DE3338247C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hauptzylinder mit einem veränderlichen Übersetzungsverhältnis, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einer in einem Gehäuse ausgebildeten Bohrung zur Aufnahme eines Stufenkolbens, der mit seinem größeren Durchmesser in der Bohrung dichtend gleitet und mit seiner Stirnseite, einem weiteren Kolben bzw. dem Boden des Gehäuses und der Bohrung einen mit Radbremsen verbundenen Druckraum begrenzt und der zwischen seinem kleineren Durchmesser und der Bohrung eine Kammer einschließt, die an der einen Seite von einem Absatz des Stufenkolbens und an der anderen Seite von einem Absatz des Gehäuses begrenzt ist, wobei die Kammer in Ruhestellung des Stufenkolbens durch einen bei Betätigung des Stufenkolbens mittels eines ersten Ventils schließbaren ersten Kanal mit einem Nachfüllbehälter und durch ein mittels eines zweiten Ventils schließbaren zweiten Kanal mit dem Druckraum verbunden ist und wobei das zweite Ventil einen im Stufenkolben angeordneten Schließkörper aufweist, der den Kanal zwischen Druckraum und Kammer in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum öffnet bzw. schließt.

Bei einem bekannten Hauptzylinder dieser Art (DE-OS 22 50 392) trennt in Ruhestellung des Hauptzylinders das zweite Ventil den Druckraum von der Kammer. Damit jedoch in dieser Stellung der Druckraum sowie die Kammer stets mit dem Ausgleichsbehälter verbunden sind, ist zum einen zur Herstellung der Strömungsmittelverbindung vom Ausgleichsbehälter zur Kammer im Gehäuse ein erstes Kippventil vorgesehen und zum anderen ist zur Strömungsmittelverbindung von der Kammer zum Druckraum eine Dichtungsanordnung am vorderen Ende des Kolbens ausgebildet. Durch die örtlich voneinander im Hauptzylinder getrennt ausgebildeten Ventile entsteht eine aufwendige und komplizierte Konstruktion. Durch die zahlreichen Dichtstellen erhöht sich auch das Risiko der Undichtheit.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hauptzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Konstruktionsaufwand einfach in seinem Aufbau ist und dabei mit möglichst wenig Dichtstellen auskommt. Die Bauweise des Hauptzylinders soll weiterhin bei möglichst geringem Gewicht äußerst kurz sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtsitz des zweiten Ventils von einem gegenüber dem Schließkörper und dem Stufenkolben bewegbaren Ventilkolben gebildet wird, der durch eine vom Stufenkolben betätigbare Mitnahmevorrichtung das Ventil in der Ruhestellung des Stufenkolbens offen hält und es in dessen Betätigungsstellung verschließt. Durch die Ausführung des zweiten Ventils als Doppelventil, welches einerseits wegabhängig und andererseits abhängig vom Druck im ersten Druckraum öffnet und schließt, kommt der Hauptzylinder nicht nur mit wenigen Bauteilen aus, sondern es wird erfindungsgemäß auch nur ein Dichtsitz erforderlich. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung kann die Kolbendichtung eine einfache Dichtmanschette sein, die bei Hauptzylindern üblich ist und größtenteils verwendet wird. Der Ventilkolben ersetzt in Verbindung mit dem Schließkörper die bei Hauptzylindern bekannte Schnüffellochausführung.

Die Schnüffellochausführung hat nämlich den Nachteil, daß ein besonders hoher Verschleiß an der Kolbendichtung bei kurz aufeinanderfolgenden Betätigungen erfolgt, die zu frühzeitigen Ausfällen der Hauptzylinder führen kann.

Damit das zweite Ventil bei einfacher Herstellung eine besonders sichere Betätigung gewährleistet, ist erfindungsgemäß zwischen dem Schließkörper und dem Ventilkolben ein am Stufenkolben befestigter Anschlag ausgebildet, und es sind der Schließkörper und der Ventilkolben in Schließrichtung des zweiten Ventils federnd vorgespannt, wobei der Dichtsitz des Ventils je nach Betriebszustand in Betätigungsrichtung vor oder hinter dem Anschlag positioniert ist und wobei zwischen dem Anschlag und den beiden Verschließgliedern (Schließkörper, Ventilkolben) ein axiales Spiel vorhanden ist. Durch diese einfache Anordnung wird in Ruhestellung des Hauptzylinders der Schließkörper durch die Kraft der Feder gegen den Anschlag gedrückt, während der Ventilkolben gegen die Kraft der zweiten Druckfeder von der Mitnahmevorrichtung vom Dichtsitz abgehoben wird. In Betätigungsstellung des Hauptzylinders gibt die Mitnahmevorrichtung die Bewegung des Ventilkolbens zum Dichtsitz frei, so daß dieser am Dichtsitz anschlagen kann. Bei weiterer Betätigung kann sich dann im Druckraum ein Druck aufbauen, der den Ventilkolben so lange verschiebt, bis er am Anschlag anliegt. Hierbei wird der Schließkörper vom Anschlag wegbewegt.

