DE2127536A1

DE2127536A1 - Hydraulischer bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE2127536A1
Application number: DE2127536A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1973-01-04
Also published as: FR2140158A1; US3756666A; GB1382856A; JPS5125909B1; DE2127536B2; IT953847B

Description

TELDIX Gb'u

69 Heidelberg
Grenzhöfer Weg 36

Heidelberg, 2. Juni 1971 E/Pt-Ka/Ba E-222

Hydraulischer Bremsverstärker

Die Erfindung betrifft, eir.on hydraulischen Bremskraftverstärker für Fahrzeuge nach Patent (Patentanmeldung P 1 800 633·2) bestehend aus einer Pumpe, deren eingangsseitige Zuleitung mit einem Zumeßzylinder verbunden ist, auf dessen Kolben die Primärkraft einwirkt und die bei Betätigung des Kolbens Druckmittel in die zu der oder den Bremsen führenden Sekundärleitungsanordnung (en) fördert und aus einem die Sekundärleitungsanordnung (en) mit der eingangaseitigen Zuleitung verbindenden Rücklaufventil, das von der Primärkraft gesteuert wird.

Dieser Ausbildung des Bremskraftverstärkers nach dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher üblichen Saugluft- oder Druckluft-Bremsverstärker für hydraulische Bremssysteme bei Kraftfahrzeugen durch ein kleineres und schneller ansprechendes Gerät zu ersetzen. Die bei solchen bekannten Bremskraftverstärkern für Kraftfahrzeuge gegebene Forderung, daß beim Ausfall der Hilfskraft infolge einer · Störung eis Sekundärdruck mindestens der Priniärdruck vorhanden ist, gilt auch für die Erfindung des Hauptpatentes.

Eine für die Erfindung des Hauptpatents besonders geeignete Pumpe ist eino sogenannte Freikolbenpumpe. Sio hat aindeetena

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einen freibeweglichen Kolben, der nur über Kraftschluß, d.h., nur nach einer Seite, angetrieben wird, sich in der entgegengesetzten Richtung dagegen nur unter dem Einfluß dee Druckmittels bewegt. Der Antrieb kann ein Exzenter oder ein durch Exzenter angetriebener, hin und her gehender Gleitstein sein. Der Kolben arbeitet in einem Zylinder, an den wie üblich ein Saug- und ein Druckventil angeschlossen sind. Das Saugventil ist aber -wie gesagt- kein Saugventil / in dem Sinne, daß an seinem Stutzen ein Unterdruck entsteht, vielmehr bleibt der freibewegliche Kolben stehen, sofern nicht von außen durch das Saugventil Druckmittel eingedrückt wird.

Gemäß dem Hauptpatent kann auch eine im Effekt gleich wirkende Anordnung, die jedoch, anstelle des kraft3chlüssigen Kolbenantriebes einen normalen Exzenter- oder Kurbelantrieb aufweist, verwendet' werden. Ferner ist eine als Speicher— kammer bezeichnete Kammer veränderlichen Volumens vorgesehen, deren unter Federdruck stehende, bewegliche Wand, z.B. ein Kolben, mit einem Stift den Verachlußkörper des Saugventils normalerweise* anhebt. Erst wenn diese Kammer primärseitig mit Druckmittel angefüllt wird, so daß die bewegliche Wand zurückgeht und der Stift den Verschlußkörper des Säugventiles freigibt, vermag dieses Ventil zu ochlies- ^ sen und die Pumpe damit an der Sekundärleitung Druck zu er-™ zeugen. Wesentlich ist also eine Pumpe, dis nicht eigentlich saugt, sondern nur bei Druckmittelzufuhr aufgrund einer Bewegung des Zumeßkolbens Druckmittel fördert. Ia Prinzip ist also auch eine normale Pumpe verwendbar, die erst bei Druckmittelzufuhr in Bewegung gesetzt wird, alno z.B. dann mit dem Antrieb gekuppelt wird.

Das ßücklaufventil muß vom Primärdruck in der Weise geatouert sein, daß es bei einen verhältnismäßig kleinen Primärdruck schon schließt und sofort auch dan höchsten Sekun« tlürdrücken standzuhalten vermag. Das kann z.B» erreicht wer-

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den mittels eines großflächigen Kolbens, der vom Primär- ^: druck beaufschlagt wird und auf einen Verschlußkorper wirkt» welcher eine Bohrung kleinen Querschnitts abdeckt· Man kenn sich aber auch eines Magnetventils bedienen, das normalerweise geöffnet ist, bei einem bestimmten Primärdruck jedoch mittels eines Druckschalters erregt wird und schließt. Anstelle des Primärdruckes kann auf das Ventil auch die Pri« märkraft wirken.

Die Anwendungen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Kraftverstärkers machen es in der Hegel erforderlich, den Höchstdruck zu begrenzen. Das geschieht gemäß Hauptpatent dadurch, daß der Pumpenkolben, von welcher Pumpengattung immer, aus zwei Teilen besteht, die elastisch miteinander verbunden sind. Wenn sich dann bei sehr hohem Druck der eigentliche Kolben nicht mehr weiterbewegen kann, wird der Antrieb dennoch nicht gesperrt, weil der angetriebene Kolbenteil sich durch Spannen des elastischen Gliedes zu dem nicht angetriebenen RoTbenteil hinbewegen kann.

Eine andere Möglichkeit der Druckbegrenzung besteht darin, bei Erreichen eines bestimmten Sekundärdruckes den Pumpenantrieb abzuschalten oder abzukuppeln. Bei einem elektronischen Pumpenantrieb kann man z.B. den Stromkreis des Antriebsmotors mittels eines Druckschalters, der auf den zulässigen Maximaldruck eingestellt ist_t unterbrechen. Ferner läßt sich das Rücklaufventil so auslegen, daß es oberhalb eines bestimmten Maximaldruckes im Sekundärkreis nicht mehr abdichtet. Auch ein einfaches überdruckventil zwischen Sekundär- und Primärkreis kann dieselbe Aufgabe erfüllen.

