DE2014236A1

DE2014236A1 - Bremsbetätigungsanordnung

Info

Publication number: DE2014236A1
Application number: DE19702014236
Authority: DE
Inventors: Frederick George South Bend Ind. Grabb (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE2014236C3; FR2035850A1; JPS4914668B1; US3589131A; DE2014236B2; GB1263223A; FR2035850B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungsanprdnung; für Fahrzeuge, und insbesondere eine Bremsbetatigungsanordnung, ; die aus einem Strömungsmitteldruck-Servomotor und einem mit die- ; sem verbundenen hydraulischen Hauptzylinder mit wenigstens einem. \ Kolben besteht, der zur Druckbeaufschlagung der Bremszylinder des; Fahrzeuges; dient. Der Servomotor weist eine in einem Gehäuse an- J geordnete verschiebbare Trennwand auf, sowie ein" in einer Nabe j der Trennwand angeordnetes und durch eine Betätigungsstange, zum ί Beaufschlagen der Trennwand mit einer Druckdifferenz willkürlich j betätigtes Steuerventil und ferner ein zwischen der Trennwand i und dem Steuerventil sowie dem Kolben im Hauptzylinder angeord- \ netes Kraftübertragungsglied zum Übertragen der Gesamtbremskraft j über eine zwischengeschaltete hydraulische Kammer. Die Ofesamtbremskraft setzt sich aus zwei Kräften zusammen, nämlich der
durch die trennwand infolge der an ihr wirkendeii Druckdifterenz

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vermittelten Kraft und der an der Betätigungsstange für das Steuerventil von dem Fahrer des Fahrzeuges ausgeübten Kraft. Um dem Fahrer wenigstens annähernd ein Gefühl für den tatsächlich ausgeübten Bremseffekt zu vermitteln, ist bereits vorgeschlagen worden, die druckseitige stirnfläche des oben genannten Kraftübertragungsgliedes in zwei getrennte Bereiche aufzuteilen, von denen jeder auf eine der oben genannten Kräfte anspricht.

Diese an sich bekannten Bremsanordnungen haben verschiedene Nachteile. Ein Nachteil besteht darin, daß die vom Fahrer ausgeübte Betätigungskraft sich dann stark ändert, wenn die durch Vakuum oder Luft vermittelte Hilfskraft ausfällt. Unter Ausfall der Hilfskraft soll der Betriebszustand verstanden werden, bei dem der Vakuum-Servomotor seine maximale Wirkung erreicht hat. Eine über diesen Betriebspunkt hinaus erforderliche zusätzliche Druckkraft kann dann allein von Selten des Fahrers ausgeübt werden. Dabei stellt sich heraus, daß erhebliche Betätigungskräfte erforderlich sind, um den hydraulischen Bremsdruck nach Ausfall der Hilfskraft noch nennenswert zu erhöhen, Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß sehr hohe Bremsdrücke, die während einer Notbremsung erforderlich sind, mit den an sich bekannten Bremsverstärkern nicht erzielt werden können, da die dann erforderliche sehr hohe Betätigungskraft von vielen Fahrern nicht aufgebracht werden kann.

Daher besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, die Bremsbetatigungsanordnung der vorgenannten Art derart zu ver-

bessern, daß der Übergang von der Betätigung mit Hilfskraft auf

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die Betätigung ohne Hilfskraft möglichst geringfügig ist, wobei jedoch der Fahrer das Pahrzeug im Notfall noch sicher abbremsen kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,-daß Mittel vor gesehensind, die eine selbsttätige Änderung in dem ELächenverhältnis des KraftUbertragungsgliedes hervorrufen, falls die Hilfskraft ausfällt oder ein Druckausfall -eintritt*-Vorzugsweise weist* das Kraftübertragungsglied drei koaxiale Kolben auf, nämlich einen äußeren fest mit der Trennwand verbundenen Kolben, der gleitend und dichtend in der Bohrung der hydraulischen Kammer j angeordnet ist, sowie einen Zwischenkolben, der gleitend und. : dichtend in dem äußeren Kolben angeordnet ist, und ferner einen ! inneren Kolben, der mit der Betätigungsstange verbunden ist und ; gleitend und dichtend in dem Zwischenkolben angeordnet ist. Fer- \ ner sind Mittel vorgesehen, welche die Axialbewegung des ZwI-

