DE2250386A1 - Hydraulischer kraftverstaerker fuer eine fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Hydraulischer kraftverstaerker fuer eine fahrzeugbremsanlage

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DE2250386A1
DE2250386A1 DE19722250386 DE2250386A DE2250386A1 DE 2250386 A1 DE2250386 A1 DE 2250386A1 DE 19722250386 DE19722250386 DE 19722250386 DE 2250386 A DE2250386 A DE 2250386A DE 2250386 A1 DE2250386 A1 DE 2250386A1
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Germany
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piston
pressure
pressure chamber
bore
connection
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DE19722250386
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Patrick Frank Sawyer
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Girling Ltd
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Girling Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/12Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being liquid
    • B60T13/14Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being liquid using accumulators or reservoirs fed by pumps
    • B60T13/142Systems with master cylinder
    • B60T13/143Master cylinder mechanically coupled with booster
    • B60T13/144Pilot valve provided inside booster piston

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Description

  • 3e e S c h r~e i b u n g Hydraulischer Kraftverstärker PUr eine Pahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker ftir eine Fahrzeugbremsanlage.
  • Gemäß der Erfindung weist ein hydraulischer Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage ein Gehäuse mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, in der ein Zwischenkolben arbeitet, der zwischen einer Eingabestange und einem Abgabekolben angeordnet ist, einen ersten Druckraum innerhalb der Bohrung, dem der Abgabekolben ausgesetzt ist, einen zweiten Druckraum innerhalb der Bohrung zur Verbindung mit dem ersten Druckraum und eine Ventilanordnung zum- Steuern der Verbindung zwischen den DruckrGumen auf, die normalerweise in einer ersten Stellung gehalten ist in der die Verbindung zwischen den Druckräumen unterbunden ist und die bei Bewegung der Eingabestange in Richtung zum Zwischenkolben in eine zweite Stellung bewegbar ist, bei der die Verbindung zwischen den Druckräumen hergestellt wird, wodurch Fluiddruck im zweiten Druckraum auf den Abgabekolben aufgebracht wird, und die ein Druckglied umfaßt, welches eine mechanische Verbindung zwischen der Eingabe stange und dem Zwischenkolben herstellt, so daß die weitere Bewegung der Eingabe stange in der gleichen Richtung auf den Zwischenkolben Ubertragen wird, der in der Bohrung vorJrtsbewegt wird, um den wirksamen Druck des Fluids innerhalb der Druckräume zu erhöhen, der auf den Abgabekolben aufgebracht wird.
  • Der Zwischenkolben nimmt eine Ruhestellung ein, wenn die Verbindung zwischen den Druckräumen hergestellt ist. Das wird dadurch erreicht, daß der Zwischenkolben so konstruiert ist, daß der Druck in den Druckräumen auf Flächen des Kolbens wirkt, deren Bereiche so gewählt sind, daß gleiche, aber entgegengesetzt wirkende Kräfte auf den Kolben aufgebracht werden.
  • Der Punkt, an dem die DrUcke im ersten und zweiten Druckraum ausgeglichen sind, wird als Kniepunkt" (knee point) bezeichnet.
  • Bin dritter Druckraum innerhalb der Bohrung steht normalerweise durch einen Kanal in der Eingabe stange in Verbindung mit dem zweiten Druckraum, wenn die Ventilanordnung ihre erste Stellung einnimmt. Die anfängliche Bewegung der Eingabe stange in Richtung zum Zwischenkolben unterbricht die Verbindung zwischen dem dritten Druckraum und dem ersten Druckraum, ehe die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Druckraum hergestellt ist.
  • Das Druckglied kann eine Stange zum Steuern eines RUckschlagventils aufweisen oder gemäß einer AIternativld.sung die Eingabe stange selbst.
  • Bei einem AusfUhrungsbeispiel ist der Zwischenkolben ziemlich lang und an seinem inneren Ende mit einem Bereich von eingezogenem Durchmesser verstehen, der innerhalb einer Bohrung arbeltet, die von einem ringformigen Rand begrenzt ist, der sich von einem Stopfen zum Verschließen de-s entsprechenden Endes der Bohrung in Längsrichtung in das Ende der Bohrung hinein erstreckt. Der Abgabekolben arbeitet in einer Bohrung im inneren Ende des Zwischenkolbens.
  • Bei einem abgewandelten AusfUhrungsbeispiel arbeitet der Zwischenkolben nur in der sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung im Gehäuse, und der Abgabekolben arbeitet in einem Bereich der sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung vor dem Zwischenkolben.
  • Hierdurch ist die wirksame Länge des -Zwischenkolbens erheblich verkleinert, da der Bereich mit eingezogenem Durchmesser an einem Ende und der Bereich am anderen Ende, der die Bohrung enthält, in der der Abgabekolben arbeitet, fehlt.
  • Wenn der hydraulische Kraftverstärker in eine Pahrzeugbremsanlage eingebaut ist, steht der zweite Druckraum Ueber eine Einlaßöffnung im Gehäuse mit einer Quelle eines unter Druck stehenden hydraulischen Fluids, zweckmäßigerweise mit einer Pumpe oder einem von der Pumpe versorgten hydraulischen Speicher in Verbindung. Der erste Druckraum kann durch eine Auslaßöffnung im Gehäuse an eine druckempfindliche Einridtung angeschlossen sein, z.B. an eine hydraulische Betätigungsvorrichtung einer Radbremse; der dritte Druckraum ist mit einem Behälter filr das unter hohem Druck stehende Fluid verbunden.