Wenn gewünscht wird, daß man am Steuerglied, hier also am Primärkolben, wie bei den bekannten proportional arbeitenden DrucVverstarkem, den Sekundärdruck erfühlen kann, dann kann man einfach am Zumeßkolben eine Federkraft wirken lassen, die mit wachsendem Zumeßvolumen wächst. Nach einer anderen Weiterbildung läßt sich eine solche Rückwirkung des

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Sekundärdruckes auch dadurch erreichen, daß der Zumeßkolben ein Stufenkolben ist, der mit einem passenden Stufenzylinder zwei gegeneinander abgeschlossene Kammern bildet, und daß die Kammer mit dem größeren Querschnitt als Zumeßkammer verwendet und mit der Primärleitung verbunden ist, während die andere Kammer mit der Sekundärleitung verbunden ist, so daß der Sekundärdruck auf diesen kleineren Querschnitt des Zumeßkolbens wirkt.

Die Erfindung des Hauptpatents zeichnet sich zumindest für den Kraftfahrzeugsektor durch eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik aus. Man rechnet mit einer Raumersparnis gegenüber Saugluftverstärkern im Verhältnis 1 : 20. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß ein solcher hydraulischer Kraftverstärker auch dort eingesetzt werden kann, wo ein Saugluftverstärker infolge seiner Baugröße nicht in Frage kommt, z.3. bei LKW-Bremssystemen. Dort könnten dann hydraulische Systeme an die bisher weit verbreiteten Druckluftsysteme treten. Ferner kann bei Personenkraftwagen der erfindungsgemäße Verstärker einheitliche Verwendung finden. Bekanntlich mußten bisher bei Fahrzeugen mit Dieselmotor zusätzliche Vakuumpumpen für die üblichen Saugluftverstärker vorgesehen werden, da der Dieselmotor keinen auereichenden Unterdruck ergibt. Ein rotierender Antrieb ale Hilfskraft steht jedoch in jedem Fahrzeug, bereit. Im Falle eines Elektromotors kann vorteilhafterweiae auch bei stehendes Fahrzeugmotor mit Kraftverstärkung gebremst werden. Da die Pumpen mit sehr hoher Antriebsdrehzahl arbeiten und die Fördermenge relativ gering ist, steigt der Sekundärdruck praktisch synchron mit dem Primärdruck an. Bei den bekannten Bremskraftverstärkern auf Saug- oder Druckluftbasis ist demgegenüber ein deutliches zeitliches Nachhinken des Druckanstiegs auf der Sekundärseite zu beobachten, wahrscheinlich wegen des Strömungswiderstande&, der sich bei der Verlagerung der erheblichen Luftmengen bemerkbar macht.

Sollte die Ungleichförmigkeit der Pumpenförderung b#i^r Verwendung von nur einem Kolben pro Sranskrrds stören, dann

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können auch mehrere, in der Phase gegeneinander versetzte Kolben, jeweils zusammen mit ihren Ventilen, im Parallelbetrieb verwendet werden. Bei einer Freikolbenpumpe mit direktem Antrieb durch Exzenter können die Kolben in gleichem Winkelabstand radial zur Exzenterantriebsachse stehen. Meist wird sich jedoch eine parallele Anordnung der Kolben empfehlen, wobei dann mehrere gleichachsige augehörige Exzenter um entsprechende Winkel gegeneinander verdreht sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung des Hauptpatenta im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Zweikreisbfemssystem mit einer Freikolbenpumpe irt schuinatischer Darstellung und

Fig. 2 zeigt einen hydraulischen Kraftverstärker mit einer normalen Kolbenpumpe, wobei der Verschlußkörper des Saugventils vom Primärdruck gesteuert ist.

In der Mitte der Fig. 1 ist eine Freikolbenpumpe dargestellt. Sie weist zwei Kolben 1 und 2 auf, von denen der eine in Ansicht und der andere im Schnitt gezeigt ist. Innerhalb des Kolbens 2 iet ein Stößel 3 verschiebbar gelagert und eine Druckfeder 4 hält ihn normalerweise in der gezeichneten Stellung. Ein schematisch dargestellter Antriebsmotor 5 treibt über eine gestrichelte mechanische Antriebsverbindung 6 einen um eine Achse 7 drehbaren Exzenter 8. Um den Exzenter ist mittels eines Nadellagers ein quadratischer Gleitstein 9 gelagert. Die einzelnen Lagernadeln sind mit 10 bezeichnet. Der Gleitstein verschiebt sich nach oben und unten in einem Rahmen 11, der in einer angedeuteten Parallelführung 12 seinerseits wieder nach rechts und links verschiebbar ist. Der Rahmen wirkt auf die Stößel der Kolben und treibt diese somit an.

Der rechte Kolben 2 schließt eine Druckkammer 13 ab, an der ein Saugventil 15 und ein Druckventil 16 angeschlossen iet. Desgleichen hat der linke Kolben 1 eine Druckkammer 14 mit Saugventil 17 und Druckventil 18. '

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Von den beiden identischen Bremskreisen wird der recht· la einzelnen beschrieben. Oben ist ein Bremshebel 19 dargestellt, der eich um den Drehpunkt 20 dreht. Zwei an diesem Hebel angeformte Stößel 21 und 22 wirken auf zwei Zumeßkolben. Dies· sind ale Stufenkolben ausgeführt. Beim rechten Kolben let der obere Teil größeren Durchmessers mit 23 und der untere, längere Teil kleineren Durchmessers mit '24 bezeichnet In dem gemeinsamen, schraffiert angedeuteten Gehäuse ergibt sich somit eine Ringkammer 25. und eine Kammer 26, wobei der Querschnitt der Ringkammer größer ist. Die Ringkammer 25 wirkt als Zumeßkammer und ist über eine Primärleitung 27 mit dem Saugventil 15 verbunden. Die andere Kammer 26 ist mit der am

Druckventil 16 angeschlossenen Sekundäfleitung 28 verbunden.