Eine besonders einfache Führung sowie eine axiale Begrenzung der Bewegung des Schließkörpers und des Ventilkolbens wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schließkörper und der Ventilkolben auf der Mittelachse der Stufenbohrung liegen und daß der Schließkörper in einer im Stufenkolben ausgebildeten Sacklochbohrung geführt wird, während der Ventilkolben von der sich an das offene Ende der Sacklochbohrung anschließenden Innenfläche einer mit dem druckraumseitigen Ende des Stufenkolbens verbundenen Hülse gehalten wird. Durch diese Anordnung wird ebenfalls eine einfache Montage des Druckrückhalteventils am Stufenkolben erreicht.

Damit ein geringer Achsversatz zwischen der Sacklochbohrung und der Bohrung in der Hülse ausgeglichen werden kann, der möglicherweise bei der Montage der Hülse auf den Stufenkolben oder auch durch Herstellungstoleranzen entsteht, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das zweite Ventil von einer im Schließkörper angeordneten Kugel mit Dichtsitz und einer am Ventilkolben ausgebildeten Ringfläche gebildet wird.

Ein einfacher Kanalverlauf am Druckrückhalteventil entsteht gem. der Erfindung dadurch, daß der Ventilkolben an der Innenfläche der Hülse druckdicht anliegt und einen zentralen Durchgang aufweist und daß radial außerhalb der Dichtfläche der Kugel am Schließkörper Durchgangskanäle ausgebildet sind.

Eine besonders einfache Mitnahmevorrichtung am zweiten Ventil wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß am in Betätigungsrichtung vorderen Ende der Hülse zwischen dieser und dem Ventilkolben eine Druckfeder eingespannt ist und daß der zentrale Durchgang von einem Stößel durchdrungen wird, der in Ruhestellung des Hauptzylinders über einen gehäusefesten Anschlag den Ventilkolben gegen die Kraft der Druckfeder vom Schließkörper abhebt. Durch die Anordnung wird eine besonders einfache und stets zuverlässig arbeitende Ventilbetätigung hergestellt, die wegabhängig vom Stufenkolben gesteuert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ventilkörper gegenüber der Innenfläche der Hülse gedichtet ist und daß die Hülse druckdicht mit dem Stufenkolben verbunden ist. Durch diese Maßnahme kann das Strömungsmittel nur am Ventilsitz vorbeiströmen bzw. getrennt werden und es wird gleichzeitig der Ventilkolben infolge des im Druckraum herrschenden Drucks sicher gegen den Anschlag gedrückt.

Eine besonders einfache Mitnahmevorrichtung bei einem Hauptzylinder mit nur einem Druckraum entsteht dadurch, daß am Ende des ersten Druckraums im Boden eine zum ersten Druckraum hin geöffnete Sacklochbohrung ausgebildet ist, in der das eine Ende des Stößels teleskopartig gleitet und daß in der Sacklochbohrung der Stößel von einem gehäusefesten Anschlag in seiner Bewegung begrenzt wird. Der Stößel läßt hierbei nur einen bestimmten maximalen Abstand des Ventilkolbens zum gehäusefesten Anschlag zu. Der Ventilkolben ist also über die Mitnahmevorrichtung an das Gehäuse gefesselt. Ein Annähern des Ventilkolbens zum gehäusefesten Anschlag ist durch das teleskopartige Ineinanderschieben des Stößels in die Sacklochbohrung des Hauptzylinders möglich.

Der erfindungsgemäße Hauptzylinder kann aber auch als Tandem-Hauptzylinder (mit zwei Druckräumen) ausgeführt sein. Hierbei schließt sich gemäß der Erfindung an die Bohrung eine zweite Bohrung kleineren Durchmessers an, in der ein zweiter Kolben den ersten Druckraum von einem zweiten Druckraum begrenzt. Es ist weiterhin am zweiten Kolben eine zum ersten Druckraum hin geöffnete Sacklochbohrung ausgebildet, in der das eine Ende des Stößels teleskopartig gleitet. Der Stößel wird in der Sacklochbohrung von einem Anschlag gehalten und es stützt sich der zweite Kolben in Ausgangsstellung des Hauptzylinders am Gehäuse ab. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird bei einem Tandem-Hauptzylinder auf einfache Weise der Stößel im zweiten Kolben geführt, und es wird sichergestellt, daß sowohl zum einen der Ventilkolben in Ausgangsstellung des Hauptzylinders das zweite Ventil öffnet als auch zum anderen der zweite Kolben ohne Rückzugsfeder an dem gehäusefesten Anschlag anschlägt, also stets eine definierte Ausgangslage einnimmt.

