-
Bremsgerät mit Hauptzylinder und Hilfskraftverstärkung Die Erfindung
betrifft ein Bremsgerät mit einem Gehäuse, in dem in einer Bohrung ein Kolben dichtend
verschiebbar angeordnet ist, der einerseits einen mit einem ersten Bremskreis verbundenen
Druckraum und mit seiner zweiter Stirnfläche einen Verstärkerraum begrenzt, wobei
in den Verstärkerraum ein Bremspedalstößel ragt, durch den der Kolben und ein Ven-i;ilsciiieber
betätigbar ist, wobei mit dem Ventilschieber Druckmittel einer D:ruckmittelquelle
in den Verstärkerraum einsteuerbar ist, durch das der Kolben in )3remsbetätigungsrichtung
beaufschlagbar ist. Ein solches Bremsgerät ist durch die DT-OS 23 62 350 bekannt.
-
isei den bekannten Bremsberåt ist ein sich auf dem Ventilschieber
abstützender Kipphebel vorgesehen, dessen Drehpunkt an einem vom Bremspedalstößel
schwenkbaren Nebel angeordnet ist. damit wird erreicht, da? in den Vers-tärkerraura
bei einer Verschiebung des Bremspedalstößels stets ein Druck eingesteuert wird,
der den Kolben um einen zur Verschiebung des 3'remspedalstößels proportionalen Weg
verschiebt, Gleich zeitig wirkt eine durch den Querschnitt des Bremspedalstößels
und dem Druck im Verstärkerraum bestimmte Rückwirkungskraft auf den Bremspedalstößel,
die der Betätigungskraft des Fahrers am Bremspedal entgegen -wirkt. Durch diese
der Betätigungskraft entgegenwirkende Rückwirkungskraft erhält der Fahrer ein Gefühl
für den aufgebauten Bremsdruck,
Der Betätigungsweg ist jedoch davon
abhängig, wieweit der Kolben sich zum Aufbau eines bestimmten Bremsdruckes verschiebt,
was wiederum von Schluckvolumen des an den Druckraum angeschlossenen Bremskreises
abhängt. Dieses Schluckvolumen ist im Laufe der Zeit z.B. durch Verschleiß Änderungen
unterworfen, wodurch auch die sich am Bremspedal ergebende Kraft-Weg-Kennlinie ändert.
Dies hat seine Ursache darin, daß der Bremspedalstößel stets dem Kolben nachgeführt
werden muß.
-
Damit bei einem Ausfall des an den Druckraum angeschlossenen Bremskreises
ohne Durchfallhub des Bremspedals in den Verstärkerraum noch Druck mittel eingesteuert
werden kann, so daß wenigstens der mit dem Verstärkerraum verbundene Bremskreis
noch betätigbar ist, ist bei dem bekannten Bremsgerät eine Einrichtung vorgesehen,
durch die der Kolben blockiert werden kann. Sobald diese Einrichtung wirksam wird,
kann der Bremspedalstößel nur noch um den Steuerweg des Steuerschiebers verschoben
werden. Es ist damit in diesem Fall für den Fahrer kaum noch ein Bremsgefühl vorhanden,
da für ihn in aller Regel bei einer Bremsbetätigung nicht feststellbar s -iann der
durch die Betätig,ungskraft vorgegebene Druck im Verstärkerraum tatsächlich erreicht
ist. Ein dem eingesteuerten Druck proportionaler Weg ist ebenfalls nicht vorhanden.
-
Dieses rührt daher, daß der Bremspedalstößel sich bei einer plötzlichen
Betätigung sofert am blockierten Kolben abstützt, während gleichzeitig Druckmittel
in den Verstärkerraum eingesteuert wird, bis der Bremspedalstößel allein davon abgestützt
wird. Ein für den Fahrer spürbarer Betätigungsweg ist durch den geringen Steuerweg
des Ventilschiebers kaum vorhanden.
