DE2014236C3 - Bremskraftverstärker für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Hauptanspmchs.

Bekannte Bremskraftverstärker dieser Art weisen einen in einem Gehäuse angeordneten verschiebbaren Verstärkerkolben auf. In der Nabe des Verstärkerkolbens ist ein Steuerventil angeordnet welches mit einer Betätigungsstange willkürlich betätigbar ist und den Verstärkerkolben mit einer Druckdifferenz beaufschlagt Zwischen dsm Verstärkerkolben bzw. dem Steuerventil und dem Kolben im Hauptbremszylinder ist ein Kraftübertragungsglied angeordnet welches die Gesamtbremskraft über eine zwischengeschaltete hydraulische Kammer überträgt' Die Gesamtbremskraft setzt sich dabei aus der vom Verstärkerkolben erzeugten Kraft und der willkürlich auf die Betätigungsstange ausgeübten Betätigungskraft zusammen. Diese beiden Kräfte setzen das hydraulische Strömungsmittel in der zwischengeschalteten Kammer auf voneinander getrennten Flächen an der Stirnseite des Kraftfibertragungsglkdes unter Druck.

Ans der GB-PS 9 64 496 ist ferner ein Bremskraftverstärker bekannt der ebenfalls einen Servokolben besitzt welcher aus der Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Ansaug-Unterdruck die Servokraft gewinnt Hierfür ist ein doppeltwirkendes Steuerventil vorgesehen, welches bei Betätigung des Bremspedals den entsprechenden Kammern die entsprechenden Drücke zuführt Die direkt über das Bremspedal aufgebrachte Kraft addiert sich algebraisch zu der Servokräft Dies geschieht dadurch, daß Servokolben und pedalbetätigter Koben funktionell parallel zueinander angeordnet sind. Bei dem bekannten Bremskraftverstärker wirken ferner Servokräft und Pedalkraft über die Stirnflächen zweier konzentrischer Kolben. Die Räche, über welche die Pedalkraft ausgeübt wird, ist nun immer die gleiche, unabhängig davon, ob Servodruck vorliegt oder nicht Ebenso ist die Fläche, über welche die Servokraft ausgeübt wird, unabhängig vom Vorliegen des Servodnicks. Bei Ausfall oder Erschöpfung des Servodnicks ist zwar die Kraft die vom Servokolben über diese Fläche ausgeübt wird, Null; das Verhältnis der Flächen, über welche die sich addierenden Kräfte wirken, ist aber bei Vorliegen und Ausbleiben des Servodrucks dasselbe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die aktive Fläche des pedalbetätigten Teils des Kraftübertragungsgliedes auf Kosten der servobetätigten Fläche vergrößert wird, wenn der Hilfsdruck ausfällt

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Obergang vom Betrieb mit Hilfskraft auf den Betrieb ohne Hilfskraft so, daß der Fahrer das Fahrzeug im Notfall noch sicher abbremsen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Bremskraftverstärker, F i g. 2 den Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1,

Fig.3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den Bremskraftverstärker gemäß F i g. 1 in einem ersten Betriebszustand,

Fig.4 einen vergrößerten Teiischnitt durch den Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand,

F i g. 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 ein Bremskraftverstärker schematisch dargestellt, der eine Unterdruck-Hilfskraftvorrichtung IO aufweist, die von einem Bremspedal 12 betätigt wird und damit einen Hauptbremszylinder 14 betätigt, der Leitungen 16 und 17 unter Druck setzt und die vorderen und hinteren Bremsen 18 und 20 des Fahrzeuges mit Druck beaufschlagt

Die Hilfskraftvorrichtung 10 ist mit einem vorderen Deckel 22 und einem hinteren Deckel 24 versehen, die bei 26 mittels eines bajonettartigen Verschlusses miteinander verbunden sind. Ein verschiebbarer Ver-Stärkerkolben 28 ist innerhalb des durch die Deckel gebildeten Raums angeordnet und teilt zwei Kammern 30 und 32 veränderlichen Volumens ab. Der Verstärkerkolben 28 weist eine Nabe 34, eine Membran 36 und eine Membranbefestigungsplatte 38 auf. Die Nabe 34 ist in einem Abschnitt 40 des hinteren Deckels 24 gleitend und dichtend geführt Die Membran 36 ist mit einem äußeren Rand 42 versehen, der zwischen Ringflanschcn 44 und 46 der Deckel 22 und 24 druckdicht eingespannt ist Die Membran 36 ist ferner mit 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 Befestigungsplatte 38 an der Nabe 34 befestigen, um somit eine Abdichtung zwischen der to Membran 36 und der Nabe 34 zu vermitteln.