■ schenkolbens gegenüber dem äußeren Kolben in nur einer Richtung ' und gegenüber dem inneren Kolben in beiden Richtungen begrenzen.

Diese sowie weitere erfindungsgemäße Merkmale sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Bremsbetäti· gungsanordnung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Druckkammer

! " ' in einem ersten Betriebszustand, ■ ...... .-

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Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Druckkammer in einem zweiten Betriebszustand,

Pig. 5 ein Schaubild unter Darstellung der Abhängigkeit zwischen dem hydraulischen Bremsdruck und der vom Fahrer ausgeübten Betätigungskraft, und

Fig. 6 ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit zwischen; dem hydraulischen Bremsdruck und dem Bremspedalweg.

In Fig. 1 ist eine Fahrzeugbremsbetätigungsanordnung schematisch dargestellt, die einen Strömungsmitteldruck-Servomotor 10 aufweisv,

der von einem Bremspedal 12 betätigt wird und damit einen Hauptzy linder 14 betätigt, der die Leitungen 16 und 17 unter Druck setzt um die vorderen und hinteren Bremsen 18 und 20 des Fahrzeuges mit Druck zu beaufschlagen.

Der Servomotor 10 ist mit einem vorderen Deckel 22 und einem hinteren Deckel 24 versehen, die bei 26 mittels eines bajonettartigen Verschlusses miteinander verbunden sind. Eine verschiebbare ' Trennwand 28 ist innerhalb des durch die Deckel gebildeten Raums j angeordnet und teilt die beiden Kammern 30 und 32 veränderlichen Volumens ab. Die verschiebbare Trennwand 28 weist eine Nabe 24, j eine Membran 36 und eine Membranbefestigung 38 auf. Die Nabe y\ \

ist in einem Abschnitt 40 des hinteren Deckels 24 gleitend und < dichtend geführt. Die Membran 36 ist mit einem äußeren Rand 42 1 versehen, der zwischen Ringflanschen 44 und 46 der Deckel 22 und

24 druckdicht eingespannt ist. Die Membran 36 ist ferner mit '

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einem inneren Rand 48 versehen, der um eine mittlere öffnung 50 der Membranbefestigungsplatte 38 angeordnet ist. Die Membranbefestigungsplatte 38 weist Finger 52 auf, welche die Befestigungs-_i ' platte 38 an der Nabe 34 befestigen, um somit eine Abdichtung zwischen der Membran 36 und der Nabe 34 zu vermitteln. ·.· . *

Gemäß Fig. 1 und 2 ist die Nabe 34 ferner mit Mitteln 54 zur Änderung des Druekverhältnisses versehen, welche aus drei zueinander ,konzentrischen Kolben 58, βθ und 62 bestehen. Das Bremspedal i 12 ist mit einer Betätigungsstange 64 verbunden, welche an dem

■ innersten Kolben 62 angreift und ein Steuerventil 66 betätigt, | ι das «ine ,Druckdifferenz zwischen der trennwand 28 -bewirkt.. Dabei

^: ist die Kammer 30 ^mIt dem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine über

■ ein Rückschlagventil SQ i/erbunden» Die U?rennwand 28 wird durch

j ,das Vakuum in der in iäg=. 1 gezeigten Lage genalten-, in der die ¹ -Bremse gelöst ist,, da das Steuerventil 66 die Kammer 32 mit der : Kammer 30 Ütoer die Kanäle 31 und 33 verbindet. Das Steuerventil §6 wiiPd dmBßii .das Bremspeidal X2. .betätigt und beaufschlagt die

