DE2147120A1 - Hydraulischer Kraftverstärker - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H. Nsgendcmk

D!pi. In-. H. Hauck

Dipl. Phyi. W. Schmitz

«tfüncbsirs 15, Mcsartrfr.23

Tel. 5 33 85 80

Tne ßendix Corporation

Executive Offices
bendix Center

^oyihfieldj Michigan H8o7^,USA 2 ο . September 1971

Anwaltsakte M-1746

hydraulischer Kraftverstärker

Die £rfinaung uezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Hydraulikanlage , die einen hydraulischen Bremskraftverstärker und eine elektrische hilfspumpe enthält, welche den Bremskraftverstärker i;ü notf all mit Strömungsmittel versorgt.

//o^eri inrer geringeren Abmessungen und ihres niedrigeren Gewicntes werden nydraulische Bremskraftverstärker in Zukunft vermutlich anstelle von Vakuum-Bremskraftverstärkern bei Fahrzeugen ;ait servobetätigten Bremsen eingesetzt.

hyaraulische Bremskraftverstärker arbeiten mit Druckmittel, das aurch die der Servolenkanlage des Fahrzeuges zugeoranete Pumpe zur Verfügung gestallt wird, und vermitteln dem

Fanrzeugfünror ueim Einrücken der Bremsen eine hydraulische j

i.i-ctitvcr'otJx'kuxig . Falls jedocn bei einem Vertagen der Strömungs-' .hitteliitrom von der ServolenKpumpe zum hydraulischen Verstärker auüiällt, ^eiit die ServoDremskraft unmittelbar verloren und

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der Fahrzeugführer muß die Bremsen mit eigener Kraft einrücken. Aus diesem Grund wird vorzugsweise eine Strömungsmittel-Hilfsquelle vorgesehen, so daß der Fahrzeugführer, wenn der Fahrzeugmotor beispielsweise abstirbt, während das Fahrzeug in Bewegung ist, das Fahrzeug sicher zum vollständigen Anhalten bringen kann. Zu diesem Zweck sind von der Fahrzeugbatterie gespeiste Elektropumpen vorgeschlagen Worden. In den meisten Fällen wurde jedoch durch diese elektrischen Iiilfspumpen das Strömungsmittel durch die gesamte Kraftfahrzeug-Hydraulikanlage umgewälzt, so daß die Pumpen verhältnismäßig groß sein mußten und einen verhältnismäßig großen elektrischen Energiebedarf hatten, wodurch ihre Benutzungsdauer begrenzt war.

Erfindungsgemäß soll daher eine Hydraulikanlage mit einem "hydraulischen Kraftverstärker und einer Hilfspumpe geschaffen werden, bei der der Energiebedarf des Kraftverstärkers bei Versorgung durch die Hilfspumpe verkleinert und dadurch die Größe und der Leistungsbedarf der Huf spumpe sehr klein gehalten wirü. Insbesondere soll erfindungsgemäß eine Kräftfahrzeug-Hydraulikanlage mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker und einer elektrischen Hilfspumpe geschaffen werden, die den Bremskraftverstärker mit Druckmittel versorgt, wenn die Servolenkpumpe des Fahrzeuges außer Betrieb ist.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung aie in den Ansprüchen gekennzeichnete Hydraulikanlage.

Weitere einzelheiten una . jekmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden beidpielsweisen uescnreiuun^ in Verbindurl- mit

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der Zeicnnung, die eine schematische Darstellung einer erfindungs gemäß ausgebildeten Kraftfahrzeug-uydraulikanlage mit einem im Schnitt dargestellten hydraulischen Bremskraftverstärker zeigt.