  • Zweckmäßigerweise wird das Druckmittel von der Druckmittelquelle dem zweiten Druckraum durch-ein RUckschlagventil zugefUhrt> welches sich schließt, wenn der Druck innerhalb des ersten und zweiten Druckraums aufgrund der Bewegung des Zwischenkolbens innerhalb der Bohrung den Druck des Druckmittels übersteigt.
  • Die Erfindung wird naohfolgend mit vorteilhaften Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen mehrerer AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längs schnitt dunh einen hydraulischen Kraftverstärker fUr eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage; Fig. 2 eine Kurve der Betriebsmerkmale des in Fig. 1 gezeigten KraftVerstärkers bis zum Erreichen des Kniepunktes; Fig. 3 eine Kurve ähnlich Fig. 2, die die Wirkung bei nledriger Druckzufuhr darstellt; Fig. 4 eine Kurve, die die Merkmale bei einem Versagen der Druokmittelzufuhr vor dem Betätigen des Kraftverst&rkers darstellt; Fig. 5 eine Kurve, die die Wirkung des Versagens der Druckmittelquelle während einer zweiten Betätigung darstellt; Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel eines hydraulischen Kraftverstärkers; Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein weiteres AusfUhrungsbeispiel eines hydraulischen Kraftverstärkers; Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein weiteres AusfUhrung6-beispiel eines hydraulischen Kraftverstärkers.
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Kraftverstärker erstreckt sich durch ein Gehäuse 1 mit offenen Enden in Längsrichtung eine zylindrische Stufenbohrung 2. Das Ende der Stufenbohrung 2 mit dem größeren Durchmesser ist durch einen Stopfen 3 verschlossen, der einen in Längsrichtung weisenden ringförmigen Rand 4 hat, welcher sich ziemlich weit in die Stufenbohrung hinein erstreckt. Bine abdichtung zwischen der Wand der Stufenbohrung 2 und dem Stopfen 3 sowie dem Rand 4 ist durch axial im Abstand voneinander liegende ringförmige Dichtungen 5 und 6 geschaffen.
  • In der Stufenbohrung 2 arbeitet ein Zwischenkolben 7, der an seinen beiden Enden radlal vorspringende ringförmige Schultern 8 und 9 hat, die ringförmige Dichtungen tragen, die in dem Bereich der Stufenbohrung 2 mit kleinerem Durchmesser bzw. in einer von der zylindrischen Innenfläche des Randes 4 gebildeten Bohrung 10 arbeiten. Eine dritte in radialer Richtung weisende ringförmige Schulter lt, die gleichfalls eine ringförmige Dichtung trägt, ist in Längsrichtung des Zwischenkolbens 7 an einer Stelle zwischen den genannten Schultern vorgesehen und arbeitet in demjenigen Bereich der Stufenbohrung 2) der den größeren Durchmesser hat.
  • Der Stopfen 3 ist in Längsrichtung mit einer durchgehenden Bohrung 12 ausgebildet, in der ein vom Pedal betätigter Kolben 13 arbeitet, mit dem in einem Stück eine Stange 14 von eingezogenem Durchmesser ausgebildet ist, die aus dem inneren Ende der Bohrung 12 herausragt und durch eine Httlse 15 hindurch bewegbar ist, die in einer Ausnehmung 16 in Form einer Aussenkung im benachbarten Ende des ZwisohenkoUiens 7 aufgenommen ist.
  • Im entgegengesetzten Ende des Zwischenkolbens 7 ist eine sich in Längsrichtung erstrecken-de Ausnehmung 17 ausgebildet, in der ein Abgabekolben 18 arbeitet. Der Abgabekolben 18 hat einen integralen, nach außen weisenden ringförmigen Rand 19, der eine FUhrung fUr ein Ende einer Abgabestange 20 bildet, deren anderes Ende in einer Öffnung in der Mitte einer ringförmigen Platte 21 gefUhrt ist, die eine Anlage für ein Ende einer zum Ruckstellen dienenden Druckfeder 22 bildet. Die Druckfeder 22 steht mit einem Kopf 23 an dem in der Zeichnung gesehen rechten Ende der Abgabe stange 20 in Eingriff, um die Abgabe stange in Eingriff mit dem Abgabekolben 18 und die Platte 21 in Eingriff mit einem Anschlagsring 24 an dem Ende der Stufenbohrung mit kleinerem Durchmesser zu drUcken.
