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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.
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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.
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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.
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Der Punkt, an dem die DrUcke im ersten und zweiten Druckraum ausgeglichen
sind, wird als Kniepunkt" (knee point) bezeichnet.
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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.
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Das Druckglied kann eine Stange zum Steuern eines RUckschlagventils
aufweisen oder gemäß einer AIternativld.sung die Eingabe stange selbst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn der hydraulische Kraftverstärker in eine Fahrzeugbremsanlage
eingebaut ist, kann die Abgabestange 20 einen Hauptbremszylinder zum Anlegen der
Radbremsen betätigen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufbau und Betriebsweise dieses hydraulischen Kraftverstärkers entsprechen
im übrigen dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Äusführungsbeispiel.
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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.
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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.
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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.
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Normalerweise ist die Öffnung 79 an die Vorderradbremsen angeschlossen,
während die Öffnung 43 an die Hinterradbremsen angeschlossen ist.
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Aufbau und Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels entsprechen im
übrigen dem im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Aufbau.
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Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung
des im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen hydraulischen Kraftverstärkers.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.