Um eine besonders kurze Bauweise und eine sich daraus ergebende Gewichtseinsparung eines Tandem-Hauptzylinders zu erreichen, ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, daß zwischen den beiden Druckräumen im Gehäuse je eine am zweiten Kolben gleitend anliegende und jeweils in Richtung des zugehörigen Druckraums als Rückschlagventil arbeitende Dichtmanschette ausgebildet ist und daß zwischen den beiden Dichtmanschetten ein mit dem Ausgleichsbehälter verbundener Kanal in die Bohrung mündet, wobei die Bohrung im Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Kolbens. Bei dieser Anordnung, bei der der Kolben als Plungerkolben ausgebildet ist, wird ein Druckabfall in einem Druckraum durch Niedertreten des Pedals bis zur Anlage des "defekten Kolbens" am "intakten Kolben" angezeigt, so daß ein Fahrer sofort weiß, daß seine Bremsanlage nicht in Ordnung ist. Der Fahrer kann aber dennoch das Fahrzeug mit dem intakten Bremskreis abbremsen. Die beiden als Rückschlagventile ausgebildeten Dichtmanschetten ermöglichen ein Nachsaugen von Bremsflüssigkeit bei Bedarf, wenn dieser infolge von Belagverschleiß in einem oder beiden Druckräumen auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Längsschnitt in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Der Tandem-Hauptzylinder 1 besteht aus einem Gehäuse 2 und einer in Längsrichtung des Gehäuses 2 verlaufenden Bohrung 3, die an ihrem vorderen Ende 4 von einer in der Bohrung 3 eingeschraubten Hülse 5 und einem die Hülse 5 durchdringenden Stufenkolben 6 druckdicht verschlossen ist und die an ihrem hinteren Ende 7 von einem mit der Bohrung 3 druckdicht verstemmten Deckel 8 verschlossen ist. Zwischen dem Stufenkolben 6 und dem hinteren Ende 7 ist in der Bohrung 3 ein zweiter Kolben 9 ausgebildet, der die Bohrung 3 in einen ersten Druckraum 10 und einen zweiten Druckraum 11 trennt. Beide Druckräume 10, 11 sind jeweils mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Bremskreis eines Fahrzeugs verbunden. Der Stufenkolben 6 wird in einem Abschnitt größeren Durchmessers 12 und der zweite Kolben 9 in einem Abschnitt kleineren Durchmessers 13 geführt.

Der Stufenkolben 6 ragt mit seinem vorderen Ende, das von einem zylindrischen Schaft 14 gebildet wird und das den eigentlichen Kolbendurchmesser des Stufenkolbens 6 in der Druckphase darstellt, aus dem Gehäuse 2 des Tandem-Hauptzylinders 1 hervor. Am vorderen Ende des zylindrischen Schaftes 14 ist mittels eines Sicherungsrings 15 ein Blechteller 16 befestigt, an dem sich eine Druckfeder 17 abstützt. Die Druckfeder 17 liegt mit ihrem anderen Ende am Gehäuse 2 an und hat die Aufgabe, den Stufenkolben 6 und den zweiten Kolben 9 nach erfolgter Bremsung in ihre in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung zu bewegen. Der zylindrische Schaft 14 weist eine Ausnehmung 18 auf, in die ein in der Zeichnung nicht dargestellter, von einem Bremspedal betätigbarer Betätigungsstößel hineinragt und an deren kalottenförmigen Ende 19 anliegt. Der Betätigungsstößel kann beispielsweise Teil eines Arbeitskolbens eines Bremskraftverstärkers oder Teil eines Bremspedals sein. Am Gehäuse 2 ist ein Flansch 20 ausgebildet, der zur Befestigung beispielsweise an einem Bremskraftverstärkergehäuse oder an einer Spritzwand eines Kraftfahrzeugs dient.

Die Hülse 5 ist gegenüber dem Gehäuse 2 durch die Dichtung 21 und gegenüber dem zylindrischen Schaft 14 durch die Dichtung 22 und die sich anschließende Dichtmanschette 23 gedichtet. Die Dichtung 22 übernimmt im wesentlichen die schmutzabweisende und die Dichtung 23 die strömungsmittelabweisende Funktion. Die Dichtungen 21, 22 und 23 sind in der Hülse 5 ortsfest befestigt. Der Stufenkolben 6 erfüllt demnach die Funktion eines Plungerkolbens. Der zylindrische Schaft 14 bildet den Abschnitt kleineren Durchmesser 24, und das druckraumseitige Ende bildet den Abschnitt größeren Durchmessers 25 des Stufenkolbens 6. Auf dem Abschnitt größeren Durchmessers 25 ist ein in Richtung des ersten Druckraums 10 öffnendes Rückschlagventil in Form einer Dichtmanschette 26 befestigt.

An den größeren Durchmesser 12 der Bohrung 3 schließt sich in der Zeichnung nach rechts eine sich erweiternde ringförmige Stufe 27 an, in die ein erster Kanal 28 mündet. Der erste Kanal 28 verläuft in den Raum 29, der zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Auslaßstutzens eines Nachfüllbehälters dient. An die Stufe 27 schließt sich zum vorderen Ende 4 hin ein Bohrungsabschnitt 30 an, der mit dem Abschnitt kleineren Durchmessers 24 die Kammer 31 bildet. Die Kammer 31 wird auf der einen Seite von der Stufe 27 und der am Stufenkolben 6 ausgebildeten Rückwand 32 und auf der anderen Seite von der Stirnfläche 33 der Hülse 5 und der Dichtmanschette 23 begrenzt.