üw dei¹ Zeichnung enthält der iJrenskraftverstärker Io ein Gehäuse 12 mit zwei Strömungsmitteleinlässen I¹+, 16 und zwei Strömujigsniittelauslässen 18, 2ö. Der Einlaß 14 steht mit dem Auslaß einer Servolenkpumpe 22 in Verbindung, und .der Auslaß 18 ist mit dem Einlaß eines Servolenkgetriebes 24 verbunden. ; Der Auslaß 2o ist an einen Strömungsmittelspeicher 2 6 angeschlossen, der seinerseits ebenso wie der Auslaß des Servolenkgetriebes 24 mit dem Einlaß der Servolenkpumpe 22 in Verbindung steht. Der Strömungsmittelspeicher 2 6 ist ferner mit dem Einlaß einer elektrisch angetrieDenen Hilfspumpe 2 8 verbunden, die durch die Kraftfahrzeugbatterie gespeist wird. Die Pumpe 28 wird eingeschaltet, wenn ein strom- oder druckempfindlicher Schalter 3o einen Abfall des dem Einlaß der Servolenkpumpe 22 zugeführten Strömungsmittelstromes feststellt. Der Auslaß der Pumpe 2 8 ist mit dem Einlaß 16 verbunden.

Im Gehäuse 12 sind eine Bohrung 32 und eine Verstärkerkammer 34 ■ ausgebildet. Ein Stellkolben 36 ist in der Kammer 34 verschiebbar angeordnet, und eine Kolbenstange 3 8 verbindet das eine Ende ^; des Stellkolbens 36 mit einem herkömmlichen, nicht gezeigten | Fahrzeug-Hauptzylinder, der im Sinne der Figur am linken Ende des Verstärkergehäuses 12 angebracht ist. Bei einer Verschiebung des Stellkolbens 36 im Sinne der Figur nach links wird daher :

auf übliche V/eise in dem nicht gezeigten Hauptbremszylinder !

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Druck aufgebaut und somit werden die Fahrzeugbremse!! eingerückt. Der Stellkolben 3 6 wird durch die Rückstellfedex¹ 4o in die brems-L-üf tungslage gedrückt.

Die Bohrung 32 enthält einen Abschnitt 42 vergrößerten Durchmessers und einen Abschnitt 44 kleineren Durchmessers, zwiscnen denen eine Schulter 46 ausgebildet ist. In dem Abschnitt 44 kleineren Durchmessers dev Bohrung 32 ist ein Ventilkörper 4c gleitfähig angeordnet, der an seinem einen Ende einen Anscnlagring 5o aufweist. Ein Anschlagkolben 52 ist gleitfänig im Abscunitt 42 größeren Durchmessers der Bohrung 32 angeordnet und bildet gemeinsam mit dem Endabschnitt der Bohrung eine Steuerkammer Die Steuerkammer 54 steht mit dem Einlaß Ib in Verbindung . Der Anschlagkolben 52 ist abgestuft ausgebildet und enthält einen Abschnitt 5 6 größeren Durchmessers sowie einen Abschnitt 58 kleineren Durchmessers, zwischen denen eine Schulter 6o angeordnet ist.

Eine Feder 62 drückt den Anschlagring 5o federnd in Anlage an die Schulter 46. Der Ventilkörper ist in der Bohrung 3 2 zwiscnen einer ersten Stellung, in der der Anschlagring 5o an dex· Schultex¹ 46 anliegt, und einer zweiten Stellung bewegbar, in der aas Ende des Ventilkörpers 48 an der Schulter 6o des Anschlagkolbens 52 anliegt. Der Ventilkörper 48 steuert die Strömungsmittelverbindung zwischen den Strömungsmittelöffnungen 14, 18, 2o und der Verstärkerkammer 34, wenn der Ventilkörper 48 von der ersten in die zweite Stellung verschoben wird. Im Ventilköx->per 48 sind ein in Längsrichtung verlaifender Kanal 64 und mehrere quer verlaufende Kanäle 6 6 ausgebildet. _r