■ Kämmeir 32 tber .den Kanal 33 alt atmosphärischem Luftdruck, um . ' , damit -die Brejmwand SB naÄ links In S¹Ig* 1 zu verschieben.. Eine I !Feder 7© 1st izwlscteen dem Deckel .22 und der Nabe 34.angeordnet

flhrt jäie tPr-ennwanä 28 in Inre mleht betätigte Stellung nach Lösen -der Br«mse zurück. EiMe weitere jpeder J2. ist .zwlsenen des Steue^rventlls 66 und einem Flansch 76 der Be-

■&$ «nge ordnet und führt 41e Betiätl gungs stange In Ihre ßmtieiStejULung ^urlck-. . ' ^:

Wie am festen aus ilg. I erslchtlicnllst* 1st der Bauptzyllnäer 44 %% meiner .mlttaÄiren iöffnung 7® ^des vorderen Deckels 22 ange-

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ordnet. Der Hauptzylinder 14 weist eine Bohrung 8o auf, die gleitend über dem Außenumfang des Kolbens 58 angeordnet ist. Die Bohrung 80 ist mit einer Ringnut 82 versehen, in der eine Dichtung 84 zur Abdichtung zwischen der Bohrung 80 und dem Kolben 58 angeordnet ist. Außerdem weist der Außenumfang des Hauptzylinders 14 eine Nut 86 auf, in der eine Dichtung 88 vorgesehen ist, welche den Hauptzylinder 14 und den vorderen Deckel 22 abdichtet.Ein Plansch 90 ist am Hauptzylinder 14 angeordnet und stützt sich am Deckel 22 ab, um somit zwischen dem Hauptzylinder 14 und der Anordnung 54 zur Änderung des Druckverhältnisses eine vorbestimmte axiale Einstellung zu vermitteln.

Der äußere Kolben 78 der Anordnung zur "nderun^ des Druckverhältnisses dient zur gleitendend Führung eines Kolbens 6c and weist einen Ringflansch 92 auf, an dem sich der Kolben 60 normalerweise abstützt. Der Kolben 60 ist mit; einer Ringnut 94 für eine Dichtung 96 versehen, welche die Kolben 58 und 60 gegeneinander abdichtet. Der innere Kolben 62 ist im Kolben 60 gleitend geführt und weist an einem Ende einen Plansch 98 und am anderen Ende eine Nut 100 und einen Befestigungsring 102 auf, um damit zwischen den Kolben 60 und 62 eine bestimmte axiale Bewegung zu bewirken. Der Kolben 62 weist ferner eine Ringnut 104 mit einer Dichtung 106 auf, die zur Dichtung zwischen den Kolben 60 und 62 dient. Der innere Kolben 62 weist ein Ventilglied I08 auf, das sich in eine hydraulische Kammer 110 erstreckt, die durch das Ende der Anordnung p4, die Bohrung 80 des Hauptzylinders 14 und einen in der Bohrung 80 verschiebbar geführten Kolben 112 gebildet ist. Gemäß Fig. 3 weist der Kolben 112 einen Ventilsitz

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auf, der aus einem nachgiebigen O-Ring 116, einer Ringscheibe mit konischem Sitz Il8 und einem Befestigungsring 120 besteht, der ir.iu einer Nut 122 im Kolben 112 zusammenwirkt, um den Ventilsitz aus- erichtet zu halten und dadurch sein Zusammenwirken mit dem V'3ntilfflied 108 zu ermöglichen. Die Kammer 110 ist durch die Ka- nül■'. 12.5, 124 und 125 mit einer Speicherkammer 126 des Hauptzylinaers 14 in Verbindung.