Der Abschnitt kleineren Durchmessers 24 des Stufenkolbens 6 ist von einer im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen, zum ersten Druckraum 10 gerichteten Ringscheibe 34 umgeben, deren radial innerer Schenkel 35 in der dargestellten Ruhestellung des Tandem-Hauptzylinders 1 an der Rückwand 32 anliegt und so die radial innerhalb und außerhalb am äußeren Schenkel 36 befestigte Dichtung 37 in einem geringen Abstand von der Stufe 27 hält. Der erste Kanal 28, der in eine zur Dichtung 37 offene Axialnut 38 mündet, ist somit in dieser Stellung mit der Kammer 31 verbunden. Der äußere Schenkel 36 ragt hierbei geringfügig in die Axialnut 38 hinein, so daß die Ringscheibe 34 stets quer zur Längsachse 39 des Tandem-Hauptzylinders 1 geführt ist.

An der Stirnfläche 33 der Hülse 5 liegt eine mit Axialöffnungen 40 versehene Scheibe 41 an. Die Axialöffnungen 40 dienen zur Entlüftung des zwischen der Dichtmanschette 23 und der Scheibe 41 ausgebildeten Raums. Zwischen der Scheibe 41 und der Ringscheibe 34 ist eine erste Ventilfeder 42 vorgespannt, die bei Betätigung des Stufenkolbens 6 ein Verschließen des ersten Ventils 43 bewirkt, das von den bereits beschriebenen Teilen 34, 37, 38 und 42 gebildet wird.

Von der Kammer 31 führt vor der Rückwand 32 radial von außen in den zylindrischen Schaft 14 des Stufenkolbens 6 ein Kanal 44, der in eine konzentrisch zur Längsachse 39 des Stufenkolbens 6 verlaufende Sacklochbohrung 45 mündet. Die Sacklochbohrung 45 verläuft von dem kalottenförmigen Ende 19 in stufenförmigen Erweiterungen bis zum druckraumseitigen Ende des Stufenkolbens 6. An das druckraumseitige Ende des Stufenkolbens 6 schließt sich eine in den Druckraum 10 hineinragende, hutförmige Hülse 46 an, die mit ihrer Krempe 47 am druckraumseitigen Ende des Stufenkolbens 6 druckdicht verstemmt ist. Der von der Sacklochbohrung 45 und der Hülse 46 gebildete Raum dient zur Aufnahme des als Doppelventil ausgebildeten zweiten Ventils 49.

Dieses Ventil 49 weist einen Schließkörper 50 auf, der aus einem Kolben 51 mit einem sich zum vorderen Ende 4 anschließenden Zapfen 52 und einer am vorderen Ende des Kolbens 51 in einer Ausnehmung 55 befestigten Kugel 56 besteht. Der Zapfen 52 ist mittels eines Dichtrings 53 gegenüber der Sacklochbohrung 45 gedichtet, so daß die mit dem Raum der Ausnehmung 18 verbundene Niederdruckkammer 54 von der vom Kolben 51 und der Sacklochbohrung 45 gebildeten Ventilkammer 57, die über den Kanal 44 mit der Kammer 31 verbunden ist, druckdicht getrennt ist.

An der äußeren Umfangsfläche des Schließkörpers 50 verlaufen Durchgangskanäle 58, die den Dichtsitz 59 mit der Ventilkammer 57 verbinden. In der dargestellten Ruhestellung des Tandem-Hauptzylinders 1 schlägt infolge der Ventilfeder 62 das stirnseitige Ende des Schließkörpers 50 an dem als Scheibe ausgebildeten Anschlag 60 an. Der Anschlag 60 wird durch die Krampe 47 und die Verstemmung 61 in dieser Lage am Stufenkolben 6 ortsfest gehalten. Die Ventilfeder 62 ist in der Ventilkammer 57 ausgebildet und stützt sich auf der einen Seite am Schließkörper 50 und auf der anderen Seite über eine Scheibe 63 am Stufenkolben 6 ab. Die Scheibe 63 dient vornehmlich zur axialen Begrenzung des Dichtrings 53.

Kurz vor dem Dichtsitz 59 der Kugel 56 ist die Ringfläche 64 am Ventilkolben 65 ausgebildet, die mit dem Dichtsitz 59 zusammenwirkt. Der Ventilkolben 65 wird über seine radial äußere Mantelfläche von der Innenfläche 66 der Hülse 46 geführt und über eine Dichtmanschette 67 gedichtet. Der Ventilkolben 65 ist in Richtung des vorderen Endes 4 durch eine Druckfeder 68 vorgespannt. Die Druckfeder 68 ist zwischen dem Ende des Ventilkolbens 65 und dem druckraumseitigen Ende 69 der Hülse 46 gehalten. Der Ventilkolben 65 und das Ende 69 werden von je einem zentralen Durchgang 70 bzw. 71 durchdrungen. Die zentralen Durchgänge 70 und 71 verbinden den Druckraum 10 mit dem Dichtsitz 59 und bilden zusammen mit den Durchgangskanälen 58 den zweiten Kanal.