Ein Rücklaufventil 29 gliedert sich in eine Kammer 30 und eine Kammer 31 · Die Kammer 31 ist nach Art eines Rückschlagventils geformt und-enthält eine Kugel 32, die normalerweise den trichterförmigen Boden der Kammer verschließt. Dort ist die Kammer mit der Sekundärleitung verbunden, während ein Abzweig der Primärleitung seitlich in die Kammer mündet. Die Kugel sperrt in jedem Falle eine Strömung von der Primärleitung zur Sekundär leitung durch die Kammer 31 · In der Kammer 30 ist -ein Kolben 33 verschiebbar, der durch eine Druckfeder 34 normalerweise in der gezeichneten Stellung gehalten wird» Durch eine Bohrung 35 ragt ein am Kolben 33 befestigter Druckstift 36 in die Kammer 31 hinein. Dieser Stift ist in der Bohrung 35 zwar verschiebbar, aber trotzdem dicht gelagert, so daß also durch diese Bohrung 35 kein Druckausgleich zwischen den Kammern möglich ist. Nach oben schließt der Kolben 33 eine dritte Kammer 37 ab, die über einen weiteren Abzweig ebenfalls mit der Primärleitung verbunden ist. Hier sei zur Klärung eingefügt, daß anstelle des Rücklaufventile 29 in die Verbindungsleitung zwischen Primär- und Sekundärkreis auch ein Magnetventil eingefügt sein könnte, das noraalerweise geöffnet ist, bei geringem Ansteigen des Druckes in den einstweilen verbundenen Kreisen jedoch schließt. Der daa Ventil steuernde Druckschalter ist dabei la Priaärkrti· einzuordnen. . '

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Eine Sekundärleitung 28 ist in ihrem weiteren, in der Figur nach unten führenden Verlauf nur mit einem dicken Strich gezeichnet. Sie führt nach einer weiteren Gabelung zu zwei schematisch angedeuteten Radbremsen 38 und 39» die beispiela· weise die hinteren Radbremsen eines Kraftfahrzeugs sein können. Die Radbremsen an den Vorderrädern werden dagegen von dem anderen, auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellten Bremskreis bedient und sind mit 40 und 41 bezeichnet. Die Einzelteile dieses.zweiten Bremskreises sind wie gesagt identisch mit denen des schon beschriebenen, so daß sich die Bezeichnung der Einzelteile und deren Erläuterung erübrigt.

Um eine erhöhte Sicherheit zu geben, müssen die beiden Bremskreise streng voneinander getrennt sein. Es gibt jedoch Anlagen, bei denen,infolge unterschiedlicher Leitungslängen in den beiden Brei:siereisen deren Druck-Volumen-Kennlinie unterschiedlich ist. Hier wurden sich also verschiedene Drücke in den beiden Breciskreisen aufbauen. Um dieses zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, eine Ausgleichskammer anzuordnen,' die in Fig.1 mit 42 bezeichnet ist. Es handelt sich um einen einfachen Zylinder, dessen Innenraum mit den Sekundärleitungen beider Bremskreise verbunden ist. In dem Zylinder kann sich ein freibeweglicheu Ausgleichkolben 43 hin und her bewegen. Damit ist trotz dem nun möglichen Druckausgleich zwischen den beiden Kreisen gewährleistet, daß beim Bruch irgendeiner Bremsleitung der Druck im nicht beschädigten Kreis aufrecht erhalten bleibt. In diesem Fall legt sich der Ausgleichskolben 43 in eine seiner beiden Endstellungen.

Endlich sind noch strichpunktiert die Ventile und die Rückförderpumpe eines Antiblockierregelsystems dargestellt, wie es z.B. in unserer früheren Patentanmeldung P 16 55 4^4.4 und in der schon erwähnten Anmeldung P 17 55 906.7 beschrieben iat. Im Zuge der Sekundärleitung 28 sind vor den Radbremsen normalerweise geöffnete Einlaßventile 44 und 45 engeordnet Von den letzten Strecken der Selyundärleitung 28 »wiochen diesen Einlaßventilen und den Rodbremeen führan ge-

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strichelt gezeichnete Abzweigleitungen zu einer Rückförderpuinpe 48; diese sogenannten Auslaßleitungen sind normaler-■ weise durch sogenannte Auslaßventile 46 und 47 verschlossen· Die selbsttätige Druckabsenkung im Falle des bevorstehenden Blockierens der Räder wird dadurch herbeigeführt, daß an dem betreffenden Rad das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil geöffnet wird. Das ausströmende Druckmittel wird dann durch die Pumpe 48 in die Sekundärleitung zurückgefördert. Die Steuerung der Magnetventile erfolgt in Abhängigkeit vom individuellen Drehbewegungsverhalten der Räder und ist im einzelnen in den schon genannten früheren Patentanmeldungen beschrieben. · ·

