MASTER BRAKE CYLINDER WITH FAST-FILL CHAMBER

Abstract: In a master brake cylinder for a hydraulic brake system with a brake booster acted upon by a pressure difference, a fast-fill stage 15 is provided which, in the initial phase of a brake-pedal actuation, fills the brake system with hydraulic fluid while the pedal travel is relatively short and becomes inoperative when a shut-down pressure is reached. The shut-down pressure of the fast-fill stage is altered as a function of the pressure difference (p2-p1) acting on the brake booster 10. <IMAGE>

Description: Hauptbremszylinder mit Füllstufe Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder für eine hydraulische Bremsanlage mit einem druckdifferenzbeaufschlagten Bremskraftverstärker und einer Füllstufe, welche in der Anfangsphase einer Bremspedalbetätigung die Bremsanlage bei relativ kurzem Pedalweg mit Hydraulik-Flüssigkeit auffüllt und bei Erreichen eines Abschaltdruckes der Hydraulik-Flüssigkeit unwirksam wird. Hauptbremszylinder mit einer sogenannten Füllstufe sind bekannt, vgl. US-PS 4 086 770. Mit einer Füllstufe wird erreicht, dass bei einer Bremsbetätigung in der Anfangsphase des Pedalweges die Bremsanlage schnell mit Hydraulik-Flüssigkeit aufgefüllt wird. Sobald ein bestimmter Druck in der Hydraulik-Flüssigkeit erreicht ist, schaltet die Füllstufe ab, d.h. wird unwirksam. Bei weiterem Durchdrücken des Bremspedals wird in der Bremsanlage kaum noch Hydraulik-Flüssigkeit bewegt, sondern der Pedaldruck in bekannter Weise hydraulisch in Bremsdruck umgesetzt. Ist ein Hauptbremszylinder ohne zusätzliche Massnahmen gemäss der US-PS 4 086 770 mit einer Füllstufe versehen, so spürt der Fahrer beim Drücken der Bremse das Abschalten der Füllstufe bei Erreichen des Abschaltdruckes, da sich der Widerstand des Bremspedals sprunghaft ändert. Diese ruckartige Änderung des Widerstandes des Bremspedals kann den Fahrer verunsichern oder auch als unangenehm empfunden werden. Bekanntlich können die Hauptbremszylinder hydraulischer Bremsanlagen mit sogenannten Bremskraftverstärkern versehen werden. Ein Bremskraftverstärker unterstützt die Wirkung des Bremspedals und weist in der Regel zwei Kammern mit einer beweglichen Trennwand auf, wobei mittels des Motors zwischen den Kammern eine Druckdifferenz erzeugt wird, wodurch die bewegliche Trennwand die Wirkung des Bremspedals unterstützend auf die Kolben des Hauptbremszylinders drückt. Wird ein mit einer Füllstufe versehener Hauptbremszylinder auch mit einem Bremskraftverstärker ausgerüstet, so kann die eingangs erwähnte sprunghafte Änderung des Pedalwiderstandes vermieden werden, da die Füllstufe direkt vom Bremskraftverstärker beaufschlagt werden kann und nicht vom Bremspedal, so dass auch der Abschaltvorgang der Füllstufe im Bremspedal kaum spürbar ist. Der Abschaltdruck der Füllstufe soll zweckmässigerweise relativ hoch sein, damit beispielsweise ein 9" und 8'' Tandemverstärker durch einen 9" Einfachverstärker ersetzt werden kann Der Abschaltdruck würde in diesem Falle bei etwa 30-40 bar liegen. Wird aber ein Hauptbremszylinder mit Füllstufe und Bremskraftverstärker versehen, so entstehen bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers erhebliche Probleme, da der Fahrer dann auch die Betätigungskraft für die Füllstufe bis zu dem relativ hohen Abschaltdruck direkt über das Pedal aufbringen muss. Aus der DE-AS 24 60 529 ist ein Tandem-Hauptzylinder für eine hydraulische Bremsanlage bekannt, dessen Primärkolben durch ein Abtriebsglied eines pedalbetätigten Bremskraftverstärkers mit beweglicher Wand verstellbar ist, über dem sich ein Fluiddruckunterschied erzeugen lässt mit einer Einrichtung, die bei Ausfall des Betriebsdruckes des Bremskraftverstärkers den Pedalbetätigungsaufwand selbsttätig verringert und hierzu ein in die Offenstellung vorgespanntes, durch den Betriebsdruck des Brems kraftverstärkers in die Schliessstellung gedrängtes Ventil aufweist, das die Verbindung zwischen einem Fluidbehälter und einem Druckraum steuert, wobei die Einrichtung einen Hilfskolben aufweist, der einen gröBeren Durchmesser als der