DE2451420A1

DE2451420A1 - Kraftverstaerker

Info

Publication number: DE2451420A1
Application number: DE19742451420
Authority: DE
Inventors: Alfred William Thomas
Original assignee: Bendix GmbH
Current assignee: Bendix GmbH
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: JPS5179874A; CA1029424A; US4005640A; GB1501713A; FR2289780A1; FR2289780B1; AU8594875A

Description

Kraftverstärker

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftverstärker, insbesondere auf einen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug.

Kraftverstärker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sind z.B. aus der DOS 2 115 88o bekannt. Bei dem dort beschriebenen Kraftverstärker wird ein Steuerventil mit einem Rückschlagventil verwendet. Dieses Rückschlagventil ermöglicht einen allmählichen Übergang von einer hydraulischen zu einer mechanischen Verbindung zwischen dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Steuerkolben, falls dies aufgrund eines Druckabfalls in der Arbeitskammer notwendig sein sollte oder wenn der Fahrer die Bremsen über den Auslaufpunkt hinaus, der dem maximalen von der Druckquelle erhältlichen Verstärkerdruck entspricht, betätigen sollte. Damit ergibt sich eine Änderung des spürbaren Pedalverhältnisses,

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also des Hubverhältnisses zwischen dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Steuerkolben.

Wie in der obigen Druckschrift erläutert ist, ergeben sich aufgrund der Tatsache, daß das Strömungsmittel aus der Steuerkammer im Falle eines Druckausfalls entweichen kann, erhebliche Vorteile, unter denen die Änderung des Pedalverhaltnisses und die entsprechende Zunahme der Kraftübertragung zwischen dem Fahrer und dem Hauptbremszylinder mit einer der wichtigsten ist. Die Tatsache, daß das Strömungsmittel aus der Steuerkammer beim Überschreiten des Auslaufpunktes entweichen kann, führt jedoch zu einigen Nachteilen. Insbesondere tritt nach Überschreitung des Auslaufpunktes beim Rückhub des Bremspedals eine plötzliche Zunahme der Reaktionskraft auf den eingangsseitigen Steuerkolben auf, da der Druck
in der Arbeitskammer schnell abnimmt, weil das Steuerventil in
seine Ruhestellung infolge der schnellen Druckentlastung in der Steuerkammer zurückkehrt₃ die auftritt, wenn ein Teil des Strömungsmittels aus der Steuerkammer zuvor herausgedrückt worden ist.

Gewöhnlich ist bei Kraftfahrzeugen der Sammler bzw. der Druckspeicher mit Hilfe der Pumpe der Servolenkung geladen, und unter normalen Bedingungen liegt der Auslaufpunkt, der im wesentlichen von den Eigenschaften der Pumpe abhängig ist, weit über dem zur Blockierung der Räder des Fahrzeugs notwendigen Bremsdruck,
so daß sich diese plötzliche Zunahme der Pedalkraft nur bei einer Panikbremsung mit einer starken Kraftausübung auf das Pedal ergibt und auch nur dann, wenn das Pedal bei einer derartigen Be-

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tätigung langsam und nicht schnell zurückgeführt wird. Da das Strömungsmittel bei Überschreitung des Auslaufpunktes aus der Steuerkammer ausfließen soll, führt das darüber hinaus dazu, daß sich der Fahrer während der Zeit, in der sich der eingangsseitige Kolben auf den ausgangsseitigen Kolben zu bewegt, unsicher fühlen kann. In einem derartigen Fall geht das Bremspedal teilweise leer durch, und der Fahrer kann fälschlicherweise annehmen, daß die Bremsen des Fahrzeuges nicht in Ordnung sind .

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässig arbeitende Einrichtung zur Erfassung eines Druckausfalls zu schaffen, wobei gleichzeitig diese Einrichtung zur Aufhebung der Hubverstärkung dienen soll, so daß das wirksame Pedalverhältnis gesteigert wird und die für eine bestimmte Verzögerung notwendige Pedalkraft vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Beispielsweise kann der vorgegebene Druckwert bei loo PSI oder 7 kg/cm liegen, wodurch ein unerwünschtes öffnen des Entlastungsventils vermieden wird, falls ein zur Unterstützung nützlicher Reservedruck im Sammler existieren sollte.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figur näher erläutert, die die erfindungsgemäße Ausführungsform eines Bremskraftverstärkers im Querschnitt zeigt.

