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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikbremsvorrichtung für ein Fahrzeug
mit einer Hilfsdruckquelle zum Erzeugen eines Fremdkraftdrucks und
mit einer Ventilbaugruppe zum Regulieren des Fremdkraftdrucks in
einen regulierten Druck.
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Aus
der
US 39 28 970 A ist
eine Hydraulikbremsvorrichtung bekannt, welche aufweist:
einen
Hauptzylinder, der einen Zylinderkörper und einen Hauptkolben
hat, der darin gleitfähig
angeordnet ist, um eine Druckkammer vor dem Hauptkolben und eine
Verstärkerkammer
hinter dem Hauptkolben zu definieren, wobei der Hauptkolben nach
vorne ansprechend auf eine Betätigung
eines Bremspedals bewegt wird, um einen Bremsdruck in der Druckkammer
zu erzeugen;
einen Regelkolben, der gleitfähig in dem Zylinder vor dem
Hauptkolben angeordnet ist, um die Druckkammer hinter dem Regelkolben
zu definieren, wobei der Regelkolben ansprechend auf eine Bewegung
des Hauptkolbens bewegt wird;
eine Hilfsdruckquelle zum Beaufschlagen
eines Bremsmittels mit Druck, um einen Hilfsdruck zu erzeugen;
eine
Ventileinrichtung die eine Regulierkammer hat, die vor dem Regelkolben
definiert ist und mit der Hilfsdruckquelle in Verbindung steh, um
den Hilfsdruck in die Regulierkammer einzuführen, so dass der Hilfsdruck
in einen regulierten Druck ansprechend auf eine Bewegung des Regelkolbens
reguliert wird, wobei die Ventileinrichtung den regulierten Druck
in die Verstärkerkammer
leitet, um die Betätigung
des Bremspedals zu unterstützen
und wobei der Regelkolben über
zwei axial beabstandete Stegabschnitte an dem Zylinderkörper gleitfähig abgestützt ist,
wobei in beiden Stegabschnitten je eine Ringnut ausgebildet ist, in
der je ein Dichtelement angeordnet ist, um die Druckkammer bzw.
die Regulierkammer von dem Raum zwischen den Stegabschnitten abzutrennen.
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In
der Baugruppe ist eine Ende des Regelkolbens dem Druck in dem Druckraum
ausgesetzt und das andere Ende ist dem Druck des unterstützenden
Druckmittels ausgesetzt.
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Gemäß der Baugruppe,
die in dem vorstehenden US-Patent offenbart ist, muss, wenn der Bremsdruck
in dem Radzylinder ansprechend auf ein Niederdrücken des Bremspedals zu regeln
ist, die Regelventilbaugruppe (oder Ventilbaugruppe) schnell ansprechend
auf eine kleine Veränderung
der auf das Bremspedal aufgebrachten Niederdrückkraft betätigt werden, die tatsächlich eine
Veränderung des
Hauptzylinderdrucks ist, die durch die Veränderung der Niederdrückkraft
hervorgerufen wird. Bei der in dem vorstehenden US-Patent offenbarten
Baugruppe ist jedoch der Regelkolben mit zwei Dichtungen versehen,
wobei ein Ende jeder Dichtung dem Druck in dem Druckraum oder dem
Druck des unterstützenden
Mittels ausgesetzt ist, und wobei das andere Ende dem Druck unter
Umgebungsdruck in dem Raum ausgesetzt ist, der zu dem Behälter führt. Daher
wird ein starker Druckunterschied auf die Dichtungen aufgebracht,
wodurch die Dichtungen verformt werden. Folglich erhöht sich
die Reibkraft der Dichtungen, was beispielsweise eine übermäßige Hysterese
bei einer Eingangs-Ausgangscharakteristik des Bremsdrucks hervorruft,
so dass es schwierig sein wird, eine gewünschte fremdkraftunterstützte Betätigung zu
erzielen.