-
Abgesehen von diesen funktionellen Nachteilen ist das bekannte Bremsgerät
auch kompliziert aufgebaut. Der Aufwand für den umfangreichen Hebelmechanismus zur
Steuerung des Ventilschiebers und die Einrichtung zum Blockieren des Kolbens verteuern
das Gerät erheblich.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bremsgerät der eingangs genannten
Art zu vereinfachen und gleichzeitig Eo ueiterzubilden, daß die Kraft-Weg-Kennlinie
am Bremspedalstößel bei vorhandenem Itilfsdruck unabhangig vom Verschiebeweg des
Kolbens ist.
-
Diese Aufgabe wird .erfihdungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilschieber
in einer beweglichen Steuerhtilse geführt ist, die in einer zweiten Bohrung des
Gehäuses vom Druck im Steuerraum entgegen einer Simulatorfeder in Betätigungsrichtung
des Ventilschiebers verschiebbar stößel ist, und daß der Ventilschieber mit dem
Bremspedal derart verbunden ist, daß er direkt vom 3remspedalstößel verschiebbar
ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Bremsgerätes wird erreicht, daß sich
die Steuerhülse bei zunehmendem Druck im Verstärkerraum in Betätigungsrichtang verschiebt.
Dieser Verschiebeweg der Steuerhülse ist direktproportional zum Druck im Verstärkerraum.
Der Kolben wird dabei vom Druck im Verstärkerraum verschoben und wirkt in der Art
eines Schwimmkolbens. Daher ist bei vorhandener Hilfskraft der aufgebaute Druck
völlig unabhängig vom Schluckvolumen des an den Druckraum angeschlossenen ersten
Bremskreises. Die Kraft-Weg-Kennlinie am Bromspedal ist damit völlig unabhängig.
von der Stellung des Kolbens und ändert sich auch bei eine Ausfall des an dem Druckraum
angeschlossenen ersten Bremskreises nicht.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. Die Vorteile dieser Ausgestaltungen der Erfindung bestehen insbesondere
darin, daß bei einem Ausfall der Hilfskraft der Kolben direkt vom Bremspedalstößel
verss;oben werden kann, ohne daß dazu die Steuerhülse unter Überwindung des Widerstandes
der Simulatorfeder verschoben werden müßte. Weiterhin kann die Simulatorfeder relativ
schwach ausgebildet werden, ohne daß damit der Durchmesser der Steuerhülse beschränkt
ware. Durch die Anordnung des Ringkolbens ist die Steuerhülse bei Drensbet';tigung
völlig frei von Rückstellkräften.
-
Durch die um den Bremspedalstößel verschiebbar angeordnete Hülse ist
auf einfache lZcise der maximal in den Steuerraum einsteuerbare Druck begrenzt,
ohne daß dies bei Ausfall der Hilfskraft zu Nachteilen führen wurde.
-
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Bremsgerätes ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben ist. Die einzige Figur der
Zeichnung zeigt ein Gehäuse 1, in dem zwei Bohrungen 2 und 3 achsparallel angeordnet
sind. In der Bohrung 2 ist dichtend verschiebbar ein Kolben 3 angeordnet, der einen
Druckraum 4 begrenzt, welcher über einen Anschluß 5 mit einem nicht dargestellten
ersten Bremskreis verbunden ist. Der Kolben 3 wird im Druckraum A von einer Rückstellfeder
6 kraftbeaufschlagt, die sich einerseits am Boden der Bohrung 2 und andererseits
am Kolben 3 abstützt. Durch die Riickstellfeder 6 wird der Kolben 3 im nicht betätigten
Zustand des Bremsgerätes in Anlage an einen Stößel 7 gehalten, der sich in einem
Verstärkerraun 10 zwischen dem Kolben 3 und einem Bremspedalstößel 8 abstützt. Der
Stößel 7 greift dabei in entsprechende Ausnehmungen des Kolbens 3 und des J3remspedalstößels
8 ein. Der Bremspedalstößel 8 ist durch eine Öffnung 9 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt
und dort mit einem Bremspedal II verbunden. Dieser bisher beschriebene Teil des
erfindungsgernä?en Bremsgerätes entspricht prinzipiell einem konventionellen einkreisigen
Hauptzylinder.
