DE19728278A1 - Fahrzeug-Bremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeug-Bremskraftverstärker, und im beson­ deren auf einen hydraulischen Fahrzeug-Bremskraftverstärker, der an einem ge­ wünschten Punkt einer Leitung installiert werden kann, die den Hauptzylinder mit den Radzylindern verbindet.

Ein hydraulisches Fahrzeug-Bremskraftverstärkungs-System gemäß JP-Hei.8-40250 ist wohl bekannt als Mechanismus zum Steigern der auf ein Bremspedal ausgeübten Niederdrückkraft. Das konventionelle Fahrzeug-Bremskraftverstärkungs-System weist folgende Komponenten auf: Einen Akkumulator, der von einer Pumpe gelieferte Bremsflüssigkeit speichert; ein hydraulischer Druckverstärker, der eine verstärkende Aktion mit dem hydraulischen Druck durchführt, der entsprechend einer Betätigung des Bremspedals vom Akkumulator zugeführt wird; einen Hauptzylinder, zu dem der Druck übertragen wird, welcher durch den hydraulischen Verstärker verstärkt ist, und einen Radzylinder (mehrere Radzylinder), zu dem zum Durchführen einer Bremsung der Hydraulikdruck des Hauptzylinders übertragen wird. Zwischen dem Akkumulator und dem hydraulischen Bremskraftverstärker ist ein elektromagnetisches Steuerventil angeordnet, das durch Betätigung eines Zündschalters geöffnet und geschlossen wird. D.h. daß beim Einschalten des Zündschalters das elektromagnetische Steuer­ ventil geöffnet wird, so daß der Akkumulator mit dem hydraulischen Verstärker in Verbindung gebracht wird, während beim Abschalten des Zündschalters das elektro­ magnetische Steuerventil geschlossen wird, so daß der Akkumulator von dem hy­ draulischen Druckverstärker getrennt wird. Auf diese Weise wird auch dann, wenn das Fahrzeug für längere Zeit außer Betrieb bleibt, und obwohl innere Leckage auf­ tritt, durch das in dem hydraulischen Druckverstärker angeordnete Steuerventil der hydraulische Druck im Akkumulator zu keiner Zeit abfallen, sondern bei einem vor­ bestimmten Wert bleiben. D.h., es wird das Risiko eliminiert, daß bei Bedarf der hy­ draulische Druckverstärker keine Verstärkung durchführen kann.

Jedoch leiden gegenwärtig benutzte Fahrzeugbrems-Verstärkersysteme einschließ­ lich des vorerwähnten hydraulischen Fahrzeug-Bremsverstärkers des Flüssigkeits­ drucktyps unter dem folgenden Risiko: Da der Fahrzeug-Bremsverstärker direkt mit dem Hauptzylinder gekuppelt ist, fällt der Abstand zwischen der Montierfläche des Fahrzeug-Bremsverstärkers und dem Ende des Hauptzylinders lang aus. Deshalb ist der Freiheitsgrad zum Installieren des Fahrzeug-Bremsverstärkers niedrig.

Im Hinblick auf das Vorerwähnte ist es ein Ziel der Erfindung, das vorerwähnte, bei konventionellen Fahrzeug-Bremsverstärker-Systemen vorliegende Risiko zu eliminie­ ren. Im besonderen ist es ein Ziel der Erfindung, einen hydraulischen Fahrzeug- Bremsverstärker zu schaffen, der als eine individuelle Komponente an jedem Punkt in einer Leitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder installiert werden kann, so daß ch ein hoher Freiheitsgrad für die Installation ergibt.

Erfindungsgemäß kann der Fahrzeug-Bremsverstärker an jedem Punkt in der Leitung installiert werden, die den Hauptzylinder und den oder die Radzylinder verbindet. Die­ ses Merkmal ermöglicht es, das Volumen des Verbindungsbereiches zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremspedal zu reduzieren. Die Installation des Fahrzeug- Bremsverstärkers läßt sich bewerkstellen durch Verwendung des Raums im Motor­ raum oder jedes passenden Raums im Fahrzeugkörper, d. h., mit dem Fahrzeug- Bremsverstärker wird der Freiheitsgrad der Auswahl eines Installationsplatzes für den Verstärker erheblich erhöht. Weiterhin kann der Fahrzeugbrems-Verstärker installiert werden, nachdem der Fahrzeugkörper zusammengebaut worden ist, da er sich an der Leitung installieren läßt, die zwischen dem Hauptzylinder und dem oder den Radzylin­ dern verlegt ist. D.h., der Fahrzeug-Bremsverstärker läßt sich bei allen Arten von Fahrzeugen verwenden und hat deshalb einen weiten Anwendungsbereich.