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Kar ζ gesagt wirkt üer Ventilkörper 48 mit Ausnehmungen im Gehäuse 12 zusäumen und begrenzt dadurch Ströraungsmittelkammern 68 und 7o, unu das Gehäuse 12 wirkt mit Ausnehmungen im Ventilkörper 43 zusammen, wodurch Strömungsmittelkammern 74 und 72 begrenzt .-/erden, wenn sicii der Ventilkörper 4-8 in der ersten Stellung befindet j gelangt im wesentlichen das gesamte dem Einlaß 14 zugefünrte Strömungsmittel unmittelbar von der Kammer 72 zur Kammer oo άτια δ\ι·λι Auslaß 18 ₃ und die Verstärkerkammer 3M- ist über die i-aiiale 64 und 66 und die Kammern 7o, 74 zum Auslaß 2o hin entliitut, wie dies weiter unten im einzelnen beschrieben wird. i.Li ./eiterer Kanal 7 b verbindet den Einlaß 16 unmittelbar mit aer Verstarkerkammer 34 und enthält ein Rückschlagventil 78, das ein Lntueichen von Strömungsmittel aus der Verstärkerkammer 3 4 verhindert.

Ventilkörper 48 wird durch Betätigung einer vom Bedienungsmann betätigten Steuereinrichtung 8o verschoben. Die Steuereinrichtung Bo enthält ein Gestänge 82, das an- seinem einen Ende Dei 34 an einem am Stellkolben 36 angebrachten Bügel 86 angelenkt ibt. hit dem Gestänge-8.2 ist ein. Käfig-88 über Zapfen 9o verbunden, die in Schlitzen 92 sitzen. Durch den Käfig 8 8 verläuft eine bteuerstange 94, die einen Anschlagring 96 aufweist, der uur'ch eine Feder 98 in Anlage an das Ende des Käfigs 8 8 gedrückt wira. Die Steuerstange 94 sitzt mit ihrem einen Ende gleitend in einer Sackbohrung loo des Stellkolbens 3 6 ein und ist an ihrem anderen Ende in herkömmlicher Weise mit dem in der FahrzeugkaDiae befindlichen Bremspedal verbunden.

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Jas Gestänge 82 ist an seinem anderen Ende an einem als Kappe ausgebildeten Drosselglied Io2 angelenkt, das gleitf einig auf dem Endabschnitt Io4 verringerten Durchmessers des Ventilkörpers 48 angeordnet ist. Die Kappe Io2 ist zwischen einer ersten Schaltlage, in der ein am Ventilkörper 48 gehalterter Anschlagring lou ari einer an der Kappe Io2 ausgebildeten Schulter anliegt, unu einer zweiten Schaltlage bewegoar, in der das Ende Io8 der Kappe Io2 mit einer Schulter Ho des Ventilkörpers 48 zusammenwirkt. Eine Feder 112 drückt axe Kappe Io2 federnd in die erste Scnaltlage. Wenn sich die Kappe Io2 in der ersten Schaltlage befindet, kann das Strömungsmittel frei zwischen der Kammer 34 und dem Kanal 64 strömen; wenn jedoch die Kappe Io2 in die zweite Schaltlage gebracht wird, wird der Strömungsmxttelstrom zwischen der Verstärkerkammer 34 und dem Kanal 64 gedrosselt.

Der Bremskraftverstärker arbeitet wie folgt:

In ,der Zeichnung befinden sich die verschiedenen Bauteile des bremskraftverstärker Io in der normalen Betrieosstellung und die Bremsen sind gelüftet. In dieser Stellung gelangt im wesentlichen der gesamte dem Einlaß 14 zugeführte Strömungsmxttelstrom über die Kammern 72 und 68 zum Auslaß 18 und die Verstärkerkammer 34 ist über den Auslaß 2o zum Strömungsmittelspeicher 2 entlüftet. Beim Einrücken der Bremsen betätigt der Fahrzeugfünrer das Bremspedal in der Fahrzeugkabine, wodurch die Steuerstange _; 94 im Sinne der Figur nach links bewegt wird. Da die Feder 9 8 so·, stark ausgebildet ist, daß sie den Käfig 88 in Anlage am Anschlagring 96 hält, verschwenkt der Hebel 82 um den Schwenkzapfen 84 bei einer Bewegung der Steuerstange 94. Da die Feder

