DE2306561A1

DE2306561A1 - Hydraulischer verstaerker, insbesondere fuer fahrzeugbremsen

Info

Publication number: DE2306561A1
Application number: DE2306561A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Gene Bach
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1972-02-10
Filing date: 1973-02-10
Publication date: 1973-08-16
Also published as: JPS5134068B2; AU5166073A; US3724332A; FR2171102B1; JPS4891467A; GB1359973A; CA972010A; IT978965B; AR201996A1; AU468383B2; FR2171102A1

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem Druckbegrenzer ausgestatteten hydraulischen Verstärker, welcher insbesondere in Fahrzeugbremssystemen verwendbar ist. Ein Vorteil hydraulischer Verstärker besteht darin, daß sie im Vergleich zu bestehenden Unterdruck einheiten in der Lage sind, einen wesentlich höheren Schaltoder Antriebsdruck zu erzeugen. Der Druck kann jedoch so hoch werden, daß der Ausgangsdruck des vom Verstärker betätigten Fahrzeug-Hautpzylinders Bremsleitungen bricht oder zerstört oder an- J dere Bauteile des Fahrzeugbremssystems beeinträchtigt. Darüber < hinaus sind die bei hydraulischen Bremsverstärkern verwendeten Ventilanordnungen gewöhnlich so ausgebildet, daß sie in die Druckjkanimer des Verstärkers einen Druck gelangen lassen, welcher dem maximalen Ausgangsdruck der Pumpe für die Kraftlenkung des Fahrzeuges entspricht. Wenn jedoch der Verstärker bei diesem maxima-

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len Druck gefahren wird kann die Strömung des Fluids in Richtung der Kraftlenkung für das Fahrzeug beträchtlich reduziert werden. Auf diese Weise reduziert sich die für den'Fahrer verfügbare Lenkunterstützung des Fahrzeuges, wenn gleichzeitig Bremsen angelegt, werden. . < -

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin ·, einen -t j Verstärker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er den genannten Nachteilen nicht unterliegt. ·

j Die Erfindung ist verwirklicht in einem hydraulischen Verstärker

mit einem eine Druckkammer enthaltenden Gehäuse, einem ersten, innerhalb der Druckkammer verschiebbaren Kolben und einem durch eine Bedienungsperson betätigbaren Ventilorgan, welches innerhalb des Gehäuses aus einer Ruheposition bewegbar ist, um zu- '■ nehmend höheren Druck eines Fluids in die Druckkammer gelangen j zu lassen, und mit einer den Druck begrenzenden Einrichtung, welehe die weitere Bewegung des Ventilorgans blockiert, wenn der , ■ Druck innerhalb der Druckkammer einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wobei-sich die Erfindung dadurch kennzeichnet, daß die den Druck begrenzende Einrichtung aus einem in dem Gehäuse ' verschiebbaren zweiten Kolben besteht, welcher erste und zweite Kammern zwischen den entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbens '· und den Gehäusewänden bildet, wobei die erste Kammer gegenüber einem Fluidbehälter geöffnet ist, daß ein Kanal wenigstens einen Teil des unter Druck in die Drückkammer gelängenden'Fluids in die zweite Kammer gelangen läßt, wenn der in der Druckkammer entstehende Druck einen vorbestimmten Wert erreicht, daß elasti- : ' · . -3-'

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j sehe Mittel den zweiten Kolben elastisch in vom Ventilorgan abge-;

wandter Richtung verspannen, und daß der zweite Kolben in Anlage J

an das Ventilorgan verlagerbar ist, um eine weitere Bewegung des-¹

selben zu verhindern, wenn der Druck innerhalb der zweiten Kammer; einen vorbestimmten Druckwert erreicht hat. !

! I

! Der erfindungsgemäße Verstärker begrenzt das Niveau des Drucks j

innerhalb der Druckkammer auf einen vorbestimmten Maximalwert j und beschützt somit die Bauteile des Bremssystems gegenüber Zer-

^! I

störungen, welche durch diese zu hohen Drücke entstehen könnten.

Gleichzeitig wird eine angemessene Strömung des Fluids durch den j Bremsverstärker in Richtung des Kraftlenkgetriebes gewährleistet,! um dessen normale Arbeitsweise sicher zu stellen.