Der Antriebsmotor 5 wird vom Bremspedal aus gesteuert. Ebenso gut könnte er auch von einem Druckschalter im Primärkreis, möglicherweise vom selben Schalter, der auf ein Rücklaufmagnetventil wirkt, geschaltet werden. Solange das Bremspedal infolge einer Zugfeder 49 an einem Anschlag 50 anliegt, drückt ein am Bremspedal I9 befestigter Haken 19a einen Schaltkontakt 51 entgegen dessen. Zuhaltefeder 52 nach oben. In dieser Stellung ist die Stromzufuhr von einer Batterie zum Motor 5 unterbrochen. Sobald sich der Haken nach unten bewegt, schließt der Schaltkontakt.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der .Anordnung nach Fig.1 insbesondere anhand des rechts dargestellten Bremskreises erläutert. In der dargestellten Ruhestellung liegt das Bremspedal 19 an seinem Anschlag 50 an ^un^ alle Leitungen und Kammern des Bremssystens sind drucfcbs. Wird das Bremspedal betätigt, dann läuft der Motor 5 sofort an, noch ehe die Stößel 21 und 22 auf die Zumeßkolben aufsetzen. Es ist zu bemerken, daß der Anlauf der Pumpe ohne Belastung erfolgt, denn ihre beiden Kolben 1 und 2 liegen in ihrer linken bzw. rechten Endstellung, so daß Exzenter und Gleitstein den Rahmen 11 widerstandslos hin und her bewegen können. Diese Bewegungen verlaufen vorzugsweise sehr schnell; bewährt hat eich z.B. eine Exzenter-Drehzahl in der Größenordnung von 6000 Umdrehungen Je Minute. ·

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Bei stärkerer Bremspedalbetätigung werden die Zumeßkolben nach unten bewegt. Dabei entsteht in der Ringkammer 25 ein geringer Überdruck, welcher genügt, den Kolben 35 samt Stift 36 entgegen der leichten Feder 3^ nach unten zu drücken, so daß die Kugel 32 schon bei 2 bis 10 atü so stark auf ihren Sitz gedrückt wird, daß ein Rückfluß von der Sekundär- zur Primärleitung auch bei den höchsten erzielbaren Drücken im Sekundärkreis unmöglich wird. Dies läßt sich durch entsprechende Dimensionierung des Querschnitts des Kolbens 33 im Verhältnis zur Kugel 32 und zum Querschnitt ihres Sitze3 ohne weiteres erreichen.

Als zweite Folge des geringen Überdrucks in der Primärleitung wird die Kugel des Saugventiles 15 von ihrem Sitz abgehoben und Druckmittel strömt in die Kammer 13 ein. Das wiederum bewirkt, daß der Pumpkolben 2 am Rahmen 11 zur Anlage kommt und, wenn dies.er sich nach links verschiebt, mitgeht. Von dem schnell hin- und herschwingenden Rahmen 11 wird er jedoch sofort wieder nach rechts getrieben, wodurch das Druckmittel aus Kammer 13 über das Druckventil 16 in die Sekundärleitung 28 gelangt. In dieser baut sich daher ein Druck auf, der alsbald die Bremsen zur Anlage bringt. Während dieses Druckaufbaues vermag die verhältnismäßig stramme Feder 4- zunächst die Bewegung des Stößels 3 ohne elastische Vorformung auf den Kolben 2 weiterzugeben. Wenn jedoch die Bewegung des Zumeßkolbens nach unten andauert, und sich damit ein immer höherer Druck im Sekundärkreis aufbaut, dann wird diese Feder schließlich im Rhythmus der Kolbenbewegung immer stärker zusammengedrückt, bis schließlich der Kolben stehenbleibt und ausschließlich eine Relativbewegung zwischen dem Stößel 3 und dem Kolben stattfindet. Von der Bemessung dieser Feder 4- hängt also der erreichbare Höchstdruck im Sekundärkreis ab. Im übrigen gestaltet sich der Druckaufbau in dem Maße, in dem der Zumeßkolben nach unten bewegt wird.

In dieser Situation höchsten Druckes in der Sekundärleitung

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28 und in eier Kammer 13 (wie bei bekannten hydraulischen Bremsanlagen ca. 120 bis 160 atü), herrscht in der Primärleitung ein wesentlich geringerer Druck, der, wie schon erwähnt, einerseits genügt, die Kugel 32 de3 Rücklaufventile auf ihrem Sitz festzuhalten und andererseits nicht ausreicht, die Kugel des Saugventiles 15 entgegen dem höheren Druck auf der anderen Seite von ihrem Sitz abzuheben. Von dieser Situation ausgehend erfolgt der Druckabbau in der Sekundärleitung durch das Rücklaufventil 29 folgendermaßen: Sobald das -Bremspedal nur ein wenig zurückgenommen wird, folgt der Zumeßkolben nach und der Druck in der Primärle'itung 27 entspannt sich völlig. Dadurch öffnet das Rücklaufventil ein wenig und die Drücke in Primär- und Sekundärkreis versuchen sich auszugleichen. Dieser Ausgleichprozeß kommt jedoch nicht zum Abschluß, sondern das Rücklaufventil schließt wieder, sowie sich ein geringer Primärdruck aufgebaut hat. Erst wenn durch weiteres Zurücknehmen des Bremspedales der Primärdruck wieder abgesenkt wird, folgt auch der Sekundärdruck nach. Im Ergebnis ist somit auch während des Druckabbauea im Sekundärkreis der Sekundärdruck abhängig vom Volumen im , Primärkreis bzw. vom zurückgelegten Weg des Zumeßkolbens. Um dem Fahrer ein Gefühl dafür zu geben, an welcher Stelle seines Bewegungsweges d,er Zumeßkolben sich befindet, oder anders ausgedrückt, wie hoch der Sekundärdruck im Augenblick ist, wurde die Kammer 26 vorgesehen und mit der Sekundärleitung 23 verbunden. Auf den kleineren Kolbenquerschnitt, der die Kammer 26 abschließt, wirkt also zu jeder Zeit der Sekundärdruck ein. Infolgedessen nuß wie bei den üblichen Bremssystemen der Bremshebel mit umso stärkerer Kraft betätigt werden, je höher der Sekundärdruck ist, um den Zumeßkolben im Gleichgewicht zu halten.

