DE1655429A1

DE1655429A1 - Bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE1655429A1
Application number: DE19671655429
Authority: DE
Inventors: Franz Pech
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1967-07-26
Filing date: 1967-07-26
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR1560915A; GB1191382A; US3548595A

Description

Dr. MOLLER-BORg Dfpl.-ING. GRALFS DR. MANITZ DR DEUFEL

PATENTANWÄLTE

25. Juli 1967

' M/Gl - T 4-40

Alfred T e ν e s Maschinen- und Armaturenfabrik E.G*
Frankfurt / Main
BebstÖcker Strasse 41-55

Bremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker mit einem in einem Zylinder versend ebb aren Arbeitskolben, in dem eine einen Ventilkolben aufnehmende Steuerbohrung vorgesehen ist und von dem aus sich nach einer Seite eine Druckstange zur Betätigung der Bremsorgane und nach der anderen Seite eine mit dem Bremspedal in Verbindung stehende Kolbenstange zur Betätigung des .Ventilkolbens erstreckt, wobei Yentilkolben und Druckstange bei einer Bremsung gegebenenfalls über eine Reaktionsscheibe in Berührung kommen und dabei ein Teil der Bremskraft direkt vom Ventilkolben auf die,. Druckstange übertragen wird und ausserdem ein elastisch nachgiebiges Element zwischen Druckstange und Ventilkolben geschaltet ist.

In der Kraftfahrzeugindustrie werden heutzutage immer mehr

daß Bremskraftverstärker verwendet* Diese haben den ZweckJdie

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vom Fahrer aufzubringende Pedalkraft so weit herabgesetzt wird, dass der Fahrer unabhängig von der Fahrzeuggrösse stets sieher und ohne frühzeitige Ermüdung eine Bremsung durchführen kann.

Bei einem bekannten Bremsverstärker ist innerhalb eines ArbeitsZylinders ein Arbeitskolben angeordnet. Zentral in dem Arbeitskolben befindet sich ein über das Bremspedal betätigter Tenti!kolben, welcher je nach seiner axialen Stellung innerhalb des Arbeitskolbens die Druckdifferenz zwischen den beiden Flächen des Arbeitskolbens beeinflusst. Im Falle einer Bremsung wird hierbei die Druckdifferenz so eingestellt, dass die vom Pedal herrührende Kraft durch eine von einer Druck- oder tJnterdruckquelle herrührende, auf den Arbeitskolben wirkende Druckkraft unterstützt wird»

|| Wichtig bei Bremsverstärkern ist die Forderung, dass die Feinfühligkeit des Bremsvorganges nicht verlorengehen darf; ausserdem muss trotz des Einbaues eines Bremskraftverstärkers noch eine genaue Dosierung der Bremswirkung möglich sein.

Die im Bremsverstärker wirksam werdende Hilfskraft wird im allgemeinen durch den Ataospharendruck geliefert, der im Zusammenhang mit einem durch den Motor erzeugten Unterdruck wirksam wird,

ORIGINAL

Die im Bremsverstärker ausgenutzte Hilfskraft wird durch, einen Steuervprgang im Bremsverstärker ausgelöst. Dieser Steuervorgang ist mit einem von dem Ventilkorben zurückgelegten Steuerweg verbunden. Da überdies das Bremspedal, eine Fußheb'elübersetzung hat, mus's der Fuß des Fahrers bei Einleitung einer Bremsung zunächst einen gewissen Leerweg durchlaufen, ehe eine Bremswirkung erzielt wird. Erst am Ende dieses

Leerweges wird das im Hauptzylinder befindliche Schnüffelloch überfahren, worauf dann der eigentliche Bremsvorgang beginnt. Durch, diesen Leerweg sind die !Feinfühligkeit und das schnelle Ansprechen der Bremsanlage beeinträchtigt. Auch kann bei einer derartigen Bremsanlage von einer genauen Dosierbarkeit nicht mehr gesprochen werden.

ITm diesen Leerweg em Fußpedal überbrücken zu können, sind bereits Lösungen bekannt geworden! die darin bestehen, dass im Eingang des Verstärkers zwischen dem Eolben mit der Solbenstange^ die zum Fußpedalführt, und der Druckstange zum Bremszylinder am, Ausgang des Verstärkers ein elastisches Bindeglied in Form einei? starken. Feder angeordnet wird. Diese Feder läßt einerseits die Eeaktionskräfte im Verstärker wirksam werden und überbrückt andererseits aufgrund ihrer grussen Federkenstanten den Leerweg. Sie ermöglicht es dennoch, dass beim Be- «ginn der Betätigung des Bremspedals der Kolben in den Bremszylinder gedrückt und der Bremsvorgang nach Überfahren des Schnüffelloches sofort eingeleitet wird.

