DE1226444B - Hilfskraftverstaerkter Geberzylinder, insbesondere fuer Kraftfahrzeugbremsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c - 54/02

Nummer: 1226 444

Aktenzeichen: T 19897 11/63 c

Anmeldetag: 30. März 1961

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft einen hilfskraftverstärkten Geberzylinder, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen, dessen Kolben unmittelbar vom Druckmittelstrom einer ersten Druckmittelquelle beaufschlagt ist und mit einem pedalbetätigten Stellglied einen Ventilverschluß für den Weg des Druckmittels von der Druckmittelquelle zum Behälter bildet, sowie mit einem Zuschaltventil für eine zweite Druckmittelquelle, das mit der von dem Stellglied ausgeübten Kraft bei Ausfall der ersten Druckmittelquelle zu betätigen ist.

Nach Ausfall der Pumpe wird bei Geberzylindern dieser Art ein Kraftschluß zwischen dem Stellglied und dem Kolben hergestellt, so daß der Empfänger mit Fußkraft bewegt werden kann.

Bei einer bekannten Bremse wirkt ebenfalls der Druck einer Druckmittelpumpe auf den Kraftkolben des Hauptzylinders, wobei die Druckhöhe durch ein pedalbetätigtes Ventil gesteuert wird."Bei Ausfall der Druckmittelquelle setzt sich das pedalbetätigte Stellglied kraftschlüssig auf den Kraftkolben des Hauptzylinders auf. Die Anordnung ist bei dieser bekannten Vorrichtung so getroffen, daß der Druck der Pumpe in einem ringförmigen Arbeitsraum auf das Stellglied über eine-kleine und auf den Kraftkolben mit einer großen Fläche wirkt. Die Speicherzuschaltung erfolgt über ein besonderes Zuschaltventil, das über je eine Rohrleitung mit dem Ringraum und einem Druckraum hinter dem Kraftkolben in Verbindung steht und das seinerseits einen Kolben oder eine Membran besitzt, die sich dann verschieben und einen Zufluß für das Druckmittel aus dem Speicher zum Servogerät öffnen, wenn zwischen den Drücken in den beiden Leitungen ein Druckverhältnis entsteht, das dem Druckverhältnis nicht mehr entspricht, das durch das Verhältnis der Wirkflächen auf beiden Seiten des Kraftkolbens gegeben ist.

Bei dieser Anordnung ist es von Nachteil, daß das Druckverhältnis auch von der Kraft der Rückstellfeder des Kraftkolbens abhängt, so daß die Betätdgungskraft für die Speicherzuschaltung sich über den Weg des Kraftkolbens ändert. Auch daß bei Tandemanordnung von zwei Kraftkolben für zwei unabhängige hydraulische Kreise je ein getrenntes Zuschaltventil vorgesehen werden muß, ist als Mangel zu betrachten.

Um die vorstehend beschriebenen Nachteile auszuschalten, hat man auch schon einen hilfskraftverstärkten Geberzylinder vorgeschlagen, bei dem automatisch ein Druckspeicher über ein hydraulisches Gestänge zuschaltbar ist. Hier wird nach Ausfall der den Pumpenkreis versorgenden Pumpe der Raum vor dem Hilfskraftverstärkter Geberzylinder,
insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen

Anmelder:

Alfred Teves Maschinen- und Armaturenfabrik

Kommandit-Gesellschaft,

Frankfurt/M., Rebstöckerstr. 41-53

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Fritz Ostwald,
Frankfurt/M.-Buchschlag

Kolben drucklos, und bereits die geringste durch Muskelkraft erzeugte Druckerhöhung des Hauptzylinders schiebt das Kolbenglied des Umschaltventils gegen ein Steuerventil und läßt nun den Speicherdruck eines vorgeschalteten Speichers über das jetzt geöffnete Ventil wirken.