Ein ganz wesentlicher Vorteil dieses Bremssystems ist das kurzzeitige und hysteresefreie Ansprechen. Wenn das Bremspedal z.B. sehr heftig betätigt wird und damit der Primärdruck sofort verhältnismäßig hoch ansteigt, dann wird sich dieser Druck über die Ventile 15 und 16 sogleich, tauch auf den Sekun-(Särkreie ausdehnen, ohne daß die im übrigen schnell arbeiten-

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de Pumpe zunächst.etwas beizutragen braucht. So ergibt sich ein praktisch synchroner Druckaufbau.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 des Hauptpatentes ist auch schon die zusätzliche Verwendung eines Antiblockierregelsystems gestrichelt angedeutet und beschrieben. Es ergibt sich laut Hauptpatent hierbei der Vorteil der Erfindung dadurch, daß die Rückförderpumpe 48 des Antiblockierregelsystemes mit der beschriebenen Freikolbenpumpe baulich Vereinigt sein kann. Jeder Btemskreis erfordert einen eigenen Förderkolben. Die Anordnung wird vorzugsweise so getroffen, wie sie für den Fall einer Mehrkolbenpumpe zur Verringerung der Ungleichförmigkeit des Förderdruckes schon erwähnt wurde. Die Kolben werden mit parallelen Achsen nebeneinander angeordnet und ihre zugehörigen Exzenter sitzen auf der gleichen Antriebswelle, die entweder von dem angedeuteten Motor 5 oder auch mechanisch vom Fahrzeugmotor angetrieben werden kann.

Abschließend sei noch die Wirkungsweise des Antiblockierregelsystems kurz erläutert:

Tritt eine sehr hohe Drehverzögerung beim Bremsen des Rades auf, die ein Blockieren befürchten läßt, dann, schließt zunächst das entsprechende Einlaßventil·, z.B. 44. Dadurch bleibt der Bremsdruck an diesem Rad zunächst erhalten. Steigt die Drehverzögerung noch stärker an, dann öffnet das Auslaßventil, z.B. 46, so daß sich der Bremsdruck über das Saugventil der Freikolben-Rückförderpumpe 48 entspannen kann.

Dieses ausgeflossene Druckmittel wird dann in die Sekundärleitung zurückgefördert. Infolge der Bremsdruckabsenkung beschleunigt das Rad wieder. Dies wird zürn Anlaß genommen, das Auslaßventil 46 wieder zu schließen, ohne jedoch auch dao Einlaßventil 44 sofort wieder zu öffnen. Der Bremsdruck

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bleibt also auf. dem erreichten niedrigen Vert, bis auch die Beschleunigung wieder abgeklungen ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 iat im Gegensatz zu Fig. 1 eine Pumpe verwendet, deren beide Kolben 50 und 51 über ein als Kreuzschleife 52 zu bezeichnendes Teil starr miteinander verbunden sind. In das ovale Fenater dieser Kreuzschleife greift von unten ein Zapfen 5^ ein, der auf einer Scheibe 55 exzentrisch befestigt ist. Die Scheibe muß wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel während des ganzen hydraulischen Wirkungsablaufes angetrieben sein. Die Kolben laufen in zwei gleichachsigen Zylindern, von denen nur der obere voll dargestellt ist und mit dem'Kolben eine Kammer bildet. An dieser Kammer schließt links ein Saugventil 57 und rechts ein Druckventil 58 an» wobei die Verschlußkörper mit 59 und 60 und die Ventilfedern mit 61 und 62 bezeichnet sind. Vom Saugventil 57 führt eine Verbindungsleitung 63 zu einer Steuerkammer 64, in der sich ein Kolben 65 unter dem Einfluß einer Feder 66 bewegen kann. Der Kolben ist mit einer Ringdichtung 67 abgedichtet. Im gezeigten Ruhezustand steht dieser Kolben ganz rechts, so daß ein an der Stirnseite des Kolbens befestigter Dorn 68 den Verschlußkörper 59 des Saugventiles entgegen dessen Feder 61 anhebt. Die Verbindungeleitung 63 ist von so großem Querschnitt, daß trotz des sie durchgreifenden Domes 68 auch noch Flüssigkeit strömen kann.

Von der Steuerkammer 64- führt ein Primärleitungssystem 69 zu einem Zumeßzylinder 70 sowie zu den Kammern 31 und 37 eines schon bei Fig. 1 beschriebenen Rücklaufventiles 29-Andererseits ist die Kammer 31 dieses Rücklaufventiles sowie das Druckventil 58 der Pumpe mit dem Sekundärleitungssystem 7verbunden. Ein Pfeil 72 deutet die Fortsetzung des Sekundärleitungssystems zum Druckverbraucher, beispielsweise zu einem hydraulischen Bremssystem an.

In dem Zumeßzylinder 70 wird ein Zumeßkolben 73 über eine Kolbenstange 74- mittels eines thematisch angedeuteten Pedals 75 betätigt. Der Zuineßkolben weist eine Dichtungec&neahfttt®

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76 aus einem elastischen Material und eine Rückstellfeder 7? auf. Diese ist verhältnismäßig stark dimensioniert, so daß beim Betätigen des Pedals 75 ein wachsender Gegendruck spürbar wird.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende:

Im gezeichneten drucklosen Ruhezustand des hydraulischen Systems steht der Steuerkolben 65 so weit rechts, daß sein Dorn 68 den Verschlußkörper 59 des Saugventiles offen hält. W nn jetzt die Pumpe läuft, so vermag sie keinen Druck zu erzeugen, da beim Fb'rderhub des Kolbens 50 das vor ihm liegende Druckmittel durch die geöffnete Verbindungsleitung 65 in die Steuerkammer 64 zurückgestoßen wird. Dabei verschiebt sich zwar der Kolben entgegen seiner Feder 66 etwas nach links, jedoch ist die Anordnung so getroffen, daß dabei der Dorn 68 nicht so weit zurückgezogen wird, daß der Verschlußkörper 59 auf seinen Sitz zur Anlage kommt. Das Druckventil 60 bleibt dabei geschlossen. Seine Feder 62 ist entsprechend dimensioniert. Es bleibt auch geschlossen, wenn beim Saughub des Pumpenkolbens Druckmittel aus der Steuerkammer in umgekehrter Strömungsrichtung in die Kammer 56 zurückfließt. Das Hubvolumen wird also einfach hin- und hergeschoben. Die Vorteile dieser wirkungslosen, unbelasteten Betriebsart sind die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel, nämlich erstens ein leichter und damit schneller Anlauf des Pumpenantriebs und zweitens die Vermeidung der Entstehung eines Unterdruckes in der hammer 56, so daß nicht die Gefahr besteht, daß infolge mangelhafter Dichtung des Kolbens 50 Luft in das hydraulische System gelangt.