Primärkolben hat und zwischen dem Abtriebsglied des Bremskraftverstärkers und dem Primärkolben des Hauptzylinders in dem vom Betriebsdruck des Bremskraftverstärkers gesteuerten Druckraum angeordnet ist. Dieser Tandem-Hauptbremszylinder erfordert jedoch relativ lange Abmessungen, da das gesamte benötigte Bremsflüssigkeitsvolumen vom Primär- und Sekundärdruckraum zur Verfügung gestellt werden muss, weshalb der Hub der Primär- und Sekundärkolben entsprechend gross ist. Auch besitzt der Tandem-Hauptzylinder gemäss der DE-AS 24 60 529 keine Füllstufe sondern lediglich eine Einrichtung, die das hydraulische Ubersetzungsverhältnis des Hauptbremszylinders ändert, sobald die Bremskraftverstärkung ausfällt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hauptbremszylinder für eine hydraulische Bremsanlage mit Füllstufe und Bremskraftverstärker zu schaffen, welcher auch bei Ausfall des Bremskraftverstärkers keine störenden Unregelmässigkeiten bei der Bremspedalbetätigung aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss der Hauptbremszylinder so ausgestaltet, dass sich der Abschaltdruck der Füllstufe in Abhängigkeit von der den Bremskraftverstärker beaufschlagenden Druckdifferenz verändert. Die Erfindung ermöglicht also, dass der Abschaltdruck für die Füllstufe bei funktionierendem Bremskraftverstärker, also bei Vorliegen der erforderlichen Druckdifferenz, relativ hoch ist, während bei Ausfall des Bremskraftverstärkers, also einem Verschwinden der erforderlichen Druckdifferenz, der Abschaltdruck relativ niedrig ist. Somit hat im letzteren Fall der Fahrer bei Ausfall des Bremskraftverstärkers nicht den hohen Abschaltdruck der Füllstufe über das Bremspedal aufzubringen. Ohne die erfindungsgemäss vorgesehene Abhängigkeit des Abschaltdruckes von der Druckdifferenz des Bremskraftverstärkers würde der Fahrer bei dessen Ausfall plötzlich einen erheblich veränderten Widerstand des Bremspedales vorfinden, was ihn verwirren oder verunsichern könnte. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abschaltdruck der Füllstufe der den Bremskraftverstärker beaufschlagenden Druckdifferenz direkt proportional ist, wobei ein bestimmter Mindest-Abschaltdruck vorgesehen ist, welcher auch bei Ausfall des Bremskraftverstärkers wirksam ist. Durch diese stufenlose Anpassung des Abschaltdruckes an die den Bremskraftverstärker beaufschlagende Druckdifferenz ist gewährleistet, dass der Fahrer bei einer Bremsanlage mit Füllstufe die möglichen Veränderungen am Bremskraftverstärker nicht wahrnimmt. Die Kraft/Druck-Kennlinie bleibt bei jedem Unter- bzw. Uberdruck des Bremskraftverstärkers praktisch unverändert, so daB der Fahrer nicht durch UnregelmäBigkeiten verwirrt wird. Zwar ändern sich mit unterschiedlichen Druckdifferenzen des Bremskraftverstärkers die Pedalwege geringfügig, doch wird dies vom Fahrer kaum erkannt, jedenfalls wird er hierdurch nicht irritiert. Der erfindungsgemäss vorgesehene Mindest-Abschaltdruck der Füllstufe wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung derart erzeugt, dass die Füllkammer der Füllstufe über ein vorgespanntes Ventil mit einem Hydraulik-Flüssigkeitsreservoir verbindbar ist, wobei die Vorspannung des Ventils dem Mindest Abschaltdruck entspricht. Die Abhängigkeit des Abschaltdruckes der Füllstufe und die gleichzeitige Gewährleistung eines Mindest-Abschaltdruckes wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens dadurch erreicht, dass das Schliessglied eines die Füllkammer der Füllstufe mit dem Hydraulik-Flüssigkeitsreservoir verbindenden Ventils durch eine Feder in die Schliessstellung gespannt ist, wobei neben der Feder noch ein ebenfalls das Schliessglied des Ventil beaufschlagender Kolben vorgesehen ist, welcher seinerseits durch die Druckdifferenz des Bremskraftverstärkers bewegt wird. Bei Ausfall der Druckdifferenz des Bremskraftverstärkers erzeugt somit der Kolben keine das Ventil schliessende Kraft, so dass die Feder alleine den Mindest-Abschaltdruck definiert. Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Hauptbremszylinder mit Füllstufe und Bremskraftverstärker. An einem Bremskraftverstärker 10, welcher als bekannt vorausgesetzt werden kann, ist ein Hauptbremszylinder 12 angeschraubt. Die Füllstufe ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 angedeutet. Die vom Fahrer auf das Bremspedal (nicht gezeigt) aufgebrachte Bremskraft wird in üblicher Weise über die Pedal-Stange 14 eingeleitet. Die Anschlüsse für einen ersten und einen zweiten Bremskreis sind durch die Bezugszeichen 16 bzw. 18 angedeutet. Ein Zwischenkolben 20 trennt die beiden Bremskreise. Der Bremskraftverstärker 10 weist zwei Kammern auf, die durch eine Wand 22 getrennt sind, nämlich eine Uberdruckkammer 24 und eine Unterdruckkammer 26. Eine Feder 23 drückt die Wand 22 in der Figur nach rechts. Die über die Pedal-Stange 14 eingeleitete Kraft wird über die elastische Reaktionsscheibe 28 auf den Ausgangsstössel 30 und einen Hochdruckkolben 32 übertragen. Der Hochdruckkolben 32 ist von einem Füllkolben 33 umgeben, welcher die Füllkammer 36 einschliesst. Eine Manschette 34 ist zwischen der Füllkammer 36 und der Hochdruckkammer 38 angeordnet. Sie lässt Hydraulik-Flüssig- keit aus der Füllkammer 36 in die Hochdruckkammer 38 passieren. Eine Ausgleichsbohrung 40 verbindet über eine Längsbohrung 42, eine Querbohrung 44, eine Kammer 46 und eine Passage 48 die Füllkammer 36 mit einem Hydraulik-Flüssigkeitsreservoir 50. Das Hydraulik-Flüssigkeitsreservoir 50 ist als Zylinder ausgestaltet, in dem sich ein Kolben 52 bewegen kann. Ein Kanal 56 verbindet die Unterdruckkammer 26 des Bremskraftverstärkers 10 mit einer Kammer 55, welche nicht mit Hydraulik-Flüssigkeit gefüllt ist und den Kolben 52 auf der vom Hydraulik-Flüssigkeitsreservoir 50 abgekehrten Seite beaufschlagt. Somit wirkt auf den Kolben 52 einerseits der Atmosphärendruck des Hydraulik Flüssigkeitsreservoirs 50 und andererseits der Unterdruck Pl der Unterdruckkammer 26. Sofern also in der Unterdruckkammer 26 des Bremskraftverstärkers 10 ein Unterdruck erzeugt wird, erfährt der Kolben 52 in der Figur eine nach unten gerichtete Kraft, welche durch die Differenz der Flächen A1 und A2 sowie die Druckdifferenz aus dem atmosphärischen Druck und dem Unterdruck p1 definiert ist. Diese Kraft überträgt der Kolben 52 mittels eines Stössels 54 auf ein Blechteil 58, welches seinerseits wiederum auf ein Ventilschliessglied 60 einwirkt. Das insgesamt mit dem Bezugs zeichen 61 versehene Ventil weist weiterhin ein geklipstes Blechteil 62 auf, an dem sich eine Feder 64 abstützt, welche auf das Blechteil 58 einwirkt, welches seinerseits das Ventilschliessglied 60 beaufschlagt. Ein Kanal 63 verbindet über eine Kanalabzweigung 65 das Ventil 61 mit der Füllkammer 36. Weiterhin verbindet der Kanal 63 auch das Ventil 61 mit der Hochdruckkammer 38. In dieser Verbindung ist ein Steuerkolben 68 mit einer Dichtung 69 abdichtend angeordnet. Nachfolgend ist die Funktion des Hauptbremszylinders erläutert. Bei einer Betätigung des (nicht gezeigten) Bremspedals wird die Pedal-Stange 14 nach links verschoben. Dadurch legt sich das ringförmig elastische Ventilelement 70 auf den zugehörigen Ventilsitz 72 und trennt die Verbindung zwischen den Kammern 24 und 26 des Bremskraftverstärkers 10. Bei weiterer Bewegung trennt sich das ringförmige Ventilelement 74, welches einstückig mit dem Ventilelement 70 ausgebildet ist, von dem zugehörigen Ventilsitz 76 und Luft unter Atmosphärendruck (P2) kann in die Uberdruckkammer 24 einströmen. Der Druckunterschied zwischen der Uberdruckkammer 24 und der Unterdruckkammer 26, in welcher in bekannter Weise ein Vakuum erzeugt wird, bewirkt eine Bewegung der die Kammern trennenden Wand 22 in der Figur nach links. Dabei wird von der Wand 22 der Füllkolben 33 der Füllstufe 13 verschoben und Druck aufgebaut, nachdem die Ausgleichsbohrung 40 von der Dichtung 41 überfahren ist. Dieser Druck wird durch Umklappen der Manschette 34 in die Hochdruckkammer 38 übertragen. Die von der beweglichen Wand 22 auf den Füllkolben 33 übertragene Kraft wird vom Fahrer nicht wahrgenommen, da keine Rückwirkung auf das Bremspedal erfolgt. Durch die bewegliche Wand 22 wird auch der Ausgangsstössel 30, welcher den