Derartigen hilfsverstärkten Geberzylindern haften jedoch Mängel an, die sich bei der Verwendung eines hydraulischen Gestänges erfahrungsgemäß zeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hilfskraftverstärkten Geberzylinder zu schaffen, der außer der Pumpenverstärkung und der reinen Fußkaftbetätigung auch noch die Betätigung durch die Kraft einer zweiten Druckmittelquelle, z. B. eines Druckspeichers, ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von Steuerelementen, die am Kolben und/oder am Stellglied angeordnet sind, bei Ausfall des Druckes der ersten Druckmittelquelle ein Gestänge zur Betätigung des Zuschaltventils gebildet. Vorzugsweise ist im Stellglied, das in an sich bekannter Weise durch eine Mittelbohrung als Weg für das Druckmittel hohl ausgebildet ist, oder im Kolben mit begrenzter Axialbeweglichkeit ein Ventilsitz angeordnet, der bei einer Bewegung von der Größe dieser Axialbeweglichkeit auf einen Mechanismus zur Öffnung eines Zuschaltventils für eine zweite Druckmittelquelle einwirkt.

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen hilfskraftverstärkten Geberzylinder, dessen Betätigung durch eine Pumpe und einen Druckspeicher erfolgt. Zu dieser Ausführungsform gehören eine Stange am Kolben, ein Betätigungshebel am Stellglied, ein weiterer Betätigungshebel und ein Zuschaltventil für den Druckspeicher im Gehäuse des Geberzylinders, sowie

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ein um einen gewissen Weg zwischen Anschlägen am Kolben und an der Stange verschieblicher Büchse, die alle kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wenn eine druckdichte Berührung zwischen dem Stellglied und dem Ventilsitz hergestellt ist. Für den Fall,,daß beide Druckmittelquellen nicht mehr zur Verfugung stehen, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß am Ende der Relativbewegung um die Strecke* eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Stellglied, Büchse und Kolben besteht.

Ferner ist in der Erfindung dafür Sorge getragen, daß durch das Zuschaltventil die zweite Druckmittelquelle vom Zutritt zu dem Geberzylinder abgesperrt ist, solange die erste Druckmittelquelle in Betrieb ist.

Erne besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes stößelbetätigtes. Zuschaltventil im Gebergehäuse, eine in einer Nut der Bohrung für das Stellglied angeordnete, um eine Achse schwenkbare Leiste, an der sich der Stößel abstützt und einen zweiarmigen Hebel, der am Stellglied angelenkt ist und dessen eines Ende an der Leiste anliegt, während das andere Ende mit einer am Geberkolben befestigten Stoßstange zusammenwirkt. Hierbei ist der Ventilsitz an der Stirnseite der Büchse angeordnet, die sich gegen den Druck einer Feder in einer Federkammer im Geberkolben axial bewegt und durch deren Bohrung die Stoßstange mit Spiel hindurchgeführt ist, wobei die Axialbeweglichkeit um die Strecke* im Kolben in der einen Richtung durch einen Bund an der Büchse und in der anderen Richtung durch einen Anschlag an der Stoßstange begrenzt ist.

Der Stößel ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung in der Wand des Gebergehäuses derart geführt; daß sein eines Ende in die mit einem Abfluß zu einem Behälter verbundene Bohrung hineinragt, die an den Behälter angeschlossen ist, in die die druckmitteldürchströmte Mittelbohrung des Stellgliedes mündet und in der die Leiste aufgenommen ist, und daß sich sein anderes Ende in einer Verbindungsleitung zwischen dem Speicheranschluß und einem Pumpenanschluß des Gebergehäuses befindet. Wenn der Durchmesser des Ventilsitzes größer gehalten ist als der Durchmesser der Führung der Büchse im Kolben, dann entsteht beim Einsetzen der Hilfskraftunterstützung durch den Behälterdruck eine verstärkte Reaktionskraft auf das Stellglied, so daß der Bedienungsmann des Geberzylinders darauf aufmerksam wird, wenn die Pumpenunterstützung absinkt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

A b b. 1 eine schematische Darstellung der hydraulischen Anlage mit einem Ausführungsbeispiel des Gebers im Längsschnitt,

A b b. 2 ein Schnitt auf der Linie A-A von A bb. 1, Abb. 3 eine Einzelheit aus Abb. 1.

In A b b. 1 sind eine Pumpe mit 1, ein Speicherladeventil mit 2, ein Druckspeicher mit 3, ein Behälter mit 4, ein Geberzylinder mit 5, ein Pedal mit 6 und seine Druckstange mit 7 gekennzeichnet.

Für den Fall eines Pumpendefektes ist der Druckspeicher 3 gegen Entladen in eine Leitung 30 zur Pumpe 1 durch ein nicht dargestelltes Rückschlagventil gesichert.