  • Die inneren Enden der Ausnehmungen 16 und 17 sind durch einen Kanal 25 von ainteengtem Durchmesser verbunden, der von einer nach innen weisenden ringförmigen Schulter 28 an einer Stelle in der Irängserstreckung des Kanals 25 in zwei entgegengesetzte Bereiche 26.und 27 unterteilt ist. Die der Ausnehmung 17 zugewandte Seite der Schulter 28 bildet einen Sitz für einen Ventilschließkörper in Form einer Kugel 29, der mit Hilfe einer Druckfeder 30 in Eingriff mit dem Sitz gedrUckt ist, die zwischen der Kugel 29 und dem inneren Ende eines in das offene Ende des Kanalbereichs 26 eingeschraubten Stopfens31 wirkt. Der Kanalbereich 26 steht durch mindestens einen radialen Kanal 33 mit einer Fläche 32 zwischen den Schultern 8 und 11 des Zwischenkolbens 7 in Verbindung. Von der Fläche 32, der Stufenbohrung 2 und den Schultern 8 und 11 ist ein ringförmiger Raum 34 begrenzt, der durch eine radiale Öffnung 35 in der Wand des Gehäuses, die zu einer erweiterten Kammer 36 führt, in die ein AnschlußstUck 37 ztün Anschluß an eingeschraubt ist, eine Quelle eines unterjhobhen Druck stehenden Fluids/an diese Druckquelle anschließbar. Bin zwischen dem inneren Ende des AnschlußstUcks 37 und der Öffnung 35 angeordnetes RUckschlagventil weist einen Ventilschließkörper in Form einer Kugel 38 auf, die von einer Druckfeder 40 in Bingriff mit einem Ventilsitz 39 im Verbindungsstück 37 gedrückt ist.
  • Zwischen einer Fläche 42 zwischen den Schultern 9 und 11, der Stufenbohrung 2, der Innenfläche des Randes 4 und den Schultern 11 und 9 ist ein Ringraum 41 gebildet, der durch eine radiale Öffnung 43 in der Wand des Gehäuses 1 an eine hydraulische Betätigungsvorrichtung einer Radbremse, zweckm<ßigerwelse einer Bremse an einem Hinterrad des Fahrzeugs oder an eine Druckanzeigevorrichtung anschließbar ist. Der Ringraum 41 ist außerdem durch einen radialen Kanal 44 im Zwischenkolben 7 mit der Ausnehmung 16 verbunden.
  • Normalerweise steht die Ausnehmung 16 durch eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung 45 in der Kolbenstange 14, einen diametralen Kanal 46 in der Kolbenstange 14, einen radialen Kanal 47 im Stopfen 3 und eine radiale Öffnung 48 in der Wand des Gehäuses 1 mit einem Behälter zur Zufuhr von Fluid zur Druckquelle in Verbindung. Die Bohrung 45 ist an ihrem inneren Ende mit einer Ansenkung 49 zur Aufnahme eines Ventilsitzgliedes 50 ausgebildet, welches in der Mitte eine kanalartige Öffnung 51 hat.
  • Ein zwischen die Kolbenstange 14 und dem Zwischenkolben 7 geschaltetes Ventilglied 52 weist einen Schaft 53 auf, der an einem Ende einen Kopf 54 von beträchtlicher Länge bat, der in der Ansenkenung 49 verschiebbar gefUhrt und an seinem freien tnde zum Eingriff mit dem Ventilsitzglied 50 zugespitzt ist. Ein sich in Längsrichtung erstreckender Schlitz bzw. eine Bohrung im Kopf stellt die Verbindung zwischen der Bohrung 45 und der Ausnehmung 16 her, wenn das zugespitzte Ende einen Abstand vom Ventilsitzglied 50 hat. Normalerweise ist das zugespitze Ende durch eine Anschlagsplatte 55 im Abstand von dem VentElsltzglied gehalten, die von einer Druckfeder 56 gegen einen Kopf 57 am entgegengesetzten Ende des Schaftes 53 gepreßt wird. In einem StUck mit dem Kopf 57 ist eine nach vorn vorspringende Nase 58 ausgebildet, deren Durchmesser kleiner ist als die von der Schulter 28 begrenzte Öffnung und deren freies Ende normalerweise einen Abstand von der Kugel 29 hat.
  • Der Kopf 54 ist von einem auf das freie Ende der Kolbenstange 14 aufgekrimpften Fingerhut 59 innerhalb der Ansenkung 49 gehalten. Der Fingerhut 59 hat einen radialen Flansch 60, der fUr das von der Anschlagsplatte 55 abgewandte Ende der Druckfeder 56 eine Anlage bildet.
  • Zwischen den Stopfen 3 und das benachbarte Ende des Zwischenkolbens 7 sind Tellerfedern 61 geschaltet, die den Zwischenkolben im Gegensatz zur Belastung durch die Druckfeder 22 federnd belasten und den Zwischenkolben 7 vom Stopfen 3 weg drängen.
  • Wenn der hydraulische Kraftverstärker in eine Fahrzeugbremsanlage eingebaut ist, kann die Abgabestange 20 einen Hauptbremszylinder zum Anlegen der Radbremsen betätigen.
  • Bei der in den Zeichnungen dargestellten normalen Ruhelage steht ein erster Druckraum, der den Ringraum 41, die Ausnehmung 16 und die Ansenkung 49 aufweist ilber mindestens eine exzentrisch angeordnete axiale Bohrung 62 im Zwischenkolben 7 mit dem Abgabekolben 18 in Verbindung.
  • Die Verbindung zwischen dem ersten Druckraum und einem vom Kanalbereich 26 und der Kammer 34 gebildeten zweiten Druckraum ist durch den Eingriff der Kugel 29 mit ihrem Sitz unterbunden. Folglich wirkt das von der Druckmittelquelle kommende Fluid auf den Zwischenkolben 7 über einen Plächenbereich, der dem Untersöhied der Flachenbereiche zwischen den Bereichen mit kleinerem und größerem Durchmesser entspricht mit dem Ergebnis, daß der Zwischenkolben 7 entgegen der Kraft der Tellerfedern 61 gegen den Stopfen 3 zurückgehalten wird.