-
Zwischen der Öffnung 9 und dem Bremspedalstößel 8 ist eine Hülse 12
angeordnet, die sowohl auf dem Bremspedalstößel 8 als auch in der Öffnung 9 dichtend
verschiebbar ist. Die Hülse 12 weist an ihrem dem Verstärkerraum zugewandten Ende
eine Abstufung 13 auf, wodurch sie am Herausgleiten aus der Öffnung 9 in Richtung
des Dremspedales 11 gehindert ist, indem diese Abstufung 13 am Gehäuse anschlägt.
Der Bremspedalstößel
8 weist an seinem dem Bremspedal 11 zugewandten
Ende ebenfalls eine sich radial nch außen erstreckende Abstufung 14 auf, deren Durchmesser
geringer als der Durchmesser der Öffnung 9 ist, durch die der Bremspedalstößel 8
nach einem bestimmten Verschiebeweg in Betätigungsrichtung kraftschlüssig mit der
Hülse 12 verbunden ist. Im Verstärkerraum 10 ist verschiebbar auf dem Bremspedalstößel
8 eine hutförmige Ilülse 15 angeordnet, die durch eine Feder 16 in Anlage an einem
Anschlag 17 des Bremspedalstößels 8 gehalten ist. Die Hülse 15 hat einen seitlichen
Fortsatz 18, der sich in Richtung der Bohrung 3 erstreckt.
-
In der Bohrung 3 ist dichtend verschiebbar eine Steuerhülse 19 angeordnet.
Vo Boden der Bohrung, 3 erstreckt sich ein rohrförmiger Dorn 20, der von einem Ende
der Steuerhülse 19 dicht ullschlossen wird. Der Dorn 20 ragt dabei in einen Hohlraum
21 der Steuerhülse 19, in dem eine Simulatorfeder 22' angeordnet ist, welche aus
einem Paket von ellerfedern besteht. Diese Tellerfedern sind auf einem Führungsbolzen
23 angeordnet, welcher in den rohrförmigen Dorn 20 ragt. Das gesamte als cimulatorfeder
bezeichnete Tellerfederpaket stützt sich einerseits auf dem Dorn 20 und andererseits
im Inneren der Steuerhülse 19 ab. Von de den ))orn 20 umschließenden Teil der Steuerhülse
19 wird ein Ringraum 20 begrenzt, der andererseits von einem den Dorn 20 umschließenden
Ringkolben 25 begrenzt ist. Der Ringkolben 25 ist in der Bohrung 3 und auf den Dorn
20 dichtend verschiebbar angeordnet und begrenzt seinerseits einen vom Boden der
Bohrung 7 abgeschlossenen Federraum, der durch den Dorn 20 mit dem Raum 21 der Steuerhülse
19 verbunen ist. In diesem Federraum 27 ist eine Rückstellfeder 26 angeordnet, die
den Ringkolben 25 entgegen der Betätigungsrichtung des Bremspedalstößels 8 kraftbeaufschlagt
und die gesamte Steuerhülse in Ruhestellwng des Bremsgerätes an einem gehäusefesten
Anschlag 28 hält.
-
Die Steuerhülse 19 hat an ihrem Außenumfang Nuten 29 und 30, die jeweils
durch Dichtungen gegeneinander abgedichtet sind. Der Ringraum 29 ist über einen
Anschluß 31 mit einem nicht dargestellten Rücklaufbehälter verbunden. Der Ringraum
30 ist über einen Anschluß 32 an eine ebenfalls nicht dargestellte Druckmittelquelle
angeschlossen.
-
In dem dem Bremspedalstößel 8 zugewandten Teil der Steuerhülse 19
ist eine Steuerbohrung 33 vorgesehen, in der ein Steuerschieber 34 verschiebbar
angeordnet ist. Der Steuerschieber 34 ist mit dem seitlichen Fortsatz 18 der hutförmigen
Hülse 15 mechanisch fest verbunden.