Das mit dem Ventilsitz 114 zusammenwirkende Ventilglied 108 vermitoelt, somit ein Ventil, das die Verbindung zwischen der Kammer 110 und den Kanälen 123, 124 und 125 des Hauptzylinders steuert. Der Kolben 112 weist ferner"eine Ringnut 128 mit einer Dichtung 130 auf, die eine Abdichtung zwischen der hydraulischen Kammer 110 und dem Kanal 124 dann vermittelt, wenndas Ventilglied 10b auf seinem Sitz liegt. Die Kammer 110 ist ferner mit einem Kanal ljJ2 versehen, in dem ein Verschluß 134 eingeschraubt ist, um somit beim Zusammenbau oder der Wartung der Anordnung die Kammer 110 entleeren zu können.

Im folgenden ist die Betriebsweise geschildert. Ist in Fig. 1 das Bremspedal 12 in der nicht betätigten Lage, so liegt die Trennwand 28 am hinteren Deckel 24 über den Anschlag 136 an und das Ventilglied 108 ist vom Ventilsitz 114 entfernt. Bei einer anfänglichen Betätigung des Bremspedals 12 wird das Ventilglied lOS nach links bewegt und setzt auf den Ventilsitz 114 auf, wodurch die Kammer 110 abgeschlossen wird.

GernäS Fig. 3 wird bei Bremsbetätigung das Bremspedal 12 niedergedrückt und stößt somit die Betätigungsstange 64 nach innen.

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Dadurch sperrt das Steuerventil 66 die Kammer 32 von der mit Vakuum beaufschlagten Kammer 30 ab und atmosphärischer Luftdruck gelangt durch die Nabe 34 und den Kanal 33 in die Kammer 32. Damit
ist an die Membran 36 ein Druckunterschied angelegt, wobei die
Kammer 32 mit atmosphärischem Druck und die Kammer 30 mit Vakuum
beaufschlagt ist.

Der Druckunterschied bewirkt ein Verschieben der Trennwand 28 nach links wie in Fig. 3 dargestellt. Sobald die Trennwand 28 sich nach links bewegt, übt die Nabe 34 eine Kraft auf den äußeren Kolben 58! aus, der sich nach links innerhalb der Bohrung 80 des Hauptzylinders 14 verschiebt. Der Plansch 92 des Kolbens 58 stößt an.den
Kolben 60 an und nimmt diesen nach links mit. Das Niederdrücken
des Bremspedals 12 hat außerdem eine Bewegung des inneren Kolbens 62 durch die Betätigungsstange 64 nach links zur Folge, so daß die Anordnung 54 insgesamt nach links verschoben wird. Die konzentrischen Kolben, die somit als einziger Kolben zu betrachten sind,
setzen das Strömungsmittel in der abgesperrten hydraulischen Kam- j mer 110 unter Druck, der somit eine Kraft ausübt, die den Kolben

i 112 nach links verschiebt und die Fahrzeugbremsen 18 und 20 unter j Druck setzt. Das in der abgeschlossenen Kammer 110 eingeschlossene hydraulische Strömungsmittel übt ferner eine Reaktionskraft auf!

das Bremspedal durch den Kolben 62 aus und überträgt Kräfte auf !

die Trennwand 28 durch die Kolben 58 und 60. Diese Kräfte sind j durch die Kolben proportional aufgeteilt, um die Anordnung ins i Gleichgewicht zu bringen. Das Schaubild in Fig. 5 zeigt die auf I das Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft in Abhängigkeit des hy-

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draulisehen Drucks In der Bremszuführungsleitung, der auf der Ordinate aufgetragen ist. Der Kurvenzug 138 in Fig. 5 stellt die Betätigung der oben beschriebenen und in Pig. J5 dargestellten Anordnung durch die Hilfskraft dar. Am Punkte des Ausfalls der Hilfskraft (Be Zugs zeichen 14O in FIg-. 5) kann sich die Trennwand 28 und damit der Kolben 58 nicht mehr weiter nach links in Abhängigkeit von der Vakuumhilfskraft bewegen, um das hydraulische Strömungsmittel weiter unter Druck zu setzen.. Durch das Bremspedal 12 und die Betätigungsstange 64 kann jedoch eine zusätzliche Betätigungskraft durch den Fahrer erfolgen, um den Kolben 62 weiter nach links zu verschieben, bis der Flansch 98 und Kolben 6ö in Berührung gelangen»