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Die "bekannte Lösung hat jedoch den Nachteil, dass nicht mehr die gesamte Kolbenflache, sondern nur noch eine .Ringfläche des Ventilkolbens an der Re akt ions scheibe wirksam wird, so dass das konstruktiv festgelegte Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangs- und Hilfskraft geändert ist» ITm diese Änderung auszugleichen, sind erhebliche konstruktive Änderungen der gesamten Verstärkerkonstruktion erforderlich.

Ziel der Erfindung ist ein Bremskraftverstärker der eingangs genannten Gattung, welcher eine genaue Dosierung der Bremskraft ermöglicht und sehr feinfühlig arbeitet, ohne dass grundlegende konstruktive Änderungen des Verstärkeraufbaues erforderlich sind».

Hierzu sieht die Erfindung vor, dass das elastisch nachgiebige Element in der Weise angeordnet ist, dass bei Berührung zwischen Ventilkolben und Druckstange bzw« Reaktionsscheibe der vom Ventilkolben direkt auf die Druckstange übertragene Teil der Bremskraft gleichmässig über die die gesamte Boh-^; rungs-Querschnitts.f lache einnehmende Kolbenfläche .verteilt ist. Durch diese Ausbildung wird der Mangel der bekannten Anlage vermieden, weil trotz der Anordnung des elastisch nachgie-• bigen Elementes noch die gesamte Bohrung-Querschnittsfläche · , ,von der Kolbenf lache eingenommen und für die Übertragung der Bremskraft wirksam gemacht wird.

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Bei einer "bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Ventilkorben in zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Teile unterteilt, welche durch das elastisch nachgiebige Element auseinandergedrückt werden, wobei die mit der Druckstange "bzw. der Reaktionsscheibe in Berührung kommende Kolbenfläche die gesamte Bohrungs-Querschnittsflache einnimmt· Diese Ausführung hat zum einen den Vorteil, dass wiederum die gesamte Bohrungs-Querschnittsflache von der Kolbenfläche ein-' ™ genommen und bei der Übertragung der Pedalkraft auf die Druckstange wirksam wird. Zum anderen bildet der aus zwei Teilen zusammengesetzte Ventilkolben eine einzige Baueinheit, welche beispielsweise auch in bestehende Bremsanlagen nachträglich eingebaut werden kann.

Das elastisch nachgiebige Element ist vorzugsw&se eine unter Vorspannung stehende Druckfeder. Die Auseinanderbewegung der beiden Kolbenteile ist bevorzugt durch einen Anschlag begrenzt*, ä

Eine besonders wirtschaftlich herstellbare Ausführung des Bremskraftverstärkers gemä^:ss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der" mit der Kolbenstange verbundene Teil einen Zapfen aufweist, der sich durch eine entsprechende Bohrung des anderen Kolbenteiles erstreckt und mit einer den Anschlag bildenden Mutter versehen ist. -

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HersteHungsmässig besonders, günstig ist auch eine Ausführungsform, bei der der auf die Druckstange bzw. die Reaktionsscheibe einwirkende Kolbenteil eine axial durchgehende Stufenbohrung aufweist, deren Stufe den Anschlag bildet und deren Strucks tangenseitiger Boden durch eine Einlagescheibe abgeschlossen ist, 3o dass eine die gesamte Ventilbohrungs-Querschnittsfläche einnehmende Kolbenfläche vorliegt.

In den Kolbenteilen sind vorzugsweise Ringnuten zur Aufnahme der Druckfeder vorgesehen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche von besonders einfachem Aufbau xsi<$ kennzeichnet sich dadurch, dass das elastisch nachgiebige Element ein Gummistempel grosser Shore-Härte ist» Dabei kann der Gummistempel in einer Bohrung der Reaktionssoheibe untergebracht sein und soweit aus der Scheibe hervorstehen, dass bei Berührung zwischen der die

gesamte Bohrungs-Querschnitts fläche einnehmenden Kolbenf lache und der Reaktionsscheibe ein gleiehmässiger Kraf tub er gang über die gesamte Kolbenfläche gewährleistet ist.