Gemäß der Erfindung ist ein Fahrzeug-Bremsverstärker vorgesehen, der aufweist: Ei­ nen Körper mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Strömungsweg, über den der Einlaß mit dem Auslaß verbindbar ist; einen in dem Strömungsweg angeordneten er­ sten Kolben, einen im Strömungsweg auf den ersten Kolben einwirkenden Hydraulik­ druck; ein Steuerventil, das gegen den ersten Kolben anliegt und eine Steuerkammer definiert, für die unter Druck stehendes Hydraulikfluid eines Akkumulators zugeführt oder blockiert werden kann; einen zweiten, in dem Strömungsweg stromab des ersten Kolbens angeordneten Kolben, wobei der zweite Kolben die Form eines abgestuften Kolbens mit einem großdurchmeßrigen Abschnitt und einem kleindurchmeßrigen Ab­ schnitt hat, wobei der Hydraulikdruck im Strömungsweg auf ein Ende des kleindurch­ meßrigen Abschnitts einwirkt, und der zweite Kolben in der Lage ist einen Radzylin­ derdruck zu erzeugen; eine Hydraulik-Druckkammer, in der der großdurchmeßrige Abschnitt des zweiten Kolbens untergebracht ist; und ein Absperrventil, das stromab des zweiten Kolbens im Strömungsweg angeordnet ist; wobei (i), sobald der Hydrau­ likdruck im Strömungsweg gesteigert ist, der erste Kolben das Steuerventil bewegt, um den Akkumulator-Druck in die Steuerkammer einzuführen und einen neuen Hy­ draulikdruck in Proportion zum Hydraulikdruck im Strömungsweg zu erzeugen, den neuen Hydraulikdruck in die Hydraulikdruckkammer einzuführen und eine Verstär­ kungsaktion durchzuführen, und (ii) bei einer Verringerung des Hydraulikdrucks im Strömungsweg über den ersten Kolben das Steuerventil so zu bewegen, daß die Steuerkammer mit einem Reservoir kommunizieren kann, wobei das Absperrventil in der Lage ist, den Strömungsweg mit Hilfe des neuen Hydraulikdruckes zu blockieren, der in die Hydraulikdruckkammer des zweiten Kolbens wirksam ist.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 schaubildartig und teilweise als Schnitt die Verrohrung eines Fahr­ zeug-Bremsverstärkers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, der nicht in Betrieb ist;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Steuerventils;

Fig. 3 diagrammartig und teilweise im Schnitt die Verrohrung des Fahrzeug- Bremsverstärkers bei Druckbeaufschlagung;

Fig. 4 schaubildartig und teilweise im Schnitt die Verrohrung des Fahrzeug- Bremsverstärkers, sobald der aufgebrachte Druck gehalten wird; und

Fig. 5 schaubildartig und teilweise im Schnitt die Verrohrung des Fahrzeug- Bremsverstärkers, sobald der Druck verringert ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die bei­ liegenden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist als Schaubild eine Anordnung, zum Teil als Schnittdarstellung, bei einem Fahrzeug-Bremsverstärker (Bremskraftverstär­ ker) einer Ausführungsform der Erfindung und außer Betrieb. Fig. 2 ist ein vergrößer­ ter Ausschnitt eines Steuerventils des Fahrzeug-Bremsverstärkers.

In Fig. 1 ist ein Bremspedal 1 über eine Stoßstange 1a mit einem Hauptzylinder 2 ge­ kuppelt. Eine Hydraulikdruckkammer an einer Seite des Hauptzylinders ist mit einem oder mehreren Radzylindern 3 über einen Fahrzeug-Bremsverstärker 10 (der später erläutert wird) verbunden, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Wei­ terhin ist in Fig. 1 ein Reservoir 4, eine Pumpe 5, ein Akkumulator 6, ein Druckschalter 7 und ein Sicherheits- oder Druckbegrenzungsventil 8 gezeigt. Der Druck im Akkumu­ lator 6 wird durch den Druckschalter 7 jederzeit überwacht. D.h., bei einem Abfall des Drucks im Akkumulator 6 wird die Pumpe 5 betätigt, um wieder Bremsflüssigkeit dem Akkumulator 6 unter Druck zuzuführen. Sollte hingegen der Hydraulikdruck aus ir­ gendeinem Grund ansteigen bzw. im Akkumulator 6 einen vorbestimmten Wert über­ steigen, dann wird der Druck mittels des Druckbegrenzungsventils begrenzt, um das gesamte System zu schützen. Es wird deshalb im Akkumulator 6 zu jeder Zeit ein Hy­ draulikdruck aufrechterhalten, der hoch genug ist, um den nachstehend beschriebe­ nen Fahrzeug-Bremsverstärker 10 zu betätigen.