Das zweite Ventil wird also vom Schließkörper 50 und von dem Ventilkolben 65 gebildet. Zum zweiten Ventil 49 gehört noch die Mitnahmevorrichtung 72, die aus einem Stößel 73 besteht, der auf der einen Seite den zentralen Durchgang 70 durchdringt und mit seinem Ringbund 74 an der Stirnfläche 75 des Ventilkolbens 65 anschlägt. Am anderen Ende des Stößels 73 ist eine Scheibe 104 befestigt, die in einer zum Druckraum 10 hin offenen Sacklochbohrung 76 des zweiten Kolbens 9 geführt wird. Die Scheibe 104 schlägt in Lösestellung des Hauptzylinders 1 an einem Anschlag 77 an, der von einem in einer Ringnut der Sacklochbohrung 76 befestigten Sicherungsring 77 gebildet wird. In dem Druckraum 10 verläuft von dem Stufenkolben 6 zum zweiten Kolben 9 eine Druckfeder 78. Die Druckfeder 78 drückt in dieser Stellung die beiden Kolben 6 und 9 voneinander weg; ihre maximale Entfernung ist durch den Abstand des Ringbundes 74 und der Scheibe 104 bestimmt. Der Stößel 73 fesselt die beiden Kolben 6 und 9. Am Umfang der Scheibe 104 ist ein axial verlaufender Kanal 79 ausgebildet, der den Druckraum mit dem von der Sacklochbohrung 76 zwischen der Scheibe 104 und dem geschlossenen Ende des zweiten Kolbens 9 gebildeten Raum 80 verbindet. Hierdurch kann der Raum 80 entlüftet werden, und es herrscht jeweils in diesem Raum 80 der Druck des ersten Druckraums 10.

Auf der Mantelfläche des zweiten Kolbens 9 liegt je eine Dichtmanschette 81, 82 druckdicht an, wobei die Dichtmanschette 81 den Druckraum 10 und die Dichtmanschette 82 den Druckraum 11 begrenzt. Zwischen den beiden Dichtmanschetten 81 und 82 verläuft radial von außen über eine Ringnut 85 in den kleineren Durchmesser 13 der Bohrung 3 ein Kanal 83, der mit der Kammer 84 verbunden ist. Die Kammer 84 dient zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Anschlußstutzens eines Nachfüllbehälters. Da der kleinere Durchmesser 13 geringfügig größer ist als der Durchmesser des zweiten Kolbens 9, so besteht zu beiden Dichtmanschetten 81, 82 eine Strömungsmittelverbindung vom Nachfüllbehälter. Da die beiden Dichtmanschetten 81 und 82 als Rückschlagventile ausgebildet sind, so kann bei Bedarf Strömungsmittel vom Nachfüllbehälter in die Druckräume 10, 11 fließen.

Das dem Druckraum 11 zugewandte Ende des zweiten Kolbens 9 schließt mit einem Ringbund 86 ab, der den inneren Schenkel einer im wesentlichen im Querschnitt Z-förmigen Hülse 87 hintergreift. Der zylindrische Abschnitt der Hülse 87 ist in seinem Durchmesser geringfügig größer als der größte Durchmesser des zweiten Kolbens 9 und erstreckt sich in Richtung des Druckraums 11. An seinem Ende ist ein nach außen sich erweiternder Ringbund 88 ausgebildet, der den nach innen gerichteten Abschnitt 89 eines im Querschnitt T-förmigen und horizontal verlaufenden Ventiltellers 90 hintergreift. Das Fußende des T-förmigen Ventiltellers 90 ragt in eine an einer Stufe 92 des Deckels 8 beginnende Axialringnut 91 hinein. Hierdurch wird die Führung des Ventiltellers 90 sichergestellt. Der Ringabschnitt 93 des Fußes des T-förmigen Ventiltellers 90 ist mit einem Dichtring 94 bzw. 95 versehen. Die Dichtringe 94, 95 stützen sich am Querbalken 96 des Ventiltellers 90 ab und sind auf die Wandung des Ringabschnitts 93 aufgeklebt bzw. aufvulkanisiert. Eine am Gehäuse 2 und am Ventilteller 90 anliegende Druckfeder 97 sorgt für eine spielfreie und exakte Betätigung des Ventiltellers 90 und somit der Ventilanordnung 98 bei Betätigung des zweiten Kolbens 9. Hierbei bildet die Stufe 92 mit dem vorderen Ende der Dichtringe 94 und 95 den Dichtsitz der zweiten Ventilanordnung 98.

In den Boden der Axialringnut 91 mündet radial von außen der mit der Kammer 84 verbundene Kanal 99. Der Kanal 99 ist am Übergang vom Deckel 8 zum Gehäuse 2 zur Atmosphäre und zum zweiten Druckraum 11 hin durch je einen Dichtring 100, 101 gedichtet. Die horizontal und vertikal aus dem Gehäuse 2 verlaufenden Enden der Kanäle 99 sind mittels einer Kugel 102, 103 druckdicht gedichtet.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Tandem-Hauptzylinders 1 wird im folgenden näher beschrieben.