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In der in der Figur gezeigten Ausführungsform empfängt der Kraftverstärker Io den Strömungsmitteldruck von einem Sammler 12, dessen Kammer über eine Leitung 16 mit einer Servolenkung verbunden ist. Die Servolenkung weist im wesentlichen eine Pumpe 18 auf, sowie ein Ladeventil 2o bekannter Bauart für den Sammler, eine Servolenkvorrichtung 22 mit einem in Mittelstellung geöffneten Ventil (open-center type) und einem Strömungsmittelvorratsbehälter 24. Der Kraftverstärker weist ein Gehäuse 25 mit zwei koaxialen Bohrungen 26,28 auf, in die in dichtender Weise jeweils ein Arbeitskolben 3o und ein vom Fahrer betätigter eingangsseitiger Steuerkolben 32 angeordnet sind, wodurch eine Arbeitskammer 31 und eine Steuerkammer 36 bestimmt sind. Der Arbeitskolben 3o betätigt über eine Schubstange 31 einen herkömmlichen Hauptbremszylinder (nicht gezeigt), der an dem Gehäuse des Kraftverstärkers befestigt ist. Die Bohrungen 2 6 und 2 8 sind durch eine Wand mit einer öffnung 3 8 getrennt, in die ein mit dem Arbeitskolben 3o einstückig ausgebildeter, ausgangsseitiger Steuerkolben 4o hineinragt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Verhältnis der Querschnittflächen vom ausgangsseitigen Steuerkolben zum eingangsseitigen Steuerkolben kleiner als 1 ist. Eine Rückstellfeder 42, die sich an einem am Gehäuse befestigten Federhalter 43 abstützt, drückt den Arbeit.skolben 3o in seine in der Figur gezeigte Ruhe- _l

bzw. Anschlägsstellung, wohingegen eine zwischen dem ausgangsseitigen und dem eingangsseitigen Steuerkolben eingespannte andere Feder 44 den eingangsseitigen Steuerkolben in seine Ruhestellung und somit in Anschlag mit einem am Gehäuse befestigten Haltering 46 drückt. Die Steuerkammer 36 ist über einen Kanal 48 mit einem

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Hohlraum 5o verbunden, in den ein mit einem Ventilschieber 54 einstückig ausgebildetes, kolbenförmiges Element 5 2 vorsteht, wobei über den Ventilschieber der Druck in der Arbeitskammer 34 gesteuert wird. Der Ventilschieber 54 ist in einer Bohrung 5 6 im Gehäuse verschiebbar angeordnet, die eine über einen Ausgleichsbehälter 6o zum Vorratsbehälter 24 führende Öffnung 58 aufweist, ferner über einen Kanal 6 2 mit der Kammer 14 des Sammlers sowie über einen Kanal 64 mit der Arbeitskammer 34 verbunden ist. Die Bohrung 56 ist durch einen Verschluß 66 verschlossen, an dem sich eine den Ventilschieber 54 in seine gezeigte Ruhestellung drückende Feder 6 8 abstützt. Der in der Figur schematisch dargestellte Ventilschieber ist mit Öffnungen 53, 57 versehen, so daß in der Ruhestellung die Arbeitskammer 34 zum Vorratsbehälter 24 hin geöffnet ist, wohingegen eine Verbindung zur Kammer 14 des Sammlers verhindert wird. Schließlich wird die Steuerkammer 3 6 vom Ausgleichsbehälter 6o über eine herkömmliche Hauptzylinder-Auffüllöffnung 7o aufgefüllt, die mit einer am eingangsseitigen Steuerkolben angeordneten Dichtung 72 zusammenwirkt.

Der gezeigte Sammler, dessen Gehäuse einstückig mit dem Gehäuse des Kraftverstärkers ausgebildet ist, ist ein Federspeicher, könnte aber auch mit Gas geladen sein. Eine starke Feder 74 drückt einen Speicherkolben 7 6 in Anschlag mit der Endwand 7 7 der Kammer 14. In der gezeigten Stellung greift der Speicherkolben 76 an einem Vorsprung'78 eines Entlastungsventils 8o an, das in einer Bohrung 9o angeordnet ist, die über einen Entlastungskanal 82 die Kammer 14 des Sammlers mit der Steuerkammer 3 6 verbindet. Der

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Ventilkörper des Entlastungsventils 80 wird durch eine sich an einem Verschluß 8 8 für die Bohrung 9o abstützende Feder 8 6 gegen seinen Ventilsitz gedrückt. In der in der Figur gezeigten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilkörper 80 becherförmig ausgebildet und in der Bohrung 9o verschiebbar angeordnet, wodurch ein Hohlraum 92 gebildet wird, der mit der Steuerkammer 36 über eine erste Drosselöffnung 94 in Verbindung steht, und mit der Kammer 14 des Sammlers über eine zweite Drosselöffnung 96, dem Ventilsitz 84 und eine dritte Drosselöffnung 98, die durch die Wand des Ventilsitzes und den Vorsprung78 bestimmt ist. In dieser besonderen Ausführungsform sind die wirksamen Querschnitte der Drosselöffnungen 94 und 96 gleich, aber gegenüber der Auffüllöffnung 7o sowie gegenüber der Drosselöffnung 98 merklich kleiner.