Der Fahrzeug-Bremsverstärker 10 ist so ausgebildet, daß er den Hydraulikdruck des Akkumulators 6 benutzt, wobei im Akkumulator die von der Pumpe 5 geförderte Bremsflüssigkeit gespeichert wird, und zwar um eine Verstärkung durchzuführen. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist der Fahrzeug-Bremsverstärker 10 eine individuelle Kompo­ nente, die an jedem Punkt der Leitung installiert werden kann, die den Hauptzylinder 2 und den oder die Radzylinder 3 verbindet.

Nachstehend wird die Struktur des Fahrzeug-Bremsverstärkers 10 im Detail beschrie­ ben.

Der Fahrzeug-Bremsverstärker 10 weist einen Körper 11 mit einem Einlaß 12 und ei­ nem Auslaß 13 auf. Der Einlaß 12 ist mit der Hydraulikdruckkammer des Hauptzylin­ ders 2 verbunden, während der Auslaß 13 mit dem Radzylinder 3 verbunden ist. Im Körper 11 ist ein Strömungsweg 12a geformt, der den Einlaß 12 mit dem Auslaß 13 verbindet. Im Strömungsweg 12a befinden sich ein erster Kolben 14, ein zweiter Kol­ ben 15 und ein Absperrventil 16, die auf die in Fig. 1 gezeigte Weise angeordnet sind.

Zusätzlich zu dem vorbeschriebenen Strömungsweg 12a weist der Körper 11 einen Zulaufanschluß 17 und einen Zulaufströmungsweg 17a auf, die so ausgebildet sind, daß sie den Hydraulikdruck vom Akkumulator 6 in den Körper 11 leiten. Ferner sind ein Auslaßanschluß 18 und ein Auslaßströmungsweg 18a vorgesehen, die so aus­ gebildet sind, daß sie die dem Körper 11 zugeführte Bremsflüssigkeit aus dem Akku­ mulator zum Reservoir 4 führen. Zwischen dem Zulauf-Strömungsweg 17a und dem Ablauf-Strömungsweg 18a ist ein Steuerventil 19 (wird später erläutert) angeordnet.

Der erste Kolben 14 ist fluiddicht in einem Zylinder 14a angeordnet, welcher im Körper 11 geformt ist. Der erste Kolben 14 teilt das Innere des Zylinders 14a in zwei Teile, und zwar in eine erste Kammer 14b und eine zweite Kammer 14c. Die erste Kammer 14b steht in Verbindung mit dem Einlaß 12 und einer Kammer 15c (wird später erläu­ tert), die von dem zweiten Kolben 15 definiert wird. Die zweite Kammer 14c kommu­ niziert mit dem Ablauf-Strömungsweg 18a und einem Zylinder 19a, der für das Steu­ erventil 19 so geformt ist, daß er die zweite Kammer 14c fortsetzt.

Im Zylinder 19a ist das Steuerventil 19 fluiddicht angeordnet, welches den Zulauf- Strömungsweg 17a mit dem Ablauf-Strömungsweg 18a entweder verbindet oder den Zulauf-Strömungsweg 17a vom Ablauf-Strömungsweg 18a trennt. Das Steuerventil 19 steht normalerweise in Kontakt mit dem ersten Kolben 14 (wie gezeigt), so daß, wenn sich der erste Kolben 14 bewegt, auch das Steuerventil 19 bewegt wird. Bei der ge­ zeigten Ausführungsform besitzt der ersten Kolben 14 einen Vorsprung, der mit dem Steuerventil 19 in Kontakt gebracht ist. Es ist jedoch nicht immer notwendig, daß der erste Kolben 14 einen solchen Vorsprung aufweist, d. h., der erste Kolben 14 kann auch so ausgebildet werden, daß er direkt mit dem Steuerventil 19 in Kontakt ge­ bracht wird.

Das Steuerventil 19 hat, wie in der vergrößerten Schnittansicht von Fig. 2 gezeigt ist, einen Strömungsweg 19c in seinem Körper und definiert eine Steuerkammer 19b im Zylinder 19a. Das Steuerventil 19 formt gemäß Fig. 2 ein Ventil B im Zulauf-Strö­ mungsweg 17a, und ein Ventil A im Ablauf-Strömungsweg 18a. In dem Nicht-Be­ triebsstatus des Steuerventils 19 gemäß den Fig. 1 und 2 ist das Ventil A geöffnet, während das Ventil B geschlossen ist. Im Betriebsstatus (sobald eine Verstärkungs- Operation durchgeführt ist, welche später erläutert wird) ist das Ventil A geschlossen, während das Ventil B geöffnet ist.