Somit .vermittelt die vergrößerte Betätigungskraft auf das Bremspedal eine weitere Verschiebung nach links der Kolben 62,. βθ und 58, so daß: die Reaktionskraft der Kammer 110 zwischen der Trenn- '. wand 28 und dem Bremspedal. 12 geteilt wird. Die Anordnung wird ί durch die Reaktionskraft ins Gleichgewicht gebracht, die zwisehen der Trennwand 28 und dem Bremspedal 12 aufgeteilt wird. Das. Ansteigen im Strömungsmitteldruck* das durch die weitere Linksbewegung dar Anordnung 54 vermittelt wird, ist durch den Kurvenzug · 142 in Fig» .5 dargestellt,. Die Kurvenzüge iri Fig. 6 stellen den Bremspedalweg (Abszisse) in Abhängigkeit von dem Druck in der Zuführungsleitung der Bremsen (Ordinate) dar. Kurvenzug 144 in Fig. 6 stellt den Bremspedalweg ^da*V der für die unterstützung mit der Vakuumhilfskraft und der weiteren Betätigung nach dem Ausfall der Hilfskraft verbunden ist*

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Nach dem Lösen der Bremsbetätigung führen die Federn 70 und 72 die Trennwand 2Ö und das Bremspedal 12 in ihre unbetätigte Stellung zurück. Der Befestigungsring 102 stößt ans Ende des Kolbens 60 und bringt diesen in die gelöste Stellung zurück.

In pig. 4 ist die Betätigung des Servomotors 10 und insbesondere die willkürliche Betätigung der Anordnung 54 dargestellt, falls der Verstärkung druck ausfällt. Dabei ist angenommen, daß aus irgendeinem Grund die Trennwand 28 nach Betätigung des Bremspedals 12 nicht mit einem Druckunterschied beaufschlagt wird. Steht kein Druckunterschied an, so bleiben die Naoe 34 und der äußere Kolben 5Ö in Ruhelage, d.h., sie bewegen sich nicht aus ihrer Ruhestellung, die in Fig. 1 dargestellt isu. Jedoch übt die Betätigungsstange 64 auf den inneren Kolben 62 eine Kraft aus und verschiebt ihn nach links, um die Bremsen in der beschriebenen Weise zu betätigen. Sobald sich der Kolben 62 nach links zu bewegen beginnt, stößt der Flansch 98 an den Kolben 60 und verschiebt ihn nach links gemeinsam mit; dem Kolben 62. Aus einem Vergleich der Fign. 3 und 4 ist zu ersehen,daß eine Änderung im hydraulischen Druckverhältnis hergestellt wird, da nur zwei der drei konzentrischen Kolben nach links verschoben werden, um das Druckmittel in der Kammer 110 unter Druck zu setzen. Da anstelle der drei Kolben nur die Kolben 60 und 62 in Tätigkeit sind, ist die auf den Kolben 112 ausgeübte wirksame Kraft größer im Falle eines Druckausfalls. Somit hält die Änderung im Druckverhältnis den bekannten Anstieg in der Betä^igungskraft auf das Bremspedal, der sich als Folge eines Druckausfalls einstellt, möglichst gering. Der Kurven-

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:zug 1Λ6 in Fig. 5 zeigt die Bremskraft, die bei einem Ausfall der Vakuura-Hilfskraft erforderlich ist. Dar Kurvenzag 148 in Fig. 6 stelle den Bremspedalweg dar, der bei Ausfall der Vakuumhilfskraft zurückgelegt wird.