-
Der Steuerschieber 34 hat des weiteren Kanäle, die so angeordnet sind,
daß je nach Stellung des Steuerschiebers 34 zur Steuerhülse 19 der Verstärkerraum
10 mit dem Ringraum 29 oder dem Ringraum 30 verbunden ist. In einer Mittelstellung
ist der Verstärkerraum 10 verschlossen.
-
Der Verstärkerraum 10 ist über einen Kanal 35 mit dem Ringraum 24
verbunden. An den Ringraum 24 ist über einen Anschluß 36 ein zweiter :b'remskreis
angeschlossen.
-
Das erfindungsgemäße Bremsgerät arbeitet wie folgt: Bei einer Betätigung
des Bremspedalstößels 8 wird durch die Wirkung der Feder 1 C auch die hutförmige
Vülse 15 und mit ihr der Steuerschieber 3 verschoben. Es wird sora:t Druckmittel
in den Verstärkerraum 10 eingesteuert. Durch den sich im Verstärkerraum 10 aufbauenden
Druck wird entsprechend der Querschnittsfläche des Bremspedalstößels 8 eine Rückwirkungskraft
auf das Bremspedal 11 ausgeübt. Gleichzeitig wird die dem Verstärkerraum 10 zugewandte
Stirnfläche des Kolbens 3 beaufschlagt, so daß sich dieser vom Stößel 7 entfernt
und sich schwimmend in der Bohrung 2 bewegt, so daß im Druckraum 4 ebenfalls Druck
aufgebaut wird. Durch den sich im Verstärkerraum 10 aufbauenden Druck
ist
auch die Steuerhülse 19 beidseitig beaufschlagt. Da ihre Beaufschlagungsfläche in
Betätigungsrichtung jedoch größer als entgegengerichtet ist, wird sie sich proportional
zum aufgebauten Druck in Betätigungsrichtung entgegen der Simulatorfeder 22 verschieben.
Der Ringkolben 25 ist bereits bei Beginn des Druckaufbaus im Verstärkerraum 10 und
dem damit verbundenen Ringraum 24 in seine linke Endstellung entgegen der Wirkung
der Feder 26 verschoben worden.
-
Bei normaler Funktion, das heißt, bei vorhandener Fremdkraft wird
also der an den Anschluß 36 angeschlossene Bremskreis direkt vom Druck aus dem Verstärkerraum
10 beaufschlagt, während der an den Anschluß 5 angeschlossene Bremskreis über den
bei normaler Funktion schwimmenden Kolben 3 aus dem Druckraum 4 druckbeauBschlagt
wird. Es wird dabei stets in den Verstärkerraum 10 ein Druck eingesteuert, der dem
Verschiebeweg des Bremspedalstößels 8 proportional ist, unabhängig davon, wieweit
der Kolben 3 sich vom Stößel 7 entfernt, welcher durch die hutförmige Hülse 15 koaxial
zum sich entfernenden Kolben 3 geführt ist.
-
Betrachtet man nun den Fall, daß der an den Druckraum 4 angeschlossene
Bremskreis ausfällt, so zeigt sich, daß in den Verstärkerraum 10 nach wie vor in
gleicher gleise Druckmittel eingesteuert und dort Druck aufgebaut wird. Da in diesem
Fall dem Kolben 3 . eine Gegenkraft aus dem Druckraum 4 nicht entgegensteht, wird
er sich bis in seine 7inke Endstellung verschieben. Die Punktion der übrigen Teile
des Bremsgerates bleibt dabei völlig unberührt, da die Einsteuerung des Druckmittels
in den Verstärkerraum 10 ohnehin unabhängig von der Stellung des Kolbens 3 erfolgt.