D.h., daß im Nicht-Betriebsstatus des Steuerventils 19 der Ablauf-Strömungsweg 18a durch den Strömungsweg 19c mit der Steuerkammer 19c in Verbindung gebracht ist, während der Zulauf-Strömungsweg 19a nicht mit der Steuerkammer 19b in Verbin­ dung ist. Wenn der erste Kolben 14 wie in den Fig. 1 und 2 nach rechts bewegt wird, wird auch das Steuerventil 19 nach rechts bewegt, so daß der Ablauf-Strömungsweg 18a nicht mit der Steuerkammer 19b verbunden ist, während der Zulauf-Strömungs­ weg 17a mit der Steuerkammer 19b verbunden ist. Der der Steuerkammer 19b zuge­ führte Akkumulatordruck wird benutzt zum Betätigen des zweiten Kolbens 15 (wird später beschrieben), um die Verstärkungsoperation durchzuführen. In diesem Fall beträgt der Hydraulikdruck P in der Steuerkammer 19b (und wie später im Detail er­ läutert wird):

P = (A/S) × Pm

wobei Pm der Druck des Druckzylinders, A die Querschnittsfläche des ersten Kol­ bens, und S die Querschnittsfläche des Steuerventils sind.

In Fig. 1 ist die Steuerkammer 19b des Steuerventils 19 mit einer Fluid-Absorbier­ kammer 20b verbunden, die durch einen dritten Kolben 20 definiert wird (wird später erläutert). Der Zylinder 19a des Steuerventils 19 ist mit einer eine Feder aufnehmen­ den Kammer 20d des dritten Kolbens 20 verbunden.

Der dritte Kolben 20 ist fluiddicht in einem Zylinder 20a angeordnet, der für den dritten Kolben 20 so geformt ist, daß sich der dritte Kolben 20 frei bewegen läßt. Der Zylinder 20a umfaßt die Fluid-Absorbierkammer 20b und die eine Feder aufnehmende Kam­ mer 20d. Der dritte Kolben 20 wird durch die Feder 20c zu jeder Zeit in Richtung zur Fluid-Absorbierkammer 20b beaufschlagt, wobei sich die Feder 20c in der Kammer 20d befindet. Die Fluid-Absorbierkammer 20b des dritten Kolbens 20 ist mit der Steu­ erkammer 19b des Steuerventils 19 verbunden, und kommuniziert auch mit einer Hy­ draulikkammer 15b, die vom zweiten Kolben 15 definiert wird. Die die Feder 20c auf­ nehmende Kammer 20d kommuniziert mit dem Zylinder 19a des Steuerventils 19. Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform kommuniziert die die Feder 20c aufnehmen­ de Kammer 20d durch den Zylinder 19a mit dem Reservoir 4, es ist möglich, daß die­ se Kammer auch direkt mit dem Reservoir 4 verbunden ist.

In der initialen Periode einer Bremsoperation funktioniert der dritte Kolben 20 wie folgt: Um die Erzeugung eines hohen Drucks in der Steuerkammer 19 während derjenigen Zeitdauer zu verhindern, die vom Zeitpunkt verstreicht, an dem das Ventil A des Steuerventils 19 geschlossen wird, und bis das Ventil B geöffnet ist, wird der dritte Kolben 20 gegen die elastische Kraft der Feder 20c bewegt, so daß das Fluid aus der Steuerkammer 19b absorbiert wird in der Fluid-Absorbierkammer 20b. Mit anderen Worten ist der dritte Kolben 20 so angeordnet, daß er das Steuerventil leicht während der initialen Zeit der Bremsoperation bewegt. Aus diesem Grund kann die Feder 20c in ihrer Elastizität niedrig sein.

Der zweite Kolben 15 ist eine zweistufiger Kolben mit einem großdurchmeßrigen Be­ reich und einem kleindurchmeßrigen Bereich. Er ist fluiddicht in dem zweistufigen Zy­ linder 15a angeordnet, der im Körper 11 so geformt ist, daß der zweite Kolben frei darin beweglich ist. Der kleindurchmeßrige Zylinder umfaßt eine Kammer 15c, wäh­ rend der großdurchmeßrige Zylinder eine Kammer 15b umfaßt. Durch den zweiten Kolben 15 und den Körper wird eine Kammer 15d zum Unterbringen einer Feder de­ finiert. Der zweite Kolben 15 ist, sofern nicht in Operation, unter der Beaufschlagung einer Feder 15f gemäß Fig. 1 zu jeder Zeit gehalten. Die die Feder aufnehmende Kammer 15d ist verbunden mit dem Auslaß 13.

