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Hauptbremszylinder mit Servokraftanlage Die Erfindung betrifft einen
Hauptbremszylinder mit Servokraftanlagre, bei welches der Servokraftkolben und der
hydraulische Hauptbremskolben gegeneinander beweglich angeordnet sind und bei welchem
eine Reaktionskraft vom Hauptbremskolben. über ein Ventilsteuerglied auf das Bremspedal
zurückübertragen wird.
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Selbst kleinere und mittlere Kraftfahrzeuge verwenden heute in steigendem
Maße Servorkraftanlagen zur Unterstützung der Bremskraft. Die meisten Servokraftanlagen
bestehen aus einem pneumatischen Kolben, der vom Atmosphärendruck gegen einen der
Einsaugleitung des Motors entnommenen Unterdruck vorangetrieben wird. Die Verwendung
einer solchen Servokraft erfordert eine besondere Anzeigeeinrichtung, durch welche
eine mit dem tatsächlich ausgeübten Bremsdruck proportionale Bremskraft auf das
Bremspedal zurückübertragen wird.
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Solche Einrichtungen sind in vielen Ausführungen bekannt. Nach einem.der
bekannten Vorschläge weist der Hydrauliskhauptkolben eine Längsbohrung auf, in welcher
ein Reaktionskolben.läügsverschieblich angeordnet ist und mit dem anderen Ende der
Kolbenstange auf dem Bremsstößel aufliegt, so daß der am Reaktionskolben wirkende
Druck der Bremsdruckflüssigkeit über den Bremsstößel auf das Bremspedal übertragen
wird. Nach diesem Vorschlag wirkt der Bremsstößel gleichzeitig als Steuerglied für
das Steuerventil der pneumatischen Servokraftanlage; der Fahrer steuert somit die
Servokraftanlage in Ubereinstimmung mit dem Pedalgegendruck, den er am Bremsfuß
sport.
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Diese Einrichtung gibt eine genaue Reaktionsanzeige, ist aber kompliziert
und stbranfAllig, und zwarbinsbesondere wegen der gegeneinanderlaufenden und unter
hohem Druck abzudichtenden Bewegungen der beiden Kolben.
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Nach einem anderen bekannten Vorschlag, dessen Gegenstand z. Z.
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praktlssh den Markt beherrscht, wird die Reaktionskraft von einem
Gummikörper abgeleitet, der in einer Ausnehmung zwischen dem pneumatischen Servokolben
und dem hydraulischen Hauptkolben angeordnet ist und beim Einsatz der Servokraft
eine Auswölbung erfährt, die auf einen mit dem Steuerventil und dem Bremspedal gleichzeitig
verbundenen Fühlbolzen einen Dxuck überträgt, der als Reaktionskraft wirkt. Diese
bekannte Einrichtung ist einfach und billig, aber nicht störungsfrei, denn der Gummikörper
hat nur eine geeignete Kennlinie bei normaler Betriebstemperatur; sie vers beispielsweise
bei starker Kälte. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß die Funktion Pedalgegendruck-Elffektivbremsdruck
nicht geradlinig ist. Im kleineren Geschwindigkeitsbereich, etwa 40 bis 60 km/h,
setzt die Servokraft insbesondere bei harter Bremsung sehr abrupt ein; durch die
Massenträgheit kommt es hierbei oft zu Verletzungen der Fahrgäste, die nach vorn
geschleudert werden, beispielsweise gegen die Windschutzscheibe. Die für eine Reaktionsanzeige
erforderliche Auswölbung des Gummikörpers findet nämlich erst bei einer Kraft von
20 bis 25 kp statt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hauptbremszylinder mit
Servokraftanlage zu schaffen, bei welchem die Einrichtung zur Reaktionsanzeige einfach
und anspruchslos ist und trotzdem eine zuverlässige Reaktionsanzeige gewährleistet.