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Claims

Patentansprüche

Bremsbetätigungsanordnung, bestehend aus einem Strömungsmittel-|

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druck-Servomotor und einem hydraulischen Hauptzylinder mit we- j

ι nigstens einem Kolben zum unter Druck setzen der Bremszylinder ^! eines Fahrzeugs, wobei der Servomotor eine in einem Gehäuse angeordnete verschiebbare Trennwand, eine in einer Nabe der Trenrjwand angeordnetes und durch eine Betätigungsstange zunBeaufschlagen der Trennwand mit einer Druckdifferenz willkürlich be-i tätigtes Steuerventil und ein zwischen der Trennwand und dem j Steuerventil sowie dem Kolben im Hauptzylinder angeordnetes Kraftübertragungsglied zum Übertragen der Gesamtbremskraft über eine zwischengeschaltete hydraulische Kammer aufweist, wobei ; die Gesamtbremskraft durch die Trennwand und die willkürlich j auf die Betätigungsstange ausgeübte Betätigungskraft erzeugt wird, und wobei diese beiden Kräfte zum unter Druck setzen des hydraulischen Strömungsmittels in der Kammer durch getrennte Flächen der Stirnseiten des Kraftübertragungsgliedes beitragen,

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gekennzeichnet durch eine Anordnung (54) zur selbsttätigen Äh-• derung im Verhältnis der Bereiche bei Auswahl der Hilfskraft oder bei Drückäüsfail*

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das KraftübertragungsgLiexi aus drei koaxialen Kolben besteht; nämlieh einem äußerea fest mit der frennWäfid (M) verbundenen und - gleitend swie äbdiöiitenä iii einer Bohrung (Sö)der hydraulischen Kammer, (iiö) geführten Kolben (58} _s einem in dem äußeren Kolben gleitend und <tichtenii fefüteWn ZWi&chenkolben (6Ö) und eirLeffi innren iöiH der letätiiungsstange (64) Wi^kgam verbundenen KoI- i teen (ii)i dti» iö itffl iiiisete@nkolben (βΘ) gleitend und dichtend ti, und QiS die ä&itl© vi3rB@hiefeung des iv/igehenkölbens mm luier@n Kölbea i» nur etnef* Hichtuni öfid gegenüber n Eölben in Midea lithtüftgen begrenzt iät ~.

%*■ Äüorinüng «Äöh Anspfueti t₄ dadurch gekeßnzeiehneti daß

greiiäüng der Kölfeen In einem Ünde de^ auieren Kolbens inÄtre ieteuiteis asgöforst ist, die an eiöe gtirnflache ; (<ß) des ;iwi>§©henkoiben§ (@ö) aaiegbar ist» so daß der Evds^heh* { kolben ^egenübe» dem tuleren Kolben äiisgihließlißiü in Richtung die fefdriulisi&hg laumer rnx verschiebbar ist»

4* Anordnung nach Anspruch i oder % dadurch gekennzeichnet* daß zur axialen Begrenzung an einem Inae des inneren Kolbens (62) ein radialer Hansen (9B) angeformt ist und am anderen Ende des'inneren Kolbens (62) ein Befestiguhgsring (102) angeordnet ist, daß der Flansch und der Befestigungsring an entgegenge-

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setzte Stirnflächen des Zvfischenkolbens (60) anlegbar sind und in einem Abstand voneinander derart angeordnet sind* daß eine freie Verschiebung der Kolben um einen Betrag erfolgt, der mindestens gleich dem normalen Betätigungshub des Steuerventils (66) gegenüber der Trennwand (28) ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die hydraulische Kammer mit einem Strömunjsmittelspeicher durch einen Kompensationskanal normalerweise in Verbindung ist* dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (62) mit einem axialen Vorschub (1O8) versehen ist, durch den der Kanal beim Betätigen der Betätigungsstange (64) verschließbar ist.

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