Gemäß F i g. t und 2 ist die Nabe 34 ferner mit einer Einrichtung 54 zur Änderung des Druckverhältnisses versehen, welche aus drei zueinander konzentrischen Kolben 58,60 und 62 besteht Das Bremspedal 12 ist mit «5 einer Betätigungsstange 64 verbunden, welche an dem innersten Kolben 62 angreift und ein Steuerventil 66 betätigt, das eine Druckdifferenz an dem Verstärkerkolben 28 bewirkt. Dabei ist die Kammer 30 mit dem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine über ein Rückschlagventil 68 verbunden. Der Verstärkerkolben 28 wird durch den Unterdruck in der in F i g. 1 gezeigten Lage gehalten, in der die Bremse gelöst ist, da das Steuerventil 66 die Kammer 32 mit der Kammer 30 über Kanäle 31 und 33 verbindet Das Steuerventil 66 wird durch das Bremspedal 12 betätigt und beaufschlagt die Kammer 32 über den Kanal 33 mit atmosphärischem Luftdruck, wodurch der Verstärkerkolben 28 nach links in F i g. 1 verschoben wird. Eine Feder 70 ist zwischen dem Deckel 22 und der Nabe 34 angeordnet und führt den Verstärkerkoiben *ä in seine nicht betätigte Stellung nach dem Lösen der Bremse zurück. Eine weitere Feder 72 ist zwischen einem Flansch des Steuerventils 66 und einem Flansch 76 der Betätigungsstange 64 angeordnet und führt die Betätigungsstange in es ihre Ruhestellung zurück.

Wie am besten aus F i g. 1 ersichtlich ist ist der Hauptbremszylinder 14 in einer mittleren öffnung 78 des vorderen Deckels 22 angeordnet Der Hauptbremszylinder 14 weist eine Bohrung 80 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 Hauptbremszyumters 14 eine Nut 86 auf, in der eine Dichtung 88 vorgesehen ist welche den Hauptbremszylinder 14 und den vorderen Deckel 22 abdichtet Ein Flansch 90 ist am Hauptbremszylinder 14 angeordnet und stützt sich am Deckel 22 ab, um somit zwischen dem Hauptbremszylinder 14 und der Einrichtung 54 zur Änderung des Druckverhältnisses eine vorbestimmte axiale Einstellung zu vermitteln.

Der äußere Kolben 58 der Einrichtung 54 dient zur gleitenden Führung des Zwischenkolbens 60 und weist eine innere Schulter auf, an der sich der Zwischenkolben 60 über eine Stirnfläche 92 normalerweise abstützt Der Zwischenkolben 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 Zwischenkolben 60 gleitend geführt und weist an einem Ende einen Flansch 98 und am anderen Ende eine Nut 100 und einen Befestigungsring 102 auf, um damit zwischen den Kolben 60 und 62 eine begrenzte axiale Bewegung zu ermöglichen. 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 108 auf, das sich in eine hydraulische Kammer 110 erstreckt, die durch das Ende der Einrichtung 54, die Bohrung 80 des Hauptbremszylinders 14 und einen in der Bohrung 80 verschiebbar geführten Kolben 112 gebildet ist Gemäß F i g. 3 weist der Kolben 112 einen Ventilsitz 114 auf, der aus einem nachgiebigen O-Ring 116, einer Ringscheibe mit konischem Sitz 118 und einem Befestigungsring 120 besteht der mit einer Nut 122 im Kolben 112 zusammenwirkt Hierbei wird der Ventilsitz 114 ausgerichtet gehalten und sein Zusammenwirken mit dem Ventilglied 108 ermöglicht Die Kammer UO ist durch Kanäle 123,124 und 125 mit einer Speicherkammer 126 des Hauptbremszylinders 14 in Verbindung.

Das mit dem Ventilsitz 114 zusammenwirkende Ventilglied 108 vermittelt somit ein Ventil, das die Verbindung zwischen der Kammer UO und den Kanälen 123, 124 und 125 des Hauptbremszylinders steuert Der Kolben 112 weist ferner eine Ringnut 128 mit einer Dichtung 130 auf, die eine Abdichtung zwischen der hydraulischen Kammer HO und dem Kanal 124 dann vermittelt wenn das Ventilglied 108 auf seinem Sitz liegt Die Kammer HO ist ferner mit einem Kanal 132 versehen, in dem ein Verschluß 134 eingeschraubt ist um somit beim Zusammenbau oder der Wartung der Anordnung die Kammer HO entlüften zu können.

