DE69907473T2

DE69907473T2 - Hauptzylinder mit druckabhängiger, fortschreitender, hydraulischer reaktion

Info

Publication number: DE69907473T2
Application number: DE69907473T
Authority: DE
Inventors: Juan Simon Bacardit
Original assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Current assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: DE69907473D1; FR2782047B1; JP2002522290A; ES2197651T3; ATE238931T1; EP1102695A1; WO2000007860A1; EP1102695B1; US6195994B1; KR20010079594A; FR2782047A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hauptzylinder mit hydraulischer Reaktion mit: einem zylindrischen Körper, der eine Arbeitskammer mit variablem Volumen, die mit einem Bremsfluid gefüllt ist, begrenzt; einem Hauptkolben, der in der Arbeitskammer in einer ersten axialen Richtung selektiv verschiebbar montiert ist, um das Volumen dieser Arbeitskammer zu verringern; einer axialen Bohrung, die im Hauptkolben ausgebildet ist und eine Reaktionskammer mit variablem Fassungsvermögen begrenzt, die einem variablen Druck ausgesetzt wird; einem Reaktionskolben, der die Reaktionskammer verschließt und in der axialen Bohrung in der ersten axialen Richtung selektiv verschiebbar montiert ist, um das Fassungsvermögen der Reaktionskammer zu verringern; und einem Rückschlagventil, das selektiv ein Strömen von Fluid von der Reaktionskammer zur Arbeitskammer gestattet.
Ein Hauptzylinder dieser Art ist in die Bremsvorrichtung integriert, die im Stand der Technik durch das Patent EP – 0 662 894 beschrieben ist.
Eine derartige Bremsvorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie die Intensität der Bremskraft im Fall eines plötzlichen Bremsstoßes, insbesondere durch Verlangsamen des Anstiegs der Reaktionskraft, die dieser Bremskraft entgegenwirkt, optimiert.
In jüngerer Zeit hat sich bei der Gestaltung der Bremssysteme die Besorgnis entwickelt, daß man die Reaktionskraft in der entgegengesetzten Richtung zur Bremskraft variieren lassen kann, um die Nutzung der Bremsenergie, die vom Fahrer im Fall von starkem Bremsen ausgeübt wird, zu optimieren.
Die vorliegende Erfindung liegt in diesem Zusammenhang und hat das Ziel, einen Hauptzylinder mit hydraulischer Reaktion mit einfacher Struktur, der diese Funktionalität bietet, vorzuschlagen.
Dazu ist der Hauptzylinder der vorliegenden Erfindung, der außerdem der Gattungsdefinition entspricht, die der obige Oberbegriff gibt, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß er einen abgestuften Kolben aufweist, der schwimmend in der axialen Bohrung zwischen der Reaktionskammer und der Arbeitskammer angebracht ist und entlang der ersten axialen Richtung gegen eine Feder mit abnehmender Länge gleitet, je weiter der variable Druck zunimmt, daß der abgestufte Kolben in dichter Weise in der axialen Bohrung eine ringförmige Kammer begrenzt, die einem niedrigen Druck ausgesetzt wird, und daß das Rückschlagventil in einer axialen Bohrung installiert ist, die den abgestuften Kolben durchquert, wobei dieses Ventil offen oder geschlossen ist, je nachdem ob die Länge der Feder zumindest gleich einem vorbestimmten minimalen Abstand oder geringer als dieser minimale Abstand ist.
Der abgestufte Kolben weist vorzugsweise einen Abschnitt mit kleinerem relativem Durchmesser, der zur Arbeitskammer gerichtet ist, und einen Abschnitt mit größerem relativem Durchmesser, der zur Reaktionskammer gerichtet ist, auf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Rückschlagventil einen Ventilsitz, der auf einem Absatz der axialen Bohrung des abgestuften Kolbens definiert ist, eine Absperreinrichtung, die elastisch zum Sitz in einer zweiten axialen Richtung beaufschlagt wird, die zur ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, und die Nadel auf, die bezüglich des Hauptkolbens fest ist und von welcher ein Ende in die erste axiale Richtung zeigt, um selektiv die Absperreinrichtung vom Ventilsitz zu entfernen, wenn die Länge der Feder zumindest gleich dem vorbestimmten minimalen Abstand ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlich aus der Beschreibung hervor, die nachstehend und keineswegs zur Begrenzung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen gilt:
1 ist eine Schnittansicht der bekannten Bremsvorrichtung, die im vorstehend genannten Patent EP – 0 662 894 beschrieben ist;
2 ist eine Schnittansicht der speziellen Einrichtungen des Hauptzylinders der Erfindung; und
3 ist ein Diagramm, das die Entwicklung des hydraulischen Drucks, der von einem erfindungsgemäßen Hauptzylinder geliefert wird, welcher in einen pneumatischen Bremskraftverstärker integriert ist, in Abhängigkeit von der Eingangskraft, die auf den Reaktionskolben aufgebracht wird, darstellt.