Der Geberzylinder 5 setzt sich aus einem Kraftzylinder 8 und einem Steuerteil 9 zusammen. Im Zylinder 10 des Kraftzylinders 8 gleitet ein Kraftkolberi 11, der in einer Bohrung 12 eine als Ventilsitz wirkende Büchse 13 trägt und mit einer Stange 14 fest verbunden ist. Die Büchse hat einen Bund mit einer Dichtkante 15. Die eine Stirnfläche 16 eines Bundes 17 liegt der einen Kolbenstirnseite 18 gegenüber. Die Stange 14 durchdringt mit großem Spiel eine Bohrung 20 der Büchse 13. Ein Anschlag 19 der Stange 14 erlaubt eine Relativbewegung zwischen Büchse 13 und Kolben 11 um den Betrag x, wobei eine Feder 47 die Büchse 13 gegen den Anschlag 19 drückt. Die Stirnseite der Büchse 13 ist zwecks Zusammenarbeit mit dem Ventilverschluß um eine Versenkung 21 nach innen versetzt, so daß die abgesetzte Stirnseite 22 zum kraftschlüssigen Zusammenwirken mit einem Stellglied 23 kommen kann.

Das Stellglied 23 bewegt sich in einer Bohrung 24 des Gehäuses 25 des Steuerteils 9 der Vorrichtung, in dem auch ein Zuschaltventil 26 für den Druckspeicher 3 untergebracht ist. Die Bohrung 24 ist zu einem Ringraum 27 ausgeweitet, an den mit einem Anschluß 28 die Verbindung zum Behälter 4 hergestellt ist; Durch Versetzung der Mittelachsen der Bohrung 24 und des Ringraumes 27 ist gegenüber dem Zuschaltventil 26 genügend Raum geschaffen zur Aufnahme einer Kippleiste 29, die mit Zapfen oder sonstwie schwenkbar in den Stirnseiten des Ringraumes 27 gelagert ist. An einen Gehäuseanschluß 30 ist die Pumpe 1 angeschlossen. Von dort geht ein Kanal 31 zu einer Erweiterung 32 der Gehäusebohrung 24, deren Durchmesser so gehalten ist, daß ein Anschlag für die benachbarte Stirnfläche 18 des Kolbens 11 entsteht. Die Erweiterung 32 steht durch eine Mittelbohrung 33 und eine Queröffnung 34 im Stellglied 23 mit dem Ringraum 27 und dem Ablauf 28 zum Behälter 4 in Verbindung.

5 Die Rückstellbewegung des Stellgliedes 23 geschieht unter der Wirkung des niedrigen Umlaufdruckes der Pumpe 3 oder der Kraft einer nicht dargestellten Feder, die beispielsweise am Pedal 6 angreifen kann.

In der Ausgangsstellung liegt das Stellglied 23 mit einem Anschlag 35 an der Wand der Bohrung 32 an. In einer Warze des Gehäuseteils 25 ist ein Zuschaltventil 26 für den Druckspeicher 3 untergebracht, dessen Ventilkugel 36 unter der Einwirkung einer Feder und des Speicherdruckes im Speicheranschluß 37 auf ihren Ventilsitz 41 gehalten wird. Sie kann von einem Stößel 38 aufgestoßen Werden, der in einer Bohrung 39 des Gehäuses 25 geführt ist und in Ruhestellung mit seinem einen Ende um ein Stück von der Ventilkugel 36 entfernt ist. Dieses Ende ragt in eine Querbohrung 40, die den Kanal 31 mit dem Ventilsitz 41 des Zuschaltventils 26 verbindet. Das andere Ende des Stößels ruht auf der Leiste 29 in dem Ringraum 27. Ein zweiarmiger Hebel 42 ist drehbar um die Achse 43 in der Öffnung 34 des Stellgliedes 23 befestigt. Sein eines Ende 44 wirkt auf die Leiste 29 ein, wenn das Ende 45 der Schaltstange 14 auf das andere Ende 46 des Hebels 42 drückt.

Die in Ab b. 3 vergrößert dargestellte Einzelheit »α« aus Abb. 1 zeigt die Ausgangsstellung des Kraftkolbens 11 und der Büchse 13 zueinander. Der Durchmesser des Dichtsitzes ist mit D, der Durchmesser der Führung der Büchse 13 mit d bezeichnet. Dadurch, daß D größer als d ist, entsteht eine durch D-d bestimmte Differenzringfläche bei 15, die einen Teil der Ringfläche 16 darstellt.

