DE2260246A1

DE2260246A1 - Kraftverstaerker, insbesondere zur verwendung in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2260246A1
Application number: DE19722260246
Authority: DE
Inventors: Alfred William Thomas
Original assignee: Bendix GmbH
Current assignee: Bendix GmbH
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2209902A2; GB1434424A; FR2209902B2

Description

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Telefon 533 D5S6

Deutsche Bendix Ausrüstungs

GmbH

66 Saarbrücken 1 Postfach 1309

5. Dezember 1972 Anwaltsakte M-2430

Kraftverstärker, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen

(Zusatz zu P 21 25 880.0 _vom 25.5.1971)

Die Erfindung betrifft einen KraftVerstarkerme'chanismus zur Ver wendung im Bremssystem eines Kraftfahrzeuges. Ihs-besondere betrifft die Erfindung eine Weiterbildung der in der Patentanmeldung P 21 25 880.0 vom -25. Mai 1971 aufgeführten i

Bekannt sind Kraftverstär^kermechanismen, welche eine Servoventiieinrichtung aufweisen, um ein Arbeitsfluid mit variablem Druck zu steuern. Das Fluid bzw. Druckmittel wirkt auf einen Ausgangskolj. ben ein, welcher unter Abdichtung innerhalb einer Arbeitskammer

j des Gehäuses eines Ausgangs-Servoantriebes aufgenommen ist. Die .

Servoventileinrichtung spricht auf einen Steuerungsdruck eines

; nicht komprimierfähigen Fluids an, welches sich innerhalb einer umschlossenen Steuerkammer befindet und das Ventil beaufschlagt. Der Steuerungsdruck verändert sich als Funktion"der Verlagerung

j eines Eingängsplungers innerhalb der Steuerkammer. Ein Ausgangs-

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plunger ist betrieblich dem Ausgangskolben der Servoventileinrichtung zugeordnet. Durch geeignete Wahl der Wirkflächen der Plunger kann man ein geeignetes Ilubverhältnis von Eingangsplunger zu Ausgangskolben erreichen, welches kleiner ist als 1 .Wenn der Kraftverstärkermechanisrnus normal arbeitet ist der Bewegungsabstand des Ausgangsplungers langer als der Bewegungsabstand des Eingangsplungers. Im Falle eines Antriebs- bzw. Kraftversagens besteht ein totes Spiel bzw. ein Leerlauf, bevor die Plunger einander berühren. Diese Leerlaufbewegung kann dem Fahrer das unerwünschte Gefühl vermitteln, daß die Bremsen versagt haben.

Um diesem Nachteil zu begegnen wurde der erfindungsgemäße Kraftverstärkermechanismus so aufgebaut, daß die Wirkfläche des Ein-, gangs-Plungers größer ist als die Wirkfläche des Ausgangs-Plungers Die Plunger erstrecken sich ineinander und bilden zwischen sich eine Kammer, welche über ein Einwegventil und einen Ablaßkanal normalerweise mit der Steuerkammer in Verbindung steht. Das Einwegventil ermöglicht, daß das Fluid aus der Steuerkammer in die Kammer gelangt; der Ablaßkanal ist normalerweise geschlossen»wenn der Eingangs-Plunger in Richtung des Inneren der Steuerkammer Verspannt bzw. gedrückt ist. Ein auf den Druckunterschied zwischen dem Steuerdruck und dem Arbeitsdruck ansprechendes Entlastungsventil ist vorgesehen, um Efciid aus der Steuerkammer entweichen zu lassen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführüngsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

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Fig. 1 . ist eine schematische Ansicht eines Kraftverstärkermechanismus genäß der IiTf indung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie II-II des in Fig.1 dargestellten Kraftverstärlcerindchanispius ; und

Fig. 3 ist eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung. . .

Wie Fig. 1 erkennen läßt kann der Kraftverstärker in einew Fahrzeugbremssystem angeordnet werden und umfaßt einen Servoantrieb 12 und eine Steuorventileinheit 14. Die-Steuerventileinheit ist

^: von offenmittiger Bauform und weist eine Einlaßöffnung 13 auf,

j welche an eine Quelle eines Druckfluids (nicht dargestellt) angeschlossen ist; der Auslaß 20 der Ventilcinheit ist an ein hydraulisches Aufnahmeorgan angeschlossen, so an ein Kraftsteuerungsgerät (nicht dargestellt). Bine Ilückfülirungs leitung 22 ist an einen Fluidbehälter (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Öffnungen 18, 20, 22 münden in eine Bohrung 16, innerhalb wel-

