DE2348857A1

DE2348857A1 - Hydraulischer servo-bremsmechanismus

Info

Publication number: DE2348857A1
Application number: DE19732348857
Authority: DE
Inventors: Kenneth Bruce Swanson
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1972-10-02
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1974-04-11
Also published as: BR7307513D0; FR2201213B1; JPS4993775A; IT993957B; FR2201213A1

Description

Dr. O. Loesenbedc Dipl.-Ing. Loesenbeck

48 Bielefeld, Herfwdar Stnftt 17

Midland-Ross Corporation, 55» Public Square, Cleveland,

Ohio 44113, USA

Hydrauli scher Servo-Bremsmechanismus

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Servo—Bremsmechanismus und insbesondere eine Steuereinrichtung für einen solchen Servo-Bremsmechanismus.

Die bislang bekannten hydraulischen Servo-Bremsmechanismen sind derart ausgestaltet, daß die Grosse der Abgabekraft, die auf die Bremsen übertragen wird, vom Bremsbenutzer während des gesamten Bremsbetätigungsvorganges gefühlt wird, obwohl jedoch die anfängliche Abgabekraft des Servo-Bremsmechanismusses dazu benutzt wird, (Totgang od. dgl. im Bremssystem· zu überwinden. Beispielsweise in Bremssystemen, die mit Bremstrommeln an den Rädern arbeiten und innere, sich ausdehnende Bremsschuhe haben, die das Bremsen bewirken, müssen tatsächlich bis zu 1,8 at oder noch mehr Hydraulikdruck aufgebracht werden, um die Reibung der verschiedenen Dichtungen, Federn u. dgl. zu überwinden, um die Schuhe in die Anlagestellung an die Bremsfläche der Trommel zu bringen. Bei den bislang bekannten hydraulischen Servo-Bremsmechanismen wird diese anfängliche Abgabekraft vom Benutzer erfühlt, wenn er die Bremse betätigt, wobei diese Kraft Ja gar nicht im Sinne der Hevorbringung einer Bremswirkung zum Anhalten des Fahrzeuges wirksam wird. Demzufolge bekommt der Benutzer auch ein falsches Gefühl für das Ausmaß der Betätigung der Bremsen. Wenn die Servo-Bremsmechanismen zusammen mit Scheibenbremsen

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benutzt werden, ist dieser Zustand nicht so ausgeprägt, üblicherweise werden Jedoch sowohl Scheibenbremsen wie Srommelbremsen am selben Fahrzeug benutzt und es wäre sehr zweckmässig, bei der Auslegung diese anfängliche Abgabekraft, die vom Servo-Bremsmechanismus gefordert wird, bevor das Bremsen anfängt, mit zu berücksichtigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Servo-Bremsmechanismus zu schaffen, mit dessen Hilfe der Benutzer genau das Ausmaß bzw. die Grosse der Bremsbetätigung erfühlt, während die anfängliche Abgabekraft des Bremsmechanismus se s, die lediglich zum "Überwinden des üotganges im System und zum Überwinden der Reibung im Bremsmechanismus benutzt wird, vom Benutzer nicht erfühlt wird.

Die erfindungsgemässe Lösung ergibt sich aus dem Hauptanspruch. Weitere Besonderheiten und besondere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den UnteranSprüchen.

Mit dem Erfindungsgegenstand ist ein hydraulischer Servo-Bremsmechanismus geschaffen, der in zwei Stufen arbeitet. In der ersten Wirkungsstufe wird eine ausreichende Abgabekraft erzeugt, um den Totgang und die Reibungen der verschiedenen Bremsmechanismen des Systems zu überwinden. Diese Abgabekraft wird vom Benutzer jedoch, nicht erfühlt. In der zweiten Wirkungsstufe wird dann die Bremse tatsächlich betätigt und die hierzu erforderliche Abgabekraft wird vom Benutzer im direkten Verhältnis zur Stärke der Bremsbetätigung erfühlt. Ferner ist gewährleistet, daß bei dem erfindungsgemässen hydraulischen Bremsmechanismus der Benutzer den Bremseffekt an den Rädern genau erfühlt, wenn die Servo-Kraft zur Unterstützung der Bremsung zur Verfügung steht, wobei der hydraulische Servo-Bremsmechanismus im Falle des Fehlens des Hydraulikdruckes im Sinne einer Unterstützung der Bremsung durch die physische Kraft des Benutzers allein ohne weiteres betätigt werden kann.

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Ein "bevorzugtes Aüsführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die "beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Servo-Bremsmechanismus

gemäss der Erfindung,
Figur 2 die Wirkkurve des Servo-Bremsmechanismusses nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Servo-Bremsmechanismus 10 erhält hydraulischen Druck von einer Druckmittelquelle 12 über eine Leitung 14-, wobei die Hydraulikflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 16 zur Druckmittelquelle zurückgefördert werden kann. Die Druckmittelquelle 12 kann Teil eines Hydraulikkreises wie beispielsweise eines Kraftsteuerungssystemes eines Fahrzeuges sein oder sie kann Teil eines gesonderten Hydraulikkreises mit einer gesonderten Pumpe sein. Die Druckmittelquelle kann beliebiger Bauart sein. Für das Verständnis der vorliegenden Erfindung genügt es, daß ein ausreichend grosser hydraulischer Druck in den Servo-Bremsmechanismus 10 eingespeist werden kann.