Solange das Pedal 6 unbetätigt bleibt, strömt das Druckmittel von der Pumpe 1 durch das Speicherladeventil 2 in den Anschluß 3 und von dort durch

den Kanal 31, die Bohrung 32, die Mittelbohrung 33, des Stellglieds 23, die Öffnung 34, den Ringraum 27 und den Anschluß 28 in den Ablauf zum Behälter 4. Die Pumpe kann also drucklos fördern.

Wird durch Betätigung des Pedals 6 und des Stö- S ßels 7 das Stellglied 23 in Richtung auf die als Ventilsitz wirkende Büchse 13 bewegt, dann nähert es sich der Differenzringfläche bei 15. Der Druckmittelstrom wird hier gedrosselt und fließt auf dem Wege über 33, 34, 27 und 28 zum Behälter 4 zurück. Der durch diese Drosselung aufgebaute Druck beaufschlagt die Stirnfläche 18 des Kraftkolbens 11 und drückt ihn in den Arbeitsraum des Zylinders 10 hinein. Gleichzeitig wird durch Beaufschlagung der durch D-d bestimmten Ringfiäche mit demselben Druck die Büchse

13 gegen den Anschlag 19 gedrückt.

Während dieser Phase des Bremsvorgangs ist die Stirnseite 22 der Büchse 13 vom Behälterdruck beaufschlagt, und die Kammer 12 wird durch die Bohrung 20 mit dem Behälter 4 verbunden. Die Büchse 13 kann außerdem von einer Feder 47 am Anschlag 19 gehalten werden. Der Abstand χ zwischen Bund 17 und Kolben 11 ändert sich nicht.

Durch die Bewegung des Stellglieds 23 gegenüber der Stange 14 wird von dem Ende 45 der Schaltstange

14 der Hebel 42 aus der Öffnung 34 herausgeschwenkt und dreht die Leiste 29 in ihrer Lagerung. Der Stößel 38 wird bereits angehoben, tritt aber nur in Bereitschaftsstellung in der Nähe der Ventilkugel 36.

Dem Grad der Drosselung des Druckmittelstroms an der Dichtkante 15 des Ventilsitzes entspricht die Größe des Pumpendruckes.

Zu einem vollkommenen Eintauchen des Vorderendes des Stellglieds 23 in die Versenkung 21 der Büchse 13 kommt es erst, wenn die Druckhöhe der Pumpe stark absinkt oder wenn die Pumpe ganz ausfällt. Der Kraftkolben 11 bleibt stehen oder wird zurückgestellt, das Stellglied 23 drückt den Ventilsitz 23 in den Kolben 11 hinein, der Bund 17 wandert vom Anschlag 19 weg um das Maß χ zur Kolbenstimseite 18, wo er sich mit der Ringfläche 16 anlegt. Hierbei erfolgt eine Fortsetzung der Relativbewegung zwischen der Stange 14 und dem Stellglied 23, aus der eine weitere Schwenkung des Hebels 42 und der Leiste 29 resultiert. Der Stößel 38 wird stärker angehoben und hebt die Ventilkugel 36 von ihrem Sitz ab. Druckmittel strömt aus dem Speicher 3 in das Speicherzuschaltventil 26. Vom Anschluß 37 gelangt es über den Ventilsitz 41 in den Kanal 40 und in den Kanal 31 und übernimmt die Aufgabe des ganz oder teil- so weise ausgefallenen Pumpenstroms.

Durch die in A b b. 3 dargestellte Ausbildung der Büchse 13 wird es möglich, das Einsetzen der Speicherverstärkung durch einen Reaktionsdruck am Bremspedal 6 spürbar zu machen. Da zur Zeit des Einsetzens der Pumpenverstärkung die mit dem Maß D-d bemessene Ringfläche bei 15 nicht mehr druckbeaufschlagt ist und da ein Teil der Ringfläche 16 durch den auf der Restfläche 48 lastenden Speicherdruck druckausgeglichen ist, wird die Büchse 13 mit einem Druck auf der mit D-d bemessenen Ringfläche beaufschlagt, der über das Stellglied 23 und die Druckstange 7 auf das Pedal 6 sich überträgt.