Insbesondere soll die Funktion Pedalgegendruck-Effektivbremsdruck möglichst geradlinig
sein, und zwar insbesondere im unteren Druckbereich.
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Um diese Erfindungsaufgabe zu lösen, ist am Servokraftkolben ein mit
einer zweistufigen Zylinderbohrung versehener Druckkörper ausgebildet, in dessen
größeren Querschnitt das eine Ende des
Hydraulikhauptkolbens gelagert
und in dessen kleineren Querschnitt ein Reaktionsübertragungsglied hindurchgesteckt
iot und in eine Längsbohrung des Hydraulikhauptkolbens hineinragt, wobei zwischen
Druckkörper und Hydraulikkolben sowie zwischen Hydraulikkolben und Reaktionsübertragungsglied
Druckfedern mit progressiven Kennlinien angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird in an sich bekannter welse das Steuerventil der Servokrafteinrichtung
durch die Längsverschiebung des Reaktionsübertragungsgliedes gesteuert. Das Reaktionsübertragungsglied
kann ein verjüngtes Endteil aufweisen, an welchem die in der Längsbohrung des Hydraulikhauptkolbens
angeordnete Progressivdruckfeder angebracht ist; An Hand der Zeichnung wird ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
hydraulischen Hauptbremszylinder in Verbindung mit einer pneumatischen Servokraftanlage,
schematisch und teilweise im Schnitt, u n d Fig. 2 den Druckkörper der Servokraftanlage
und den ESydraulikhauptkolben, ebenfalls schematisch und im Schnitt.
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Das Bremspedal 1 bewegt über Gelenk 2 den Ventilstößel 3, dessen Längsverschiebung
das pneumatische Ventil 4 der Servokraftanlage steuert. Der Ventilstößel 3 liegt
auf einem ReaktionsUbertragungsglied 5 auf, das in eine Längsbohrung des Hydraulikhauptkolbens
6 hineinragt und hier ein verjüngtes Endstück 51 besitzt.
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Im Servogehäuse 7 befindet sich ein Servokraftkolben 8, der von einer
Rollmembrane 9 abgedichtet ist. Der Rand der Rollmembrane 9 ist am Umfang des Servogehäuses
7 luftdicht befestigt.
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Am Servokraftkolben 8 ist ein Druckkörper 10 ausgebildet, der eine
Längsbohrung 11 enthält. Die Längsbohrung 11 weist hydraulikseitig einen größeren
und pedalseitig einen kleineren Querschnitt (111) auf. Durch den kleineren Querschnitt
tritt das Reaktionsübertragungsglied 5 in den §rdßeren Querschnitt hinein.
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Von der Hydraulikseite her ragt der Hydraulikhauptkolben 6 in die
mit dem größeren Querschnitt 11 versehene Längsbohrung des Druckkörpers 10 hinein.
Hierbei nimmt die Längsbohrung 61 des Hydraulikhauptkolbens 6 das vordere Teil des
Reaktionsgliedes 5 einschließlich des verjüngten Endstückes 51 auf. Der Sydraulikhauptkolben
6 weist einen Kragen 62 auf, dessen größter Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser
der Längsbohrung 11.
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Zwischen dem Boden der Längsbohrung 11 (größeren Querschnitts>
und dem Kragen 62 des Hauptkolbens 5 - im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - bzw.
dem unteren Rand 63 des Hauptkolbens 6 ist eine Druckfeder 12 mit progressiv ansteigender
Kennlinie angeordnet, und zwar derart, daß der Federdruck in Progression um so mehr
ansteigt, je-tiefer der Hauptkolben 6 in die Längsbohrung 11 des Druckkörpers 10
hineingedrückt wird.-In Analogie zu dieser Federanordnung ist zwischen der Schulter
52 am Übergang zum verjüngten Endstück 51 des Reaktionsübertraggsgliedes 5 und dem
Boden der Lflngsbohrung 61im Hydraulikhauptkolben 6 ebenfalls eine Druckfeder 13
mit progressiv ansteigender Xennlinie angebracht; je tiefer das Reaktionsübertragungsglied
5 in die LAngsbohrung 61 hineingedrückt wird, desto mehr erhöht sich die Progression
des Federdrucks.