Der Servo-Bremsmechanismus 10 wird durch ein Fusspedal 18 betätigt, das ein Eingangsglied 20 bewegt, um die Arbeit des Bremskraftgebers zu steuern, was in der Bewegung eines Abgabegliedes 22 resultiert, um einen üblichen hydraulischen Hauptzylinder 23 zu betätigen, der Teil eines konventionellen hydraulischen Bremssysteme s ist.

Der Servo-Bremsmechanismus 10 weist ein Gehäuse auf, das aus einem vorderen Gehäuseabschnitt 24 besteht, an dem der Hauptzylinder 23 in üblicher Weise befestigt werden kann, sowie einer rückwärtigen Verschlussplatte und Gehäuseabschnitt 26, der mit Gewindebolzen 28 versehen ist, mit denen das gesamte Gehäuse sowie der Hauptzylinder 23 in der üblichen Weise im Motorraum eines Fahrzeuges befestigt werden können. Die Gehäuseabschnitte

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24 und 26 sind flüssigkeitsdicht miteinander verbunden und bilden eine ringförmige Kammer 30, in die Hydraulikflüssigkeit von der Druckmittelauelle 12 über die Leitung 14 eingespeist wird.

In dem vorderen Gehäuseabschnitt 24 ist gleitend eine Kolbenanordnung 32 geführt. Die durch die Leitung 14 in die Kammer 30 eingeförderte Hydraulikflüssigkeit wird von einer Steuereinrichtung 34 gesteuert, die durch die Bewegung des Eingangsgliedes 20 betätigt wird. Durch die Bewegung des Pedales 18 im Sinne einer Bremsung wird die Steuereinrichtung 34 so betätigt, daß der Druck in dem Gehäuse 24, 26 auf der, gesehen auf die Zeichnung, rechten Seite der Kolbenanordnung 32 gesteigert wird und die Kolbenanordnung 32 dadurch nach links bewegt wird, so daß eine Kraft auf das Abgabeglied 22 ausgeübt wird, das seinerseits den Hauptzylinder 23 im Sinne einer Betätigung der Bremsen betätigt.

Der vordere Gehäuseabschnitt 24 ist mit einer abgesetzten Bohrung versehen, die einen grossen Bohrungsabschnitt 36, einen mittleren Bohrungsabschnitt 37 und einen kleinen Bohrungsabschnitt 38 aufweist. In dem grossen Bohrungsabschnitt 36 ist ein zylindrischer Absatz 40 des rückwärtigen Gehäuseabschnittes 26 angeordnet. Ferner ist in der abgesetzten Bohrung die Kolbenanordnung 32 angeordnet. Die Kolbenanordnung 32 besteht aus zwei Kolben, und zwar einem im Durchmesser grösseren Kraftgeberkolben 42, der abgedichtet, jedoch gleitend in dem mittleren Bohrungsabschnitt 37 geführt ist und einen im Durchmesser kleineren Abgabekolben 44, der abgedichtet, jedoch gleitend in dem kleinen Bohrungsabschnitt 38 geführt ist. Der Kraftgeberkolben 42 ist im wesentlichen-topfförmig ausgebildet und besitzt eine sich nach vorne erstreckende hohle Stange 46, die gleitend in einer Zentralbohrung 48 des Abgabekolbens 44 angeordnet ist. Der Abgabekolben 44 ist an einem Ende mit dem stangenförmigen Abgabeglied 22 verbunden, das in seinem mittleren Bereich gleitend in einem Dichtlager 52 in der Stirnwand des Bohrungsabschnittes 38 geführt ist. Das aus dem Servo-Mechanismus 10 vorstehende Ende des stangenförmigen Abgabegliedes 22 ist mit einem kugelförmigen

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Zapfen 54 versehen, der in die Stange 22 eingeschraubt ist und der eine einstellbare Verbindung zwischen dem Kolben des Häuptzylinders 23 ermöglicht, der am Ende des vorderen Gehäuseabschnittes 24 in axial fluchtender Lage zu dem stangenförmigen Abgabeglied 22 angeordnet ist.

Die Stange 4-6 des Kraftgeberkolbens 42 hat einen axialen Durchlass 56, durch den die in dem Gehäuse auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Kolbenanordnung 32 gebildeten Kammern miteinander in leitende Verbindung gesetzt sind. Das linke Ende des Durchlasses 56 steht mit dem linken Ende der Zentralbohrung 48 in dem Abgabekolben 44 in leitender Verbindung und ein radialer Durchlass 58" verbindet die Zentralbohrung 48 mit einer Auslasskammer 60, die von dem Bohrungsabschnitt. 38 und der Kolbenanordnung 32 gebildet wird. Das rechte Ende des Durchlasses 56 endet in einen ringförmigen Ventilsitz 62, der in dem töpfförmigen Kraftgeberkolben 42 gebildet ist und der von einem Auslassventilstück 63 geschlossen werden kann.

Die abgesetzten Bohrungsabschnitte 36 und 37 auf der rechten Seite des Kraftgeberkolbens 42 bilden eine Kraftgeberkammer 64, in der der hydraulische Flüssigkeitsdruck von der Steuereinrichtung 34 so reguliert wird, daß, wenn der Druck erhöht wird, die KoIbenanOrdnung 32 nach links aus der in der Zeichnung dargestellten Stellung heraus bewegt wird, um den Hauptzylinder 23 im Sinne einer Betätigung der Bremsen zu betätigen.