  • Da das zugespitzte Ende des Kopfes 54 einen Abstand vom Ventilsitzglied 50 hat, steht der erste Druckraum durch die Bohrung 45 und eine zwischen der Kolbenstange 14 und der Bohrung 12 gebildete Kammer 63, die einen dritten Druckraum daratellt, mit dem Behälter in Verbindung.
  • Wird das Pedal betätigt, so wird der Kolben 13 in der Bohrung 12 und die Kolbenstange 14 in bezug auf die Hülse 15 entgegen der Kraft der Druckfeder 56 vorwärtsbewegt, bis das Ventilsitzglied 50 mit dem Kopf 54 des Ventilgliedes 52 in Eingriff tritt. Hierdurch wird die Öffnung 51 verschlossen, so daß der erste Druckraum gegenüber dem dritten Druckraum abgesperrt wird. Durch den Eingriff zwischen dem Kopf 54 und dem Ventilsitzglied 50 wird bei einer Weiterbewegung der golbenstange 14 in der gleichen Richtung dem Ventilglied 52 eine entsprechende Bewegung übermittelt, bis die Nase 58 mit der Kugel 29 in Eingriff tritt und diese von ihrem Sitz an der Schulter 28 weg drückt. Dadurch wird der erste Druckraum mit dem zweiten Druckraum in Verbindung gebracht, so daß hydraulisches Fluid von der Druckmittelquelle durch das offene Rückschlagventil 38, 39 in den ersten Druckraum eintritt. Das im ersten Druckraum befindliche Druckmittel wirkt auf den Abgabekolben 18 und bewegt diesen in seiner Ausnehmung 17 vorwärts und betätigt den mit der Abgabestange 20 verbundenen Hauptbremszylinder. iEEhrend dleses Vorgangs wirken auf die Fläche am inneren Ende der Ausnehmung 17, auf die Fläche am inneren Ende der Ausnehmung 1 6 und auf die entgegengesetzten Flächen der Schulter 11 gleiche Drücke. Der Bereich der Fläche am inneren Ende der Ausnehmung 17 plus dem Bereich der Fläche an der benachbartan Seite der Schulter 11 entspricht dem Bereich der Fläche am inneren Ende der Ausnehmung 16 plus dem Bereich der Fläche an der entgegengesetzten Seite der Schulter 11.
  • Gleiche, entgegengesetzt gerichtete Kräfte werden deshalb auf den Zwischenkolben 7 aufgebracht, der in einem ausgewogenen Ruhezustand gehalten wird, den man als "KnlepunktH bezeichnet, nachdem er durch die Belastung der Tellerfedern 6t vorwartsbewegt worden ist. Wie bereits erwähnt, wird der Zwischenkolben 7, ehe der Kniepunkt erreicht ist, gegen den Stopfen 3 gedrUckt gehalten. Die Anordnung der Tellerfedern 61 gewährleistet also, daß der Zwischenkolben 7 bei jeder einzelnen Betätigung des Kraftverstärers bewegt werden muß, so daß keine Gefahr besteht, daß die Dichtungen im Zwischenkolben 7 an den Wänden der entsprechenden Bohrungen hängen bleiben.
  • Die Weiterbewegung der Kolbenstange 14 in der gleichen Richtung bewirkt, daß der Kopf des Fingerhuts 59 mit der Anschlagsplatte 55 in Eingriff tritt, was eine mechanische Verbindung herstellt oder als Druckglied zwischen der Kolbenstange 14 und dem Zwlschenkolben 7 wirkt. Die der Kolbenstange 14 übermittelte Bewegung wird dadurch an den Zwischenkolben weitergegeben, der in der Stufenbohrung 2 vorwärtsbewegt wird. Da die Stufenbohrung 2 abgestuft und der Zwischenkolben 7 mit im Abstand voneinander liegenden Schultern 8 und 11 versehen ist, die in den Bohrungsbereichen mit den verschiedenen Durchmessern arbeiten, ruft die Bewegung des Zwischenkolbens 7 eine Verringerung des wirksamen Volumens der Kammer 34 hervor, wodurch das Fluid im ersten und zweiten Druckraum'druckbeaufschlagt wird, bis der Druck so weit ansteigt, daß er ausreicht, um das RUckschlagventil 38, 39 zu schließen. Der Druckanstieg erfolgt erst, wenn der Abgabekolben 18 vom Zwischenkolben 7 weg bewegt worden ist und wird durch die Bewegung des Zwischenkolbens 7 in der Stufenbohrung 2 hervorgerufen, durch die das wirksame Volumen des ersten Druckraums vergrößert wird, was wiederum durch eine entsprechende Abnahme des wirksamen Volumens einer zwischen dem Abgabekolben 18 und seiner Ausnehmung 17 gebildeten Kammer ermöglicht wird. Der gestiegene Fluiddruck wirkt auf die der Schulter 9 zugewandte Fläche der Schulter 11, und da diese Fläche einen größeren Bereich hat als die Fläche an der entgegengesetzten Seite der Schulter 11 wird die von der Kolbenstange 14 auf den Zwischenkolben 7 aufgebrachte Kraft verstärkt.
  • Der Druckanstieg wirkt auf die Fläche des Abgabekolbens 18 und erzeugt ein Verstärkungsverhältnis von mehr als 1sol. Dies dauert so lange an, bis die Bewegung des Zwischenkolbens 7 in bezug auf den Abgabekolben18 ausreicht, um den Zwischenkolben 7 mit dem Abgabekolben 18 in Eingriff zu bringen, wodurch eine direkte mechanische Verbindung zwischen den beiden hergestellt wird.