' eher eine Ventilspindel 24 verschiebbar geführt ist. Die Ventilspindel weist einen axialen Kanal 26 auf, innerhalb welchem.sich

'' ein Entlastungsventil 32 befindet. Gemäß I'ig. 1 besitzt die Ventilspindel einen kleineren Teil, welcher einen zur Steuerung dienenden Kolben 28 bildet. Der Kolben 28 liegt unter Abdichtung am kleineren Ende der Bohrung 16 an, um innerhalb dieser zwei Abteile 30 und 31 zu bilden. Der größere Teil der Ventilspindel 24 ist mit einer Nut 40 ausgestattet, durch welche Fluid frei von der Einlaßöffnung 18 in die Auslößöffnung 20 strömen

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kann. Des weiteren ist der größere Teil mit einer Kammer 36 und mit einem Kanal 38 ausgestattet. Eine Feder 34 drückt die Ventilspindel 24 und das Entlastungsventil 32 in ihre in Fig. 1 dargestellte Ruheposition. In dieser Lage steht das Abteil 31 mit der Rückführungsöffnung 22 in Verbindung, so daß im wesentlichen das

gesamte in die Einlaßöffnung 18 gelangende Fluid zur Auslaßöffnung 20 geleitet wird. Wenn die Ventilspindel 24 gemäß Darstellung nach rechts verspannt wird, dann wird die Verbindung zwisden dem Abteil 31 und der Rückführungsöffnung 22 geschlossen; infolgedessen ist der Strom des Fluids zwischen den öffnungen 18 und 20 unterbunden. Ein Anteil des in die öffnung 18 gelangenden Fluids bzw. Druckmittels gelangt jedoch entlang der Abfasung bzw. Schräge 36 und entlang des Kanals 38 in das Abteil 31.

Die Servoantriebseinheit 12 besitzt ein Gehäuse 42 mit einer Bohrung 44, innerhalb welcher ein Arbeitskolben 46 unter Abdichtung geführt ist und eine Arbeitskammer 48 bildet. Die Arbeitskammer steht mit Hilfe einer Leitung 50 mit dem Abteil 31 des Steuerventils in Verbindung. Eine Steuerkammer 52 ist in der Bohrung 44 voi gesehen und ist durch eine Wand 54 gegenüber der Arbeitskammer 48 getrennt. Ein Ausgangs-Plunger 56 ist an den Arbeitskolben 46 angeschlossen und erstreckt sich unter Abdichtung durch die Wand 54. Von dort erstreckt er sich in die Steuerkammer 52. Der Ausgangs-Plunger 56 fluchtet mit einem Eingangs-Plunger 58, welcher sich gleichfalls in die Steuerkammer 52 erstreckt. Der Eingangs-Plungei 58 weist einen Stangenteil 60 auf, welcher unter Abdichtung

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mit dem Gehäuse des Servoantriebs unter Verwendung eines Dichtungsiringes 61 zusammenwirkt; der Plunger ist fernerhiß mit einem Kopf | !62 ausgestattet. Der Stangenteil 60 ist in geeigneter Weise an das!

iübliche Bremspedal des (nicht dargestellten) Fahrzeuges angeschlostsen. Der Kopf 60 trägt eine stufenweise abgesetzte Bohrung 64,WeI- _;che unter Abdichtung das Ende des Ausgangs-Plungers 56 aufnimmt und mit diesem eine Fluidkainmer 66 bildet. Die Kammer 66 steht j über einen Kanal 68 im Plunger 56 mit der Steuerkammer 52 in Ver-'bindung. Dabei wird der Kanal 68 durch ein Einwegventil 70 ge-I
steuert, welches ermöglicht, daß das Fluid aus der Kammer 52 in die Kar.imer 66 strömt. Der Stangenteil 60 und der Kopf 62 des Eingangs-Plungers sind durch eine ein kleines axiales Spiel aufweisen de Verbindung mit doppeltem Anschlag miteinander verbunden. Wie im einzelnen aus den Fign. .1 und 2 zu entnehmen ist ist das innere Ende des Stangenteils 60 mit vier Nuten 72 versehen, in welche vier entsprechende Zungen 74 eingreifen. Die Zungen 74 erstrecken sich vom Kopf 62 des Eingangs-Plungers. Die Außenwand der Zungen 74 und des inneren Endes des Stangenteils 60 sind mit einer Nut 76 versehen, innerhalb welcher mit axialem Spiel ein elastischer Ring 78 gehalten ist. Der Kopf 62 trägt einen Ablaßkanal 80, welcher an der Vorderseite des Stangenteils mündet. Innerhalb des Kanals 80 befindet sich ein Kugelventil 81, welches unter Abdichtung den Kanal 80 verschließt, wenn sich der Stangenteil 60 und der Kopf 62 in einer zurückgezogenen gegenseitigen Anschlaglage befinden. Bei öffnung des Ablaßkanals 80 kann Fluid bzw. Druckmittel aus dem Kanal 66 entlang der .axialen Nut 82 an der Außenwand des Kopfes 62 in die Steuerkammer 52 strömen. Die Steuerkammer 52

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ist über eine Leitung 84 mit dem Abteil 30 des Steuerventils verbunden.