Der Raum in dem Bohrungsabschnitt 37 zwischen dem Kraftgeberkolben 42 und dem Abgabekolben 44 bildet eine Pedalhubsteuerkammer, die unter der steuernden Wirkung eines Ventiles 66 steht, das mit der Steuerkammer 65 über'einen Durchlass 67 und mit der Kraftgeberkammer 64 über die Durchlässe 68 und 69 in leitender Verbindung steht. Die Pedalhubsteuerkammer 65 und das Ventil 66 bewirken die Steuerung des Verhältnisses der Pedalbewegung 18 zu der Bewegung des Abgabegliedes 22. Die Steuerkammer 65 und das Ventil 66 bilden nicht Teil dieser Anmeldung und es ist für

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das Verständnis des Anmeldungsgegenstandes lediglich erforderlich, zu wissen, daß die hydraulische Flüssigkeit in der Steuerkatnmer 65 normalerweise von der Flüssigkeit im übrigen Bereich des Servo-Bremsmechanismusses 10 abgetrennt ist und daß während der Bewegung der Kolbenanordnung 32 nach links das Flüssigkeitsvolumen in der Steuerkammer 65 konstant bleibt. Demzufolge bewirkt dann, wenn der Kraftgeberkolben 42 sich um eine vorgegebene Strecke in dem Bohrungsabschnitt 37 nach links bewegt, die in der Steuerkammer 65 eingefangene Hydraulikflüssigkeit, daß sich der Abgabekolben 44 um eine grössere axiale Strecke in dem Bohrungsabschnitt 38 bewegt. Unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie beispielsweise beim Ausfall des Druckes in der Druckmittelquelle 12 oder dann, wenn dieser Druck vollständig aufgebracht wurde, kann die in der Steuerkammer 65 befindliche Flüssigkeit aus der Steuerkammer durch das Ventil 66 hindurch in die Kraftgeberkammer 64- gelangen, um es dem Ifcraftgeberkolben 4-2 und dem Abgabekolben 44 zu ermöglichen, sich zusammen miteinander zu bewegen. Das Ventil 66 dient ebenfalls dazu, Flüssigkeit von der Kraftgeberkammer 64· in die Steuerkammer 65 unter Betriebsbedingungen einzuleiten die ein Wiederauffüllen des Flüssigkeitsvolumens in der Steuerkammer 65 erfordern.

Die Steuereinrichtung 34- ist in einem zylindrischen Abschnitt des rückseitigen Gehäuseabschnittes 26 abgestützt und beinhaltet ein im wesentlichen rohrförmiges Steuerglied 70» das gleitend ein im wesentlichen rohrförmiges Ventilgehäuseteil 72 trägt, das seinerseits gleitend einen Ventilstössel 74 trägt. Das rohrförmige Steuerglied seinerseits ist gleitend in einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 76 angeordnet, die sich in dem rückwärtigen Gehäuse ab schnitt 26 befindet. Die Bohrung 76 weist an ihren einander gegenüberliegenden Enden Abschnitte geringeren Durchmessers auf, in denen Dichtungen 78 und 79 angeordnet sind, die mit dem Aussenmantel des rohrförmigen Steuergliedes 70 im Sinne einer flüssigkeitsdichten, jedoch gleitfähigen Lagerung zusammenwirken. Der verbreiterte Abschnitt der

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Bohrung 76 zwischen den Dichtungen 78 und 79 bildet eine ringförmige Kammer 80 um den Aussenmantel des Steuergliedes 70 herum, die die Hydraulikflüssigkeit von der Kammer 30 über radial verlaufende Durchlässe 82 empfängt.

Das linke Ende des rohrförmigen Steuergliedes 70 weist ein verbreitertes Kopfstück 84 auf, das von dem linken Ende des zylindrischen Ansatzes 40 des Gehäuseabschnittes 26 vorsteht und das normalerweise innerhalb des topfförmigen Kraftgeberkolbens 42 liegt. In das verbreiterte Kopfstück 84 ist eine Kappe 86 flüssigkeitsdicht eingeschraubt, die eine Dichtung 88 trägt, die mit dem Aussenmantel des Ventilgehäuseteiles 72 an dessen linkem Ende in Wirkverbindung steht. Die Dichtung 88 gewährleistet eine flüssigkeitsdichte Verbindung, ermöglicht aber andererseits eine Gleitbewegung des Ventilgehäuseteiles 72 relativ zu dem rohrförmigen Steuerglied 70. Das rechte Ende des Ventilgehäuseteiles 72 ist gleitend in einem Bohrungsabschnitt 90 gelagert, der sich in dem Steuerglied 70 befindet und dieses rechte Ende ist mit einer Mehrzahl von ringförmigen Huten 92 versehen. Die Nuten bilden eine Druckdichtung, die ein geringes Durchsickern der Hydraulikflüssigkeit, die in den Nuten 82 eingefangen ist, ermöglichen, so daß die Hydraulikflüssigkeit dann als Schmiermittel zwischen dem Ventilgehäuseteil 72 und dem Steuerglied 70 wirkt und damit die relative Gleitbewegung dieser Teile mit einem Minimum an Eeibung geschieht=» Jegliche Flüssigkeitsdurchsickermenge hinter den Nuten 82 wird innerhalb des Servo-Bremsmechanismusses 10 zurückbehalten. Der Aussenmantel des Ventilgehäuseteiles 72 zwischen der Dichtung 88 und den ringförmigen Nut.en 92 liegt abständig von der inneren Bohrungswand des Steuergliedes 70, so daß eine im.wesentlichen ringförmige Kammer °Λ gebildet ist, die über, radiale Durchlässe 95 mit der Kammer 80 in leitender Verbindung steht.