Ein weiterer Vorteil des Geräts gemäß der Erfindung ist darin zu I sehen, daß der Druck innerhalb der Druckkammer des Verstärkers auf den vorbestimmten Maximalwert bestimmt ist,, dies unabhängig von Veränderungen der öltemperatur, der Pumpenströmung,der Kraftlenkung oder des sich im Kraftlenkgetriebe entwickelnden Drucks. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin begründet, daß die den Druck begrenzende Vorrichtung inaktiv bzw. außer Kraft ist, wenn der Verstärker unterhalb des vorbestimmten Druckwertes des Fluids arbeitet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines hydraulischen Systems eines Fahrzeuges mit einem in Schnittansicht wiedergegebenen hydraulischen Bremsverstärker gemäß der Erfindung; und

Fig.⁰ 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 1 durch gestrichelte Linien umschriebenen Teils.

Der in der Zeichnung dargestellte Bremsverstärker 10 weist ein Gehäuse 12 mit einer Bohrung 14 auf. Das Ende der Bohrung steht mit einer Druckkammer 16 in Verbindung. Eine Einlaßleitung 18 verbindet die Bohrung 14 mit dem Auslaß bzw. der Hochdruckseite der Pumpe 20 für die Kraftlenkung des Fahrzeuges, während eine Auslaßleitung 22 die Bohrung 14 mit dem Einlaß des Kraftlenkgetrie-

: bes 24 verbindet. Eine Rückführungs- oder Ablaßleitung 26 verbindet die Bohrung 14 mit einem (nicht dargestellten) Behälter, welcher sich am Einlaß bzw. an der Niederdruckseite der Pumpe 20 befindet. Der Auslaß oder die Niederdruckseite des Kraftlenkge- ' triebes 24 ist gleichfalls an dem genannten Behälter angeschlos-

; sen. Eine Ventilspindel 28 ist innerhalb der Bohrung 14 verschieb-;

bar gelagert und weist Nuten 30, 32 als auch Schultern 34 und 36

■ auf, welche mit entsprechenden Nuten 38, 40 und Schultern 42, 44

ι "

an der Wandung der Bohrung 14 zusammenwirken, um die Verbindung

■ zwischen der Einlaßleitung 18, der Ablaßleitung 26 und der Druckkammer 16 in bekannter Weise zu steuern. Innerhalb der Ventil- ■,

ι spindel 28 befindet sich ein Kanal 46, welcher die Nut 40 mit ; der Druckkammer 16 und mit einer Fluidkammer 48 verbindet, welche

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zwischen dem linken Ende der Ventilspindel 28 (Fig. 1) und einer in der Bohrung 14 befestigten Unterteilung 50 besteht.

Eine in Fig. 2 dargestellte Kolbeneinrichtung 42 ist mit einem auf einen Druckunterschied ansprechenden Kolben 54 versehen, der innerhalb der Bohrung 14 verschiebbar ist. Ein Plunger 56 erstreckt sich durch die Unterteilung 50, wodurch die Verbindung des Kolbens 54 mit einem in der Kammer 48 befestigten Halteelement 58 gebildet ist. Eine Feder 60 zwischen der Ventilspindel 28 und dem Halteelement 58 drückt elastisch einen Anschlagring 62 der Ventilspindel an eine am Gehäuse 12 befindliche Schulter 64, um die Bremsenfreigabe bzw. -entlastungsposition der Ventilspindel festzulegen. Eine erste Kammer 66 ist zwischen fixier Seite 68 des Kolbens 54 und der Unterteilung 50 gebildet. Die Kammer 66 ist über einen Kanal 70 an dem zuvorigenannten Behälter (nicht dargestellt) angeschlossen; der Kanal 70 verbindet die Kammer 66 mit der Nut 32 und infolgedessen mit der Ablaßleitung 26. Eine weitere Fluidkammer 72 befindet sich zwischen der entgegengesetzten Seite 74 des Kolbens 54 und dem Ende der Bohrung 14. Ein Kanal 76 verbindet die Kammer 72 mit dem unter Druck stehenden Fluid, welches in die Kammer 16 geleitet wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung verbindet der Kanal 76 die Kammer 72 mit der Fliidkammer 48. Gemäß einer weiteren Ausführungsform verbindet der Kanal 76* (in gestrichelten Linien dargestellt) die Kammer 72 direkt mit der sogenannten Druckkammer 16. Obwohl beide Kanäle 76 und 76' in Fig. 1 dargestellt sind sei darauf verwiesen, daß die Kammer 72 nur mit einer der