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Entsprechend
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikbremsvorrichtung
für ein
Fahrzeug zu schaffen, die einen Hauptzylinder mit einem Hauptkolben, eine
Hilfsdruckquelle zum Erzeugen eines Fremdkraftdrucks und eine Ventilbaugruppe
umfasst, um den Fremdkraftdruck in einen regulierten Druck ansprechend
auf eine Bewegung eines Regelkolbens zu regulieren und den regulierten
Druck einer Fremdkraftkammer zuzuführen, die hinter dem Hauptkolben
definiert ist, um die Betätigung
eines manuell betätigten
Elements zu unterstützen,
und die dazu angepasst ist, eine ruckfreie Bewegung des Regelkolbens
sicherzustellen und richtig die Betätigung des manuell betätigten Elements
zu unterstützen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Bei
dieser Vorrichtung umfasst die Ventilbaugruppe vorzugsweise einen
Spulenkörper,
der mit einem vorderen Ende des Regelkolbens innerhalb der Regulierkammer
im Eingriff ist, und eine Hülse,
die in dem Zylinderkörper
angeordnet ist und eine Bohrung hat, in der gleitfähig der
Spulenkörper
aufgenommen ist. Der Spulenkörper
ist dazu angepasst, relativ zur Hülse ansprechend auf eine Bewegung
des Regelkolbens bewegt zu werden, um den Fremdkraftdruck von der
Hilfsdruckquelle in die Regulierkammer einzuführen und daraus den regulierten
Druck zu erzeugen.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe und die folgende Beschreibung werden
unter Bezugnahme die auf beigefügten
Zeichnungen leichter verständlich,
die eine Schnittansicht einer Hydraulikbremsvorrichtung für ein Fahrzeug
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ist dort eine Hydraulikbremsvorrichtung
für ein
Fahrzeug dargestellt, die einen Zylinderkörper 1h umfaßt, der
mit einem Hauptzylinderabschnitt und einem Regulierabschnitt versehen
ist, und die ein Bremspedal 2 umfaßt, das hinter dem Zylinderkörper 1h (rechts
in der Figur) als ein manuell betätigtes Element gemäß der Erfindung
angeordnet ist. Eine Niederdrückkraft, die
auf das Bremspedal 2 aufgebracht wird, wird als eine Bremskraft
auf den Hauptzylinderabschnitt und den Regulierabschnitt durch eine
Druckstange 3 aufgebracht. Ansprechend auf die Niederdrückkraft
wird ein Hydraulikdruck in dem Hauptzylinderabschnitt und dem Regulierabschnitt
erzeugt und auf Radzylinder Wfr, Wfl, Wrr, Wrl aufgebracht, die
wirkverbunden an vorderen Rädern
FR, FL und hinteren Rädern
RR, RL des Fahrzeugs montiert sind. In der Zeichnung sind nur die
Räder FR,
RR, die vorne rechts und hinten rechts am Fahrzeug liegen, sowie
die Radzylinder Wfr und Wrr offenbart, die wirkverbunden an den Rädern FR,
RR montiert sind.
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In
dem Zylinderkörper 1h ist
eine Stufenbohrung ausgebildet, die Bohrungen 1a, 1b, 1c umfaßt, die
zueinander unterschiedliche Durchmesser haben und in der ein Hauptkolben 10 und
ein Regelkolben 21 aufgenommen sind, um zwischen sich eine
Druckkammer R2 zu definieren. Die Bohrung 1a steht mit einer
Fremdkraftkammer R1 in Verbindung, die einen größeren Durchmesser als den der
Bohrung 1a hat. Der Regelkolben 21 ist fluiddicht
und gleitfähig
in der Bohrung 1b mit dem kleinsten Durchmesser aufgenommen.
Der Hauptkolben 10 hat einen ersten Kolben 11 und
einen zweiten Kolben 12. Die entgegengesetzten Enden des
ersten Kolbens 11 sind jeweils in der Bohrung 1b und
der Bohrung 1a aufgenommen, die einen größeren Durchmesser
als die Bohrung 1b hat. Genauer gesagt hat der erste Kolben 11 einen
Stegabschnitt 11a mit einem relativ kleinen Durchmesser
um seinen Außenumfang
an seinem vor deren Endabschnitt ausgebildet und einen Stegabschnitt 11b mit
einem relativ großen
Durchmesser an seinem hinteren Endabschnitt ausgebildet, der von
dem Stegabschnitt 11a um einen vorbestimmten Abstand entfernt
ist. Der Stegabschnitt 11a ist mit einem ringförmigen haubenförmigen Dichtelement 14 versehen,
um fluiddicht und gleitfähig
in der Bohrung 1b aufgenommen zu sein, während der
Stegabschnitt 11b gleitfähig in der Bohrung 1a in
Anlage mit dem zweiten Kolben 12 aufgenommen ist.