Das Ventilgehäuseteil 72 wird relativ zu dem Steuerglied 70, wie in der Zeichnung dargestellt, nach rechts gedruckt gehalten, und zwar mittels einer Rückholfeder 96, die sich einerseits an

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einem Flansch 97 an der Aussenseite des Ventilgehäuseteiles 72 und andererseits an der Kappe 86 abstützt. Die Rückholfeder 96 drückt dabei letzlich auf einen Stangenabschnitt 98 am rechten •Ende des Ventilgehäuseteiles 72, der durch eine Öffnung in einem Innenflansch 99 in cLem Steuerglied 70 vorsteht und dabei an einem Einleitstück 100 anliegt. Das Einleitstück 100 ist mit einer Dichtung 101 versehen und ist gleitend in einem abgesetzten Bohrungsabschnitt 102 am rechten Ende des rohrförmigen Steuergliedes 70 gelagert und ist ferner mit dem einen Ende des rohrförmigen Eingangsgliedes 20 verbunden, so daß bei einer Bewegung des Bremspedales 18 das Ventilgehäuseteil 72 nach links relativ zu dem Steuerglied 70 gegen die Wirkung der Rückholfeder 96 bewegt wird.

Der Ventilstössel 74-, der gleitend in den im wesentlichen rohrförmigen Ventilgehäuseteil 72 angeordnet ist, beinhaltet ein Auslassventil stück mit einer Stange 104, die vom linken Ende des Ventilgehäuseteiles 72 vorsteht und an ihrem freien Ende mit einem Teller 106 versehen ist, der das Verschlussteil des Auslassventiles 63 trägt, das normalerweise abständig von dem ringförmigen Auslassventilsitz 62 in dem Kraftgeberkolben 42 liegt, das aber auf diesen Sitz aufgesetzt werden kann. Die Stange 104 liegt abständig zu dem Ventilgehäuseteil 72 und ermöglichst somit einen freien Flüssigkeitsdurchfluss. Die Stange ist mit ihrem einen Ende in ein Einlassventil stück 107 eingeschraubt, das mit einer im wesentlichen konischen Fläche 108 versehen 1st, die auf eine als Ventilsitz dienende innere Schulter 110 in der Bohrung des Ventilgehäuseteiles 72 aufsetzen kann. Die Segelfläche 108 und die Schulter 110 bilden das Einlassventil des Servo-Bremsmechanismusses. An seinem rechten· Ende ist das Einlassventil stück 107 mit einer Mehrzahl ringförmiger Nuten 111 versehen, die eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Einlassventilstück 107 und dem Ventilgehäuseteil 72 bewirken. Der Ventilstössel 74 wird ralativ zu dem Ventilgehäuseteil 72 nach links durch eine Feder 112 gedruckt gehalten,

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deren eines Ende in einer Bohrung 114 in dem Einlassventilstück 10? und deren anderes Ende an einer Innenwandung des Ventilgehäuseteiles 72 abgestützt ist. Die leder 112 hält normalerweise das Einlassventil 108, 110 geschlossen. Der Ventilstossel 74 ist auf seiner ganzen Länge mit einer Axialbohrung 116 versehen, durch die die an den gegenüberliegenden Enden, des - " Ventilstösseis 74 liegenden Kammern in leitender Verbindung miteinander gehalten werden.

Die in der Kammer 30 befindliche unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit steht an der einen Seite des Einlassventiles 108, 110 über die Kammern 80, 94 und über radiale Durchlässe 118 über eine in dem Ventilgehäuseteil 72 befindliche Kammer 119 zur Verfügung.

Die gesamte Steuereinrichtung 34 mit dem rohrförmigen Steuerglied 70, dem Ventilgehäuseteil 72 und dem Ventilstössel 74 wird bezüglich des Kraftgeberkolbens 42 nach links von einer Feder 120 gedrückt gehalten, deren eines Ende an einem Flansch 122 der Kappe 86 und deren anderes Ende gegen einen Sprengring 124 abgestützt ist, der in einer ringförmigen Nut innerhalb des topfförmigen Kraftgeberkolbens 42 sitzt.

Befindet sich der Servo-Bremsmechanismus in seiner unbetätigten Stellung, haben seine verschiedenen Teile die in der Zeichnung dargestellte Stellung und der gesamte Servo-BremsmecbsßLsmus ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeitsdruck aus der Druckmittelquelle 12 steht in den verschiedenen Kammern,- also insbesondere den Kammern 30, 80, 94 und 199 und damit am Einlassventil 108, 110 zur Verfügung. Der Druck der hier befindlichen Hydraulikflüssigkeit ist gleich dem Druck, wie er von der Druckmittelquelle 12 geliefert wird. Der Rest des Servo-Bremsmechanismusses mit seinen verschiedenen Durchlässen und Kammern befindet sich auf Rücklaufdruck, d.h. einem Druck, wie er in der Rücklaufleitung 16 herrscht ^ der normalerweise in der Grössenordnung von 0,4 at oder weniger liegt, wie in den meisten hydrau-

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Iisehen Kreisläufen üblich, wie sie beispielsweise für Kraftsteuerungssysteme eingesetzt werden.