  • Sollte die Zufuhr hohen Drucks versagen, so wird der Abgabekolben 18 dadurch in der Ausnehmung 17 vorkartsbewegt, daß das Fluid im ersten und zweiten Druckraum, welches durch die Bewegung des Zwischenkolbens 7 in der Stufenbohrung 2 druckbeaufschlagt wird, auf den Abgabekolben 18 wirkt. Diese Bewegung des Zwischenkolbens in der Stufenbohrung 2 wird durch den Druck hervorgerufen, der aus dem Eingriff des Fingerhuts 59 mit der Anschlagsplatte 55 resultiert, wie oben beschrieben.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß unter der Voraussetzung des Funktionierens der Hochdruckzufuhr eine Reaktion auf die ausgeübte Druckkraft bzw. ein "GefUhl" an der Kolbenstange 14 wahrgenommen wird, bis der Kniepunkt erreicht ist. Außerdem besteht nicht die Gefahr, daß bei einem kräftigen Betätigen der Bremsen Uber das Ziel hinaus geschossen wird, was sonst zu einer beträchtlichen Reaktionskraft bzw. zu einem "Kickback" führen kann, wodurch die Bedienungsperson die Kontrolle Uber den Bremsvorgang verlieren kann.
  • Falls während des Betriebs des Kraftverstärkers ein teilweiser oder vollständiger Verlust der Hochdruckzufuhr auftreten sollte, so führt das angesichts der Wirkung des Rückschlagventils 38, 39 nicht zu einer plötzlichen Zunahme der Pedalbewegung.
  • Die in Fig. 2 dargestellt Kurve zeigt den normalen Betrieb des Kraftverstärkers der bis zum Erreichen des Kniepunktes 64 ein Verhältnis von Abgabe : Eingabe von 3 : 1 hat.
  • Die Bewegung des Zwlschenkolbens 7 nach dem Brreichen des-Kniepunktes macht es möglich, das Verhältnis auf 3 : 1 zu halten, ehe es auf ein normales Verhältnis von 1 : 1 absinkt, wenn der Zwischenkolben 7 in unmittelbarem mechanischem Eingriff mit dem Abgabekolben 18 steht.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Kurve ähnelt der Darstellung gemäß Fig. 2, zeigt aber die Wirkung bei niedriger Druckzufuhr. Bei der in Fig. 3 dargestellten Kurve wird der Kniepunkt 64 beim Betrieb des Kraftverstärkers früher erreicht.
  • Die Kurve gemäß Fig. 4 gibt die Charakteristik wieder, die beim Versagen der Hochdruckzufuhr vor dem Betrieb des Kraftverstärkers auftritt, wobei die Bremsen durch die Bewegung des Zwischenkolbens 7 aufgrund des unmittelbaren mechanischen Eingriffs des Fingerhuts 59 mit der Anschlagsplatte 55 angelegt werden. Unter diesen Umständen ist das Verhältnis von Abgabe : Bingabe 1 : 1.
  • Die in Fg. 5 dargestellte Kurve zeigt die Wirkung völligen Versagens der Hochdruckquelle bei einer zweiten Betätigung. In dieser Kurve verläuft die normale Linie für das 1 : 1 Verhältnis durch den Koordinatenanfangspunkt anstatt durch den Kniepunkt 64, da nach dem Zustand des Versagens die anschließende Betätigung durch direkten mechanischen Eingriff des Fingerhuts 59 mit der Anschlagsplatte 55 bewirkt wird.
  • Bei dem in Fig. 6 gezeigten hydraulischen Kraftverstärker handelt es sich um ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Darstellung gemäß Fig. 1. Daher sind, soweit möglich, die gleichen Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet, Bei dem in Fig. 6 gezeigten hydraulischen Kraftverstärker ist der Zwischenkolben 7 an seinen Enden mit in radialer Richtung weisenden ringförmigen Schultern 65 und 66 ausgebildet, die ringförmige Dichtungen tragen, welche in den Bereichen der Stufenbohrung 2 mit kleinerem bzw. größerem Durchmesser arbeiten. Der ringförmige Rand 4 am vorderen Ende des Stopfens 3 ist weggelassen, und dasjenige Ende des Zwischenkolbens 7, welches mit der Schulter 66 von größerem Durchmesser versehen ist, ist zur Anlage an einer ringförmigen Platte 67 gestaltet, die zwischen das innere Ende des Stopfens 3 und eine Schulter 68 an einer zweiten Abstufung des Durchmessers der Stufenbohrung 2 geklemmt ist. Auch hier wirken Tellerfedern 61 auf die Platte 67, und zwar in einer solchen Richtung, daG1 sie den Zwischenkolben 7 von der Platte 67 wegdrängen. Der innere Umfangsrand der ringförmigen Platte 67 ist mit einer Relhe von in der Zeichnung gesehen nach rechtes weisdelnden Vorsprüngen 69 ausgebildet, die eine Dichtung 71, durcdie Kolbenstange 14 bewegbar ist, in einer Ringnut 70 im benachbarten Ende des Stopfens 3 in ihrer Lage fixieren.