Der eben beschriebene Kraftverstärker arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß der Druck in der Kammer des Sammlers über einen

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vorgegebenen Wert, etwa 7 kg/cm , liegt, das Entlastungsventil geschlossen ist, da sich der Speicherkolben 76 außer Eingriff mit der Endwand 77 befindet, und daß der Schwellwert der Druckdifferenz am Entlastungsventil 80, der erforderlich ist, um die-

2 ses offenzuhalten, viel größer, versuchsweise 7o isg/cm _f ist.

Es wird betont, daß das Entlastungsventil 80 wie ein herkömmliches Sicherheitsventil wirkt, das normalerweise in einem Federspeicher vorgesehen ist. In der Tat, wenn infolge thermischer Expansion der Druck in der Kammer des Sammlers gefährlich hoch ansteigt, hebt der Ventilkörper 80 von seinem Ventilsitz ab, so

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daß das Strömungsmittel zum Vorratsbehälter über die Drosselöffnungen 98, 96 und 94, den Entlastungskanal 82, die Steuerkammer 36 und die Auffüllöffnung 7o in geringem Umfang sickert.

Bei Betätigung des eingangsseitigen Steuerkolbens durch den Fahrer wird die Steuerkammer vom Ausgleichsbehälter 6o getrennt. Bei einer weiteren Verschiebung des eingangsseitigen Steuerkolbens 32 wird das Strömungsmittel in der Steuerkammer zusammengedrückt und das Schieberventil 54 betätigt, sobald der Steuerdruck z.B. über 3 kg/cm angestiegen ist. Die Entlüftung der Arbeitskammer wird dadurch unterbrochen, und unter Druck stehendes Strömungsmittel strömt über den Kanal 62, die öffnung 5 3 und den Kanal 64 in die Arbeitskammer 34. Der Arbeitsdruck wirkt auf das kolbenförmige Element 52 des Ventilschiebers 54 derart, daß bis zum Auslaufpunkt der Steuer- und der Arbeitsdruck im wesentlichen gleich sind. Das Hubverhältnis von eingangsseitigem Steuerkolben zu ausgangsseitigem Steuerkolben ist kleiner als 1, etwa o,7 in der gezeigten Ausführungsform. Wenn der Fahrer das Bremspedal stark niederdrückt, ist der Steuerdruck oberhalb des von der Pumpe 18 erhältlichen Auslaufdrucks . Wenn jedoch bei Bremsbetätigung der Pedalhub plötzlich zunimmt, dann tritt keine Zunahme der Pedalkraft für den Rückhub auf, da das Strömungsmittel in der Steuerkammer 36 eingeschlossen bleibt.

Es sei nun angenommen, daß die Pumpe 18 ausfällt und damit der

2 Speicherdruck unter dem vorgegebenen Wert von 7 kg/cm fällt. Die stark vorgespannte Feder 74 überwindet dann die Ventilfeder

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86, wodurch das Entlastungsventil geöffnet wird. Der eingangsseitige Hub bewirkt eine Verschiebung des Ventilschiebers 54, und das Strömungsmittel kann, wie vorher beschrieben, von der Steuerkammer 36 in die Arbeitskammer 34 strömen und versucht, den Arbeitskolben 3o zu verschieben. In der Arbeitskammer kann jedoch kein erheblicher Druck aufgebaut werden, da der eingangsseitige Steuerkolben . .nach kurzem Hubweg am ' ausgangsseitigen

greift,
Steuerkolben an /wodurch die Bremsen mechanisch betätigt werden.

Dabei ist das Hubverhältnis vom eingangsseitigen Steuerkolben zum ausgangsseitigen Steuerkolben 1.