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

Gemäß Fig.3 wird bei Bremsbetätigung das Bremspedal 12 niedergedrückt und stößt somit die Betätigungsstange 64 nach innen. Dadurch sperrt das Steuerventil 66 die Kammer 32 von der mit Unterdruck 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 Unterdruck beaufschlagt ist

Der Druckunterschied bewirkt ein Verschieben des Verstärkerkolbens 28 nach links wie in Fig.3 dargestellt. Sobald der Verstärkerkolben 28 sich nach links bewegt, übt die Nase 34 eine Kraft auf den äußeren Kolben 58 aus, der sich nach links innerhalb der Bohrung 80 des Hauptbremszylinders 14 verschiebt Die innere Schulter des Kolbens 58 stößt an die Stirnfläche 92 des Zwischenkolbens 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 Einrichtung 54 insgesamt nach links verschoben wird. Die konzentrischen Kolben, die somit als einziger Kolben zu betrachten sind, setzen das Strömungsglied in der abgesperrten hydraulischen Kammer 110 unter Druck, der somit eine Kraft ausübt, die den Kolben 112 nach links verschiebt und die Fahrzeugbremsen 18 und 20 unter 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 den Verstärkerkolben 28 durch die Kolben 58 und 60. Diese Kräfte sind durch die Kolben proportional aufgeteilt, um die Anordnung ins Gleichgewicht zu bringen. Das Schaubild in Fig.5 zeigt die auf das Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft in Abhängigkeit des hydraulischen Drucks in der Bremszuführungsleitung, der auf der Ordinate aufgetragen ist Der Kurvenzug 138 in F i g. 5 stellt die Betätigung der oben beschriebenen und in Fig.3 dargestellten Anordnung durch die Hilfskraft dar. Am Punkte der Erschöpfung der Hilfskraft (Bezugszeichen 140 in Fig.5) kann sich der Verstärkerkolben 28 und damit der Kolben 58 nicht mehr weiter nach links in Abhängigkeit von der Unterdruckhilfskraft 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 der Zwischenkolben 60 in Berührung gelangen.

Somit vermittelt die vergrößerte Betätigungskraft auf das Bremspedal eine weitere Verschiebung nach links der Kolben 62,60 und 58, so daß die Reaktionskraft der Kammer 110 zwischen dem Verstärkerkolben 28 und dem Bremspedal i2 geieüi wird. Die Anordnung wird durch die Reaktionskraft ins Gleichgewicht gebracht, die zwischen dem Verstärkerkolben 28 und dem Bremspedal 12 aufgeteilt wird. Das Ansteigen im Strömungsmitteldruck, das durch die weitere Linksbewegung der Einrichtung 54 vermittelt wird, ist durch den Kurvenzug 142 in F i g. 5 dargestellt. Die Kurvenzüge in Fig.6 stellen den Bremspedalweg (Abszisse) in Abhängigkeit von dem Druck in der Zuführungsleitung der Bremsen (Ordinate) dar. Kurvenzug 144 in F i g. 6

ίο stellt den Bremspedalweg dar, der der Unterstützung mit der Unterdruckhilfskraft und der weiteren Betätigung nach der Erschöpfung der Hilfskraft zugeordnet ist
Nach dem Lösen der Bremse führen die Federn 70 und 72 den Verstärkerkolben 28 und das Bremspedal i2 in ihre unbetätigte Stellung zurück. Der Befestigungsring 102 stößt ans Ende des Zwischenkolbens 60 und bringt diesen in die gelöste Stellung zurück.