Das frühere Patent EP – 0 662 894 beschreibt ein Bremssystem, das schematisch einen pneumatischen Unterstützungsservomotor 1 und einen Hauptzylinder 2 aufweist.
Der Servomotor weist selbst ein starres Gehäuse 3 auf, das durch eine bewegliche Trennwand 4 mit einer Membran 4a und einem starren Mantel 4b in dichter Weise in zwei Kammern 3a und 3b aufgeteilt ist, welche einen pneumatischen Kolben 5 mitnehmen kann, der im Inneren des Gehäuses 3 beweglich ist.
Die vordere Kammer 3a, deren Vorderseite in dichter Weise durch den Hauptzylinder 2 geschlossen ist, ist stets durch ein Verbindungsstück 6 mit einer Niederdruckquelle (nicht dargestellt) verbunden.
Der Druck in der hinteren Kammer 3b wird durch ein pneumatisches Ventil 7 gesteuert, das durch eine Steuerstange 8 gesteuert wird, die mit einem Bremspedal (nicht dargestellt) verbunden ist.
Wenn sich die Steuerstange 8 in der Ruhestellung befindet, im vorliegenden Fall nach rechts gezogen ist, stellt das pneumatische Ventil 7 eine Verbindung zwischen den zwei Kammer 3a und 3b des Servomotors her.
Wenn die hintere Kammer 3b folglich dem gleichen Niederdruck ausgesetzt wird wie die vordere Kammer 3a, wird der Kolben 5 nach rechts, in die Ruhestellung durch eine Feder 9 zurückgeschoben.
Die Betätigung der Steuerstange 8 nach links hat die Wirkung, in einer ersten Zeit, das pneumatische Ventil 7 so zu verschieben, daß es die Kammern 3a und 3b voneinander isoliert, dann in einer zweiten Zeit dieses pneumatische Ventil so zu verschieben, daß es die hintere Kammer 3b zum Atmosphärendruck öffnet.
Die Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern, die folglich von der Membran 4a wahrgenommen wird, übt auf die bewegliche Trennwand 4 einen Schub aus, der danach strebt, diese nach links zu verschieben und ihr zu ermöglichen, den Kolben 5 mitzunehmen, der sich seinerseits durch Zusammendrücken der Feder 9 verschiebt.
Die Bremskraft, die auf die Steuerstange 8 ausgeübt wird, oder die "Eingangskraft" und die Bremsunterstützungskraft oder "Unterstützungskraft", die sich aus dem Schub der beweglichen Trennwand 4e ergeben, werden folglich gemeinsam in der axialen Richtung X-X+ der Schubstange 8 in der Richtung des Hauptzylinders 2 aufgebracht und vereinigen sich, um die Betätigungskraft dieses letzteren zu bilden.
Genauer wird die Betätigungskraft auf die Kolbenbaugruppe 11 des Hauptzylinders aufgebracht und ruft deren Verschiebung nach links (in 1) in der axialen Richtung X-X+ hervor, was zu einer Druckerhöhung der Bremsflüssigkeit, die in der Arbeitskammer 12 des Hauptzylinders vorhanden ist, und zu einer Betätigung der mit dieser letzteren verbundenen Bremse führt.
Die Kolbenbaugruppe 11 ist tatsächlich zusammengesetzt und weist einen Hauptkolben 13 auf, der mit einer axialen Bohrung 130 versehen ist, die in dichter Weise durch einen Reaktionskolben 14 und eine ringförmige Dichtung 19 verschlossen ist.