Das vorerwähnte Absperrventil 16 weist eine Kugel 17a, eine Feder 16b, einen Kol­ ben 16c und eine Sperrstange 16d auf. Wenn das Absperrventil nicht in Operation ist, ist die Kugel 16 mittels der Sperrstange 16d von einem Ventilsitz 16e beabstandet, so daß die Kammer 15c des zweiten Kolbens 15 mit der die Feder aufnehmenden Kam­ mer 15d verbunden ist. Sobald der Druck in der Hydraulikdruckkammer 15b des zweiten Kolbens auf den Kolben 16c aufgebracht wird, wird der Kolben 16c in Fig. 1 nach links bewegt. D.h., die Kugel 16a kommt in Kontakt mit dem Ventilsitz 16e und unterbricht die Verbindung zwischen der Kammer 15c des zweiten Kolbens und der die Feder aufnehmenden Kammer 15d. In anderen Worten hat das Absperrventil 16 eine derartige Funktion, daß es in seinem operativen Status die Verbindung zwischen dem Einlaß 12 und dem Auslaß 13 unterbricht. Weiterhin dient es dazu, daß in dem Fall, in dem das Akkumulatorsystem ausfallen sollte, der Druck der Hydraulikdruck­ kammer 15b sinkt und deshalb der Kolben 16c so zurückgestellt wird, wie in Fig. 1 ge­ zeigt, zum unmittelbaren Öffnen des Strömungsweges zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder, um auf diese Weise den Hydraulikdruck des Hauptzylinders di­ rekt an den Radzylinder zu übermitteln. In dieser Weise stellt das Absperrventil 16 die notwendige Sicherheit her, sobald das Akkumulatorsystem ausfällt. Andererseits wird dann, wenn das Akkumulatorsystem normal und die Bremse nicht arbeitet, der Druck in der Hydraulikdruckkammer 15b abgesenkt, so daß der Kolben 16c so zurückge­ stellt wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, um den Strömungsweg zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder unmittelbar zu öffnen, so daß kein Druck im Rad­ zylinder verbleibt.

Die Operation des Fahrzeug-Bremsverstärkers 10 wird nachfolgend erläutert.

Sofern der Fahrer das Bremspedal 1 nicht niederdrückt (Außerbetriebsstatus), d. h. sofern der Hauptzylinder keinen Druck erzeugt, wird auf die ersten und zweiten Kol­ ben 14 und 15 kein Druck ausgeübt. Deshalb wird, Fig. 2, mit dem Steuerventil 19 das Ventil A geöffnet, während das Ventil B geschlossen ist. Der Hydraulikdruck des Ak­ kumulators 6 wird durch das Ventil B blockiert. Die Steuerkammer 19b des Steuer­ ventils 19 ist mit dem Reservoir verbunden. Aus diesem Grund ist der Druck in der Steuerkammer 19b, und der Druck in der Fluid-Absorbierkammer 15b des dritten Kol­ bens 15, und auch der Druck in der Hydraulik-Druckkammer 15b des zweiten Kolbens 15 jeweils Null. Demzufolge wirkt auf den Kolben 16 des Absperrventils 16 kein Druck und wird das Absperrventil 16 so wie in Fig. 1 gehalten, um den Strömungsweg zu öffnen. Auf diese Weise sind der Hauptzylinder, die erste Hydraulikkammer 14b des ersten Kolbens, die Hydraulikkammer 15c des zweiten Kolbens, das geöffnete Ab­ sperrventil, die die Feder aufnehmende Kammer 15d des zweiten Kolbens, der Aus­ laß 13 und der Radzylinder miteinander in der vorerwähnten Reihenfolge verbunden.

Wenn der Fahrer das Bremspedal 1 niederdrückt (Bremsbetrieb) und der Hauptzylin­ der einen Hydraulikdruck erzeugt, dann wirkt der auf diese Weise erzeugte Hydraulik­ druck auf die ersten und zweiten Kolben 14 und 15. Der erste Kolben 14 wird vom Hydraulikdruck in Fig. 1 nach rechts verstellt. Auch das Steuerventil 19 wird in Fig. 1 nach rechts verstellt, um das Ventil A zu schließen. Sobald der auf den ersten Kolben 14 wirkende Hydraulikdruck geringfügig angehoben wird, wird der Druck in der Steu­ erkammer 19b mit dem Flächenverhältnis des ersten Kolbens 14 zum Steuerventil 19 erzeugt. Sobald der auf diese Weise erzeugte Druck den fixierten Wert erreicht, der durch die Feder 20c festgelegt ist, welche auf den dritten Kolben 20 einwirkt, dann werden der erste Kolben 14 und das Steuerventil 19 weiter nach rechts verstellt, so daß das Ventil A geschlossen und das Ventil B geöffnet werden.

