüftspiel der Radbremsen überwunden ist, erfolgt ein Druckaufbau. Da die Verbindung zwischen dem Füllraum 7 und dem Arbeitsraum 5 offen ist, ist der Druck in beiden Räumen gleich. Er wirkt sowohl auf die Fläche 6 mit dem Inhalt A ₁ als auch auf die Fläche 8 mit dem Inhalt A ₂. Es wirkt daher eine Druckkraft auf den Stufenkolben 4 entsprechend der Differenz der Flächeninhalte der Flächen 6 und 8. Sobald ein Druckpunkt erreicht ist, der ausreicht, die Kraft der Feder 25 zu überwinden, wandert der Kolben 4 nach links. Dabei nähert sich der Ventilsitz 20 der Ventilkugel 21, wodurch die Druckmittelverbindung 19 gesperrt wird. Bei einer weiteren Verschiebung des Stufenkolbens 4 gelangt lediglich Druckmittel aus dem Arbeitsraum 5 in die Radbremse 13. Dies ist die sogenannte Druckphase. Das Druckmittel im Raum 15 bzw. im Füllraum 7 wirkt nun als hydraulisches Druckpolster zwischen Arbeitskolben 17 und dem Stufenkolben 4 und dient lediglich als Übertragungsmedium der Betätigungskraft auf den Stufenkolben 4. Da die Flächen 18 und 8 gleich groß sind, werden die Kolben 17 und 4 in gleichen Schrittweiten verschoben.

Während also in der Füllphase die Fläche A ₂ wirksam ist, bestimmt in der Druckphase die Fläche A ₁ das Verhältnis zwischen der Betätigungskraft und dem Druck in den Radbremszylindern.

Beim Lösen der Bremse wandert der Stufenkolben 4 unter Wirkung der Kraft der Feder 25 nach rechts und der Arbeitskolben 17 unter der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder im Sinne einer Vergrößerung des Druckraumes 15.

Dabei werden die Kolben 4 und 17 im gleichen Wegverhältnis verschoben, so daß lediglich das Druckmittel aus dem Raum 7 in den Raum 15 gelangt. Die Nachförderung von Druckmittel aus einem Vorratsbehälter unter Umgehung eines Druckventils ist nicht notwendig.

In der Grundposition des Stufenkolbens 4 und des Arbeitskolbens 17 ist die Druckmittelverbindung 19 wieder geöffnet. Der Druckraum 15 wird ebenfalls in bekannter Weise an einen Vorratsbehälter angeschlossen, so daß ein vollständiger Druckabbau in den Radbremsen erfolgen kann.

Eine derartige Füllstufe kann nachträglich in ein Bremssystem eingebaut werden und an einer beliebigen Stelle der Bremsleitung eingesetzt werden. Obwohl in der Fig. nicht dargestellt, ist es ohne weiteres möglich, bei einem Zwei- oder Mehrkreisbremssystem in jedem Bremskreis eine Füllstufe vorzusehen.

Bezugszeichenliste:

1 Füllstufe
2 Gehäuse
3 Stufenbohrung
3 a größere Bohrung
3 b kleinere Bohrung
4 Stufenkolben
5 Arbeitsraum
6 kleinere Stirnfläche
7 Füllraum
8 größere Stirnfläche
9 Ringraum
10 Ringfläche
11 Atmosphärenanschluß
12 Bremsleitung
13 Radbremse
14 Druckleitung
15 Druckraum
16 Hauptzylinder
17 Arbeitskolben
18 Stirnfläche
19 Längskanal
20 Ventilsitz
21 Ventilkugel
22 Ventilfeder
23 Stößel
24 Anschlagplatte
25 Druckfeder
A₁ erste Wirkfläche
A₂ zweite Wirkfläche

Claims

1. Füllstufe (1) für einen Hauptbremszylinder (16) aufweisend eine erste Fläche (6), die von der kleineren Stirnfläche eines Stufenkolbens (4) gebildet ist und an einen Arbeitsraum (5) angrenzt, und einer zweiten Fläche (18), die größer ist als die erste Fläche (6), dadurch gekennzeichnet, daß die größere Stirnfläche (7) des Stufenkolbens und die zweite Fläche (18) einen Zwischenraum (7, 14, 15) begrenzen und daß eine Druckmittelverbindung (19) zwischen dem Arbeitsraum (5) und dem Zwischenraum (7, 14, 15) existiert, die mittels eines Ventils (20, 21) sperrbar ist.

2. Füllstufe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20, 21) druckgesteuert ist und ab einem bestimmten Druckpunkt im Arbeitsraum (5) die Druckmittelverbindung (19) sperrt.

3. Füllstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelverbindung als Längskanal (19) im Stufenkolben (4) ausgebildet ist.

4. Füllstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (4) von der Kraft einer Feder (25) beaufschlagt ist, die den Stufenkolben (4) in einer Position hält, die dem größten Volumen des Arbeitsraumes (5) entspricht (Grundposition) .

5. Füllstufe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (21) des Ventils (20, 21) in der Grundposition des Kolbens (4) im Abstand zum Ventilsitz (20) gehalten ist.

6. Füllstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (4) in einem Gehäuse (2) mit einer Stufenbohrung (3 a, 3 b) dichtend geführt ist, wobei der Ringraum am Übergang von der kleineren zur größeren Stufe des Stufenkolbens (4) einen Atmosphärenanschluß (11) aufweist.

7. Füllstufe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen ersten Anschluß aufweist, der in den Arbeitsraum (5) mündet und einen zweiten Anschluß, der in den Füllraum (7) mündet.

8. Füllstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fläche (18) den gleichen Flächeninhalt aufweist, wie die größere Stirnfläche (8) des Stufenkolbens (4).

9. Bremsanlage mit einer Füllstufe gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß mit einer Radbremse (13) und der zweite Anschluß mit dem Druckraum (15) eines Hauptzylinders (16) verbunden ist, wobei die Stirnfläche (18) des Hauptzylinderkolbens (17) die zweite Fläche darstellt.