Wird nun das Pedal 75 betätigt, so wird von der Primärleitung her weiteres Druckmittel in die Kammer 64 gedruckt. Dadurch verschiebt sich der Steuerkolben 65 über seine bisherige linke Endstellung hinaus weiter nach links. Jetzt schließt auch das Rücklaufventil, womit der folgende Aufbau des Sekundärdrucks vorbereitet wird. Beginnt nun wieder ein neuer Fördarhub deo Pumpenkolbens 50, dann geht daa Saugventil 57

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zu und das Druckmittel wird über das nun sich öffnende , Druckventil in den Sekundärkreis 71 gedrückt. Je nach Stellung des Pedales und do3 Steuerkolbens 65 sind möglicher« weise mehrere solche normale Förderhübe möglich, bis aus der S teuer kammer 64- so viel Volumen entnommen ist, daß "bei einem ernauten Förderhub das Saugventil nicht mehr sugeht, weil sich der Dorn 68 inzwischen zu weit nach rechte bewegt hat. Ein weiterer Druckaufbau im Sekundärkreis findet erst statt, wenn das Pedal weiter betätigt und dadurch der Steuerkolben wieder etwas nach links verschoben wird. Zweckmäßigerweise sollten auch bei diesem Beispiel wie in Fig. .1 geeignete Mittel zur Begrenzung des Höchstdruckes im- Sekundärkreis vorgesehen'sein.

Der Druckaufbau verläuft in ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel unter Mitwirkung des Rücklaufventilss 29· Mit der Bewegung des Zumeßkolben3 73 nach links fällt der Druck im Primärkreis stark ab, da der Steuerkolben 65 sich sogleich nach rechts bewegt, möglicherweise sogar seine rechte Endstellung erreicht. Durch den Druckabfall wird die Kugel 52 des Eücklaufventiles freigegeben, allerdings wieder nur solange, bis durch daa vom Sekundärkreis austretende Druckmittel der Priiaärdruck sich wieder erholt hat, Somit ist also auch ein vom Bremspedal her gesteuerter Druckabbau möglich. Wird das Pedal ganz losgelassen, dann glei- ^ chen eich Sekundär- und Primärdruck ganz aus«·

Im Gegensatz zum ersten A.U3führungsbeispiel ist zwar nicht der Sekundärdruck direkt an Pedal 75 fühlbar, die Rückstallfeder 77 schafft hierfür jedoch, einen Ersatz, denn ihre Federcharakteristik kann der im Einzelfall gegebenen Abhängigkeit des Sekundärdruckes von der Ste1rung das SuaeS-kolbens angepaßt werden.

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Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß bei Verwendung eines Antiblockierregelsystemes mit Ventilanordnungen, di· bei Blockierneigung Bremsflüssigkeit ausfließen lassen, eine zusätzliche Ruckförderpumpe benötigt wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Bremskraftverstärker gemäß dem Hauptpatent derart umzugestalten, daß auf eine zusätzliche Rückförderpumpe verzichtet werden kann·

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei Verwendung ron wenigstens einer in di* Sekundärleitungsanordnung eingeschalteten Ventilanordnung, die bei Blockierneigung wenigstens eines der Räder den an der Bremse stehenden Druck durch Ausfließenlassen von Bremsflüssigkeit absenkt, zur Rückförderung dieser Bremsflüssigkeit in die eingangsseitige Zuleitung eine Speicherkemmer vorgesehen ist, in die das ausgeflossene Druckmittel eingespeist wird und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die zeitweise die,Verbindung zwischen Zumeßzylinder und Pumpe trennen und eine Verbindung zwischen Speicherkamaer und Pumpe herstellen. '

Vorzugsweise wird die Trennung zwischen Zumeßzylinder und " Pumpe und die Verbindung zwischen Speicherkammer und Pumpe bei einem bestimmten Füllungsgrad der Speicherkammer bewirkt· Hierzu kann man die beiden zur Trennung und Verbindung benutzten Ventile bzw. das hierfür benutzte Dreiwegeventil zur Steuerung mechanisch iait dem Kolben der Speicherkammer ve* binden. Anstelle der mechanischen Verbindung kann auch eine von der Stellung des Kolbens gesteuerte Schaltanordnung treten, die die Ventile bzw. das Ventil umschaltet. Anstelle der Steuerung der Trennung und Verbindung über den Füllungsgrad wäre es z. B. auch möglich die Öffnungszeiten der Regel· ventile zu messen und aus dieser Messung un den Speicherdaten sowie den Ventildaten eine Zeit zu ermitteln für die di· oder dae Ventil umschaltet werden müssen.

Jhirch die erfindungsgexaäßo Lösung wird die zusätzliche Rückforäerpuape für die ausgelassene Bremsflüssigkeit eingespart»

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Dies· Einsparung ist für ein Antiblockierregeleyetem wesentlich· Hierbei ist zu beachten, daß die erwähnte Speicherkern» Bier gegenüber anderen Antiblockierregelsyeteaen mit Rückförderpuinpe keineswegs zusätzlich ist, sondern für die Rückforderung sowieso notwendig ist. Bei der Erfindung hat somit die Pumpe eine Doppelfunktion: sie dient als Bremskraftverstärker und als Rückförderpumpe.