In Fig.4 ist die Betätigung der Hilfskraftvorrichtung 10 und insbesondere die willkürliche Betätigung der Einrichtung 54 dargestellt, falls der Verstärkungsdruck ausfällt Dabei ist angenommen, daß aus irgendeinem Grund der Verstärkerkolben 28 nach Betätigung des Bremspedals 12 nicht mit einem Druckunterschied beaufschlagt wird. Steht kein Druckunterschied an, so bleiben die Nabe 34 und der äußere Kolben 58 in Ruhelage, dh, sie bewegen sich nicht aus ihrer Ruhestellung, die in F i g. 1 dargestellt ist Jedoch übt die Betätigungsstange 64 auf den inneren Kolben 62 eine Kraft aus und verschieb* ihn nach links, um die Bremsen in der beschriebenen Weise zu betätigen. Sobald sich der Kolben 62 nach links zu bewegen beginnt, stößt dei Flansch 98 an den Zwischenkolben 60 und verschiebt ihn nach links gemeinsam mit dem Kolben 62 Aus einem Vergleich der Fig.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 dei Kammer 110 unter Druck zu setzen. Da anstelle der drei Kolben nur die Kolben 60 und 62 in Tätigkeit sind, ist im Falle eines Druckausfalls die auf den Kolben 112 ausgeübte wirksame Kraft größer. Somit hält die Änderung des Druckverhältnisses den bekannter Anstieg der Betätigungskraft auf das Bremspedal, dei sich als Folge eines Druckausfalls einstellt, rnöglichsi gering. Der Kurvenzug 146 in Fig.5 zeigt die Bremskraft, die bei einem Ausfall der Unterdruckhilfs kraft erforderlich ist Der Kurvenzug 148 in F i g. 6 stellt den Bremspedalweg dar, der bei Ausfall der Unter druckhilfskraft zurückgelegt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bremskraftverstärker, bestehend ans einer Unterdruck-Hilfskraftvorrichtung und einem hydraulischen Hauptbremszylinder mit wenigstens einem Kolben zum Beaufschlagen der Bremszylinder eines Fahrzeugs, wobei die Unterdruck-Hilfskraftvorrichtung einen in einem Gehäuse angeordneten verschiebbaren Verstärkerkolben, ein in einer Nabe des Verstärkerkolbens angeordnetes und durch eine Betätigungsstange zum Beaufschlagen des Verstärkerkolbens mit einer Druckdifferenz willkürlich betätigbares Steuerventil und ein zwischen dem Verstärkerkolben bzw. dem Steuerventil und dem Kolben im Hauptbremszylinder angeord- is netes Kraftübertragungsgüed zum Übertragen der Gesamtbremskraft Ober eine zwischengeschaltets hydraulische Kammer aufweist, wobei sich die Gesamtbremskraft aus der vom Verstärkerkolben erzeugten Kraft und der willkürlich auf die Betätigungsstange ausgeübten Betätigungskraft zusammensetzt, und wobei diese beiden Kräfte zum Unterdrucksetzen des hydraulischen Strömungsmittels in der zwischengeschalteten Kammer auf voneinander getrennte Flächen an der Stirnseite des Kraftübertragungsgliedes einwirken, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (54) zur selbsttätigen Vergrößerung des Verhältnisses der der Betätigungsstange (64) und dem Verstärkerkolben (28) zugeordneten Flächen des Kraftübertra- jo gungsgliedes (58, 60, 62) bei Ausfall oder Erschöpfung der Hilfskraft

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied aus drei koaxialen Kolben besteht, nämlich einem äußeren, fest mit dem Verstärkerkolben (28) verbundenen und gleitend sowie abdichtend in einer Bohrung (80) der zwischengeschalteten hydraulischen Kammer (110) geführten Kolben (58), einem in dem äußeren Kolben (58) gleitend und dichtend geführten Zwischenkolben (60) und einem inneren, mit der Betätigungsstange (64) wirksam verbundenen Kolben (62), der in dem Zwischenkolben (60) gleitend und dichtend geführt ist, und daß die axiale Verschiebung des Zwischenkolbens (60) gegenüber 4S dem äußeren Kolben (58) in nur einer Richtung und gegenüber dem inneren Kolben (62) in beiden Richtungen begrenzt ist

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zur Begrenzung der axialen Verschiebung der Kolben an einem Ende des äußeren Kolbens (58) eine innere Schulter angeformt ist die an eine Stirnfläche (92) des Zwischenkolbens (60) anlegbar ist so daß der Zwischenkolben (60) gegenüber dem äußeren Kolben (58) ausschließlich in Richtung auf die hydraulische Kammer (110) zu verschiebbar ist

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß zur Begrenzung der axialen Verschiebung an einem Ende des inneren Kolbens (62) ein radialer Flansch (98) angeformt ist und am anderen Ende des inneren Kolbens (62) ein Befestigungsring (102) angeordnet ist daß der Flansch (98) und der Befestigungsring (102) an entgegengesetzte Stirnflächen des Zwischenkolbens ^r> (60) anlegbar sind und in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß eine freie Verschiebung des inneren Kolbens (62) um einen Betrag möglich ist der mindestens gleich dem normalen Betätigungshub des Steuerventils (66) gegenüber dem Verstärkerkolben (28) ist