Der Arbeitskolben 46 ist über eine sich durch einen Dichtungsstopfen 87 erstreckende Schiebestange 86 an einen Bremshauptzyiinder (teilweise in gestrichelten Linien dargestellt) angeschlossen. Der Dichtungsstopfen 87 bildet mit dem Kolben ein Niederdruckabteil 88, welches mit dem Fluidbehälter (nicht dargestellt) und mit der öffnung 22 des Steuerventils verbunden ist. Der Arbeitskolben 46 ist mit -einer Bohrung 90 versehen, welche in das Abteil 88 mündet. Die Basis der Bohrung 90 trägt eine Ausnehmung 92,welche den erweiterten Kopf 94 des Plungers 56 aufnimmt. Der Kopf 94 dient zur Aufnahme des Endes der Stange 86, in welcher eine Nut 96 eingearbeitet ist. Die Nut 96 wirkt mit einem Abstandskörper 98 zusammen, welcher einen U-Schnitt aufweist. Eine Rückholfe.der 100 drückt den Kolben 46 und den Ausgangs-Plunger 56 mit Hilfe des Abstandskörpers 98 in Richtung ihrer Ruhepositionen,wie in Fig. 1 dargestellt ist.In diesem Fall liegt der Ausgangs-Plunger an der Basis 69 der Bohrung 64 an, während die Schulter 101 des Kopfes 62 am Gehäuse des Servoantriebs anliegt. Die Steuerkammer 52 steht über einen Auffüllkanal 102 mit der Arbeitskammer 48 in Verbindung; der Kanal 102 weist ein federgespanntes Auffüllventil 104 auf. Wenn sich der Arbeitskolben gemäß Fig. 1 in seinei Ruheposition befindet liegt er an einem Vorsprung 106 des Ventils 104 an, um dieses in geöffneter Lage zu halten. Ergänzende Ausführungen des Aufbaues des Kraftverstärkermechanismus sind in der Patentanmeldung P 21 25 880.0 enthalten.

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Der Kraftverstärkermechanismus gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt:

sich
Wenn man davon ausgeht, daß/der Eingangs-Plunger 58 und die Ventil spindel 24 in ihrer Ruheposition befinden, steht die Steuerkammer 52 über den Auffüllkanal 102 mit der Arbeitskammer 48 in Verbindung. Die Arbeitskammer 48 steht ihrerseits über das Abteil 31 unc die Rückführungsöffnung 22 mit dem Niederdruckbehälter in Verbindung .

Wenn der Kraftverstärkermechanismus normal unter Krafthilfe der Quelle unter Druck stehenden Fluids arbeitet ("Kraft ein"-Lage) dann wird der Stangenteil 60 des Eingangs-Plungers 58 gemäß Fig. 1 nach rechts verlagert, wenn das übliche Bremspedal des Fahrzeuges niedergedrückt bzw. betätigt wird. Etwa 1 mm Bewegung reichen aus, um den Ablaßkanal 80 und den'Auffüllkanal 102 zu schließen. Eine weitere Bewegung des Eingangs-Plungers 58 hat zur Folge, daß Fluid aus der Kammer 52 ausgestoßen wird. Da der Druck in der Steuerkammer 52 an diesem Punkt sehr gering ist strömt das Fluid nicht in·das Abteil 30 ein. Andererseits ist die Querschnittsfläche des Eingangs-Plungers 58 (wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel) doppelt so groß wie diejenige des Ausgangs-Plungers 56; infolgedessen bewegen sich der Ausgangs-Plunger 56 und der Arbeitskolben 46 doppelt so schnell nach rechts wie der Eingangs-Plunger 58. Möglicherweise tritt ein gewisser Widerstand infolge der Betätigung des BremshauptZylinders auf. Geeigneter Druck muß innerhalb der Steuerkammer 52 entwickelt werden, um die Bremswirkung vollziehen zu können. Der Steuerdruck wird über die Leitung 84 an die Ventilspindel 24 an-

2 gelegt. Wenn der· Steuerdruck beispielsweise 3 kp/cm über- _„

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steigt dann wird der durch die Rückholfeder auf die Ventilspindel 24 ausgeübte Widerstand überwunden, so daß sich die Ventilspindel 24 nach links verlagert. Die Folge davon ist ein Druckaufbau innerhalb des Abteils 31 und innerhalb der Arbeitskammer 48. Die Betätigung bzv/. Wirkung des Bremshauptzylinders wird infolgedesser verstärkt. Einzelheiten der Arbeitsweise des Kraftverstärkermechanismus sind in der zuvor genannten Patentanmeldung aufgeführt.