In der dargestellten Ruhestellung des Tandem-Hauptzylinders 1 sind das erste und zweite Ventil 43 und 49 sowie die Ventilanordnung 98 geöffnet, und es besteht eine Flüssigkeitsverbindung vom Raum 29 zum ersten Druckraum 10 und von der Kammer 84 zum zweiten Druckraum 11. Bei Einleitung eines Bremsvorgangs wird durch Betätigung des Stufenkolbens 6 in der Zeichnung nach links der zweite Kolben 6 von der Druckfeder 78 verschoben. Hierbei werden zunächst das erste Ventil 43 vom Stufenkolben 6 und die Ventilanordnung 98 vom zweiten Kolben 9 in ihre Schließstellung gebracht, so daß eine Strömungsmittelverbindung von dem Raum 29 und der Kammer 84 zu dem ersten und zweiten Druckraum 10, 11 nicht mehr besteht. Da in dieser Betätigungsphase der Stufenkolben 6 und der zweite Kolben 9 als eine Einheit bewegt werden, so bleibt auch das zweite Ventil 49 sowie die Mitnahmevorrichtung 72 in ihrer Ausgangs- bzw. Offenstellung.

Bei weiterer Betätigung baut sich zunächst ein geringer Druck in dem zweiten Druckraum 11 auf, der bewirkt, daß der zweite Kolben 9 nun langsamer verschoben wird als der Stufenkolben 6. Hierdurch wird erreicht, daß die Mitnahmevorrichtung 72 sowie der Ventilkolben 65 sich relativ zur Bewegung der beiden Kolben 6 und 9 langsamer bewegen, so daß sich der Stufenkolben 6 mit dem Schließkörper 50 dem Ventilkolben 65 so lange nähern, bis die Kugel 56 mit ihrem Dichtsitz 59 an der Ringfläche 64 des Ventilkolbens 65 anliegt. Der erste Druckraum 10 ist zur Kammer 31 hin verschlossen und der Füllvorgang setzt ein.

Vom Stufenkolben 6 ist nun die große Querschnittsfläche wirksam und für den eigentlichen Füllvorgang steht also die Kreisringfläche zusätzlich zur Verfügung, die sich aus der Kreisfläche des Abschnitts größeren Durchmessers 25 abzüglich der Kreisfläche des Abschnitts kleineren Durchmessers 24 ergibt. Bei weiterer Betätigung des Stufenkolbens 6 wird infolge der Füllstufe eine verhältnismäßig große Menge an Druckmittel den mit dem ersten Druckraum 10 verbundenen Radbremsen zugeführt, so daß ein schnelles Anlegen dieser Bremsen erfolgt und nach kürzester Zeit sich ein Druck im ersten Druckraum 10 aufbaut. Der Volumenbedarf, der bei der Vorwärtsbewegung des Stufenkolbens 6 in der Kammer 31 entsteht, wird durch selbsttätiges Öffnen des ersten Ventils 43 gegen die Kraft der ersten Ventilfeder 42 ausgeglichen. Das erste Ventil 43 öffnet infolge der an dem ersten Ventil 43 anstehenden Druckdifferenz. Die Druckdifferenz wird auf der einen Seite durch das in der Kammer 31 entstehende Vakuum und auf der anderen Seite durch den Atmosphärendruck gebildet.

Bei weiterem Druckaufbau wirkt, nachdem der Ventilkolben 65 am Schließkörper 50 druckdicht anliegt, der im ersten Druckraum 10 herrschende Druck auf den in der Hülse 46 verschiebbaren Ventilkolben 65, so daß die hieraus resultierende Kraft den Ventilkolben 65 und den Schließkörper 50 in der Zeichnung nach rechts bewegt, bis der Ventilkolben 65 am Anschlag 60 angelangt ist. Bei weiterer Druckerhöhung wächst nun die in der Zeichnung nach rechts gerichtete Öffnungskraft des Schließkörpers 50. Übersteigt die Öffnungskraft die Kraft der Ventilfeder 62, so strömt Druckmittel vom ersten Druckraum 10 über den zentralen Durchgang 70, den Dichtsitz 59 und die Durchgangskanäle 58 zur Kammer 31 hin. Da die Fläche des Zapfens 52 kleiner ist als die Wirkfläche der Kugel 56, die radial innerhalb des Bereiches des Dichtsitzes 59 liegt, so wird sich infolge der Kraft der Ventilfeder 62 der Schließkörper 50 wieder in der Zeichnung nach links bewegen und das zweite Ventil 49 schließen.