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Der
erste Kolben 11 hat einen zylindrischen Stützabschnitt 11s einstückig an
sich ausgebildet und eine Vertiefung 11e ist axial darin
ausgebildet. Des weiteren hat der erste Kolben 11 einen
radialen Durchtritt 11c und einen damit in Verbindung stehenden
axialen Durchtritt 11d, der zur Vertiefung 11e offen
ist, in der ein Ventilelement 25 gleitfähig aufgenommen ist. Ein Halter 16 ist
an dem Stützabschnitt 11s montiert,
um das Ventilelement 25 davon abzuhalten, sich zum Regelkolben 21 zu
bewegen. Ein Ende des Ventilelements 25 ist durch ein elastisches Material
wie beispielsweise Gummi abgedeckt, das an dem Durchtritt 11d anliegen
kann, um denselben zu schließen.
Am anderen Ende des Ventilelements 25 ist eine Stange 25b einstückig mit
dem Ventilelement 25 ausgebildet und ein Eingriffsabschnitt 25c ist am
vorderen Ende der Stange 25b ausgebildet. Am vorderen Stegabschnitt 11a des
ersten Kolbens 11 ist ein axialer Durchtritt 11f ausgebildet.
Das ringförmige Dichtelement 14 ist
an einem Ende des Durchtritts 11f angeordnet, der in der
Druckkammer R2 mündet, so
daß ein
Ein-Wege-Ventil gebildet ist. Entsprechend kann eine Druckmittelkammer
R4, die mit einem Behälter 4 über eine Öffnung 1e in
Verbindung steht, mit der Druckkammer R2 über die Durchtritte 11c, 11d und 11f in
Verbindung gesetzt werden.
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Hinter
dem ersten Kolben 11 ist der zweite Kolben 12 angeordnet,
der einen Stegabschnitt 12a um seinen Außenumfang
an seinem vorderen Endabschnitt ausgebildet hat und mit einem ringförmigen Dichtelement 12b versehen
ist, das fluiddicht und gleitfähig
in der Bohrung 1a aufgenommen ist, wobei seine vordere
Stirnfläche dazu
angeordnet ist, an der hinteren Stirnfläche des ersten Kolbens 11 anzuliegen.
Daher ist die Fremdkraftkammer R1 von der Druckmittelkammer R4 in
der Bohrung 1a durch das Dichtelement 12b getrennt.
Ein Hauptkörper
des zweiten Kolbens ist durch eine zylindrische Hülse 17 gelagert.
Am Innenumfang und am Außenumfang der
Hülse 17 sind
Umfangsnuten ausgebildet, um darin Dichtelemente 17a, 17b aufzunehmen
und am Innenumfang der Hülse 17,
der axial von den Dichtelementen 17a, 17b entfernt
ist, ist eine Umfangsnut ausgebildet, um darin ein Dichtelement 18 aufzunehmen,
wodurch die Fremdkraftkammer R1 wirkungsvoll abgedichtet ist. Der
erste Kolben 11 und der zweite Kolben 12 können einstückig hergestellt
sein.
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Am
vorderen Abschnitt des Zylinderkörpers 1h ist
der Regulierabschnitt ausgebildet, der an einer Hilfsdruckquelle 40 zur
Zufuhr eines Fremdkraftdrucks angeschlossen ist. Die Hilfsdruckquelle 40 umfaßt einen
elektrischen Motor 42 und eine Druckmittelpumpe 43,
die durch den Motor 42 angetrieben wird, und ihr Einlaß ist an
einem Behälter 4 angeschlossen
und ihr Auslaß ist
an einem Druckspeicher 44 angeschlossen, durch den der
Fremdkraftdruck einem Durchtritt 31d über eine Öffnung 1p zugeführt wird.
Der Kraftkolben 21 hat ein Paar Stegabschnitte 21a, 21b,
die um seinen Außenumfang
mit einem vorbestimmten in Axialrichtung zwischenliegenden Abstand
angeordnet sind und die in der Bohrung 1b aufgenommen sind.
Ein ringförmiges
Dichtelement 24 ist nur im vorderen Stegabschnitt 21a angeordnet, so
daß die
Druckkammer R2 gegenüber
einer Regulierkammer R3 abgedichtet ist, was nachstehend beschrieben
wird. Entsprechend ist die Druckkammer R2 zwischen dem Dichtelement 24 und
dem Dichtelement 14 ausgebildet, das auf dem Stegabschnitt 11a des
ersten Kolbens 11 angeordnet ist.
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Wie
in der Figur gezeigt ist, hat der Regelkolben 21 einen
Durchtritt 21c, der radial ausgebildet ist und sich axial
erstreckt, um am hinteren Ende zu münden. Der Durchtritt 21c nimmt
in sich einen Eingriffsstift 28 auf, der an dem Zylinderkörper 1h befestigt
ist, so daß es
ermöglicht
ist, daß sich
der Regelkolben 21 vorwärts
bewegt, aber von einer Rückwärtsbewegung
abgehalten ist (d.h. davon abgehalten ist, sich zum ersten Kolben 11 zu
bewegen). Der Regelkolben 21 hat einen zylindrischen Stützabschnitt 21s einstückig ausgebildet,
um den Durchtritt 21c zu umschließen, und der Eingriffsabschnitt 25c des
Ventilelements 25 ist in dem Stützabschnitt 21s angeordnet.