Der Gummistempel hat vorzugsweise einen runden Querschnitt. Die Bohrung: und der Gummistempel sind so aufeinander abgestimmt, dass der aus der Reaktionsscheibe ragende Teil des Stempels beim Bremsen vollständig in die Bohrung hineingedrückt wird und dann praktisch einen Bestandteil der iteaktionsscheibe bildet. 10984S/0 278

IAD ORIGINAL

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert} in dieser zeigt:

abgebrochenen

Fig* 1 einen/Axial schnitt des Arbeitskolbens und der j-hm zugeordneten Teile eines dem Stand der Technik angehörenden Bremskraftverstärkers,

Fig*2 einen entsprechenden Axialschnitt eines Arbeitskolbens eines ebenfalls bekannten Bremskraftverstärkers, "~

Fig.3 einen entsprechenden Axialschnitt eines Arbeitskolbens einer ersten Ausführungsform eines Bremskraftverstärkers gemass der Erfindung und

Fig.4- einen entsprechenden Axialschnitt eines Arbeitskolbens einer weiteren Ausführungsform des Bremskraftyerstärkers gemäss der Erfindung.

in einem - . - ■ '
Nach Fig»*! ist in einem/nicht dargestellten Arbeitszylinder angeordneten Arbeitskolben i axial eine Steuerbohrung 6 vor- j| gesehen, in der sich ein axial verschiebbarer Yenfcilkolben 2 befindet. Der Ventilkolben wird über eine Kolbenstange 5 von dem nicht dargestellten Bremspedal betätigt. Die verschiedenen Steuernuten des VenilLkölbens steuern je naöh ihrer axialen Stellung die Druckdifferenz auf beiden Seiten des Arbeitskolbens in der Weise₄aasg bei einer Bremsung die in Fig.1 rechte Seite des Arbeit ökolb ens mit einem gross er en Druck

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als die linke beaufschlagt wird.

Auf der der Kolbenstange 5 gegenüberliegenden Seite des Arbeit skolb ens 1 ist eine an den eigentlichen Bremszylinder angeschlossene Druckstange 4 befestigt, wobei zwischen Druckstange 4 und Arbeitskolben Λ noch eine Reaktionsscheibe 3 angeordnet ist.

Wenn sich der Ventilkolben 2 in Fig.i nach links zur Reaktionsscheibe 3 hin bewegt, wird über die Steuerkanten die Verstärkung eingeleitet und der Arbeitskolben 1 wird mit der Reaktionsscheibe 3 und. der Druckstange 4 nach links bewegt. Bei einem etwaigen Ausfall der Hilfskraft wird eine direkte Verbindung zwischen dem Ventilkolben 2 und der Heaktionsscheibe 3 hergestellt, so dass auch noch in diesem IPaIl eine Bremsung gewährleistet ist.

Beim Beginn einer Bremsung muss der Tentilkolben 2 jedoch in ure?wünschter Weise zunächst einen Leerweg durchlaufen.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurde bereits eine Ausführung gemäss Fig.2 bekannt, bei der zwischen Druckstange und Ventil-,

.' kolben eine Druckfeder 7 eingesnaltet ist. Die Druckfeder 7 .erhält vor ihrem Einbau eine bestimmte Vorspannung. Bei

■ Einleitung des Bremsvorganges und Druckanstieg im Bremszylinder

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ORIGINAL

ist Ms zur Erreichung/ der Federvorspannung eine konstante Verbindung gegebene Nach Überschreiten der Vorspannung wird die Feder 7 zusammengedrückt, und der Anschlag-8 des. sich durch die Feder erstreckenden Federbolzens bewegt sieh in eine in der Druckstange 4- vorgesehene Kammer 4-a. Gleichzeitig· bewegt sich die ringförmig ausgebildete Stirnfläche IQa des Ventilkolbens 2 auf die Eeaktionsscheibe 3 zu. Die Feder jj| ist gemäss Fig.2 zusammen mit dem Bolzen und einem Mantelrohr 9 innerhalb der Eeaktionsscheibe sowie innerhalb eines Teiles der Druckstange 4 und schliesslich in einer entsprechenden Ausnehmung des Ventilkolbens 5 untergebracht₀

Da die Eeaktionsscheibe 5 durchbohrt ist und nur die Bingfläche 10a des Ventilkolbens 2 bei einer Berührung zwischen Ventilkolben und Eeaktionsseheibe wirksam wird, ist das konstruktiv festgelegte Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangs- ■■ und Hilfskraft veränderte Um diesen Mangel wieder auszugleichen, sind erhebliche konstruktive Änderungen und damit Änderungen der Form und des Aufbaues der Vorrichtung notwendig.