Auf diese Weise wird der Druck vom Akkumulator 6 durch das Ventil B in die Steuer­ kammer 19 übertragen. Demzufolge wird bis zum Öffnen des Ventils B des Steuer­ ventils 19 der Akkumulatordruck nicht in die Steuerkammer 19b wirken, wodurch das Absperrventil 16 offengehalten bleibt, und der Druck in der die Feder aufnehmenden Kammer 15d des zweiten Kolbens 15 (d. h. der Druck im Radzylinder 3) dem Druck des Hauptzylinders gleich ist.

Wenn der Druck in der Kammer 14b des ersten Kolbens 14 weiter leicht gesteigert wird, dann wird auch der Druck in der Steuerkammer 19b angehoben, so daß der Kolben 16c des Absperrventiles 16 gegen die elastische Kraft der Feder 16b nach links verstellt wird, bis die Kugel 16a anliegt und auf diese Weise das Absperrventil 16 schließt. Es ist dann die Kammer 15c des zweiten Kolbens 15 von der die Feder auf­ nehmenden Kammer 15d getrennt, d. h. der Hauptzylinder ist vom Radzylinder isoliert. Bei der vorerwähnten Operation ist der Druck in der ersten Kammer 14b extrem nied­ rig, z. B. 0,1 Mpa oder weniger.

Der Druckausgleich in diesem Fall wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 3 erläutert, die einen Status des Fahrzeug-Bremsverstärkers mit niedergedrücktem Bremspedal zeigt.

Es ist angenommen, daß
A die Querschnittsfläche des ersten Kolbens,
S die Querschnittsfläche des Steuerventils 19,
B1 die Querschnittsfläche des kleindurchmeßrigen Bereichs des zweiten Kolbens 15;
B2 die Querschnittsfläche des großdurchmeßrigen Bereichs des zweiten Kolbens 15;
B3 die Querschnittsfläche der die Feder aufnehmenden Kammer des zweiten Kolbens 15;
FB die elastische Kraft der Feder des zweiten Kolbens,
Pm der Druck in der Kammer 15c des zweiten Kolbens 15 (d. h. der Druck des Hauptzylinders);
P der Druck in der Steuerkammer 19b des Steuerventils 19′, und
Pw der Druck in der die Feder aufnehmenden Kammer 15d des zweiten Kolbens 15 (d. h. der Druck der Radzylinder) sind.

In diesem Fall ist für das Steuerventil 19 die Ausgleichsbeziehung zwischen dem Druck P in der Steuerkammer 19b und dem Druck Pm des Hauptzylinders wie folgt:

Pm × A = P × S (1)

deshalb ist,

P = (A/S) × Pm (2)

Für den zweiten Kolben 15 ist das Verhältnis zwischen dem Druck Pm in der Kammer 15c (dem Druck des Hauptzylinders und dem Druck Pw in der die Feder aufnehmen­ den Kammer 15d) und dem Druck des Radzylinders oder der Radzylinder:

Pm B1 + (B2 - B1) × P = FB + Pw × B3 (3).

Wird die Gleichung (2) in der Gleichung (3) substituiert, dann ergibt sich

Pw = [(B1 + (B2 - B1) × (A/S) × Pm - FB]/B3 (4).

Wie sich aus der Gleichung (4) ergibt, wird der Druck Pw des Radzylinders gesteigert proportional zum Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche A des ersten Kolbens 14 und der Differenz zwischen der Querschnittsfläche B1 des kleindurchmeßrigen Be­ reichs des zweiten Kolbens 15 und der Querschnittsfläche B2 des großdurchmeßri­ gen Bereichs des ersten Kolbens 15. Es läßt sich durch Vergrößern der Querschnitts­ fläche A des ersten Kolbens 15 im Vergleich zur Querschnittsfläche S des Steuer­ ventils 19, und durch Vergrößern der Differenz (B2-B1) zwischen dem großdurch­ meßrigen Bereich und dem kleindurchmeßrigen Bereich des zweiten Kolbens der Verstärkungseffekt erhöhen.

Wenn danach der Druck des Hauptzylinders weiter gesteigert wird, während das Gleichgewicht gemäß Gleichung (4) unter dem Verhältnis zwischen dem ersten Kol­ ben 14 und dem Steuerventil 19 aufrechterhalten wird, wird der Druck in der Steuer­ kammer 19b gesteigert proportional zum Hauptzylinderdruck, der in der Druckkammer 15b wirkt. Auf der anderen Seite und da der Druck der Kammer 15c, in der der Hauptzylinderdruck direkt einwirkt, ebenfalls angehoben wird, komprimiert der zweite Kolben 15 die Feder 15f, wobei er sich in Fig. 3 nach rechts bewegt und die die Feder aufnehmende Kammer 15d mit Druck beaufschlagt (d. h., die Radzylinder). Dies be­ deutet, daß der zweite Kolben 15 verstellt wird, um den Radzylinder beim Durchführen der Verstärkungsaktion mit Druck zu beaufschlagen.