Ein Halter 26 ist an dem Stützabschnitt 21s montiert
und mit dem Eingriffsabschnitt 25c im Eingriff, um das
Ventilelement 25 davon abzuhalten, sich zum Hauptkolben 10 zu
bewegen. An dem axialen Ende des Regelkolbens 21, das zum
Halter 26 entgegengesetzt ist, ist eine Vertiefung ausgebildet, in
der ein Endabschnitt eines Spulenkörpers 32 gehalten
ist, wie später
beschrieben wird.
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Eine
zylindrische Hülse 31 ist
in der Stufenbohrung 1c aufgenommen, die mit der Bohrung 1b in Verbindung
steht. Die Hülse 31 hat
eine Vielzahl Umfangsnuten um ihren Umfang ausgebildet und ringförmige Dichtelemente
sind in den Nuten jeweils aufgenommen. Zwischen benachbarten Dichtelementen sind
radiale Durchtritte 31d, 31e ausgebildet, um die Öffnungen 1p, 1s mit
dem hohlen Abschnitt der Hülse 31 in
Verbindung zu setzen, in dem der Spulenkörper 32 gleitfähig aufgenommen
ist, und dessen vorderes Ende durch einen Stopfen 31a verschlossen ist.
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In
dem Spulenkörper 32 sind
ein axialer Durchtritt 32a und ein radialer Drosseldurchtritt 32b ausgebildet,
der mit dem Durchtritt 32a in Verbindung steht. Ein Ende
des Spulenkörpers 32 liegt
in der Regulierkammer R3 und ist mit dem Regelkolben 21 im Eingriff.
Ein Halter 33 ist in der Vertiefung des Regelkolbens 21 gelagert
und eine Feder 34 ist zwischen der Hülse 31 und dem Halter 33 montiert,
um den Spulenkörper 32 in
Anlage gegen den Regelkolben 21 vorzuspannen. Der axiale
Durchtritt 32a ist derart angeordnet, daß sein offenes
Ende normalerweise in der Regulierkammer R3 an der Verbindungsstelle des
Spulenkörpers 32 und
des Regelkolbens 21 mündet.
Wenn der Regelkolben 21 in seine Ursprungslage gesetzt
ist, ist das andere Ende des Durchtritts 32a des Spulenkörpers 32 so
angeordnet, daß es
mit dem Behälter 4 durch
den Durchtritt 31e und die Öffnung 1s in Verbindung
steht, so daß die Regulierkammer
R3 mit dem Behälter 4 in
Verbindung steht, der mit dem Bremsmittel unter Umgebungsdruck zu
füllen
ist.
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Der
Durchtritt 31d ist in der Hülse 31 derart ausgebildet,
daß er
mit der Hilfsdruckquelle 40 durch die Öffnung 1p in Verbindung
steht, während
sie durch den Spulenkörper 32 geschlossen
ist, wie in der Figur gezeigt ist. Eine Umfangsnut 31c ist
am inneren Umfang der Hülse 31 in
einem vorbestimmten Abstand von dem Durchtritt 31d ausgebildet
und eine Umfangsnut 32c ist am Außenumfang des Spulenkörpers 32 ausgebildet,
um der Nut 31c gegenüber zu
liegen. Wenn entsprechend der Spulenkörper 32 in seine in
der Zeichnung gezeigte Position gesetzt ist, ist die Regulierkammer
R3 mit dem Behälter 4 durch
den Durchtritt 32a des Spulenkörpers 32, den Durchtritt 31e der
Hülse 31 und
die Öffnung 1s in
Verbindung gesetzt, um unter Umgebungsdruck zu stehen. Wenn der
Spulenkörper 32 in
Richtung zum Stopfen 31a ansprechend auf eine Bewegung
des Regelkolbens 21 bewegt wird, wird die Nut 31e der Hülse 31 abgetrennt
und der Durchtritt 31d der Hülse 31 wiederum liegt
der Nut 32c des Spulenkörpers 32 gegenüber und
gleichzeitig liegt die Nut 31c dem Drosseldurchtritt 32b gegenüber, so
daß die
Regulierkammer R3 mit dem Durchtritt 32a in Verbindung steht.