-
Falls der an den Anschluß 36 angeschlossene Bremskreis oder die an
den Anschluß 32 angeschlossene Drucknittelquelle ausfällt, kann in den
Verctärkerraum
10 kein Druckmittel eingesteuert werden. In diesem Fall ist jedoch eine direkte
mechanische Betätigung des Kolbens 3 torgesehen. Der Kolben 3 stützt sich in Ruhestellung
über den Stößel 7 am Bremspedalstößel 8ab. Bei einer Betätigung des Bremspedalstößels
8, bei der infolge des obengenannten Defektes kein Druckmittel in den Verstärkerraum
10 eingesteuert wird, wird der Kolben 3 direkt vom Bremspedalstößel 8 über den Stößel
j verschoben. Dabei wird gleichzeitig der Steuerschieber 34 in Steuerstellung gebracht,
was jedoch aufgrund des Defektes wirkungslos bleibt. Ist dieser Punkt erreicht,
so bietet der Steuerschieber 34 der hutförmigen Hülse 15 eine Gegenkraft, die deren
eitere Verschiebung verhindert. Die hutförmige Rülse 15 wird sich daher auf dem
Bremspedalstößel 8 verschieben, wobei die Feder 16 zusammengedrückt wird. Diese
ist jedoch so schwach dimensioniert, daß sie lediglich vom Bremspedalstößel 8 auf
die Hülse 15 eine Kraft zu übertragen vermag, die ausreichend ist, den Steuerscieber
34 in der Steuerbohrung 33 zu verschieben. Es wird damit also s keine nennenwerte
Gegenkraft auf den Bremspedalstößel 8 übertragen, so daß nahezu die gesamte Betä.tigungslraft
des Fahrers zur Verschiebung des Kolbens 3 zur Verfügung steht.
-
Der Kolben 3 kann dabei in seinem Durchmesser so ausgelegt sein, daß
bei einer direkten mechanischen Notbetätigung der gesamte zur Verfügung stehende
Pedalweg ausgenutzt wird, um einen möglichst hohen Druck im Druckraum 4 aufzubauen.
Diese Auslegung ist deshalb möglich, weil bei einer normalen Betätigung mit Fremdkraft
der Betätigungsweg des Bremspedalstößels 8 einzig und allein von der Verschiebung
der Steuerhülse 19 bestimmt wird.
-
Die um den Bremspedalstößel 8 angeordnete Hülse 12 hat dabei noch
die besondere Aufgabe zu verhindern, daß bei intaktem Bremsgerät durch übermäßige
Betatigunsskräfte am Bremspedal 11 ein das Bremssystem gefährdender
hoher
Druck aufgebaut werden kann. Der Querschnitt des Bremspedalstößels 8 ist in der
Regel so ausgelegt, daß mit normalen Betätigungskräften in den Verstärkerraum 10
ein für eine Vollbremsung auf trockener griff Der Fahrbahn ausreichender Druck eingesteuert
werden kann. Bei Schockreaktionen der Fahrer wird jedoch in vielen Fällen eine weit
über das normale Maß hinausgehende Betätigungskraft aufgebracht. Dies würde ohne
die Hülse 12 dazu führen, daß ein entsprechend hoher Druck in den Verstärkerraum
10 eingesteuert alürde, welcher zu Schäden am Bremssystem führen könnte. Die Hülse
12 wird nun bei normaler Funktion des Bremsgerätes von dem in den Verstärkerreum
10 eingesteuerten Druck in der gezeichneten Stellung gehalten.
-
Es wird damit der Betätigungsweg des Bremspedalstößels, der ja für
den eingesteuerten Druck im Verstärkerraum 10 maßgebend ist, auf ein bestimmtes
IEß begrenzt. Ist dieser Betätigungsweg erreicht, so kommt der Bremspedalstößel
8 in Anlage an die Hülse 12 und müßte zur weiteren Betätigung diese mitverschieben.
Damit wären durch die somit vergrößerte Querschnittsfläche ganz erheblich höhere
Kräfte erforderlich, die auch bei Schockreaktionen vom Fahrer nicht aufzubringen
sind. Bei einem Ausfall des Druckes im Verstärkerraum 10 jedoch entfallt die die
Hülse 12 in Ruhestellung haltende Kraft, so daß die Hülse 12 ohne Gegelkraft vom
Bremspedalstößel 8 in Betätigungsrichtung verschoben werden kann. Damit wirkt sic
die Hülse 12 bei einer Notbetätigung des Kolbens 3 nicht störend aus und es kann
in diesem Fall der volle Pedalweg zur Notbetätigung ausgenutzt werden.