Beim Laden des Sammlers und bei geöffnetem Entlastungsventil 8o gelangt über dieses Strömungsmittel zum Ausgleichsbehälter 6o in erheblichem Umfang. Aufgabe der drei Drosselöffnungen 94,96 und ist es, für einen ausreichenden Druckabfall zu sorgen, damit ein Anstieg des Drucks in der Steuerkammer verhindert wird, der sonst

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über 1,5 kg/cm anwachsen würde und damit jede Bewegung des Ventilschiebery 54 oder des Arbeitskolbens 3o verhindern würde. Dementsprechend werden die Durchmesser der Drosselöffnungen gewählt, wobei der Durchmesser der Auffüllöffnung 7o mit in die Überlegung einbezogen wird, so daß im Falle eines Drucks von 7 kg/cm im Sammler an jeder Drosselöffnung 94,96 und 98 ein Druckabfall von etwa 2 kg/cm auftritt.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform erscheint im Vergleich zu den damit erzielten Vorteilen einfach .Durch das Entlastungsventil , wird eine Ablaßschraube für die SteueKkammer vermieden, da diese

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Kammer anfangs mit dem aus der Kammer des Sammlers strömenden Strömungsmittel gefüllt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf einen Kraftverstärker beschränkt, der ausschließlich mit dem Druck des Sammlers betrieben wird. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) der Erfindung kann das Steuerventil anstelle eines in Mittelstellung geschlossenen VentilS(closed-center valve) genauso gut ein in Mittelstellung geöffnetes Ventil (opencenter valve) sein. Der Servolenkkreis und das Steuerventil sind derart aufgebaut, wie es in der US-PS 3 638 528 (DOS 2 129 627) beschrieben ist. Bei einem derartigen Servokreis wird bei normaler Betätigung des Steuerventils der Strömungsmittelfluß von der Pumpe zur Servolenkvorrichtung eingeschränkt, wodurch der Druck in der Arbeitskammer aufgebaut wird, wohingegen bei Betätigung der Lenkvorrichtung oder der Bremsen ein Rückdruck auftritt, wodurch der Sammler geladen werden kann. Wenn die Pumpe der Lenkung ausfallen sollte, wird durch eine weitere Verschiebung des Steuerventils die Kammer des Sammlers mit der Arbeitskammer verbunden.

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Claims

Patentansprüche

1./Kraftverstärker mit einem Gehäuse, das eine Arbeitskammer und eine mit einem inkompressiblen Strömungsmittel gefüllte Steuerkammer aufweist, einer auf den Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer ansprechenden Steuerventileinrichtung, die in Ruhestellung die Arbeitskammer entlüftet und bei Verschiebung aus der Ruhestellung die Arbeitskammer mit nacheinander steigenden Druckwerten von einer Kammer eines Sammlers versorgt, einem in der Arbeitskammer verschiebbar angeordneten Arbeitskolben, einem mit diesem betriebsmäßig verbundenen ausgangsseitigen Steuerkolben in der Steuerkammer und einer vom Fahrer betätigbaren Einrichtung mit einem eingangsseitigen in der Steuerkammer verschiebbaren Steuerkolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (36) mit der Kammer (I¹+) des Sammlers (12) über einen Entlastungskanal (82) verbunden ist, der ein

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Entlastungsventil (80) aufweist, das normalerweise einen Strömungsmittelfluß von der Kammer des Sammlers zur Steuerkammer ermöglicht, und daß eine Betätigungseinrichtung (71,76, 77) für das Entlastungsventil vorgesehen ist, um es in seine geöffnete Stellung zu drücken, wenn der Druck in der Kammer des Sammlers unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, wobei die Kammer des Sammlers durch einen vorgespannten Speicherkolben unter Druck gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung aus dem Speicherkolben (76) besteht, der am Entlastungsventil (80) angreift, wenn der Druck in der Kammer des Sammlers unterhalb des vorgegebenen Werts liegt.

3. Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Auffüllöffnung, die die Steuerkammer mit einem unter niedrigem Druck stehenden Vorratsbehälter (21) verbindet, wobei der Auffüllkanal bei Verschiebung des eingangsseitigen Steuerkolbens aus seiner Ruhestellung durch den Fahrer geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal (82) Drosselstellen (9U,96) aufweist,deren wirksamer Querschnitt kleiner als der der Auffüllöffnung (7o) ist.

H. Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal eine Bohrung (9o) aufweist und der Ventilkörper des Entlastungsventils (80) ein federnd vorgespanntes becherförmiges Teil ist, das verschiebbar in der Bohrung ange-

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ordnet ist, wodurch ein Zwischenhohlraum (92) bestimmt wird, der mit der Steuerkammer (36) und der Öffnung des Ventilsitzes (8Ό des Entlastungsventils über die Drosselstellen (94,96) in Verbindung steht.

5. Kraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal eine dritte Drosselstelle (98) zwischen der Wand der Öffnung des Ventilsitzes und einem am Ventilkörper des Entlastungsventils angeordneten und sich durch den Ventilsitz erstreckenden Vorsprung (78) aufweist, der durch den Speicherkolben (76) erfasst wird.

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