Während einer "Kraft-ein"-Bremsung verschiebt sich das Ende des Plungers 56 in der Bohrung 64, wodurch das Volumen der Kammer 66 zunimmt. Es entsteht eine Saugwirkung innerhalb der Kammer 66, wodurch die fluid-dichte Zusammenwirkung zwischen dem Kugelventil 81 und dem Kopf 62 verbessert wird. Da die Feder 71 etwas gespannt ist hebt sich die Kugel 70 von ihrem Sitz, so daß Fluid aus der Kammer 52 in die Kammer 66 strömen kann. Der Druck des Fluids in der Kammer 52 und innerhalb der Kammer 66 ist im wesentlichen gleich.

Bei Freigabe des Bremspedals bewegen sich der Eingangs-Plunger und der Ausgangs-Plunger 56 gemäß Fig. 1 nach links; sie führen diese Bewegung als eine Einheit aus, bis der Kopf 62 am Gehäuse des Servoantriebes anschlägt. Die Kraft der Rückholfeder 100, welche auf das in der Kammer 66 umschlossene Fluid übertragen wird, wirkt auf das Kugelventil 81 ein, um den Ablaßkanal 80 zu öffnen. Die verschiedenen Bauteile des Kraftverstärkermechänismus können infolgedessen in ihre Ausgangsposition zurückkehren.

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Es sei angenommen, daß während einer "Kraft ein"-Bremsphase ein Versagen der Kraftübertragung bzwr. des Antriebes vorliegt (die Eingangs- und Ausgangsplunger sind gelöst). Der Fahrer des Fahr- . zeuges verstärkt in. diesem Fall instinktiv die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft. Die Kraft wird durch das in der Kammer 66 umschlossene Fluid auf den Ausgangs-Plunger 56 übertragen; gleichzeitig steigt der Druck innerhalb der Steuerungskammer 52 auf

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beispielsweise 4 kp/cm an, wodurch das Entlastungsventil 32 von seinem Sitz abgehoben wird. Das Fluid in der Kammer 52 strömt in das Abteil 31, wodurch sich die Eingangs- und Ausgangs-Plunger als eine Einheit bewegen können. Wenn das Bremspedal freigegeben ist kann das entwichene Fluid über den Auffüllkanal 102 wieder zurück in die Steuerkammer fließen.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau tritt die Veränderung des Pedalverhältnisses gemäß Patentanmeldung P 21 25 880.0 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Viechsei von "Kraft ein"- zu "Kraft aus"-Zustand ein, ohne daß ein totes Spiel des Eingangs-Plungers 58 in Kauf zu nehmen ist.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. 3 stellt einen Teil an der linken Seite der Servoantriebseinheit 212 dar. Die Bauteile dieser Aus füll rungs form ent-

sprechen im wesentlichen denjenigen der in den Fign. 1 und 2 dar-; gestellten Ausführungsform. Infolgedessen weisen sie die gleichen ßezugszahlen, um 200 erhöht, auf und werden nicht ausführlicher erläutert. Der rechte Teil der Servoantriebseinheit 212 und des Steuerventils sind identisch mit den entsprechenden Bauteilen

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gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und werden infolgedessen nicht dargestellt und erneut erläutert.

Gemäß Fig. 3 weist ein einteiliger Eingangs-Plunger 258 eine Bohrung 264 auf, welche unter Abdichtung das Ende des Ausgangs-Plungers 256 aufnimmt und mit diesem eine Kammer 266 bildet. Die Kammer 266 steht unter Steuerung durch ein Ventil 150 über einen Ablaßkanal 280 mit der Kammer 252 in Verbindung. Das Ventil 150 besteht aus einem liinweg-Auf füllventil, von welchem der Ventilkörper 2 70 mittels einer Feder 271 verspannt ist. Die Feder 271 liegt zu diesem Zweck an einem an Eingangs-Plunger 258 befestigten Schalenkörper 152 an. Ein geeigneter Körper 154 ist vorgesehen, um den Ventilkörper 270 abzuheben, wenn sich der Eingangs-Plunger 258 in seiner Ruheposition befindet. Der verschiebbare Körper 154 innerhalb des Eingangs-Plungers 258 weist ein Ende auf, das sich in einen im Plunger 258 befindlichen diametralen Schlitz 156 erstreckt und dabei an einem Ilaltezapfen 158 anliegt. Dieser ist am Gehäuse des Servoantriebs fixiert und innerhalb des Schlitzes 156 aufgenommen.