Hochdruckkolben 32 antreibt, in der Figur nach links bewegt. Wird ein Druck erreicht, der multipliziert mit der Abdichtfläche des Ventilschliessgliedes 60 eine Kraft ergibt, die grösser ist als die Kraft der Feder 64 zuzüglich der durch die Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck (P2) und dem Unterdruck (P1) bewirkten Kraft auf den Kolben 52, so hebt das Blechteil 58 vom Ventilschliessglied 60 ab und der Druck in der Füllkammer 36 kann nicht weiter erhöht werden. Bei einer weiteren Drucksteigerung in der Hochdruckkammer 38 drückt der zuvor druckausgeglichene Steuerkolben 68 über den Stössel 66 das Blechteil 58 vom Ventilschliessglied 60 weg. Dadurch kann sich der Druck in der Füllkammer 36 vollständig abbauen und es ist keine Verlustarbeit mehr erforderlich, um den Füllkolben 33 zu bewegen, so dass die weiter aufgebrachte Pedalkraft ausschliesslich zur Druckerzeugung in der Hochdruckkammer dient.

Claims: An hydraulic brake system comprising a master cylinder (12) which comprises a fast-fill stage (15) including a filling piston (33) and a filling chamber (36) to fill the brake system with hydraulic fluid at a relativley short pedal displacement in an initial phase of brake pedal actuation, and further comprising a valve (61) disposed between the filling chamber (36) and a reservoir (50) for the hydraulic fluid, a minimum cut-off pressure of the fast-fill stage being generated such as to bias the closure member (60) of the valve (61) by means of a spring, said bias of the closure member corresponding to the force generated by the minimum cut-off pressure, characterized in that a brake pressure booster (10) actuated by differential pressure is provided, and in that a force dependent upon the pressure difference (p2-p1) prevailing in the brake pressure booster (10) acts on the closure member (60) of the valve (61) for control of the cut-off pressure. The hydraulic brake system as claimed in claim 1, characterized in that the fast-fill stage (15) becomes ineffective when there is no pressure difference in the brake pressure booster (10). The hydraulic brake system as claimed in claim 2, characterized in that the spring (64) of the valve (61) and a piston (52) which is movable by the pressure difference (p2-p1) of the brake pressure booster (10) press the valve closure member (60) into closing position. The hydraulic brake system as claimed in claim 3, characterized in that the reservoir (50) for hydraulic fluid is shaped like a cylinder in which the piston (52) is guided. The hydraulic brake system as claimed in claim 4, characterized in that the brake pressure booster (10) comprises two chambers (24,26) in one of which low pressure can be generated, and that the piston (52) is pressurized by the low pressure in the low pressure chamber (26) at its side facing the valve (61) and by atmospheric pressure at its side remote from the valve (61). The hydraulic brake system as claimed in one of claims 3 to 5, characterized in that the tension of the spring (64) corresponds to the force generated by the minimum cut-off pressure and acting in opening sense on the valve closure member (60). The hydraulic brake system as claimed in one of claims 2 to 6, characterized in that a passage (63) is provided between the valve (61) and the high pressure chamber (38) of the master cylinder (12) in which passage a control piston (68) is sealingly arranged so as to pressurize the valve closure member (60) in the direction of its opening position. The hydraulic brake system as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the filling piston (33) closes a compensation bore (40) between the filling chamber (36) and the reservoir (50) at the start of brake actuation. The hydraulic brake system as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the filling piston (33) is pressurized directly by the movable member (22) of the brake pressure booster (10).

Inventors: FRIEDSAM, LUDWIG
Applicants: LUCAS INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY
Application year: 1986
Main classification: B60T11
IPC codes: B60T11, B60T13