DE2558338C3

DE2558338C3 - Hydraulischer Kraftverstärker für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE2558338C3
Application number: DE19752558338
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Saitama Inoue; Hiromitsu Tokio Miyahara; Noriyuki Tokio Takahashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1974-12-28
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2558338B2; JPS5344990B2; FR2295860A1; FR2295860B1; JPS5179873A; DE2558338A1; GB1519209A

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem in einem Arbeitszylinder verschiebbaren Verstärkerkolben, der auf seiner einen Seite mit einem Hauptzylinderkolben kraftschlüssig verbunden ist untf mit seiner anderen Seite eine Verstärkerkammer begrenzt, und mit einem an die Verstärkerkammer anschließenden Steuerzylinder, in dem ein stirnseitig mit dem Arbeitskammerdruck beaufschlagter Steuerkolben verschiebbar angeordnet ist und in dessen Wand axial gegeneinander versetzt ein mit einer Hochdruckquelle verbundener Anschluß und ein mit einem Vorratsbehälter verbundener Anschluß mündet, wobei der Steuerkolben eine Umfangsnut aufweist, die bei einer Axialverschiebung des Steuerkolbens wahlweise mit einem der beiden Anschlüsse verbindbar ist und die mit einem im Steuerkolben vorgesehenen, zur Verstärkerkammer führenden Kanal verbunden ist.

Ein derartiger Kraftverstärker gehört zum betriebsinternen Stand der Technik der Anmelderin. Er ist insofern vorteilhaft, als der Ventilmechanismus einfach ausgebildet ist und daß bei einem Bruch in der Öldruckforderleitung der im Arbeitszylinder gleitbare Arbeitskolben mechanisch direkt durch den Fahrer betätigt werden kann. Bei einem Ausfall der Hochdruckquelle ist jedoch der Weg des Bremspedals, der zum Bremsen des Fahrzeuges erforderlich ist, notwendigerweise größer als im Falle einer herkömmlichen Bremsanlage, die nicht mit irgendeinem Bremskraftverstärker ausgerüstet ist, und wesentlich größer als der sehr begrenzte Pedalweg, der gerade so groß ist, wie zur Betätigung des Ventilmechanismus notwendig ist Bei einem Ausfall der Hochdruckquelle ist somit der Fahrer nicht in der Lage, die Bremsanlage in der gewohnten Weise zu betätigen.

Es ist auch ein Kraftverstärker für eine hydraulische Zweikreisbremsanlage bekannt (DE-OS 23 12 641). bei dem der Pedalweg bei Ausfall der Hydraulik eines Bremskreises nicht unzulässig vergrößert wird Wenn die Hydraulikanlage ordnungsgemäß arbeitet, wird die Pedalkraft über eine zwischen einem kraftschlüssig mit dem Pedal verbundenen Bremsstößel und einem Steuerkoiben eingespannte Feder auf den Steuerkolben übertragen.

Bei Ausfall der Hydraulik wird die Pedalkraft vom Bremspedal über einen Bremsstößel mit topfförmigem Endstück, zwei parallel zur Ventilachse angeordneten axial verschiebbaren Stößeln und ein gegen den Hauptzylinderkolben anliegendes Ausgleichsstück, an dem die Stößel mit ihrem anderen Ende angreifen, auf den Hauptzylinderkolben übertragen. Durch die Form des Endstücks, die Anordnung von mehreren Stößeln, die in Bohrungen einer besonderen Buchse geführt sind, und das Ausgleichsstück ist diese Anordnung kompliziert und in der Herstellung arbeitsaufwendig und damit kostspielig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs

^m angegebenen Art so auszubilden, daß bei Ausfall der Druckquelle kein größerer Bremswegverlust eintritt, ferner soll er einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

'■■ folgende Merkmalskombination gelöst:

a) im Steuerkolben ist koaxial ein kraftschlüssig mit dem Bremspedal verbundener Betätigungskolben verschiebbar geführt;

b) eine am Betätigungskolben vorgesehene Kolben- ·'·' stange erstreckt sich durch den Steuerkoiben hindurch in die Verstärkerkammer hinein, wobei das Ende der Kolbenstange dem Verstärkerkolben gegenüberliegt und an diesen in Anlage bringbar ist;

c) die Pedalkraft ist über eine sich einerseits am ⁴> Steuerkolben und andererseits am Betätigungskolben abstützende Feder auf den Steuerkolben übertragbar.