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Der Hydraulikhauptkolben 6 ragt mit seinem anderen Endstück 63 in
den Hydraulikhauptsylinder 14 hinein und baut bei Betätigung des Bremspedals 1 hier
einen hydraulischen Bremsdruck auf, der sich über Anschlußnippel 15 und Hydraulikleitungen
16 an die Radbremszylinder 17 weiterverpflanzt. Die Hydraulikflüssigkeit wird in
üblicher Weise aus dem Nachfüllbehälter 18 ergänzt.
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Der Erfindungsgegenstand zeichnet sich durch Einfachheit un Robustheit
aus. Ferner ermöglicht die Erfindung kurze Pedalwege, da das für die Steuerung der
Pneumatikkraft erforderliche ehtilsteuerspiel z. T. im Bereich der sich widerlaufenden
Wege der
Feder 12, 13 liegt. Der Weg des Hauptbremskolbens kann
daher kurz bemessen sein. Darüber hinaus verläuft bei richtiger Abstimmung der Federkräfte
die Funktion Pedalgegendruck-effektiver Bremsdruck geradlinig.
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Ist 2. B. das Verhältnis zwischen dem Pedalgegendruck am Gelenk 2
und dem effektiven Bremsdruck 1:2,5 und das Verhältnis zwischen der vom Fuß des
Fahrers auf das Bremspedal selbst ausgeübten Kraft und der am Gelenk 2 wirkenden
Hebekraft 1:4, dann beträgt die gesamte Kraftübersetzung von der Fußkraft des Fahrers
bis zum effektiven Bremsdruck 1:10. Wenn man es wünscht, die Reaktionskraft bereits
bei einem Pedaldrück von 4 kp zu spüren, muß die Feder 13 bei einer Belastung von
2,5 x 4 = 10 kp anfangen nachzugeben. Diese 10 kp stellen die Reaktionskraft, d.
h. den Pedalgegendruck am Gelenk 2, dar. In demselben Augenblick ist die Belastung
auf Feder 12 2,5 x 10 = 25 kp; die Feder 12 muß demnach bei einer Belastung von
25 kp nachgeben.
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Je nach Wagentyp kann die Progression der Feder 13 vom Anfang bis
zum Ende der betreffenden Federwege zwischen 10 und 40 oder 10 und 50 kp verlaufen.
Die Progression der Feder 12 verläuft dann entsprechend zwischen 25 und 100 oder
zwischen 25 und .125 kp. Durch Verwendung allmählich abnehmender Querschnitte des
Federstahls und gleichzeitig zunehmender Abstände zwischen den Federwindungen werden
die Federn derart gestaltet, daß die Rennlinien zwar steil ansteigen, aber in ihrer
Summe eine praktisch geradlinige Funktionskurve Pedalgegendruck-Effektivbremsdruck
ergeben.
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Der pneumatische Servokolben 8 mit dem Druckkörper 10 muß bei dem
Gegenstand der Erfindung einen längeren Weg überwinden, um einen bestimmten Bremsdruck
zu erzeugen, als es bei den bekånnten Servokraftanlagen der Fall ist. Dieser längere
Weg ist bedingt durch die Tatsache, daß beide Progressionsfedern 12, 13 nicht unbeachtliche
Federwege aúfweisen. Der Weg des ReSktionsanzeigegliedes 5 und damit- des Bremspedals
ist war mit dem Federweg
der Progressionsfeder 13 verlängert worden,
jedoch verkürzt sich - wie schon gesagt - der Ventilsteuerweg entsprechend.
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Der längere Weg des pneumatischen Servokolbens 8 stellt insoweit einen
Vorteil dar, weil die Servokraft weicher und besser dosierbar arbeitet.
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3 Patentansprüche