Soll eine Betätigung der Bremse erfolgen, wird eine Kraft zur Bewegung des Fusspedales 18 aufgebracht und diese Bewegung wird durch das stangenförmige Eingangsglied 20 auf das Einleitstück 110 und damit auf das Ventilgehäuseteil 72 übertragen. Hierdurch wird die Rückholfeder 96 des Ventilgehäuseteiles 72 zusammengedrückt und das Ventilgehäuseteil 72 bewegt sich relativ zu dem Steuerglied 70, das durch seine Anlage an den Kraftgeberkolben 42 festgehalten wird. Die Bewegung des Ventilgehäuseteiles 72 bringt ebenso die Bewegung des Stössels 74- bei geschlossenem Einlassventil 108, 110 mit sich, bis das Verschlussteil des Auslassventiles 73 sich auf den ringförmigen Ventilsitz 62 des Auslassventiles aufsetzt. An diesem Punkt wird dann die Kraftgeberkammer 64 von der Rücklauf leitung 16 und auch von der Druckmittelquelle12 abgetrennt. Sitzt das Verschlussteil des Auslassventiles 63 auf dem Auslassventilsitz 62 auf, und wird eine weitere Bewegung des Bremspedales 18 auf das Ventilgehäuseteil 72 übertragen, so bewegt sich dieses relativ sowohl zu dem festgesetzten Steuerglied 70 wie zu dem nunmehr festgesetzten Stössel 74·· Eine solche Bewegung des Ventilgehäuseteiles 72 geschieht gegen die Rückdrückkraft der Feder 112 und führt zu einem Abheben der Kegelfläche 108 des Einlassventiles von dem Sitz 110 des Einlassventiles. Die Öffnung des Einlassventiles 108, 110 ermöglicht es, daß unter hohem Druck stehende Flüssigkeit von der Kamm er 30 zu der Kraftgeberkammer 64 am rechten Ende des Kraftgeberkolbens 42 gelangt. Die Steigerung des Druckes in der Kraftgeberkammer 64 bewirkt eine Bewegung der Kolbenanordnung 32 nach links infolge des geringeren Druckes, entsprechend dem Bücklauf druck, in der Auslasskanal er 60 auf der linken Seite der Kolbenanordnung 32. Wenn der Druck in der Kraftgeberkammer 64 steigt und auf die KoIbenanOrdnung 32 einwirkt, um diese nach links zu bewegen, wirkt der gleiche Druck auf das Steuerglied 70 über einen Virkbereich, der umschrieben ist von

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der Dichtung 78 abzüglich, des Bereiches, der von dem geschlossenen Einlassventil 108, 110 definiert ist, um so eine Kraft auf das Steuerglied 70 auszuüben und es nach rechts bezüglich sowohl des Kraftgeberkolbens 42 wie auch des Ventilgehäuseteiles 72 zu, drücken. An diesem Punkt ist es wichtig zu vermerken, daß mit Ausnahme der auf den Druck ansprechenden Bereiche des Kraftgeberkorbens 42 und des Steuergliedes 70 sämtliche anderen Bereiche des Servo-Mechanismusses 10, die Drücken unterworfen sind, im Gleichgewicht stehen. Zum Beispiel ist darauf hinzuweisen, daß der hohe Druck, der über die Druckmittelquelle 12 in die ringförmige Kammer 80 eingespeist wird, in gleicher Weise in entgegengesetzten Eichtungen auf die Dichtungen 78 und 79 wirkt. Der gleiche Druck in der ringförmigen Kammer 94, die das Ventilgehäuseteil 72 umgibt, widä; in gleicher Weise, jedoch in entgegengesetzten Eichtungen auf die Dichtung 88 und auf die von den ringförmigen Nuten 92 gebildete Dichtung. Ferner wirkt der von ' der Druckmittelquelle 12 eingespeiste hohe Druck in der Kammer 119 in gleicher Weise in entgegengesetzten Eichtungen auf das geschlossene Einlassventil 108, 110 und nach rechts auf die ringförmigen Nuten 111 in dem Stössel 74. Die verschiedenen genannten Teile und Dichtungen sind so dimensioniert, daß sie jeweils gleich gross sind, so daß die auf sie einwirkenden Drücke sich aufheben. So ist beispielsweise der von dem geschlossenen Auslassventil 62, 63 gleich den Bereichen, die umschrieben werden von der Dichtung 88, dem geschlossenen Einlassventil 108, 110, der von den Nuten 1ή1 in dem Ventil stössel 74 gebildeten Dichtung, der von den Nuten 92 in dem Ventilgehäuseteil 72 gebildeten Dichtung und der Dichtung 101 zwischen dem Einleitstück 100 und dem Steuerglied 70. Als Ergebnis hiervon werden der Eücklaufdruck in dem Servo-Bremsmechanismus 1O₅ der für alle praktischen Fälle etwa dem Atmosphärendruck entspricht und der Atmosphärendruck, der das JLussere des hydraulischen Servo-Bremsmechanismusses umgibt, ausgeglichen. Der variable Druck in der Kraftgeberkammer 64, der nach links auf das geschlossene Auslassventil 62, 63 während der Betätigung des Servo-Mechanismusses

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wirkt, wird durch den gleichen Druck ausgeglichen, der nach rechts auf den gleich grossen Bereich, den das geschlossene Einlassventil 108, 110 bildet, ausgeglichen. Dieser Bereich wird von dem Bereich des Steuergliedes 70 an der Dichtung 78 abgezogen, um den effektiven auf den Druck ansprechenden Bereich des Steuergliedes 70 zu bestimmen, der in der Kraftgeberkammer 64 dem Druck ausgesetzt ist.