Bei dem erftndungsgemäß ausgebildeten Kraftverstärker wird bei Ausfall der Druck der Betätigungskolben und dessen Kolbenstange durch die Pedalkraft

^r>" verschoben, so daO die Spitze der Kolbenstange am Verstärkerkolben zur Anlage kommt. Diese Vorschubbewegung ist nur unwesentlich größer als die Vorschubbewegung bei intakter Hydraulikanlage, d.h. der Pedalweg ist mit oder ohne Funktion der Hydraulik

^v< nahezu gleich. Dem Fahrer wird in beiden Fällen das gleiche Gefühl für die Bremswirkung vermittelt. Der Aufbau ist hierbei einfach und kostengünstig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Die

^W/ Zeichnung zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftverstärkers in einer schematisch angedeuteten Bremsanlage-

In der Zeichnung ist mit I ein herkömmlicher

^h"' Hauptbremszylinder bezeichnet, in welchem ein Arbeitskolben 2 gleitbar ist. Der Hauptbremszylinder I ist mit den ölhydraulischen Zylindern der jeweiligen Radbremsen (nicht gezeigt) verbunden. Mit dem

[unteren Ende des Hauptbremszylinder 1 ist ein älhydraulischer Arbeitszylinder 3 verbunden, der eine zylindrische Bohrung 4 aufweist, in welcher ein Verstärkerkolben 5 gleitbar ist, der die Aufgabe hat, den Arbeitskolben 2 im Hauptbremszylinder 1 axial vorwärts zu bewegen. Mit 6 ist eine Schraubendruckfeder bezeichnet, die in der Bohrung 4 angeordnet ist und dazu dient, den Verstärkerkolben 5 in seine dargestellte normale Stellung zurückzuführen. Ein sich an den Arbeitszylinder 3 anschließender Steuerzylinder 7 hat eine zylindrische Bohrung 8, deren Durchmesser kleiner als derjenige der Bohrung 4 des Arbeitszylinders 3 ist, und ist axial am hinteren Ende des Arbeitszyünders 3 befestigt, um eine kombinierte Arbeits- und Steuerzylinderanordnung zu bilden. Mit 9 ist ein Steuerkolben bezeichnet, der in der Bohrung 8 des SteueiZylinders 3 gleitbar ist, und IO bezeichnet eine Schraubendruckfeder, die sich in der Zylinderbohrung 8 befindet und an ihren entgegengesetzten Enden gegen den Verstärkerkolben 5 und den Steuerkolben 9 abstützt, um den letzteren in seine dargestellte Normalstellung zurückzuführen. Die Rückstellfeder 10 hat eine geringere Federsteifigkeit als die Rückstellfeder 6 für den Verstärkerkolben 5 hat. In der Wand der Zylünderbohrung 8 an deren hinterem Ende sitzt ein Sprengring 11, um die axiale Rückwärtsbewegung des Steuerkolbens 9 zu begrenzen.