In der in Fig. 3 ersichtlichen Position befinden sich die Bauteile des Kraftverstärkermechanisiiius in ihrer Iluhelage, in welcher der Ablaßkanal 80 geöffnet ist. Bei nach rechts gerichteter Bewegung des Plungers 258 löst sich der Körper 154 vom Zapfen 158. Die Feder 171 drückt den Ventilkörper 270 gegen seinen Sitz. Nunmehr arbeiten der Ventilkörper 2 70 und die Feder 271 als Hinweg-Auffüllventil, wie es unter Bezgunahme auf die erstbeschriebene Ausführungsform gemäß der Erfindung erläutert wurde.

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Claims

Patentanwälte

Dr. Ing. H. Negendank Dipl. Ing. H.-Haudc - Oipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. !ng. E. Greaifs - Dipl. Ing. W. Wehnert j

8 München 2,5V9ozä:tstra8e 25

Telefon 5 38 05 U

Deutsche Bendix Ausrüstungs
GmbH

Saarbrücken 1 . 5. Dezember 1972

Postfach 1309 Anwaltsakte M-2430

Patentansprüche

{1. kraftverstärkermechanismus mit einer Servoventileinrichtung zur" Steuerung eines druckveränderlichen Arbeitsmittels, welches an j. einem unter Abdichtung innerhalb einer Arbeitskammer des Ge- ! häuses eines Ausgangs-Servoantriebes geführten- Kolbens wirkt, wobei die Servoventileinrichtung auf einen Steuerungsdruck eines nicht komprimierfähigen Fluids innerhalb einer umschlossenen Steuerungskammer anspricht und durch diesen betätigbar ist und sich der Steuerungsdruck als Funktion der Verlagerung eines betrieblich dem Ausgangskolben zugeordneten Eingangs-Plungers innerhalb der Kammer verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche des Eingangs-Plungers (58_a258) größer ist als die Wirkfläche des Ausgangs-Plungers (56,256), -daß sich, die Plunger ineinander erstrecken und zwischen sich eine Kammer (66,266) bilden, welche über ein Einwegventil (70,350) und einen Ablaßkanal (80,280) mit der Steuerungskammer (52,252) in Verbindung steht, wobei das Einwegventil den Strom des

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Fluids aus der Steuerungskammer in die Kammer ermöglicht, während der Ablaßkanal normalerweise bei in Richtung des Inneren der Steuerungskammer vorgespanntem Plunger verschlossen ist, und daß ein Entlastungsventil (32) auf den Druckunterschied anspricht, welcher zwischen dem Steuerungsdruck und dem Arbeit^ druck besteht, um Fluid aus der Steuerungskammer entweichen zu | lassen.
2. KraftVerstärkermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal (80,280) durch den Ventilkörper (2 70) des Einwegventils (150) gesteuert ist, und daß der Ventilkörper durch ein das Ventil betätigendes Element (154) von seinem Sitz abhebbar ist, wenn sich der Eingangs-Plunger in seiner Ruhepositbn in Anschlag am Gehäuse des Servoantriebs befindet.
3. Kraftverstärkermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs-Plunger (58) einen Stangenteil (60) aufweist, dessen ein Ende sich unter Abdichtung in die Steuerungskammer erstreckt, und einen Kopf (62), der innerhalb der Steuerungskammer befindlich über eine einen axialen Abstand besitzende Verbindung mit doppeltem Anschlag am Stangenteil angebracht ist, daß der Kopf eine Bohrung (64) aufweist, welche den Ausgangsplunger aufnimmt um mit diesem eine Kammer zu bilden, und daß sich ein Ablaßkanal (80) an der Vorderseite des Stangenteils öffnet, wobei der Ablaßkanal geschlossen ist, v/enn der Stangenteil und der Kopf einander berühren, während sich die Verbindung mit doppeltem Anschlag in zurückgezogener

Lage befindet. -13-

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4. Kraftverstärkermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf am Gehäuse des Servoantriebes anlegbar ist, wenn sich der Eingangs-Plunger in seiner Ruhelage befindet.
5. Kraftverstärkermechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Auffüllventil (104) aufweist, um bei Rückführung des Eingangs-Plungers den Rückstrom des Fluids in die Steuerungskammer zu ermöglichen.

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