In der Anfangsphase der Betätigung des Bremsmechanismusses 10 arbeitet der das Steuerglied 70 relativ zum Kraftgeberkolben 42 nach rechts drückende Druck gegen den Widerstand der Feder 120, die somit ein Reaktionsmittel darstellt. Die Bewegung des Steuergliedes 70 relativ zum Kraftgeberkolben 72 nach rechts setzt sich fort, bis der Innenflansch 99 das Einle it stück 100 berührt. Bis zu diesem Betriebspunkt wird alle Kraft, die aus dem Druck in der Kraftgeberkammer 64 resultiert und die auf den Druck ansprechende Fläche des Steuergliedes 70 wirkt und dieses relativ zu dem Kraftgeberkolben 72 nach rechts bewegt, von der als Eeak— tionsmittel wirkenden Feder 120 absorbiert, die zwischen dem Steuerglied 70 und dem Kraftgeberkolben 42 wirkt. Nachdem jedoch der Innenflansch 99 in Berührung mit dem Einleitstück 100 steht, wird jedoch jeglicher nachfolgender Kraftzuwachs infolge eines Anwachsens des Druckes in der Kraftgeberkammer 64, der auf das Steuerglied 70 übertragen wird, auf das Einleitstück 100 übertragen und demzufolge auf das Eingangsglied 20 und das Pedal 18, was damit dem Fuss des Benutzers entgegenwirkt. Diese Kraft ist geringer und steht in direkter Proportion zu der Kraft, die nach links auf den grösseren auf den Druck ansprechenden Bereich des Kraftgeberkolbens 42 zur Betätigung der Bremsen wirkt und es ist die Reaktion bzw. das Gefühl, mit dem der Benutzer das Ausmaß der Betätigung der Bremse erfühlen kann. Danach führt jede weitere Bewegung des Bremspedales 18 in der Bremsbetätigungsrichtung zu einer Bewegung des Steuergliedes 70 und des Ventilgehäuseteiles 72 als eine Einheit.

Um die weitere Bewegung der KoIb en an Ordnung 32 nach links in ' * 409815/0855

Bremsbetätigungsrichtung zu gewährleisten, ist es erforderlich, kontinuierlich den Druck in der Kraftgeberkammer 64 zu steigern, Hierzu müssen das Auslassventil 62, 63 geschlossen und das Einlassventil 108, 110 offengehalten werden. Dieses wiederum bedingt, daß das Steuerglied 70 sowie auch das Ventilgehäuseteil 72 und der Ventilstössel 74- der Bewegung des Kraftgeberkolbens 42 folgen. Demzufolge werden diese Ventile auch als Nachfolger ventile bezeichnet, da die Bewegung des Ventiles der Bewegung des Kolbens folgen muss.

Nachdem die KoIbenanOrdnung 32 die Bewegung nach links in Bremsbetätigungsrichtung beginnt, um die Kraft auf das Abgabeglied 22 und damit auf'den Hauptzylinder 23 zu übertragen und nachdem die gewünschte Bremsstärke erreicht wurde, wird die auf das Fusspedal 18 aufgewandte Kraft konstant erhalten. Als Ergebnis hiervon bewegt sich der Kraftgeberkolben 42 nach links um ein zusätzliches Maß relativ zu dem dann ortsfesten Ventilgehäuseteil 72, so daß sich der Ventilstössel 74- um ein bestimmtes Maß nach links zusammen mit dem Kraftgeberkolben 42 bei geschlossenem Auslassventil 62, 63 bewegen kann, so daß die Kegelfläche 108 des Einlassventiles sich auf den zugeordneten Sitz 110 setzen kann, um die Kraftgeberkammer 64 von der Kammer 30 abzutrennen. Dies ist der Betriebszustand des Bremskraftgebers, in dem der Druck in der Kraftgeberkammer 64 konstant aufrecht erhalten wird und in dem die Bremse auf einem bestimmten Betätigungsgrad gehalten wird. Zusätzliches Bremsen kann durch Aufbringung einer zusätzlichen Kraft auf das Bremspedal 18 aufgebracht werden, mit der das Ventilgehäuseteil 72 nach links bewegt wird, um erneut das Einalssventil 108, 110. zu öffnen, oder aber die Bremse kann gelüftet werden, indem man die physische Kraft, die man auf das Bremspedal 18 ausübt, verringert oder ganz fortnimmt. Zur Lüftung der Bremsen, nachdem ein gewünschtes Bremsungsausmaß erreicht wurde, wird die Kraft vom Fusspedal 18 fortgenommen, so daß das Ventilgehäuseteil 72 sich relativ zu dem Steuerglied 70 nach rechts bewegen kann,

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und zwar unter Wirkung der Rückholfeder 96, so daß die Feder 112 den Ventilstössel 74 in dem Ventilgehäuseteil 72 nach links "bewegen kann, "bis das"Einlassventil 108, 110 geschlossen ist. Danach öffnet die fortgesetzte Bewegung des "Ventilgehäuseteiles 72 das Auslassventil 62, 63· Die öffnung des Auslassventil es ermöglicht es, den Flüssigkeitsdruck in der Kraftgeberkammer 64 über den Durchlass 56 in die Rücklauf leitung 16 abzubauen. Mit Abfall des Druckes in der Kraftgeberkammer 64 drückt eine Hückholfeder 126, die zwischen dem Dichtlager 52 und dem Abgabekolben 44 wirkt, die EoIbenanOrdnung 32 nach rechts. Wenn sich die EoIbenanOrdnung 32 ihrer Ausgangsstellung nähert, drückt die Feder 120 die Kappe 86 des Steuergliedes 70 in Berührung mit dem Kraftgeberkolben 42, so daß alle Teile in die Stellung zurückkehren, in der sie in der Zeichnung gezeigt sind.