Für den Fall, daß weder die Pumpe noch der Druckspeicher in der Lage sind, Druckmittel zu fördern, verbindet sich bei Pedalbetätigung die Stirnseite des Stellglieds 23 kraftschlüssig mit der Fläche 22 der Büchse 13, drückt sie gegen die Kraft der Feder 47 bis zur Anlage an der Stirnfläche 18 und bewirkt von da ab die mechanische Betätigung des Kraftkolbens 11.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hilfskraftverstärkter Geberzylinder, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen, dessen Kolben unmittelbar vom Druckmittelstrom einer ersten Druckmittelquelle beaufschlagt ist und.'mit einem pedalbetätigten Stellglied einen Ventilverschluß für den Weg des Druckmittels von der Druckmittelquelle zum Behälter bildet sowie mit einem Zuschaltventil für eine zweite Druckmittelquelle, das mit der von dem Stellglied ausgeübten Kraft bei Ausfall der ersten Druckmittelquelle zu betätigen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von Steuerelementen, die am Kolben und/oder am Stellglied angeordnet sind, bei Ausfall des Druckes der ersten Druckmittelquelle ein Gestänge zur Betätigung des Zuschaltventils gebildet wird.

2. Geberzylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Stellglied (23), das in an sich bekannter Weise durch eine Mittelbohrung (33) als Weg für das Druckmittel hohl ausgebildet ist, oder im Kolben (11) mit begrenzter Axialbeweglichkeit angeordneten Ventilsitz, der bei einer Bewegung um die Strecke χ auf einen Mechanismus zur Öffnung eines Zuschaltventils

(26) für eine zweite Druckmittelquelle einwirkt.

3. Hilfskraftverstärkter Geberzylinder zur Betätigung mit einer Pumpe und einem Druckspeicher nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Stange (14, 45) am Kolben (11), einen Betätigungshebel (42) am Stellglied (23), einen weiteren Betätigungshebel (29) und ein Zuschaltventil (26) für den Druckspeicher (3) im Gehäuse (9) des Geberzylinders, sowie einer um den Weg χ zwischen zwei Anschlägen (18, 19) im Kolben (11) verschieblichen Büchse (13), die bei druckdichter Berührung mit dem Stellglied (23) mit diesem kraftschlüssig verbunden ist.

4. Geberzylinder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Relativbewegung um die Strecke* eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Stellglied (23), Büchse (13) und Kolben (11) besteht.

5. Geberzylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zuschaltventil (26) die zweite Druckmittelquelle (3) vom Zutritt zu dem Geberzylinder (9, 8) abgesperrt ist, solange die erste Druckmittelquelle (1) Druckmittel von vorbestimmter Druckhöhe fördert.

6. Geberzylinder nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes stößelbetätigtes Zuschaltventil (36, 38) im Gebergehäuse (25), eine in einer erweiterten Bohrung

(27) für das Stellglied (23) angeordnete, um eine Achse schwenkbare Leiste (29), an der sich der Stößel (38) abstützt und einen zweiarmigen Hebel (42), der am Stellglied (23) angelenkt ist und dessen eines Ende (44) an der Leiste (29) anliegt, während das andere Ende (46) mit einer am Geberkolben (11) befestigten Betätigungsstange (14, 45) zusammenwirkt.

7. Geberzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsitz (15) an der Stirnseite der Büchse (13) angeordnet ist, die sich

gegen den Druck einer Feder (47) in einer Federkammer (12) im Geberkolben (11) axial bewegt und durch deren Bohrung (20) die Betätigungsstange (14) mit Spiel hindurchgeführt ist, wobei die Axialbeweglichkeit um die Strecke* der Büchse (13) im Kolben (11) in der einen Richtung durch einen Bund (17) der Büchse (13) und in der anderen Richtung durch einen Anschlag (19) an der Betätigungsstange (14) begrenzt ist.

8. Geberzylinder nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (38) in der Wand des Gebergehäuses (5, 9) derart geführt ist, daß sein eines Ende in die mit einem Abfluß (28) zu einem Behälter (4) verbundene Bohrung

(27) hineinragt, in die die druckmitteldurchströmte Mittelbohrung (33) des Stellglieds (23) mündet und in der die Leiste (29) aufgenommen ist, und daß sich sein anderes Ende in einer Verbindungsleitung (40, 41) zwischen einem Speicheranschluß (37) und einem Pumpenanschluß (30) des Gebergehäuses (5, 9) befindet.

9. Geberzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) des Ventilsitzes (15) größer ist als der Durchmesser (d) der Führung der Büchse (13) im Kolben (11).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 945 352.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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