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Kammern 48 bzw,- 16 in Verbindung steht. Wie erkennbar steht in, der Fluidkammer 48ii;und in der Druckkammer 16 im wesentlichen gleicher Druck des Fluids; Übergangsbedingungen bei Betrieb des Verstärkers können jedoch dazu führen, daß die Druckwerte während kurzer Zeit ungleich sind. Eine Ventileinrichtung 7 8 ist innerhalb des Kanals 76 (oder 76') vorgesehen und weist eine Feder 80 auf, welche eine Kugel 82 elastisch unter Abdichtung an einen Ventilsitz 84 am Kanal 76 (76·) andrückt. Eine die Strömung einschnürende Öffnung 86 verbindet die Kammer 82 mit der Kammer 66 und hält einen vorbestimmten Druckunterschied über dem Kolben 54, wenn unter verhältnismäßig hohem Druck stehendes Fluid in nachfolgend beschriebener Weise in die Kamper 72•-geleitet wird.

Ein Verstärkerkolben 88 ist innerhalb des Gehäuses 12 verschiebbar; das rechte Ende (Fig. 1) des Kolbens ist dem Druck innerhalb der Druckkammer 16 ausgesetzt. Eine Antriebs- oder Betätigungsstange 90 verbindet den Kolben 88 mit einem gewöhnlichen Kraftfahrzeug-Hautpzylinder (nicht dargestellt), der an der linken Seite des Gehäuses 12 vorgesehen ist. Eine nach links (Fig.1) gerichtete Bewegung des Kolbens 88 führt infolgedessen in.^normaler Weise zur Betätigung des HauptZylinders beschriebener Art. Eine Feder 92 drückt den Kolben" SS elastisch gemäß Fig. 1 nach rechts, wodurch die Bremsen des"Fahrzeuges freigegeben werden.

Die Betätigung des Verstärkers geschieht über einen Betätigungsmechanismus 94» Der Antriebs- oder Betätigungsmechanismus 94

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weist eine durch den Fahrer betätigbare Stange 96 auf, von welcher ein Ende an das herkömmliche Bremspedal (nicht dargestellt) im Fahrerabteil des Fahrzeuges angeschlossen ist. Das andere Ende der Stange ist verschiebbar in einer Blindbohrung 98 geführt, die sich innerhalb des Kolbens 88 befindet. Ein erstes Gelenk 100 verbindet ein Ende eines Hebels 102 mit einem vom Kolben 88 getragenen Steg 104. Ein zweites Gelenk 106 veMndet das entgegengesetzte Ende des Hebels 102 mit der Ventilspindel 28. Ein drittes Gelenk 108 verbindet den Hebel 102 mit einem Bügel 110, welcher verschiebbar auf der Stange 96 geführt ist. Eine Feder 112 drückt elastisch den Bügel 110 an einen Anschlagkörper 114, welcher starr mit der Stange 96 verbunden ist.

Die Funktionsweise des vorangehend beschriebenen Gerätes ist wie folgt:

Die versdiedenen Bestandteile des Bremsverstärkers 10 sind in der Zeichnung in denjenigen Positionen dargestellt, welche sie ι bei entlasteten Bremsen einnehmen. In dieser Lage ist die Ventilspindel 28 so angeordnet, daß im wesentlichen unbeschränkte Verbindung zwischen den Nuten 40 und 32 besteht, um die Druckkammer 16 gegenüber dem zuvor genannten Behälter (nicht dargestellt) über die Ablaßleitung 26 zu lüften. Darüber hinaus besteht im wesentlichen unbeschränkte Fluidverbindung zwischen den Nuten 30 und 34, so daß eine unbehinderte Verbindung zwischen der Einlaßleitung 18 und der Auslaßleitung 22 hergestellt ist. Der Druck in den Kammern 66 und 72 ist im wesentlichen gleich und ent-