Der Füllvorgang beginnt mit dem Schließen des Ventils 49 und endet in dem Zustand, in dem das Ventil 49 ständig geöffnet bleibt, wobei dann der Druck der Kammer 31 dem Druck im ersten Druckraum 10 entspricht. Nachdem also das Ventil 49 seinen Umschaltpunkt erreicht hat. So wird durch das Ventil 48 der Druck in der Kammer 31 dem Druck im ersten Druckraum 10 stetig angeglichen. Dieser langsam ansteigende Druckaufbau in der Kammer 31 wird so lange fortgesetzt, bis die sich am Zapfen 52 ergebende Kraft gleich der Kraft der Ventilfeder 62 ist. Ist dieser obere Schaltpunkt erreicht, so bleibt das Ventil 49 in seiner Offenstellung und der Füllvorgang ist beendet, da nun an der Rückwand 32 der gleiche Druck herrscht wie an der entsprechenden druckraumseitigen Ringfläche des Stufenkolbens 6. Die Dichtmanschette 26 wird funktionslos, und es tritt an ihre Stelle die Dichtmanschette 23, die nun mit dem Abschnitt kleineren Durchmessers 24 des Steuerkolbens 6 den Arbeitsdruck im Druckraum 10 während des Bremsvorgangs bildet.

Beim Lösen der Bremsanlage wandern der Stufenkolben 6 und der zweite Kolben 9 in ihre Ausgangsstellung zurück. Sobald der Druck im ersten Druckraum 10 einen Wert erreicht hat, der kleiner ist als der Druck, der für die Offenstellung des Schließkörpers 50 benötigt wird, so bewegt sich der Schließkörper 50 in der Zeichnung nach links und verschließt das zweite Ventil 49. In diesem Moment setzt wiederum die Füllstufe in umgekehrter Richtung ein, indem sie nun bei gleicher Bewegung des Stufenkolbens 6 schneller das Druckmittel aus dem ersten Bremskreis in den ersten Druckraum 10 fördert.

Bei weiterer Druckabsenkung wird infolge des höheren Drucks in der Kammer 31 der Ventilkolben 65 in der Zeichnung nach links bewegt und zum Druckausgleich das Ventil 49 wieder geöffnet. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die Mitnahmevorrichtung 72 eine weitere Verschiebung des Ventilkolbens 65 nach rechts nicht mehr zuläßt, wobei der Ringbund 86 am Gehäuse 2 und gleichzeitig die Hülse 104 am Anschlag 77 anliegt und dadurch das Ventil 49 gänzlich geöffnet wird. Der zweite Kolben 9 stützt sich also in Lösestellung des Hauptzylinders 1 infolge der Kraft der Druckfeder 68 über seinen Ringbund 86 an den sich am Gehäuse 2 abstützenden Teilen 87 und 105 ab, so daß die Mitnahmevorrichtung 72 ebenfalls gegen die Kraft der Druckfeder 68 den Ventilkolben 65 gehäusefest hält. Diese federnde Vorspannung der Teile 9, 72 und 65 bleibt durch den nach rechts durch die Druckfeder 17 vorgespannten Stufenkolben 6 erhalten. In dieser Betätigungsstellung werden gleichzeitig das erste Ventil 43 und die Ventilanordnung 98 durch den jeweiligen Kolben 6 bzw. 9 geöffnet, so daß die Druckräume 10 und 11 wieder mit dem Nachfüllbehälter verbunden sind. Die Druckfeder 17 drückt den Stufenkolben 6 in seine Ausgangslage, so daß ebenfalls durch die Mitnahmevorrichtung 72 der zweite Kolben 9 seine Ausgangsstellung erreicht.

Bei Ausfall eines Bremskreises, beispielsweise des mit dem ersten Druckraum 10 verbundenen Bremskreises, nähert sich der Stufenkolben 6 dem zweiten Kolben 9, bis er mit seiner vorderen Stirnfläche 104 an dem druckraumseitigen Ende des zweiten Kolbens 9 anschlägt. Hierbei wandert der vordere Abschnitt des Ventils 49 in die Sacklochbohrung 76. Bei weiterer Betätigung kann sich nun im zweiten Druckraum 11 ein Druck aufbauen, der zumindestens den mit dem zweiten Druckraum 11 verbundenen Bremskreis mit Druckmittel versorgt.

Fällt der mit dem zweiten Druckraum 11 verbundene Bremskreis aus, so bewegen sich beide Kolben 6 und 10 gleichmäßig nach links. Erst dann, wenn der zweite Kolben 9 infolge der Kraft der Druckfeder 78 am Boden des Deckels 8 anliegt, schließt das zweite Ventil 49 und es wird erstmals aus dem ersten Druckraum 10 Druckmittel in den ersten Bremskreis gefördert. Dieser Vorgang erfolgt mit der Füllstufe. Bei Erreichen des Füllstufendrucks öffnet das Ventil 49 langsam und baut die Füllstufe stetig ab, bis dann nur noch die Druckstufe arbeitet. Dieser Vorgang entspricht also der Arbeitsweise im ersten Druckraum 10 bei intakter Bremsanlage, während der defekte zweite Druckraum 11 drucklos bleibt.