  • Der auf die Abgabestange 20 wirkende Abgabekolben 18 arbeitet im Bereich der Stufenbohrung 2 mit dem kleineren Durchmesser an einer Stelle vor dem in der Zeichaung gesehen linken Ende des Zwischenkolbens 7.
  • Das in der Zeichnung gesehen linke Ende einer Eitabestange 72 ist in einer sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung 73 im rechten Ende des Kolbens 13 aufgenommen, die sich ziemlich weit in die Kolbenstange 14 hinein erstreckt.
  • Dadurch liegt die Eingriffs stelle zwischen der Eingabestange 72 und dem Kolben 13 sowie der Kolbenstange 14 vor einer Dichtung 74, die in einer Ringnut im Kolben 13 zum abdichtenden Eingriff mit der Bohrung 12 im Stopfen 3 aufgenommen ist.
  • Bei der in den Zeichnungen dargestellten normalen Ruhestellung steht ein erster Druckraum, der die Ausnehmung 16 und die Ansenkung 49 aufweist, durch die exzentrisch angeordnete axiale Bohrung 62 im Zwischenkolben 7 mit dem Abgabekolben 18 in Verbindung.
  • Die Verbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem vom Kanalbereich 2,6 und der Kammer 34 gebildeten zweiten Druckraum ist durch den Eingriff der Kugel 29 mit ihrem Sitz unte-rbrochen; aber das Druckmittel wirkt auf den Zwischenkolben und hält diesen entgegen der Belastung der Tellerfedern 61 gegen die Platte 67 gedrUckt. Da das zugespitzte Ende des Kopfes 54 einen Abstand vom Ventilsitzglied 50 hat, steht der erste Druckraum durch die Bohrung 45 und die zwischen der Kolbenstange 14 und der Bohrung 12 gebildete Kammer 63, die einen dritten Druckraum darstellt, mit dem Behalter in Verbindung.
  • Wie bei der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Konstruktion wirkt beim Betätigen des Pedals die Eingabestange 72 auf den Kolben 13 und bewegt diesen in der Bohrung 12 vorwärts.
  • Die Kolbenstange 14 wird entgegen der Kraft der Druckfeder 56 so weit durch die Dichtung 71 vorwartsbewegt, bis das Ventilsitzglied 50 mit dem Kopf 54 des Ventilgliedes 52 in Eingriff tritt. Hierdurch wird die Öffnung 51 verschlossen, so daß der erste Druckraum gegenüber dem dritten Druckraum abgesperrt wird.
  • Durch den Eingriff zwischen dem Kopf 54 und dem Ventilsitzglied 50 wird bei einer Weiterbewegung der Kolbenstange 14 in, der gleichen Richtung eine entsprechende Bewegung auf das Ventilglied 52 übertragen, bis die Nase 58 mit der Kugel 29 in Eingriff tritt und diese von ihrem Sitz an der Schulter 28 abhebt. Dadurch wird der erste Druckraum mit dem zweiten Druckraum in Verbindung gebrachtund hydraulisches Fluid von der Druckmittelquelle gelangt durch das offene Rückschlagventii 38, 39 in den ersten Druckraum. Das unter hohem Druck stehende Druckmittel im ersten Druckraum wirkt auf den Abgabekolben 18 und bewegt diesen in der Stufenbohrung 2 vorwärts und betätigt den mit der Abgabestange 20 gekoppelten Hauptbremszylinder. Während dieses Vorganges wirkt das unter hohem Druck stehende Fluid auf die ringförmige Schulter 66 an dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende des Zwischenkolbens 7 und hält den Zwisohenkolben 7 gegen die ihn normalerweise vom Stopfen 3 weg bewegende Vorspannung der Tellerfedern 61 zurück, bis die Drücke im ersten und zweiten Druckraum ausgeglichen sind. Nach dem Druckausgleich im ersten und zweiten Druckraum, bekannt als "Knlepunkt", werden auf die entgegengesetzten Enden des Zwischenkolbens 7 und die ringförmige Schulter 66 gleiche DrUcke aufgebracht, Da die Fläche an demjenigen Ende des Zwischenkolbens, das den größeren Durchmesser hat minus der Fläche der ringförmigen Schulter 66 der Fläche des entgegengesetzten anderen Endes des Zwischenkolbens, das den kleineren Durchmesser hat, entspricht, wirken gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf den Zwischenkolben 7, der in ausgeglichenem Ruhezustand gehalten wird, nachdeter aufgrund der Belastung durch die Tellerfedern 61 vorwärtsbewegt wurde. Wird die Kraft auf das Pedal weiter ausgeübt, so kann der Zwischenkolben 7 sich frei in Richtung zum Abgabekolben 18 bewegen und liefert oberhalb des Kniepunktes eine Kraftverstärkung.
  • Ist der Kraftverstärker mit einer radialen Öffnung 43 zum Anschluß an eine Bremse, beispielsweise eine Hinterradbremse eines Fahrzeugs oder an eine Druckanzeigevorrichtung versehen, so wird gleichzeitig mit der Zufuhr von Druckmittel zum Abgabekolben 18 aus dem zweiten Druckraum bei von ihrem Sitz an der ringförmigen Schulter 28 abgehobener Kugel 29, wie oben beschrieben, Druckmittel aus dem ersten Druckraum der radialen Öffnung 43 zugeführt.
  • Aufbau und Betriebsweise dieses hydraulischen Kraftverstärkers entsprechen im übrigen dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Äusführungsbeispiel.
  • Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel fehlt die Abgagestange 20, und das vom Stopfen 3 abgewandte Ende des Gehäuses 1 ist durch eine Stirnwand 75 in einem Stück mit dem Gehäuse verschlossen. Der Abgabekolben 18 ist axial verlängert und trägt an seinem in der Zeichnung gesehen linken Ende eine Dichtung 76, die normalerweise hinter einer radialen RUckströmöffnung 77 zum Anschluß an einen Behälter fUr hydraulisches Fluid angeordnet ist. Ein vom Bereich der Stufenbohrung 2 vor dem Abgabekolben 18 gebildeter vierter Druckraum 78 steht normalerweise durch die Rückströmöffnung 77 mit dem Behälter in Verbindung und ist durch eine Auslaßöffnung 79 an eine Bremse anschließbar.
  • Wenn der Abgabekolben 18 in der Stufenbohrung 2 vorwärtsbewegt wird, verschließt die Dichtung die Rückströmöffnung 77, so daß der Druckraum gegenüber dem Behälter abgesperrt ist.
  • Durch die Weiterbewegung-des Kolbens in der gleichen Richtung wird das Fluid im vierten Druckraum druckbeaufschlagt, welches der Bremse durch die Auslaßöffnung 79 zugeführt wird.
  • Normalerweise ist die Öffnung 79 an die Vorderradbremsen angeschlossen, während die Öffnung 43 an die Hinterradbremsen angeschlossen ist.
  • Aufbau und Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels entsprechen im übrigen dem im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Aufbau.
  • Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen hydraulischen Kraftverstärkers.
  • Bei dem in Pig. 8 dargestellten hydraulischen Kraftverstärker hat die Kolbenstange 14 eine Verlängerung bzw. einen Schieber 80, der in einer Bohrung in einer Hülse 81 arbeitet, die mit Hilfe eines Halteringes 83 am Boden einer Ausnehmung 82 im Zwischenkolben 7 gehalten ist. Die Ausnehmung steht mit dem geschlossenen Ende des Kolbens durch eine Stufenbohrung 84 im Zwischenkolben 7 in Verbindung, und normalerweise ist der Kolben 13 mit Hilfe einer Druckfeder 85, die einen Sprengring am freien Ende des Schiebers 80 gegen eine benachbarte Fläche der Hülse 81 drückt, in die in der Zeichnung dargestellte, zurückgezogene Stellung gedrängt.
  • Der Schieber 80 hat eine sich in Längsrichtung erstreckende Sackt3ffnung 86, die mit der Bohrung 45 in Verbindung steht und deren inneres Ende zu radialen Kanälen 87 führt.
  • Das entgegengesetzte Ende des Schiebers ist ebenfalls mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden axialen Sacköffnung 88 ausgebildet, die mit der Stufenbohrung 84 in Verblndung steht. Das innere Ende der Sacköffnung 88 hat Zugang zu radialen Kanälen 89, die an ihren äußeren Enden zu Flächen 90 führen, welche sich axial in Richtung zur Kolbenstange 14 erstrecken.
  • Die Hülse 81 ist mit axlal im Abstand voneinander liegenden radialen Kanälen 91 und 92, die an ihren äußeren Enden mit einander kommunizieren, sowie mit einem weiteren radialen Kanal 93 versehen, der an seinem äußeren Ende durch eine komplementäre radiale Öffnung 94 im Zwischenkolben 7 mit dem Ringraum 41 in Verbindung steht.
  • Bei der in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung ist der Kanal 93 vom Schieber 80 verschlossen, und die axialen Sacköffnungen 86 und 88 stehen durch die radialen Kanäle 87 und 92, die miteinander fluchten,sowie durch die radialen Kanäle 91 und 89 in Verbindung.
  • Wenn der Kraftverstärker betätigt wird, wird durch die Anfangsbewegung des Schiebers 80 der Kanal 91 gegenüber der Fläche 90 isoliert, um die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Druckraum zu unterbrechen. Danach bringt die Weiterbewegung des Schiebers 80 in der gleichen Riohtung die Fläche 90 in Verbindung mit dem Kanal 93 und der Öffnung 94, so daß der zweite Druckraum mit dem dritten in Verbindung gebracht und der Abgabekolben 18 in der Stufenbohrung weiterbewegt wird. Wenn der Kraftverstärker eine Auslaßöffnung 43 hat, so wird auch dieser Öffnung durch die Bohrung 62 Druckmittel zugeführt.
  • Bei der Weiterbewegung des Schiebers 80 in der gleichen Richtung tritt das innere Ende der Kolbenstange 14 mit dem benachbarten Ende der Hülse 81 in Eingriff und stellt eine mechanische Verbindung damit her, so daß jede zusätzliche Bewegung an den Zwischenkolben weitergegeben wird, um die wirksamen Drücke im zweiten und dritten Druckraum zu erhöhen.
  • Das in der Zeichnung gesehen rechte Ende des Schiebers 80 hat einen Zapfen 95 von eingezogenem Durchmesser, der in einer Aus senkung 96 im benachbarten Ende der Bohrung 45 verschiebbar geführt ist. Der Zapfen 95 ist von einer federnd nachgiebigen Buchse 97 umgeben, die an einer Schulter an der Durchmesserabstufung zwischen der Aussenkung 96 und einer zweiten Aussenkung 98, in der der Schieber 80 geführt ist, anliegt. Die federnd nachgiebige Buchse 97 ist in axialer Richtung verformbar, um eine relative Bewegung zwischen dem Schieber 80 und der Kolbenstange 14 in axialer Richtung zu ermöglichen. Das hat den Vorteil, daß der Schieber 80 in bezug auf die Kolbenstange t4 entsprechend hydraulischen Drücken hin und her bewegbar ist, ohne daß die Bewegung auS das Bremspedal zurück übertragen wird.