Zur Vermeidung eines zu hohen Druckes an den Bremsen bzw. an den geschlossenen Blockierregelventilen ist es günstiger entweder, wie schon im Hauptpatent erwähnt, den Pumpenkolben aus zwei elastisch miteinader verbundenen Teilen tu bilden oder aber die Sekundärleitungaanordnung von.einer Stelle vor den Regelventilen aus mit der Speicherkammer über ein oder mehren in Eeihe geschaltete Überdruckventile zu verbinden, die z.B. bei 150 atü öffnen.

Die Pumpe wird vorzugsweise wie beim Gegenstand des Hauptpatents durch einen Elektroantrieb gebildet, der von der Lichtmaschine und/oder der Batterie des Fahrzeuges gespeist wird. Damit bildet bei der Erfindung Lichtmaschine und Batterie den Hilfsenergiespeicher des Systems. Zur Sicherung der Verstärkung und Rückförderwirkung der Pumpe wird man gemäß weiterer Erfindung den Antrieb doppelt auslegen, zumindest in den ausgallgefährdeten Teilen. Der Antrieb kann ein Elek : tromagnet sein, vorzugsweise wird jedoch ein Hotor verwendet, der aus Sicherheitsgründen stromüberwacht werden kann. Er kann aus Sicherheitsgründen z. B. einen Doppelkollektor auf~ weisen oder z. B. als Motor mit zwei Läufern, jedoch gemeinsamen Lagern und Magneten ausgebildet sein. Auch zwei axif eine Welle arbeitende getrennte Motore wären denkbar, jedoch schon wieder etwas zu teuer. Die Zeitkonstanten »koderner Motoren, z. B. Seheibenläufergleichstrommotor, sind klein genügt um den Forderungen für den geringen Ansprechverzug der Bremse gerecht zu werden. Die Einschaltung des Motors oder dee Elektromagneten kann z. B. durch das Bremspedal bewirkt werden*

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Kan kann bei der erfindungsgemäßen Doppelausnutzung der Purape diese wie in Figur 2 dor Zeichnung ausbilden» Es wäre auch eine Pumpe denkbar, deren Antrieb läuft und dia schon bei Ausübung einer geringen Bremskraft mit diesem gekoppelt wird und damit verstärkt. Al3 günstigste Lösung bietet sich die Freikolbenpumpe gemäß Figur 1 der Zeichnung on, Die durch eine Ftunpa erzeugte Verstärkung ist hier volumenproportional, was einer annähernd pedalwegabhängigen Verstärkung entspricht» Gegebenenfalls ist aus antropotechnischen Gründen wie in Figur 1 gezeigt, eine Rückführung des verstärkten Druckes notwendig, was durch Rückführung einer der Raddrücke zum Hauptbremszylinder zu lösen ist.

Vie bein Hauptpatent wird man die Pumpenkolben mehrerer Bromskreise eines Fahrzeugen durch den gleichen Antrieb betätigen. Zu erwähnen ist außerdem noch, daß bei Verwendung von mehreren Ventilanordnungen für den Blockierschutz in einen Bremskreis, "die Speicherkammer diesen Ventilen gemeinsam ist. Zur Antibiockierregelung soll hier lediglich gesagt werden, daß man Einzelradregelung, Regelung der Räder einer· Achse nach "select-low" oder "select-high" oder dgl. verwenden kann; hiervon ist die erfindungegemäße Ausbildung völlig unberührt.

Schließlich sei noch erwähnt, daß man günstißerweise Pumpe, Ventile und Speicherkamner, also alle Hydraulikteile *u einem Block zusammenfassen kann.

Die Figur 3 der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ausführungsbeispiel, boi dem Vierradregelung angenommen ist. Es wird hier eine Freikolbenpumpe ähnlich wie in Figur 1 benutzt. Die erfindungsgemäße Weiterbildung kann bei den Ausführungsformen entsprechend Figur 1 und 2 genauso eingesetzt werden. Alle dort erwähnten Details aind auch bei der Erfindung anwendbar.

Das Bremspedal ist in Figur J mit 100 bezeichnet, der Hauptbraaezylinder, auf den dieses einwirkt, mit 101. E* iat hier »

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ein Zweikreisbremssys tem angenommen, von dem Jedoeh wegen der Identität der beiden Kreise nur der oben dirgestellte Krei3 näher erläutert wird. Bei Betätigung des Bremspedals 100 wird der Schalter 102 betätigt, der den aus der Batterie bzw. der Lichtmaschine gespeisten Elektromotor 103 anlaufen läßt. Solange über das Saugventil 104 keine Bremsflüssigkeit in den Zylinder 105 der Pumpe gelangt, steht der Kolben 106 in einer Stellung, in der er von dem vom Motor 103 angetriebenen Exzenter 120 nicht bewegt wird. Damit fördert die Pumpe 105/106 erst, wenn durch Drücken des J Bremspedales Bremsflüssigkeit iii den Zylinder 105 eingedrückt wird und hierdurch der Solben 106 nach unten bewegt wird.'Der verstärkte Druck gelangt über das Ventil 107 normalerweise zu den Bremsen der Räder 108 und 109 und bewirkt dort ein Bremsung. Wird das Bremspedal wieder losgelassen, so öffnet das Rückstromventil 110, das den Rück-Stromventilen 29 der Figur 1 und 2 entspricht und der Druck an den Bremsen baut sich ab. Es sei noch erwähnt, daß sich durch entsprechende Bemessung der Kolbenfläche des Rückstromventiles ^¥zu. seiner VentHoffnung die Verstärkung der Pumpe bestimmen läßt. In diesen Fall kann man auf eine getrennte Rückführung des Sekundärdruckes verzichten.