Claims (10)

1. Hauptzylinder mit einem veränderlichen Übersetzungsverhältnis, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einer in einem Gehäuse ausgebildeten Bohrung zur Aufnahme eines Stufenkolbens, der mit seinem größeren Durchmesser in der Bohrung dichtend gleitet und mit seiner Stirnseite, einem weiteren Kolben bzw. dem Boden des Gehäuses und der Bohrung einen mit Radbremsen verbundenen Druckraum begrenzt und der zwischen seinem kleineren Durchmesser und der Bohrung eine Kammer einschließt, die an der einen Seite von einem Absatz des Stufenkolbens und an der anderen Seite von einem Absatz des Gehäuses begrenzt ist, wobei die Kammer in der Ruhestellung des Stufenkolbens durch einen bei Betätigung des Stufenkolbens mittels eines ersten Ventils schließbaren ersten Kanal mit einem Nachfüllbehälter und durch einen mittels eines zweiten Ventils schließbaren zweiten Kanal mit dem Druckraum verbunden ist und wobei das zweite Ventil einen im Stufenkolben angeordneten Schließkörper aufweist, der den Kanal zwischen Druckraum und Kammer in Abhängigkeit vom Druck im Druckraum öffnet bzw. schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtsitz (59) des zweiten Ventils (49) von einem gegenüber dem Schließkörper (50) und dem Stufenkolben (6) bewegbaren Ventilkolben (65) gebildet wird, der durch eine vom Stufenkolben (6) betätigbare Mitnahmevorrichtung (72) das Ventil (49) in der Ruhestellung des Stufenkolbens (6) offenhält und es in dessen Betätigungsstellung verschließt.

2. Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schließkörper (50) und dem Ventilkolben (65) ein am Stufenkolben (6) befestigter Anschlag (60) ausgebildet ist, daß der Schließkörper (50) und der Ventilkolben (65) in Schließrichtung des zweiten Ventils (49) federnd vorgespannt sind, daß der Dichtsitz (59) des Ventils (49) je nach Betriebszustand in Betätigungsrichtung vor oder hinter dem Anschlag (60) positioniert ist und daß zwischen dem Anschlag (60) und den beiden Verschließgliedern (Schließkörper 50, Ventilkolben 65) ein axiales Spiel vorhanden ist.

3. Hauptzylinder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (50) und der Ventilkolben (65) auf der Mittelachse (39) der Bohrung (3) liegen und daß der Schließkörper (50) in einer im Stufenkolben (6) ausgebildeten Sacklochbohrung (45) geführt wird, während der Ventilkolben (65) von der sich an das offene Ende der Sacklochbohrung (65) anschließenden Innenfläche (66) einer mit dem druckraumseitigen Ende des Stufenkolbens (6) verbundenen Hülse (46) gehalten wird.

4. Hauptzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (49) von einer im Schließkörper (50) angeordneten Kugel (56) mit Dichtsitz (59) und einer am Ventilkolben (65) ausgebildeten Ringfläche (64) gebildet wird.

5. Hauptzylinder nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (65) an der Innenfläche (66) der Hülse (46) druckdicht anliegt und einen zentralen Durchgang (70) aufweist und daß radial außerhalb des Dichtsitzes (59) der Kugel (56) am Schließkörper (50) Durchgangskanäle (58) ausgebildet sind.

6. Hauptzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am in Betätigungsrichtung vorderen Ende der Hülse (46) zwischen dieser und dem Ventilkolben (65) eine Druckfeder (68) eingespannt ist und daß der zentrale Durchgang (70) von einem Stößel (73) durchdrungen wird, der in Ruhestellung des Hauptzylinders (1) über einen gehäusefesten Anschlag (77) den Ventilkolben (65) gegen die Kraft der Druckfeder (68) vom Schließkörper (50) abhebt.

7. Hauptzylinder nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (65) gegenüber der Innenfläche (66) der Hülse (46) gedichtet ist und daß die Hülse (46) druckdicht mit dem Stufenkolben (6) verbunden ist.

8. Hauptzylinder nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des ersten Druckraums (10) am Boden eine zum ersten Druckraum (10) hin geöffnete Sacklochbohrung ausgebildet ist, in der das eine Ende des Stößels (73) teleskopartig gleitet und daß an der Sacklochbohrung der Stößel von einem gehäusefesten Anschlag in seiner Bewegung begrenzt wird.

9. Hauptzylinder nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Bohrung (3) eine zweite Bohrung (13) kleineren Durchmessers anschließt, in der ein zweiter Kolben (9) den ersten Druckraum (10) von einem zweiten Druckraum (11) abgrenzt, daß am zweiten Kolben (9) eine zum ersten Druckraum (10) hin geöffnete Sacklochbohrung (76) ausgebildet ist, in der das eine Ende (104) des Stößels (73) teleskopartig gleitet, daß in der Sacklochbohrung (76) der Stößel (73) von einem Anschlag (77) gehalten wird und daß sich der zweite Kolben (9) in Ausgangsstellung des Hauptzylinders (1) am Gehäuse (2) abstützt.

10. Hauptzylinder nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Druckräumen (10, 11) am Gehäuse (2) je eine am zweiten Kolben (9) gleitend anliegende und jeweils in Richtung des zugehörigen Druckraums als Rückschlagventil arbeitende Dichtmanschette (81, 82) ausgebildet ist und daß zwischen den beiden Dichtmanschetten (81, 82) ein mit dem Ausgleichsbehälter (84) verbundener Kanal (83) in die Bohrung (13) mündet, wobei die Bohrung (13) im Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des zweiten Kolbens (9).