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spricht dem Behälterdruck, da die Verbindung über die Öffnung \ einen Ausgleich des Drucks gestattet. Beim Anlegen der Bremsen wird die Stange 9ΐ gemäß Fig. 1 nach links bewegt, wodurch sich der Hebel 102 um das Gelenk bzw. den Zapfen 100 dreht, um die Ventilspindel 28 gemäß Fig. 1 nach links zu verlagern. Wenn sich die Ventilspindel aus der Bremsen-Freigabeposition bewegt überlappt die Fläche bzw. Schulter 36 die Schulter 44, wodurch die Verbindung von der Druckkamer 16 gegenüber der Ablaßleitung 26 unterbrochen wird. Gleichzeitig entsteht eine die Strömung einschnürende öffnung zwischen den Schultern 34 und 42, wodurch die Fluidverbindung zwischen den Nuten 30 und 38 eingeschnürt und der Druck des Fluids in der Nut 30 erhöht wird. Gleichzeitig entfernt sich die Fläche bzw. Schulter 36 von der Schulter 42, um das unter Druck stehende Fluid in der Nut 30 mit der Nut 40 und infolgedessen über den Kanal 46 mit der Druckkammer 16 zu verbinden. Dieser höhere Druck des Fluids in der Druckkammer 16 wirkt am rechten Ende des Kolbens 88, um diesen nach links zu drücken. Auf diese Weise wird der zuvor genannte Hauptzylinder in normaler Weise betätigt. Wenn die Bremsen aischließend freigegeben werden drücken die Federn 92 und 60 den Kolben 88 und das Ventil 28 in ihre Bremsen-Freigabepositionen zurück.

Wie erläutert besteht die Druckverbindung in die Druckkammer 16 gleichfalls über den Kanal 76. Wenn sich die Kugel 82 an den Ventilsitz 84 anlegt wird jedoch die Verbindung mit der Kammer 72 verhindert, bis sich ausreichend Fluiddruck in der Druckkammer 16 gebildet hat,um die Kugel 82 vom Ventilsitz 84 abzu-

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heben. Wenn dies der Fall ist wird das in die Druckkammer 16 gelangende, unter Druck stehende Fluid auch in die Kammer 72 geleitet. Es besteht infolgedessen ein Differentialdruck Über dem Kolben 54 und ist wirksam, diesen gemäß Fig. 1 nach rechts zu drük- ί ken. Die Größe dieses Druckunterschiedes bestimmt sich durch das i Druckgefälle über der Öffnung 86, da die Kammer 66 immer gegenüber dem zuvor genannten Behälter gelüftet ist. Der Druckunterschied reicht aus, die Kraft der Feder 60 zu überwinden, wobei ■ das Halteelement 58 gegen das Ende der Ventilspindel 28 gedrückt wird, um eine weitere Bewegung derselben gemäß Fig. 1 nach links

\ zu verhindern. Dergestalt wird die Höhe des Druckes begrenzt, welcher in die Druckkammer 16 gelangt, da die Größe der zwischen den Nuten 30 und 34 gebildeten Öffnung nicht weiter reduziert werden kann, nachdem das Halteelement 58 am Ende der Ventilspindel 28 angelegt ist. Der in der Nut 30 und infolgedessen in der Druckkammer 16 entstehende Druck ist bekanntlich umgekehrt proportional zur Größe der die Strömung einschnürenden Öffnung zwi- j sehen den Nuten 30 und 34; durch Begrenzung der Bewegung der Ven-|

ι tilspindel 28 ist infolgedessen die Reduzierung in der Größe der Öffnung und die darüber bestehende Zunahme des Druckgefälles begrenzt. Es sei erwähnt, daß d**s den Druck begrenzende Gerät während des Betriebs des Verstärkers unterhalb des maximalen

: Druckniveaus vollständig inaktiv ist_t da die Feder 80 in ihrer

: Größe so bemessen ist, daß sich das Ventil 78 nur öffnet, wenn der in die Druckkammer 16 gelangende Druck den maximal möglichen Wert erreicht hat. Wenn die Bremsen freigegeben sind oder wenn der Druck innerhalb der Druckkammer 16 unter den maximalen

Wert absinkt schließt sich das Ventil 7S wieder, wodurch die Fluidverbindung in die Kammer 72 unterbunden wird. Das in der

Kammer 72 unter hohem Druck stehende Fluid wird über die öffnung j
' 86 abgelassen, so daß die Feder 60 langsam den Kolben 54 in die

: in den Zeichnungen dargestellte Position zurückführen kann.

Wenn durch ein Versagen die Verbindung des Fluids in Richtung der Druckkammer 16 unterbunden ist können die Bremsen dennoch manuell betätigt werden. Die dabei erforderliche erhöhte Betätigungskraft des Fahrers bewegt die Stange 96 relativ zum Bügel 110, wodurch die Feder 112 zusammengedrückt wird. Das Ende der. Stange 96 legt sich an das Ende der Blindbohrung 98 an, wodurch eine' direkte mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder des Fahrzeuges besteht. Die Bremsen können also in herkömmlicher Weise angelegt werden.