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112 ausreichend stark ist, daß sie eine Relativbewegung zwischen der Kappe Io2 und dem Ventilkörper 48 während des normalen Betriebs des Bremskraftverstärkers Io verhindert, wird infolge der über das Gestänge 32 übertragenen Bewegung der Steuerstange 94 der Ventilkörper 48 in die zweite Stellung gebracht. Beim Umschalten aes Ventilkörpers 48 wird die Strömungsmittelverbindung zwischen den Kammern 7o und 74 unterbrochen, wodurch die Verbindung zwischen der Verstärkerkammer 34 und dem.Strömungsmittelspeicher 26 abgesperrt wird, und die Strömungsmittelverbindung zwischen den Kanunern 72 und 7o wird freigegeben. Daher gelangt ein Teil des dem Einlaß 14 zugeführten Strömungsmittelstromes über die Kanäle bo und 64 zur Verstärkerkammer 34. Bei einer Druckerhöhung in der Verstärkerkammer 34 wird der Stellkolben 3 6 mit einer im Sinne der Zeichnung nach links gerichteten Kraft beaufschlagt. Bei einer Verschiebung des Stellkolbens 3 6 wird in dem erwähnten Hauptzylinder auf herkömmliche Weise ein Druck aufgebaut. Wenn die Fahrzeugbremsen gelüftet werden, drücken die Federn 4o und 62 den Stellkolben 3 6 bzw. den Ventilkörper 48 im Sinne der Zeichnung nach rechts in die Brems-Lüftungslage.

Falls die Pumpe 22 aufhört zu arbeiten, sei es infolge eines Versagens der Pumpe 22 selbst oder sei es daß der Fahrzeugmotor zum Stillstand kommt, wird die elektrisch angetriebene Pumpe 2 durch den .Stromfühler 3o eingeschaltet. In diesem Fall wird Druckmittel über den Einlaß 16 der Kammer 54 zugeführt, wodurch der Anschlagkolben 52 im Sinne der Zeichnung nach rechts gedrückt wird, bis die Schulter 6o auf das Ende des Ventilkörpers 48 zu liegen kommt und dadurch verhindert, daß der Ventilkörper 48 aus der ersten Schaltlage verstellt werden kann. Das Strömungsmittel |

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gelangt ferner vom Lxnlaß Iu über ueii Kanal 7b zur Veratürkt:ri-:u!..:![er o'4. Somit wird zwischen dein Linlab iuu Jcm. Auslad atr l-'ujiipt. 2 c üoer den Linlaß Io, den Kanal 7b. die Ver3türkerkammer 34_; ύοη Längskanal 64, axe querverlaufenden Kanäle bB, die Kammern 7o und 74, den Aualaß 2o una den Strömungsmittelspeic-icr IL ein Strömungsmittelpfad gebildet, oolange die Pumpe 22 nicht arbeitet, wird Strömungsmittel üuer diesen Strömungsmittel]..Iad umgewr'H zt. Jer Druckpegel in der Verstärkerkeimmer 34 ist nornalervjuisc- si_,u gering j so daß keine -bremskraft aufgeuracnt wird, wenn eier Fahrzeugfünrer die bremsen einrückt, \,'üMen uurcJi die :jt,ic:^un;, Uc-i· LJteuerstange ¹JM die iiobel 82 um uen /-.apfen 84 verschvieni;t. . -a jedoch der¹ VentiL·: V- !.er 48 infolge der Anlage cies AniiciilagkolJji i-.i.. 52 am Lnde ues Ventilkörpers 48 niciit umgeschaltet v/erden kann, verschiebt sich die Kappe Io2 gegenüber dem Ventil]:.örpei^ 4d. Wenn uas Lnde Io3 der Kappe Io2 sich der Schulter- IJu ndh'_rt, wird der Strömungsmxttelstroin aus der Verstärkerkammer 3 4 ir den Längskanal b4 gedrosselt. Da der Strömungsniittel-iicng^nsti c.> von der Ptnpe 2 8 im wesentlichen konstant ist, erhöht sich der Üruckpegel in der Verstärkerkammer 34, v.'oaurch der Stci] IJccli e.i 3o im Sinne der Zeichnung nacn links verschoben wird und die Fahrzeugbremsen eingerückt werden. Wenn der ßedicnungsmanii aas Bremspedal freigibt, drückt die Feder 112 die Kappe Io2 L.: Sinne der Zeichnung nach rechts, wodui'ch das Strömungsmittel erneut frei von der Verstärkerkammex¹ 34 zum Audjaß 2o stiv'Miion kann. Infolgedessen kehrt der Druekperel in uer Verstärkt rj -u;j!it-r 34 auf einen verhältnismäßig niedrigen Vver>t zuinlcK.