Bei einer bestimmten maximalen Bremsung, kann sämtlicher von der Druckmittelquelle 12 zur Verfügung gestellter Druck zur Bewegung der Kolben anordnung 32 nach links im Sinne der Bremsbetätigung aufgebraucht sein. Dies ist die sogenannte Auslaufphase, bei der eine zusätzliche Bremskraft, wenn sie erforderlich, ist, nur noch, durch eine zusätzliche physikalische Kraft des Benutzers aufgebracht werden kann. An dem Auslaufpunkt, an dem der gesamte Servo-Druck aufgebraucht wurde, liegt das Steuerglied 70 an dem Einleitstück 100 über den Innenflansch 99 an. Das Auslassventil 62, 63 bleibt geschlossen und das Einlassventil 108, 110 geöffnet. Die physische,auf das Pedal 18 aufgebrachte Kraft wird daher über das Eingangsglied 20, das Einleitstück 100 und das Steuerglied 70 übertragen, das sich in Anlage an die Innenwandung des Kraftgeberkolbens 42 bewegt, um diesen nach links zu bewegen. Demzufolge wird der Druck in der Pedalhub st euerkammer 65 zwischen dem Kraftgeberkolben 42 und dem Abgabekolben 44 durch den auf das Pedal 18 aufgebrachten Kraftbetrag gesteigert und hierdurch wird das Steuerventil 66 betätigt, so daß Flüssigkeit aus der Kammer 65 durch den Durchlass 67? das offene Steuerventil 66 und durch die Durchlässe 68 und 69 in die Kraftgeberkammer 64 über-

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strömen kann. Dies ermöglicht es dem Kraftgeberkolben 42, sich in Anlage mit dem Abgabekolben 44 zu bewegen. Danach bewe-r gen sich der Kraftgeberkolben 42 und der Abgabekolben 44 als Einheit, um die physische Kraft von dem Pedal 18 direkt auf das Abgabeglied 22 und den Hauptzylinder 23 im Sinne einer zusätzlichen Bremsung zu übertragen. In gleicher Weise erfolgt eine Kraftübertragung, wenn die Druckmittelquelle 12 ausfallen sollte, so daß keinerlei Servo-Druck zur Betätigung des Servo-Bremsmechanismusses zur Verfügung steht. In diesem Fall wird die physische Kraft, die auf das Pedal 18 aufgebracht wird, in der vorstehend beschriebenen Weise auf das Einleitstück 100, das Steuerglied 70, den Kraftgeberkolben 42, den Abgabekolben 44, das Abgabeglied 22 und den Hauptzylinder 23 übertragen.

Die Wirkungsweise des Servo-Bremsmechanismusees wird besonders deutlich durch die in Fig. 2 dargestellte Wirkkurve, bei der die Eingangskraft am Eingangsglied 20 und die resultierende Ausgengskraft am Abgabeglied 22 in Funktion zueinander gesetzt sind. Die zwischen den Kurvenpunkten A und B aufgebrachte Eingangskraft ist eine kleine Kraft, die erforderlich ist, um die verschiedenen Federwirkungen und Reibungen der Dichtungen u. dgl. zu überwinden, bevor irgendeine Abgabekraft am Abgabeglied 22 aus der Kraftaufbringung resultiert und die ferner erforderlich ist, um das Auslassventil 62, 63 in seine Schließstellung zu bringen. Der Kurvenpunkt B stellt die Betriebsphase dar, bei der das Auslassventil 62, 63 und das Einlassventil 108, 110 geschlosse sind. Der Kurvenäbschmitt zwischen den Punkten B und C zeigt einen Zuwachs an Abgabekraft ohne Hinzufügung irgendeiner Kraft am Eingangsglied 20 auf. Während dieses Anwachsen» der Abgabekraft wird die Kraft, die aus dem Druck in der Kraftgeberkammer 64 resultiert und die nach rechts auf das. Steuerglied 70 wirkt, von der Feder 120 absorbiert, die zwischen dem Steuerglied 70 und dem Kraftgeberkolben 42 wirkt. Dies ist die erste.Betriebsstufe des Servo-Bremsmechanismusses, während der die Abgabekraft benutzt wird, den Hauptzylinder um ein ausrei-

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chendes Maß zu betätigen, um Totgang u. dgl. im üblichen Bremsmechanismus an den Rädern eines Fahrzeuges zu überwinden. Beispielsweise kann dieser Teil der Abgabekraft dazu benutzt werden, Bremsschuhe näher an die entsprechenden komplementären Bremsflächen der Räder heranzubringen, bevor irgendeine Bremsung tatsächlich geschieht.