Durch die Umfangswand des Sleuerzylinders 7 erstreckt sich ein Hochdruckölkanal 12 und ein Niederdmckölkanal 13 an Stellen, die sich axial voneinander in Abstand befinden. Andererseits ist der im Steuerzylinder 7 gleitbare Steuerkolben 9 mit einer Umfangsnut 14 an seinem Außenumfang versehen. Die Umfangsnut 14 wird ständig in Strömungsverbindung mit einer Verstärkerkammer 15 gehalten, die in der kombinierten Arbeits- und Steuerzylinderanordnung 3, 7 zwischen dem Verstärkerkolben 5 und dem Steuerkolben 9 begrenzt wird, welche Strömungsverbindung durch mindestens einen radialen öikanal in der Wand des Steuerzylinders 7 gebildet wird, und an den entgegengesetzten Enden in die Umfangsnut 14 und in die Verstärkerkammer 15 mündet. Die Umfangsnut 14 wird in Strömungsverbindung mit dem Hochdruckölkanal 12 bzw. mit dem Niederdruckölkanal 13 gebracht, wenn der Steuerkolben 9 axial vorwärts- bzw. rückwärtsbewegt wird. Wie gezeigt, ist der Hochdruckölkanal 12 mit der Förderseite einer Ölpumpe 17 über eine Hochdruckölförderleitung 16 verbunden, während der Niederdruckölkanal 13 mit einem Vorratsbehälter

19 durch eine Niederdruckölleitung 18 verbunden ist. Mit der Hochdrucköllcitung 16 ist ein Öldruckspeicher

20 verbunden, wobei ein Rückschlagventil 21 in der Leitung 16 zwischen Pumpe 17 und Speicher angeordnet ist Die ölpumpe 17 steht so in Antriebsverbindung mit dem Motor des Fahrzeuges, daß sie mit der Drehzahl der Motorwelle angetrieben wird. Der Speicher 20 hat ein Gesamtgehäuse 22 und eine in diesem so angeordnete Membran, daß der Innenraum des Gehäuses 22 in eine obere Gaskammer 25 und in eine untere Ölkammer 24 unterteilt wird, welche mit der Hochdruckölleitung 16 verbunden ist Die Kammer 25 ist mit Stickstoffgas unter hohem Druck gefüllt, so daß sie als gasförmige Feder dienen kann.

Wie dargestellt, hat der Steuerkolben 9 die Form einer zylindrischen Büchse mit einer axialen Bohrung, die an den entgegengesetzten Enden offen ist, welche Büchse mit einer Trennwand in der Bohrung geformt ist, die sich zwischen ihren Enden befindet und mit einer

axialen öffnung versehen ist und dem nachfolgend beschriebenen Zweck dient-

In der Bohrung des Steuerkolbens 9 ist ein Betätigungskolben 26 gleitbar, an den eine Kolbenstange 26a angeformt ist, welche sich vom Kolben axial nach vorne durch die mit einer öffnung versehene Trennwand in die Verstärkerkammer 15 ausgefluchtet und gegenüberliegend dem Antriebskolben 5 des Arbeitszyünders 3 erstreckt Wie gezeigt, ist die Kolbenstange 26a mit der Trennwand des Steuerkolbens, beispielsweise durch einen O-Ring, abgedichteu Zwischen dem Betätigungskolben 26 und der ringförmigen Gegenfläche der Trennwand des Steuerkolbens 9 ist eine vorgespannte Schraubenfeder 27 angeordnet Die Feder 27 ist nur leicht vorbelastet, hat jedoch eine verhältnismäßig hohe Federsteifigkeit, so daß der Betätigungskolben 26 normalerweise in semer zurückgezogenen Stellung gehalten wird, weiche durch den vorangehend beschriebenen Sprengring U wie im Falle des Steuerkolbens 9 bestimmt wird. Im normalen, nicht betätigten Zustand befindet sich das vordere Ende der Kolbenstange 26a des Betätigung*! -Jbens 26 im axialen Abstand von dem Verstärkerkolbeii 5, wobei dieser Abstand gerade ausreicht daß die Kolbenstange 26a auch dann nicht in Anlage an den Verstärkerkolben 5 gelangt wenn beim normalen Betrieb der Bremsanlage der P«Ätätigungskolben 26 über die Feder 27 den Steuerkolben 9 verschiebt Wie gezeigt ist der Betätigungskolben 26 durch ein Glied 30 kraftschlüssig mit einem Bremspedal 29 verbunden, das am Fahrzeugaufbau 28 gelenkig befestigt ist