Falls beide Pumpen 2 2 und 2 8 versagen, können d it; Fdiir^eu;.i>roi:\_.on noch durch die Ligenkraft des Bedienungsmanner» oinj-rvückt ',vivon.

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Jurch die erhöhte Betätigungskraft, die der Bedienungsmann aufbringen muß, wenn die Bremsen "manuell" eingerückt werden, wird uie Feaer 9 8 zusammengedrückt, wodurch sich der Anschlagring 9 0 von dem Käfig 88 fortbewegt. Das Ende der Steuerstange 9¹I trifft auf das Ende der iienkuohrung loo auf, so daß der bedienungsmann den Jtellkolben 36 mit eigener Kraft verschieben und dadurch
die Fahrzeugbremsen einrücken kann.

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Claims (2)

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   The Bendix Corporation

   Executive Offices
   Bendix Center

   Soutnfield, Michigan 18202% USA 2o. September 19 71

   Anwaltsakte M-1716

   Patentansprüche

   Hydraulikanlage mit einem hydraulischen Verstärker,der einen in einer Gehäusekammer verschiebbar angeordneten Stellkolben aufweist, einer mit dem Gehäuse verbundenen Druckmittelquelle, einer im Gehäuse angeordneten Ventileinrichtung, durch die der Strömungsmittelstrom zwischen der Druckmittelquelle und der Gehäusekammer steuerbar und dadurch der Stellkolben bei Betätigung einer vom Bedienungsmann betätigten Steuervorrichtung verschiebbar ist, einer an die Gehäusekammer angeschlossenen Pumpe und einem Druckfühler zum Einschalten der Pumpe bei einem Ausfall der Druckmittelquelle, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ventileinrichtung (18) der Druckpegel in der Gehäusekammet» (31) bei Betätigung der Steuervorrichtung (8o) nach dem Einachalten der Pumpe (28) mittels des Druckfühlers (3o) anhebbau ist.
2. 2. Hydraulikanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (18) in eine und aus einer Stellung verschiebbar ist, in der die Druckmittelquelle (22) mit der Gehäusekammer (31) in Verbindung steht, und daß im Gehäuse

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   (12) ein Anschlag (58) angeordnet ist, der beim Einschalten uar Pumpe ('28) iuittels des Fühlers (3o) eine Verstellung der Ventileinricntung (¹UJ) verhindert.