Der Kurvenpunkt 0 zeigt den Punkt auf, an dem der Innenflansch 99 des Steuergliedes 70 sich an das Einleäfestück 100 anlegt, so daß jeder weitere Druckanstieg in der Kraftgeberkammer 64- in einer Kraft resultiert, die direkt auf das Pedal 18 übertragen wird. In dem Betriebszustand zwischen den Kurvenpunkten C und D resultiert ein Druckanstieg in der Kraftgeberkammer 64 in einem Anstieg an Abgabekraft am Abgabeglied 22 und damit in einem proportionalen Kraftanstieg von nach rechts auf das Eingangsglied 20 wirkender Kraft, die vom Benutzer überwunden werden muss und demzufolge eine Reaktion darstellt, durch die der Benutzer das Ausmaß der Bremsbetätigung erfühlen kann. Der Kurvenpunkt D der Wirkkurve stellt den Auslaufpunkt dar, an dem sämtlicher zur Verfügung stehender Hydraulikdruck zur Betätigung des Sewo-Bremsmechanismusses aufgebraucht ist. Eine Bremsung über den Punkt D hinaus erfordert eine Hinzufügung physischer Kraft am Pedal 18, die dem Druck aus der Druckmittel quelle 12 hinzugefügt wird und eine entsprechende Abgabekraft am Abgabeglied 22 erzeugt.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß ein hydraulischer Servo-Bremsmechanismus geschaffen worden ist, in der eine Steuereinrichtung ein Nachfolgeventil betätigt, das zusammen mit einem beliebigen Hydrauliksystem benutzt werden kann und bei dem die anfängliche Abgabekraft dazu benutzt wird, die verschiedenen Reibbelastungen und den toten Gang des Bremssystemes eines Fahrzeuges zu überwinden, ohne daß bei der Überwindung dieser Dinge, während der eine Bremskraft noch, nicht erzeugt wird, irgendein Reaktionsgefühl auf den Fuss des Benutzers übertragen wird. Erst nachdem die anfängliche Abgabekraft zur Überwindung der nicht zur Brem-

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sung führenden Belastungen aufgebraucht worden ist, wird der
hydraulische Servo-Bremsmechanismus in einer zweiten Betriebsphase betätigt, während der der Benutzer das Ausmaß der effektiven B remsbetätigung in direktem Verhältnis zur Abgabekraft des Servo-Bremsmechanismusses erfühlen kann.

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Claims

Patentansprüche

1.!Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus mit einem Gehäuse, einer , Kolben anordnung, die beweglich in dem Gehäuse angeordnet ist und ^n eine Kraftgeberkammer auf einer Seite der Kolbenanordnung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (3²J-) relativ bewegbar zu dem Gehäuse angeordnet ist, die einen auf den Druck ansprechenden Abschnitt in der Kraftgeberkammer (64) aufweist und zwischen einer Druckmittelquelle (12) und der Kraftgeberkammer (64) ein Einlassventil (108, 110) angeordnet ist, das relativ bewegbar zu der Steuereinrichtung (34) angeordnet ist und zwischen einer ersten, die Druckmittelquelle (12) von der Kraftgeberkammer (64) abtrennenden Stellung und einer zweiten die Druckmittel quelle (12) mit der Kraftgeberkammer (64) verbindenden Stellung bewegbar ist, wobei ein von aussen betätigbares Eingangsglied (20) zur Bewegung des Einlassventiles (108, 110) vorgesehen ist, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung in der einen Richtung und die Steuereinrichtung (34) in der entgegengesetzten Richtung bewegbar ist, wenn das Einlassventil (108, 110) sich in der genannten zweiten Stellung befindet, wobei die Steuereinrichtung (34) anfänglich unabhängig von dem Einlassventil (108, 110) bewegbar ist und danach um eine Endstrecke bewegbar ist, während welcher Bewegung die Steuereinrichtung (34) und das Einlassventil (108, 110) sich als Einheit bewegen und die Bewegung auf das Eingangsglied (20) übertragen.

2. Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Druck ansprechende Abschnitt der

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Steuereinrichtung (34) kleiner ist als der Querschnittsbereich der Kolbenanordnung (32, 42, 44), der der Flüssigkeit in der Kraftgeberkammer(64) ausgesetzt ist.

3. Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Reaktionsmittel wirkende Feder (120) vorgesehen ist, die sich der Bewegung der Steuereinrichtung (34) relativ zu dem Kraftgeberkolben (42) der Kolbenanordnung (32) widersetzt.

4. Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (34-) normalerweise an der Kolbenanordnung (32, 42, 44) vor der Bewegung -in der Anfangsphase anliegt und daß das Eingangsglied (20) im Sinne einer Bewegung der Steuereinrichtung (34) und der Kolbenanordnung (32, 42, 44) in Bremsbetätigungsrichtung im Falle des Fehlens eines Druckes in der Druckmittelquelle (12) betätigbar ist.

5. Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Kraftgeberkammer (64) gegenüberliegenden Seite der KoIbenanOrdnung (32, 42, 44) eine Auslasskammer (60) vorgesehen ist, zwischen der Kraftgeberkammer (64) und der Auslasskammer (60) ein normalerweise offener Durchlass (56) angeordnet ist und als ein Teil der Steuereinrichtung (34) ,ein hohles Steuerglied (70) vorgesehen ist, das gleitend in dem Gehäuse (24, 26) gelagert ist und in dem sich das Einlassventil . (108, 110) befindet, wobei das Einlassventil (108, 110) relativ zu dem Steuerglied (70) bewegbar ist, um entsprechend der Ventilstellung die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle (12) und der Kraftgeberkammer (64) zu öffnen oder zu schliessen und jeweils auch den Durchlass (56) zu öffnen oder zu schliessen, wodurch die Kolbenanordnung (32, 42, 44) und das Steuerglied (70) in Abhängigkeit von dem Druck in der Kraftgeberkammer (64) bei geschlossenem Durchlass (56) voneinander fortbeweglich sind.

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— PD —

6. Hydraulischer Servo-Bremsmechanismus nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (70) und das Einlassventil (108, 110) in axialer Richtung relativ zueinander "bewegbar sind und komplementäre miteinander in Eingriff bringbare Abschnitte aufweisen, die während der Bewegung der Steuereinrichtung in der Endbetriebsphase miteinander in Berührung geraten.

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