Sobald das Bremspedal vom Fahrer niedergedrückt gehalten wird (Aufrechterhalten des Bremsdruckes), d. h. sobald der Radzylinderdruck aufrechtgehalten wird, wird auch das vorerwähnte Gleichgewicht gemäß der Gleichung (4) gehalten, so daß ge­ mäß Fig. 4 die Ventile A und B des Steuerventils 19 geschlossen sind. Deshalb wird sich der zweite Kolben 15 nicht bewegen und der Druck in der die Feder aufnehmen­ den Kammer 15d des zweiten Kolbens (d. h. der Flüssigkeitsdruck im Radzylinder) wird unverändert aufrechterhalten. In diesem Fall ist das Absperrventil 16 durch den Druck in der Steuerkammer 19b geschlossen gehalten.

Sobald der Fahrer das Bremspedal zurücknimmt (Reduzieren des Bremsdrucks), nimmt der auf den ersten Kolben 14 einwirkende Druck ab. In diesem Fall verhält sich der erste Kolben 14 wie in Fig. 5 gezeigt, so daß das Ventil A des Steuerventils 19 geöffnet ist, während das Ventil B geschlossen ist. Der Druck in der Steuerkammer 19b des Steuerventils 19 wird über das Ventil A zum Reservoir 4 geleitet. Zusätzlich wird auch der Druck in der Kammer 15 des zweiten Kolbens vermindert, so daß der zweite Kolben 15 in Fig. 5 nach links bewegt wird, während die die Feder aufnehmen­ de Kammer ihr Volumen vergrößert, so daß der Druck des Radzylinders vermindert wird. In diesem Fall wird das Absperrventil 16 geschlossen gehalten, bis der Druck in der Steuerkammer 19b bis auf einen vorbestimmten Wert abfällt. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist der Fahrzeug-Bremsverstärker, der den Druck des Akkumulators zum Durchführen der Verstärkungsoperation verwendet, als eine individuelle Komponente ausgebildet. Er läßt sich deshalb an jedem gewünschten Punkt der Leitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder installieren. Der im Motorraum verfügbare Platz kann effektiv zur Installation des Fahrzeug-Bremsver­ stärkers genutzt werden.

Der vorerwähnte Fahrzeug-Bremsverstärker gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile.

• (1) In dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Bremsverstärker sind die Kolben und das Absperrventil zum Durchführen der Verstärkungsaktion im Körper des Verstärkers untergebracht. Deshalb kann der Fahrzeug-Bremsverstärker als eine komplette Kom­ ponente gehandhabt werden.
• (2) Der Fahrzeug-Bremsverstärker kann an jedem gewünschten Punkt an der Leitung installiert werden, die zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder oder den Radzylindern verlegt ist. Der Verbindungsbereich des Hauptzylinders mit dem Brems­ pedal kann im Volumen verkleinert werden.
• (3) Der Fahrzeug-Bremsverstärker kann nicht nur im verfügbaren Platz im Motorraum installiert werden, sondern auch in einem gewünschten Bauraum innerhalb des Fahr­ zeugkörpers. Dies bedeutet, daß sich mit dem Fahrzeug-Bremsverstärker ein erheb­ lich vergrößerter Freiheitsgrad ergibt, was die Auswahl der möglichen Installati­ onspositionen betrifft.
• (4) Da der Fahrzeug-Bremsverstärker an der Leitung installierbar ist, die zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder oder den Radzylindern verlegt ist, läßt er sich auch dann installieren, nachdem der Fahrzeugkörper zusammengebaut wurde. D.h., der Fahrzeug-Bremsverstärker läßt sich für alle Arten von Fahrzeugen einset­ zen.
• (5) Der Fahrzeug-Bremsverstärker erbringt ein hohes Maß an Sicherheit, da das Ab­ sperrventil, das bei einem Fehler wirksam wird, innerhalb des Fahrzeug- Bremsverstärkers angeordnet ist.
• (6) Um das Steuerventil gleichförmig oder stetig bzw. weich zu bewegen, ist der dritte Kolben in dem Fahrzeug-Bremsverstärker vorgesehen. Dies bedeutet, daß der Fahr­ zeug-Bremsverstärker ein sehr gutes Ansprechverhalten hat.
• (7) Der Hauptzylinderdruck kann gemäß dem Verhältnis (NS) der Querschnittsfläche A des ersten Kolbens in dem Verstärker der Querschnittsfläche (B) des Steuerventils gesteigert werden. Auf diese Weise läßt sich der Verstärkungseffekt frei verändern in Abhängigkeit vom Verhältnis (A/S).