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des vorangehend beschriebenen Kraftverstärkers erläutert, die in der Zeichnung in ihrem normalen unbetätigten Zustand dargestellt ist

Wie gezeigt befinden sich der Verstärkerkolben 5, der Steuerkolben 9 und der Betätigungskolben 26 alle in ihren zurückgezogenen Stellungen, so daß die Verstärkerkammer 15 unter niedrigem Druck gehalten wird, weiche in Strömungsverbindung mit der Niederdrucköileitung i8 über die Umfangsnut 14 im Steuerkolben 9 und den Niederdruckkanal 13 in der Wand des Sleuerzylinders 7 steht Unter diesen Bedingungen arbeitet die ölpumpe 17, solange der Motor in Betrieb

• ist um Drucköl in die Hochdruckölleitung 'i6 zu fördern, so daß Drucköl im Speicher 20 gespeichert wird und zum Hochdruckölkanal 12 des Steuerzylinders 7geleitet wird.

Wenn nun der Fahrer das Bremspedal 29 drückt, um

• den Betätigungskolben 26 vorwärts zu bewegen, so wird zuerst die Feder 27 sofort zusätzlich zu der Kraft des Steuerkolbens 9 axial vorwärts entgegen der Elastizität der Rückstellfeder 10 belastet um dadurch die Umfangsnut 14 im Steuerkolben 9 in Strömungsverbindurg ;nit dem Hochdruckölkanal 12 des Steuerzylinders 7 zu bringen, während andererseits der Niederdruckkanal 13 desselben verschlossen wird. Dies ftst zur Folge, daß das im Hochdruckkanal 12 und in der Förderleitung 16 gehaltene Hochdrucköl in die Verstärkerkammer

' strömen kann, und der Verstärkerkolben 5 wird unter dem nun in dei Kammer 15 erhöhten Öldruck axial vorwärtsgetrieben, um den Hauptbremszylinder 1 für den Bremsvorgang zu betätigen.

Der Öldruck in der Verstärkerkan;mer 15 wirkt

• natürlich auch auf die vorderen Endflächen des Steuerkolbens 9 und der Kolbenstange 26a des Betätigungskolbens 26, um den letzteren nach rückwärts zu drücken. Auf diese Weise wird die Antriebskraft des

Öldrucks zum Fahrer über den Betätigungskolben 26 und das Glied 30 als Gegendruckkraft gegen den Antrieb zurückgeleitet, so daß der Fahrer die Antriebskraft für den Verstärkerkolben 5 fühlen und den Druck auf das Pedal genau für einen entsprechend der gewünschten Bremsung genau dosieren kann.

Ferner wird, wenn die auf das Bremspedal 29 ausgeübte Kraft erhöht wird, der Betätigungskolben 26 weiter vorbewegt und kann sich, selbst wenn sich der Steuerkolben 9 wegen des zunehmenden Widerstandes des Öldrucks in der Verstärkerkammer 15 praktisch nicht mehr weiter vorbewegen kann, weiter vorbewegen, wobei die Feder 27 gegen den Steuerkolben 9 weiter zusammengedrückt wird. Dies bedeutet, daß der Fahrer das Bremspedal 29 weich um im wesentlichen den gleichen Betrag wie im Falle einer herkömmlichen Bremsanlage niederdrücken kann, bei der ein Bremskraftverstärker fehlt. Das Gefühl des Fahrers bei der