  • Wenn der Kraftverstärker gemäß-dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel betätigt wird, braucht keine anfängliche Belastung.überwunden zu werden, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, bei denen die vom Zufuhrdruck auf den Ventilschließkörper 29 aufgebrachte Belastung erst überwunden werden muß, ehe Fluid in den dritten Druckraum gelangen kann.
  • Im übrigen entsprechen Aufbau und Betriebsweise des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dem Ausführungsbelspiel gemäß Fig. 6, und aus diesem Grund sind auch die gleichen Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet worden.

Claims (1)

  1. Ansprüche
    Hydraulischer Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einem Gehäuse mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung, in der ein Zwischenkolben arbeitet, der zwischen einer Eingabe stange und einem Abgabekolben angeordnet ist,einem ersten Druckraum innerhalb der Bohrung, dem der Abgabekolben ausgesetzt ist, einem zweiten Druckraum innerhalb der Bohrung zur Verbindung mit den ersten Druckraum, und einer Ventilanordnung zum Steuern der Verbindung zwischen den Druckräumen, die normalerweise in einer ersten Stellung gehalten ist, bei der die Verbindung zwischen den Druckräumen unterbunden ist, und die bei Bewegung der Eingabe stange in Richtung zum Zwischenkolben in eine zweite Stellung bewegbar ist, bei der die Verbindung zwischen den Druckräumen hergestellt wird, wodurch Fluiddruck im zweiten Druckraum auf den Abgabekolben aufgebracht wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß durch ein Druckglied (55, 59) eine mechanische Verbindung zwischen der Eingabe stange (14) und dem Zwischenkolben (7) hergestellt ist.
    Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1,dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) in einer ausgewogenen Stellung gehalten wird, nachdem die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen hergestellt worden ist, um die Drücke in diesen Druckräumen an einer als "Eniepunkt" bezeichneten Stelle auszugleichen.
    3. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) ein Stufenkolben ist und in einer Stufenbohrung (2) arbeitet, und daß Bereiche der Kolbenflächen, die Drücken in den Druckräumen ausgesetzt sind, so gewählt sind, daß gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf den Kolben wirken, wenn die Ventilanordnung ihre zweite Stellung einnimmt.
    4. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) normalerweise einem Druck im zweiten Druckraum (26, 34) ausgesetzt ist, der bewirkt, daß der Kolben in Anlage an einem Anschlag gehalten wird, bis der Kniepunkt erreicht ist.
    5. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine federnd nachgiebige Binrichtung (61) den Zwischenkolben (7) von dem Anschlag weg drängt.
    6. Hydraulischer Kraftverstarker nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die federnd nachgiebige Einrichtung mindestens eine Tellerfeder (61) aufweist.
    7. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Druckglied eine Stange zum Steuern eines Rückschlagventils zwischen dem ersten und zweiten Druckraum aufweist.
    8. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Druckglied die Mingabestange (14) aufweist, die auf einen Schieber (80) wirkt, und daß der Schieber de Verbindung zwischen komplementären Öffnungen oder Kanälen zwischen dem ersten und zweiten Druckraum steuert.
    9. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein dritter Druckraum (63) innerhalb der Bohrung (2) normalerweise mit dem zweiten Druckraum durch einen Kanal (45) in der Bingabestange (14) in Verbindung steht, wenn die Ventilanordnung ihre erste Stellung einnimmt, und daß die Anfangsbewegung der Eingabe stange zum Zwischenkolben (7) hin die Verbindung zwischen dem dritten Druckraum und dem ersten Druckraum unterbindet, ehe die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Druckraum hergestellt ist.
    10. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) eine beträchtliche Länge hat und an seinem einen Ende einen Bereich von eingezogenem Durchmesser hat, der innerhalb einer Bohrung (10) arbeitet, die von einem ringförmigen Rand (4) begrenzt ist, der sich von einem Verschluß (3) für das entsprechende Sunde der Bohrung (2) in Längsrichtung in die Bohrung hinein erstreckt.
    11. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e -i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) an seinem von der Eingabestange (14) abgewandten Ende mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung (17) versehen ist, in der der Abgabekolben (18). arbeitet.
    12. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zwischenkolben (7) nur in der sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung (2) im Gehäuse (1) arbeitet.
    13. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abgabekolben (18) in einem Bereich der sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung (2) vor dem Zwischenkolben (7) arbeitet.
    14. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (1) ein Rückschlagventil (38, 39) umfaßt, welches zwischen dem zweiten Druckraum und einem Anschlußstück (37) zum Anschluß an eine Quelle eines unter Druck stehenden hydraulischen Fluids angeordnet ist, ud daß das Rückschlagventil selbsttätig schließt, wenn der Druck innerhalb des ersten und zweiten Druckraums aufgrund der Bewegung des Zwischenkolbens (7) innerhalb der Bohrung (2) den Druck des unter hohem Druck stehenden Fluids übersteigt.
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