Der Reaktionskolben 14 ist in der Bohrung 130 in der axialen Richtung X-X+ und gegen die von einer Feder 24 ausgeübte Kraft verschiebbar angebracht. Dieser Kolben 14 begrenzt in der Bohrung 130 eine Reaktionskammer 15, die mit der Arbeitskammer 12 durch ein Rückschlagventil 22 und eventuell. in der in 2 dargestellten Ausführungsform durch einen Kanal 120, der durch einen vorderen Teil der Bohrung 130 ausgebildet ist, in Verbindung steht.
Wie im Patent EP – 0 662 894 beschrieben, hat das Rückschlagventil 22 die Funktion, selektiv eine Strömung von Bremsfluid von der Reaktionskammer 15 zur Arbeitskammer 12 zu gestatten.
Außerhalb des Durchgangs des Fluids, den das Rückschlagventil 22 zwischen der Arbeitskammer 12 des Hauptzylinders 2 und der Reaktionskammer 15 ermöglicht, gleitet der Hauptkolben 13 in dichter Weise im Hauptzylinder 2, wobei die Dichtheit durch mindestens eine ringförmige Dichtung 18 erhalten wird (1).
Der Hauptkolben 13 ist durch den Ring 20 mit dem starren Mantel 4b verbunden, um zumindest einen Teil der Unterstützungskraft zu empfangen, die durch diesen Mantel ausgeübt wird.
Der Reaktionskolben 14 ist seinerseits axial gegenüber einer Schubstange 21 angeordnet, die auf diesen zumindest die Eingangskraft übertragen kann, die auf die Steuerstange 8 in den 1 und 2 nach links ausgeübt wird.
Der erfindungsgemäße Hauptzylinder weist außerdem einen abgestuften Kolben 23 auf, der schwimmend in der axialen Bohrung 130 zwischen der Reaktionskammer 15 und der Arbeitskammer 12 angebracht ist und in einer Richtung gleitet, die eine Feder 26 bei der Betätigung der Bremse zusammendrücken kann, anders gesagt in der axialen Richtung X-X+.
Der abgestufte Kolben 23 begrenzt in dichter Weise in der axialen Bohrung 130 eine ringförmige Kammer 27, die einem niedrigen Druck ausgesetzt wird und beispielsweise mit dem Inneren des Servomotors durch einen Kanal 28 in Verbindung gebracht wird.
Das Rückschlagventil 22 ist an einer axialen Bohrung 230 installiert, die den abgestuften Kolben 23 durchquert, wobei dieses Rückschlagventil 22 in Abhängigkeit vom Zustand der Dehnung der Feder 26 offen oder geschlossen ist.
Wie die 2 zeigt, weist der abgestufte Kolben 23 einen Abschnitt 231 mit kleinerem relativem Durchmesser, der zur Arbeitskammer 12 gerichtet ist und durch eine ringförmige Dichtung 25 in dichter Weise in der Bohrung 130 gleitet, und einen Abschnitt 232 mit größerem relativem Durchmesser auf, der zur Reaktionskammer 15 gerichtet ist und durch eine ringförmige Dichtung 29 in dichter Weise in der Bohrung 130 gleitet.
Das Rückschlagventil weist beispielsweise einen Ventilsitz 221, der an einem Absatz der axialen Bohrung 230 des abgestuften Kolbens 23 definiert ist, eine Kugel 222, die elastisch zum Sitz in der axialen Richtung X+X- beaufschlagt wird, die zur axialen Betätigungsrichtung X-X+ entgegengesetzt ist, und eine Nadel 223 auf, die bezüglich des Hauptkolbens 13 fest ist und von welcher ein Ende 224 in die axiale Betätigungsrichtung X-X+ zeigt, um die Kugel 222 von ihrem Sitz 221 zu entfernen, wenn die Länge der Feder 26 ausreicht, um die Verschiebung der Kugel durch das Ende der Nadel zu ermöglichen, das heißt solange wie der Druck in der Reaktionskammer 15 relativ mäßig bleibt.
Die Funktion des Hauptzylinders der Erfindung ist folgendermaßen.