   3. nydrauliKanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verstärker (lo) ein Strümungsmittelspeicher (2b) angeschlossen und die Ventileinrichtun^ (48) zwischen einer ersten otellung, in der uie Gehdusekai.Liier (34·) zui^citrömungsmittelspeicner (2u) entlüftet ist, und einer zweiten Stellung ver-

   ist, in der die Verbindung zwischen der GehäusüKajumer dem LitröjuungSiüitteispeicher unterbrochen unu die Gchäusei-.diuicr (34) mit dir Druckmittelquölle (22) verbunden ist, und uaij der¹ im Gehäuse (12) angeordnete Anschlag (58) beim L,3ii."jciialten der Pumpe (28) mittels ues Fühlers (3o) eine Verschiebung der Ventileinricntun, (''Ui) in die zweite Stellung varninaert.

   a iiacn Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß uer Anscnla- einen Anscnlagkolben (58) enthält, der im Gehäuse (12) zwischen einer ersten Schaltlage, in der die Ventilein-

   ^ (48) in die zweite Stellung verschiebbar ist, und zweiten Scnaltla^e, in der eine Verscniebung der VeηLileinrichtung (48) in die zweite Schaltlage verninaert ibt, ui.uicnaltoar ist, und daß der Anschlagkolben (58) mit uen Gendusewänaen eine mit der Pumpe (28) verbundene Steuerjcammer (54) begrenzt, v/obei die Steuerkammer (54-) beim .Linschalten der Pumpe (28) druckbeaufschlagt und der Anscnlag-Kolben (58) in die zweite Schaltlage gedrückt ist.

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   5. Hydraulikanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (4-8) einen inneren Strölüurigsmittelkanal (6M-) aufweist, der die Gehäusekammer (34) in der ersten Stellung der Ventileinrichtung (4-8) mit dem Strömungsmittelspeicher (26) verbindet, wobei ein im Gehäuse (12) ausgebildeter zweiter Kanal (76) Druckmittel von der Pumpe (28) der Gehäusekammer (3+) zuführt und das Druckmittel über den inneren Strömungsmittelkanal (64-) unc den Strömungsjuittelspeicher (26) zum Pumpeneinlaß zurückführbar ist, und daß die Ventileinrichtung'. (4-8) eine Drosseleinricntung (Io2) enthält, durch die der Strömungsmittelstrom durca den inneren Strömungsmittelkanal (64-) bei betätigung der Steuervorrichtung (8o) nach dem Einschalten der Pumpe (28) drosselbar ist.

   6. Hydraulikanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) eine mit der Druckmittelquelle (22) und dem Strömungsmittelspeicher (26) verbundene Bohrung (44·) ausgebildet ist und als Ventileinrichtung ein gleiten!in uor bohrung zwischen der ersten und der zweiten Stellung verschiebbarer Ventilkörper (48) vorgesehen ist, wobei ein den Ventilkörper durchsetzender Kanal (64) in uer ersten Stellung des Ventilkörpers (48) die Gehäusekammer (34) mit dem Strömungsihittelspeicher (26) verbindet, in der zweiten Stellung des Ventilkörpers jedoch die Druckmittelquelle (22) mit der Gehäusekammer (34) in Verbindung Dringt.

   7. Hydraulikanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung als gleitend auf dem Ventilkörper (410 angeordnetes, an die Steuervorrichtung (8o) gekoppelte» i)ros-

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   selgliea (Io2) ausgebildet ist, das durch die Steuervorrichtung (80) zwischen einer ersten Stellung, in der die Strömungsmit- ^elverbindung über den inneren Kanal (64) freigegeben ist, und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, in der die Strömurigsinittelverbindung über den inneren Kanal (64) gedrosselt und dadurch der Druckpegel in der Gehäusekaramer (34) so weit angehoben'ist, daß der Stellkolben (36) betätigt w"ird, wobei das Drosselglied (Io2) durch Federglieder (112) federnd in die erste Stellung gedrückt ist.

   xiydraulikanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle eine vom Kraftfahrzeugmotor angetriebene Pumpe (22) ist und jede der beiden Pumpen (22, 28) mit ihrem Einlaß an den Strömungsmittelspeicher (26) angeschlossen ist.

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