Fig. 3 zeigt eine erste Aus'führungsform eines Br ems verstärk er s, der gemäss der Erfindung ausgebildet ist „Bei dieser Ausführungsform ist der Ventilkolben 2 in zwei axial hintereinanderliegende !eile 11,135 unterteilt, zwischen denen sich eine unter Vorspannung stehende Druckfeder 12 erstreckt.. Die Druckfeder ist in Eingnuten 20,21 untergebracht. ... 109045/0279

An dem mit der Kolbenstange 5 verlramdenen irentilkolbenteil 11 ist ein Zapfen 1? angeordnet, welcher sich, durch eine entsprechende .Bohrung in dem andeirem Yeirtilkolbenteil 13 hindurch. erstreckt. Auf dem Ende des Zapfens 17 befindet sich ein Gewinde, auf das eine Mutter ^.an£^&ß€iw_a.ubp^ ist, die mit einer ent sprechenden Stufe der Bolnraiig einen Anschlag 18 bil~ W det, der die Auseinanderbewegaag deir Teile 11 und 13 begrenzt.

Der einfachen Herstellung wegen iöife das Yentilkolbenteil 13 mit einer durchgehenden Stufeiiboiiaranig 19 versehen, welche ,Jedoch im Bereich, der Kolbeiifläclie 10 durch eine Einlage scheibe 14 abgedeckt ist. Aufgrund dieser AmsMldung nimmt die Kolbenfläche 10 die gesamte Quersclmitfcsfläclie der Ventilbohrung ein, und eine "gleichmässige sicin. Wa&i? die gesamte Bohrungs-Querschnittsflache erstreckende UtoeeiteEagung der direkt von · ^ der Kolbenstange 5 auf die Itatcks-fcaiiige 4 übertragenden Bremskraft ist gewährleistet.

3rig_e4 zeigt eine Ausführungsfoi», die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet. In diesen Ϊ311 ist zwischen dem Ventilkolben 2 und der Drucfes-fcaiige ^- lediglich ein Gummistempel 16 von grosser Shore-Härte angeordmeifc, der als Gummidruckfeder wirkt, und in einer Zentralbotopmg 22 der Re akti ons scheibe $ gehaltert ist.

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Die Gmrnnddruckfeder 16 hat einen, runden (Verschnitt* Eine Verbindung Gummi-Metall diarclt Elebverfahren oder Yu-Lkanisieren der in Kraftrichtung Üblicherweise "benötigten üetallplatten oder —Scheiben entfallt. .

Durch die Führung des Gunnis-fcempels 16 in der Bohrung 22 der Reaktionsscheibe 3 wird ein Ausweichen in radialer Sichtung

beim Betätigen des VentiUkoXbeas 2 verhindert* ™

Gummifedern haben im Gegensatz zu Stahlfedern gekrümmte Kennlinien. Diese Charakteristik: kommt dem vorliegenden Verwendungszweck in dem Sinne ziagate, dass auf eine Torspannung entsprechend einer Schraubenfeder nach den Pig* 2 "onä $ verzichtet werden kann. Bei dem vorgesehenen Federungsweg, der dem Steuerweg des Steuenrorgämges im Bremsgerät entspricht, liegt die GummifederspaiüuaBg ia der erforderlichen Srössenordnung. λ

Die Hubbegrenzung bzw. der maximale Hub der Gummifeder ist erreicht* wenn die durch, das Bremspedal zum Ventilkolben eingeleitete Kraft die Gummifeder soweit zusammengeärttckt hat, dass die Höhe der zusammengedrückten Summif edez? gleich der Dicke der sie umgebenden Seafctionsscheibe isto

Die Wahl des Materials für den Gummistempel 16 sowie die Ausbildung des Stempels iaaad der Bohrung 22 sind dabei so

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auf einander abgestimmt, dass der Gummistempel·bei der Betätigung des Ventilkolbens 2 vollständig von der Bohrung .22 aufgenommen wird und nach Erreichen dieses Zustandes die Reaktionsscheibe und die G-ummidruckfeder zusammen praktisch eine Einheit bilden, auf welche die von dem Yentilkolben 2 herrührende Druckkraft gleichförmig übertragen wird.

Die Ausführung nach Fig.4 erfordert die geringsten Änderungsmaßnahmen gegenüber der Ausführungsform nach Figd, so dass
sie mit geringem Aufwand auch nachträglich in bekannte Bremsverstärker eingebaut werden kann.