Solange die Eingangskraft F, die auf den Reaktionskolben 14 aufgebracht wird, relativ gering ist, bleibt das Rückschlagventil 22 offen, so daß sich der Druck in der Reaktionskammer 15 wie der Druck in der Arbeitskammer 12 entwickelt, wobei diese Situation durch den Bereich R1 in 3 dargestellt ist.
Insofern als sich der Druck in der Reaktionskammer 15 erhöht, nimmt die Kraft hydraulischen Ursprungs, die auf den abgestuften Kolben 23 wirkt, zu, so daß sich dieser Kolben in der axialen Betätigungsrichtung X-X+ durch Zusammendrücken der Feder 26 verschiebt.
Wenn die Feder 26 einen vorbestimmten Druck erreicht hat, hört das Ende 224 der Nadel 223 auf, an der Kugel 222 zu ruhen, so daß sich das Rückschlagventil 22 schließt. Diese Situation ist in 3 durch den Bereich R2 dargestellt, der sich vom Bereich R1 durch die Tatsache unterscheidet, daß eine sehr geringe Steigerung der Eingangskraft F eine beträchtliche Steigerung des Drucks P des Bremsfluids erzeugt.

Claims

Hauptzylinder mit hydraulischer Reaktion mit: einem zylindrischen Körper (2), der eine Arbeitskammer (12) mit variablem Volumen, die mit einem Bremsfluid gefüllt ist, begrenzt; einem Hauptkolben (13), deir in der Arbeitskammer (12) in einer ersten axialen Richtung (X-X+) selektiv verschiebbar montiert ist, um das Volumen dieser Arbeitskammer zu verringern; einer axialen Bohrung (130), die im Hauptkolben (13) ausgebildet ist und eine Reaktionskammer (15) mit variablem Fassungsvermögen begrenzt, die einem variablen Druck ausgesetzt wird; einem Reaktionskolben (14), der die Reaktionskammer (15) verschließt und in der axialen Bohrung (130) in der ersten axialen Richtung (X-X+) selektiv verschiebbar montiert ist, um das Fassungsvermögen der Reaktionskammer (15) zu verringern; und einem Rückschlagventil (22), das selektiv ein Strömen von Fluid von der Reaktionskammer (15) zur Arbeitskammer (12) gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß er einen abgestuften Kolben (23) aufweist, der schwimmend in der axialen Bohrung (130) zwischen der Reaktionskammer (15) und der Arbeitskammer angebracht ist (12) und entlang der ersten axialen Richtung (X-X+) gegen eine Feder (26) mit abnehmender Länge gleitet, je weiter der variable Druck zunimmt, daß der abgestufte Kolben (23) in dichter Weise in der axialen Bohrung (130) eine ringförmige Kammer (27) begrenzt, die einem niedrigen Druck ausgesetzt wird, und daß das Rückschlagventil (22) in einer axialen Bohrung (230) installiert ist, die den abgestuften Kolben (23) durchquert, wobei dieses Rückschlagventil (22) offen oder geschlossen ist, je nachdem ob die Länge der Feder, die die Position des abgestuften Kolbens (23) bezüglich einer Nadel (223) umsetzt, die bezüglich des Hauptkolbens (13) fest ist, zumindest gleich einem vorbestimmten minimalen Abstand oder geringer als dieser minimale Abstand ist.
Hauptzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestufte Kolben (23) einen Abschnitt (231) mit kleinerem relativem Durchmesser, der zur Arbeitskammer (12) gerichtet ist, und einen Abschnitt (232) mit größerem relativem Durchmesser, der zur Reaktionskammer (15) gerichtet ist, aufweist.
Hauptzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (22) einen Ventilsitz (221), der auf einem Absatz der axialen Bohrung (230) des abgestuften Kolbens (23) definiert ist, eine Absperreinrichtung (222), die elastisch zum Sitz (221) in einer zweiten axialen Richtung (X+X-) beaufschlagt wird, die zur ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, und die Nadel (223) aufweist, von welcher ein Ende (224) in die erste axiale Richtung (X-X+) zeigt, um selektiv die Absperreinrichtung (222) vom Ventilsitz (221) zu entfernen, wenn die Länge der Feder zumindest gleich dem vorbestimmten minimalen Abstand ist.