D«J»IUntÄ>i>*tinn uujrvl onmit ir» ί^ϊηΡΓ \JU*»lc*» crPCtnrt

Wenn der Öldruck im Hochdruckkanal 12 ausfällt, z. B. infolge eines Bruches in der Hochdruckförderleitung 16 einschließlich der ölpumpe 19 und des Speichers 21, bewirkt der Betätigungskolben 26, der durch die Pedalbetätigung durch den Fahrer vorbewegt wird, daß der Steuerkolben 9 ebenfalls mit vorbewegt wird, und das vordere Ende der Kolbenstange 26a des Betätigungskolbens 26 kommt in Anlage an der hinteren Endfläche des Verstärkerkolbens 5 entgegen der Belastung durch die Rückstellfeder 10, so daß der Betätigungskolben 26 den Verstärkerkolben 5 direkt mechanisch vorwärtsschieben kann. Auf diese Weise kann der Hauptbremszylinder I ohne Störung trotz des Bruches in der Hochdruckölleitung betätigt werden. Aus

s dem Vorangehenden ergibt sich, daß in solchen Fällen der Pedalweg im wesentlichen der gleiche wie derjenige ist, der beim Nachgeben der Feder 27 im normaler Zustand der Bremsanlage und insbesondere dei Hochdruckölleitung derselben erzielbar ist

Das Gleitspiel zwischen dem Steuerzylinder 7 und dem in diesem gleitbaren Steuerkolben 9 kann se bestimmt werden, daß im normalen Zustand Hochdrucköl, das in den Hochdruckkanal 12 eingeleitet wird durch das Gleitspiel allmählich in die Umfanpsnut 14 irr Steuerkolben lecken kann und in den Niederdruckkana 13 geleitet wird. Bei einer solchen Bauform, beispiels weise wenn das Fahrzeug längere Zeit geparkt worder ist, verringert sich der Öldruck im Speicher TT uümähüch se dsß dis Mcfnbrsü 23 unter den? Opjck de!

Stickstoffgases in der Gaskammer 25 allmählich ir Anlage an der inneren Wandfläche des Gehäuses 2i abgesenkt werden kann. Dies hat zur Folge, daß die Kontaktflächc der Membran 23 mit dem Hydraulikö auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, so daß die Infiiiration der Druckgasfüllung in der Kammer 25 ir das hydraulische Fluid durch die Membran 23 und dami die Verschlechterung des Hydrauliköls wirksam verhin dert wer im

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hydraulischer Kraftverstärker für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem in einem Arbeitszylinder verschiebbaren Verstärkerkolben, der auf seiner einen Seite mit eineta Hauptzylinderkolben kraftschlüssig verbunden ist und mit seiner anderen Seite eine Verstärkerkammer begrenzt, und mit einem an die Verstärkerkammer anschließenden Steuerzylinder, in dem ein stirnseitig mit dem Arbeitskammerdruck beaufschlagter Steuerkolben verschiebbar angeordnet ist und in dessen Wand axial gegeneinander versetzt ein mit einer Hochdruckquelle verbundener Anschluß und ein mit einem Vorratsbehälter verbundener Anschluß mündet, wobei der Steuerkolben eine Umfangsnut aufweist, die bei einer Axialverschiebung des Steuerkolbens wahlweise mit einem der beiden Anschlüsse verbindbar ist und die mit einem im Steuerkolben vorgesehenen, zur Verstärkerkansaier führenden .Kanal verbunden ist, gekennzeichnet du rcfo folgende Merkmale:

a) im Steuerkolben (9) ist koaxial ein kraftschlüssig mit dem Bremspedal (29) verbundener Betätigungskoiben (26) verschiebbar geführt;

b) eine am Betätigungskolben (26) vorgesehene Kolbenstange (2Sa) erstreckt sich durch den Steuerkoiben (9) hindurch in die Verstärkerkammer (15) hinein, wobei das Ende der Kolbenstange dem Verstärkerkolben gegenüberliegt und an diesen in Anlage bringbar ist;

c) die Pedalkraft ist über eine sich einerseits am Steuerkolben (9) und andererseits am Betätigungskolben (26) abstützende K^der (27) auf den Steuerkolben Übertragbai.