Auch die Ausführung nach Fig.3 lässt sich ohne weiteres nachträglich in bekannte Bremsverstärker einbauen.

- Patentansprüche -

Claims

Pat en t aüsp'r üc h.e

1. Bremskraftverstärker mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Arbeitskolben, in dem eine einen Ventilkolben aufnehmende Steuerbohxung vorgesehen ist und von dem aus sich nach einer Seite eine Druckstange zur Betätigung der Bremsorgane und nach der anderen Seite eine mit dem Bremspedal in Verbindung stehende Kolbenstange zur Betätigung des Ventilkolbens erstreckt, ^ wobei Ventilkolben und Druckstange bei einer Bremsung gegebenenfalls über eine Reaktionsscheibe in Berührung kommen und dabei ein Teil der Bremskraft direkt vom Ventilkolben auf die Druckstange übertragen wird und ausserdem ein elastisch nachgiebiges Element zwischen Druckstange und Ventilkolben geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet , dass.das elastisch nachgiebige Element (7»Ί2,Ί6) in der Weise angeordnet ist, dass bei Berührung zwischen Ventilkolben (2) und Druckstange (4) bzw. Reaktionsscheibe (3) der vom Ventilkolben (2) direkt auf die Druckstange (4) übertragene Teil der Bremskraft " gleichmässig über die die gesamte Bohrungs-Querschnittsflache einnehmende Kolbenfläche (10) verteilt 1st. ^;

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Ventilkolben (2) in zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Teile (11,13) unterteilt ist, ""--■-welche durch das elastisch nachgiebige Element (12) auseinan-^ dergedrückt werden, wobei die mit der Druckstange (4) bzw. der

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Reaktionsscheibe (3) in Berührung kommende Kolbenflache (10) die gesamte Bohrungs-Querschnittsfläche einnimmt·

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass das elastisch nachgiebige Element eine unter Vorspannung stehende Druckfeder (12) ist.

4-, Bremskraftverstärker nach Anspruch 2 oder 5, dadurch g e kennzeichnet, dass die Auseinanderbewegung der beiden Kolbenteile (11,13) durch einen Anschlag (18) begrenzt ist.

5. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass der mit der Kolbenstange (5) verbundene Teil (11) einen Zapfen (1?) aufweist, der sich durch eine entsprechende Bohrung des anderen Kolbenteiles (13) erstreckt und mit einer den Anschlag (18) bildenden Mutter (15) versehen ist.

6. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch . gekennzeichnet , dass der auf die Druckstange (4) bzw. die Reaktionsscheibe (3) einwirkende Kolbenteil (13) eine axial durchgehende Stufsnbohrung (19) aufweist, deren Stufe den Anschlag (1.8) bildet und deren druckstangenseitxger Boden durch eine Einlagescheibe (14) abgeschlossen ist, so dass eine■■ die gesamte Ventilbohrungs-Querschnittsflache einnehmende Kolbenfläche (10) vorliegt. =

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BAD

7. Bremskraftverstärker nach, einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch. gekennzeichnet , dass in den Korb enteilen (11,13) Ringnuten (20,21) zur Aufnahme der Druckfeder (12) vorgesehen sind.

8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

das · -

zeichnet, dass/elastisch nachgiebige Element ein Gummistempel (16) grosser Shore-Härte ist.

9· Bremskraftverstärker nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η - .. ^>v~ ■zeichnet, dass der Gummistempel (16) in einer Bohrung (22) der Reaktionsseheibe (3) untergebracht ist und soweit aus der Scheibe hervorsteht, dass bei Berührung zwischen der die gesamte Bohrungs-QuerscTrni ttsflache einnehmenden Kolbenfläche und der Reaktionsscheibe ein gleichmässiger Kraftübergang über die gesamte KoIbenflache (10) gewährleistet ist. :

10.. Bremskraftverstärker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch, g e ken η ze lehnet ,dass der Gummistempel (16) einen g runden Querschnitt hat.

11.'Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g. e k e η η ζ e i c h η et, dass die Bohrung (22) und der Gummistempel (16) so aufeinander abgestimmt. siJid, dass der aus der Reaktionsscheibe (3) ragende Teil des Stempels beim Bremsen vollständig in die Bohrung (22) hineingedrückt wird und dann praktisch einen Bestandteil der Reaktionsscheibe, bildet.

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