Claims (8)

1. Fahrzeug-Bremsverstärker, gekennzeichnet durch:
einen Körper (11) mit einem Einlaß (12), einem Auslaß (13) und einem Strömungsweg (12a), über den der Einlaß (12) mit dem Auslaß (13) verbindbar ist;
einen ersten, in dem Strömungsweg (12a) angeordneten Kolben (14), wobei ein Druck im dem Strömungsweg (12a) den ersten Kolben (14) beaufschlagt;
ein an dem ersten Kolben (14) anliegendes Steuerventil (19), welches eine Steuer­ kammer (19c) definiert, für die ein hydraulischer Akkumulatordruck eines Akkumula­ tors (6) zuführbar oder blockierbar ist;
einen stromab des ersten Kolbens (14) in dem Strömungsweg (12a) angeordneten zweiten Kolben (15) mit der Form eines abgestuften Kolbens mit einem großdurch­ meßrigen Bereich und einem kleindurchmeßrigen Bereich, wobei der Hydraulikdruck im Strömungsweg auf ein Ende des kleindurchmeßrigen Bereiches aufgebracht wird, so daß der zweite Kolben (15) in die Lage versetzt wird, einen Radzylinderdruck zu erzeugen;
eine Hydraulikdruckkammer (15b), in der der großdurchmeßrige Bereich des zweiten Kolbens (15) untergebracht ist; und
ein Absperrventil (16) stromab des zweiten Kolbens (15) im Strömungsweg (12a);
wobei (i) bei einer Steigerung des Hydraulikdrucks im Strömungsweg der erste Kolben (14) das Steuerventil (19) bewegt zum Einführen der unter Druck gesetzten Brems­ flüssigkeit aus dem Akkumulator in die Steuerkammer (19c) zum Erzeugen eines an­ deren Hydraulikdrucks proportional zum Hydraulikdruck in dem Strömungsweg (12a), und um den anderen Hydraulikdruck der Hydraulik-Druckkammer zuzuführen, um ei­ ne Verstärkungsaktion durchzuführen, und (ii) bei einer Abnahme des Hydraulik­ drucks im Strömungsweg das Steuerventil (19) durch den ersten Kolben (14) so zu verstellen, daß die Steuerkammer (19c) mit einem Reservoir (4) kommuniziert, und
wobei das Absperrventil (16) so ausgebildet ist, daß es den Strömungsweg (12a) mit Hilfe des anderen Hydraulikdrucks absperrt, der in der Hydraulik-Druckkammer des zweiten Kolbens (15) wirkt.

2. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Hydraulikdruck, der proportional dem Hydraulikdruck in dem Strömungsweg ist, ein Druck ist, der geschaffen wird durch Anheben eines Hauptzylinderdrucks in ei­ nem Verhältnis zwischen einer Querschnittsfläche (A) des ersten Kolbens (14) und ei­ ner Querschnittsfläche (S) des Steuerventils (19) (A/S).

3. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (16) so ausgebildet ist, daß es ohne in der Hydraulik-Druckkammerwir­ kenden Druck den Einlaß (12) mit dem Auslaß (13) verbindet, hingegen bei in der Hydraulik-Druckkammer wirkendem Druck eine Kommunikation zwischen dem Einlaß (12) und dem Auslaß (13) unterbricht.

4. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (16) so ausgebildet ist, daß es ohne in der Hydraulik-Druckkammer wir­ kenden Druck den Einlaß (12) mit dem Auslaß (13) verbindet, hingegen bei in der Hydraulik-Druckkammer wirkendem Druck eine Kommunikation zwischen dem Einlaß (12) und dem Auslaß (13) unterbricht.

5. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ terhin ein dritter Kolben (20) und eine Fluid-Absorbierkammer (20b) vorgesehen sind, wobei die Steuerkammer (19c) mit der Fluid-Absorbierkammer verbindbar ist, welche durch den dritten Kolben (20) definiert wird.

6. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ terhin ein dritter Kolben (20) und eine Fluid-Absorbierkammer (20b) vorgesehen sind, wobei die Steuerkammer (19c) mit der Fluid-Absorbierkammer verbindbar ist, welche durch den dritten Kolben (20) definiert wird.

7. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ terhin ein dritter Kolben (20) und eine Fluid-Absorbierkammer (20b) vorgesehen sind, wobei die Steuerkammer (19c) mit der Fluid-Absorbierkammer verbindbar ist, welche durch den dritten Kolben (20) definiert wird.

8. Fahrzeug-Bremsverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ terhin ein dritter Kolben (20) und eine Fluid-Absorbierkammer (20b) vorgesehen sind, wobei die Steuerkammer (19c) mit der Fluid-Absorbierkammer verbindbar ist, welche durch den dritten Kolben (20) definiert wird.