Folglich wird Fremdkraftdruck von der Hilfsdruckquelle 40 in
die Regulierkammer R3 zugeführt, um
den Druck darin zu erhöhen.
Die Regulierkammer R3 steht mit der Druckkammer R1 durch eine in
dem Zylinderkörper 1h ausgebildete Öffnung 1r in
Verbindung.
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Wenn
im Betrieb das Bremspedal 2 niedergedrückt wird, um den zweiten Kolben 12 nach
vorne (nach links in der Figur) über
die Druckstange 3 aus seiner in der Zeichnung gezeigten
freien Position zu drücken,
stößt das Ventilelement 25 an
den ersten Kolben 11, um den Durchtritt 11d durch
das elastische Element des Ventilelements 25 abzutrennen,
so daß die
Verbindung zwischen der Druckkammer R2 und der Druckmittelkammer
R4 blockiert ist, um einen geschlossenen Zustand anzunehmen. Wenn
der erste Kolben 11 ansprechend auf ein Niederdrücken des
Bremspedals 2 bewegt wird, wobei die Verbindung zwischen
der Druckkammer R2 und der Druckmittelkammer R4 blockiert ist, wird
somit die Druckkammer R2 komprimiert. Da in diesem Fall der Hauptkolben 10 und
der Regelkolben 21 durch eine Feder 19 so gehalten
sind, daß sie
in dem in der Figur gezeigten Zustand liegen, bewegen sie sich zusammen
einstückig.
Dann wird der mit dem Regelkolben 21 im Eingriff stehende
Spulenkörper 32 den
Durchtritt 31e abtrennen, um die Verbindung zwischen dem Behälter 4 und
der Regulierkammer R3 zu blockieren. Gleichzeitig wird der Fremdkraftdruck
von der Hilfsdruckquelle 40 in die Regulierkammer R3 durch die Öffnung 1p,
den Durchtritt 31d, die Nuten 31c, 32c und
den Drosseldurchtritt 32b zugeführt, um somit in den Radzylinder
Wrr durch eine Öffnung 1g als ein
regulierter Druck gefördert
zu werden und um auch in die Fremdkraftkammer R1 durch die Öffnung 1r gefördert zu
werden. Dadurch werden der erste und zweite Kolben 11, 12 nach
vorne bewegt, so daß die
Druckkammer R2 komprimiert wird, um den Hauptzylinderdruck von einer Öffnung 1n zu
erzeugen. In diesem Fall wird die Bewegung des ersten Kolbens 11 durch
den regulierten Druck unterstützt, der
ansprechend auf ein Niederdrücken
des Bremspedals 2 zugeführt
wird, weil der Dichtdurchmesser des Stegabschnitts 12a des
zweiten Kolbens 12 größer als
der Dichtdurchmesser des Stegabschnitts 11a des ersten
Kolbens 11 ist.
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Wenn
während
dieses Betriebs der regulierte Druck größer als der Hauptzylinderdruck
wird, wird der Regelkolben 21 betätigt, um sich von der Hülse 31 weg
zu bewegen, so daß der
Durchtritt 32a des Spulenkörpers 32 mit dem Behälter 4 in
Verbindung gesetzt wird, wodurch der Druck in der Regulierkammer
R3 verringert wird. Wenn andererseits der regulierte Druck kleiner
als der Hauptzylinderdruck wird, wird der Durchtritt 31e abgetrennt
und der Fremdkraftdruck wird wiederum von der Hilfsdruckquelle 40 durch
den Durchtritt 31d in die Regulierkammer R3 eingeführt, um den
darin herrschenden Druck zu erhöhen.
Somit wird der Druck in der Regulierkammer R3 durch eine Wiederholung
der Bewegung des Regelkolbens 21, wie vorstehend beschrieben
ist, und der Bewegung des Spulenkörpers 32, die entsprechend
der Bewegung des Regelkolbens 21 aktiviert wird, im wesentlichen
auf denselben Druck wie den Hauptzylinderdruck reguliert. Anders
ausgedrückt wird
der Druck, der auf die entgegengesetzten Enden des Dichtelements 24 aufgebracht
wird, das am Regelkolben 21 montiert ist, im wesentlichen
gleich sein. Folglich wird die durch die Bewegung des Dichtelements 24 hervorgerufene
Reibkraft so klein, daß der
Regelkolben 21 in der Bohrung 1b ruckfrei gleiten wird.
Dadurch wir der Unterstützungsvorgang
oder Verstärkungsvorgang
geeignet gemacht und ein richtiges Bremsverhalten wird erzielt.