Tritt dagegen während des Bremsvorgange3 eine Blockierneigung auf, aufgrund der eines oder beide Ventilanordnungen (Ein- und Auslaßventil oder Dreiwegeventil) 111 ansprechen und damit den oder die Bremszylinder der Räder 108 und 109 von der Leitung 112 trennen und dafür eine Druckreduzierung durch Ausfließenlaseen von Druckflüssigkeit in die Leitung 113 bewirken, so wird diese ausgeflossene Bremsflüssigkeit in die Speicherkaamer 114· eingespeichert. Der unter Federdruck stehende Kolben dieses Speichers 114, dor natürlich auch in anderer Weise ausgebildet sein kann, wird dabei nach oben gedrückt und beeinflußt und bei einem bestimmten Füllungsgrad über die z. B, mechanische Verbindung die Ventile 116 und 117. Das Ventil 116 ist normalerweise geöffnet und wird nunmehrgeschlossen, während das Ventil^? normalerweise geschlossen ist undnunmehr geöffnet wird. Damit wird der Pump· 105/106 für eine Zeit die in der Speicherkaamer

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114 gespeicherte Flüssigkeit anstelle von Flüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder zugeführt« Ist die Speicherkammer wieder entleert, so werden die Ventile 116 und 117 wieder rückgeschaltet. Anstelle der beiden Ventile 116 und 117 kann auch ein Dreiwegeventil treten. Damit ist gewährleisbei daß die aus den Auslaßventilen ausgeflossene Bremsflüssigkeit im Verlauf des geregelten Bremsvorganges wieder in den Bremskreis zurückgelangt.

Der Motor 103 treibt, wie gesagt auch den Kolben des zweiten Bremskreises, um einen hohen Druck bei geschlossenen Regelventilen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß zwischen der Leitung 112 und der Speicherkammer noch das Überdruckventil 119 vorgesehen, das z. B. bei 150 atü.öffnet und Bremsflüssigkeit zur Speicherkammer 114 und von dort von Zeit zu Zeit wieder in den Primärkreis mit niedrigem Druck gelangen läßt·

—Patent ansprüche-

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Claims

Patentansprüche

Hydraulischer Bremskraftverstärker für Fahrzeuge nach

Patent (Patentanmeldung P 18 00633.2) bestehend

aus einer Pumpe, deren eingangsseitige Zuleitung mit ei-' nem Zumeßzylinder verbunden ist, auf dessen Kolben die Primärkraft einwirkt und die bei Betätigung des Kolbens • Druckmittel in die zu der oder den Bremsen führende Sekundärleitungsanordnung fördert und aus einem die Sekundärleitungsanordnung mit der eingangsseitigen Zuleitung verbindenden Rücklaufventil, das von der Primärkraft gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von wenigstens einer in die.Sekundärleitung3anordnung ein« | geschalteten Ventilanordnung, die bei Blockierneigung wenigstens eines der Räder den an der Bremse stehenden Druck durch Ausfließenlassen von Bremsflüssigkeit absenkt, zur Rückförderung dieser Bremsflüssigkeit in die eingangsseitige Zuleitung'eine Speicherkamiaer vorgesehen ist, in die das ausgeflossene Druckmittel eingespeist wird und daß Schaltmittel Vorgesehen sind, die zeitweise die Verbindung zwischen Zuaeßzylinder und Puape trennen und eine Verbindung zwischen Speicherkammer und Pumpe herstellen.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung zwischen Zumeßzylinder und Pumpe und die Verbindung zwischen Speicherkammer und Pumpe bei einem bestimmten Füllungsgrad der Speicherkammer bewirkt wird.

Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Trennung zwischen Zuraeßsylinder und Pumpe bewirkende Ventil und/oder das die Verbindung zwischen Speicherkammer und Pumpe herstellende Ventil oder ein Dreiwegeventil durch eine mechanische Verbindung mit dem Kolben dor Speicherksmmer gesteuert werden.

Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich~ net, daß das die Trennung zwischen Zuceßsylinder und Pumpö ■trennende Ventil und/oder das die Verbindung zwiechen Spa icfcerkamsier und Puape herstellende» Ventil ^der ein Drei-

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wegeventil durch, eine elektrische, von der Stellung des Kolbens der Speicherkammer gesteuerte Schaltanordnung btwirkt wird.

5» Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, da£ die Speicherkammer über ein oder mehrere in Reihe geschaltete entsprechend vorgespannte Überdruckventile mit dem Eingang der Ventilanordnung derart verbunden ist, daß bei Überdruck in der Sekundärleitungsanordnung Bremsflüssigkeit zur Speicherkammer fließt.

6· Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben aus zwei elaetisch miteinander verbundenen Teilen besteht, wodurch der Sekundärdruck begrenzt ist.

7· Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe einen elektrischen Antrieb aufweist,* der von der Lichtmaschine und/oder Batteri« des Fahrzeuges gespeist wird.

8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet» daß der Antrieb aus Redundanzgründen wenigstens in den gefährdeten Teilen doppelt ausgelegt ist.

9. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch einen Elektromotor angetrieben ist.

10. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 - 9 t dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Freikolbenpumpe iet.

11. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1- 8, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtssaugende Pumpe eine Kolbenpumpe verwendet ist, deren Saugventil von eines Dorn offengehalten wird, dessen Stellung von de» geförderten Prinärvolumen und/oder Priaärdruck abhängt.

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12. Bremskraftverstärker nach, einem der Anspruch· 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkolben für mehrtr· Bremskreise durch den gleichen Antrieb betätigt sind.

13· Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehreren bei Blockierneigung angesteuerten Ventilanordnungen in einen Brem3kreis für die von diesen Ventilen ausgelassene Flüssigkeit eine gemeinsame Speicherkammer vorgesehen 1st·

Heidelberg, den 2. Juni 1971
E/Pt-Ka/Ba E-222

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