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Claims

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank DIpI. Ing. H. Haudc - Dioi Phys. W. Schmitt DIpI. Ing. E. Greslis - Dipl. Ing. VV. Wehnelt • München 2, K&zarfctraSe 25 Telefon 5380586 The Bendix Corporation Executive Offices Bendix Center 9. Februar 1973 Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-2512 Patentansprüche

1.. Hydraulischer Verstärker mit einem eine Druckammer enthaltenden Gehäuse, einem ersten innerhalb der Druckkammer verschiebbaren Kolben und einem durch eine Bedienungsperson betätigbaren Ventilorgan, welches innerhalb des Gehäuses aus einer Ruheposition bewegbar ist, um zunehmend höheren Druck eines Fluids in die Druckkammer gelangen zu lassen, und mit einer den Druck begrenzenden Einrichtung, welche die weitere Bewegung des Ventilorgans blockiert, wenn der Druck innerhalb der Druckkammer einen vorbestimmten Wert erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druck begrenzende Einrichtung aus einem in dem Gehäuse (12) verschiebbaren zweiten Kolben (54) besteht, welcher erste (66) und zweite (72) Kammern zwischen den entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbens und den Gehäusewänden bildet, wobei die erste Kammer gegenüber einem Fluidbehälter geöffnet ist, daß ein Kanal (76,76·) wenigstens einen Teil des unter Druck in die Druckkammer (16) gelangenden Fluids in die

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zweite Kammer (72) gelangen läßt, wenn der in der Druckkammer entstehende Druck einen vorbestimmten Wert erreicht, daß elastische Mittel (60) den zweiten Kolben elastisch in vom Ventilorgan abgewandter Richtung verspannen, und daß der zweite Kolben in Anlage an das Ventilorgan verlagerbar ist, um eine weitere Bewegung desselben zu verhindern, wenn der Druck innerhalb der zweiten Kammer einen vorbestimmten Druckwert erreicht hat.

2. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (76,76') die zweite Kammer (72) mit der Druckkammer (16) verbindet.

3. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Kanal (76,76·) befindliches zweites Ventil (78) die Verbindung über den Kanal ver-

hindert, bis das in die Druckkammer (16) gelangende Fluid j den vorbestimmten Druckwert erreicht hat, wonach wenigstens ein.Teil des unter Druck stehenden Fluids in die zweite Kammer (72) abführbar ist.

4. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine die Strömung einschnürende Öffnung (86) durch den zweiten Kolben (54) erstreckt, um eine begrenzte Verbindung aus der zweiten Kammer (72) in die erste Kammer (66) zu ermöglichen.

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5. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Gehäuse eine mit einer Fluiddruckquelle verbundene Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und eine an einen Fluidbehälter angeschlossene Ablaßöffnung aufweist, während das erstgenannte Ventil die Fluidverbindung zwischen den Öffnungen und der Druckkammer steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (60) mit der Ablaßöffnung (26) verbunden ist.

6. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 5, mit einer im Gehäuse bestehenden Bohrung, welche an die Öffnungen und an die Druckkammer angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (54) in einem Ende der Bohrung (14) eingesetzt ist, daß das erstgenannte Ventil (28) aus einer Ventilspindel besteht, welche innerhalb der Bohrung (14) verschiebbar und aus ihrer Ruheposition in Richtung des zweiten , Kolbens (54) verlagerbar ist * um zunehmenden Druck in die Druckkammer (16) gelangen zu lassen, und daß der zweite KoI- ■.

ben (54) an einem Ende der Ventilspindel (28) anlegbar ist,

um deren weitere Bewegung zu verhindern, wenn der Druck des j in die Druckkammer gelangenden Fluids den vorbestimmten Wert j erreicht hat. j

7. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-' net, daß in der Bohrung zwischen einem Ende der Ventilspindel und dem zweiten Kolben eine Unterteilung (50) angeordnet ist, daß der zweite Kolben mit einem Plunger (56,58) versehen ist,

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welcher sich durch die Unterteilung erstreckt und an die Ventilspindel (28) anlegbar ist, wobei die Unterteilung mit einem Ende der Ventilspindel zusammenwirkt und eine Kammer (48) gegenüber dieser bildet, daß die erste Kammer (66) zwischen der Unterteilung und dem zweiten Kolben gebildet ist, und daß in der Ventilspindel eine Leitung (46) besteht, welche die Kammer mit der Druckkammer (16) verbindet.

8. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 7,, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (76) die Kammer (48) mit der zweiten Kammer (72) verbindet.

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