DE2610004A1

DE2610004A1 - Hydraulische servobremsvorrichtung fuer ein fahrzeugbremssystem mit zwei bremskreislaeufen

Info

Publication number: DE2610004A1
Application number: DE19762610004
Authority: DE
Inventors: Heinrich August Schlicker
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1976-09-23
Also published as: US4027922A; JPS51114563A; GB1530014A; IT1057339B; SE7502824L; FR2303691B1; JPS5940659B2; FR2303691A1; SE390278B

Description

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AB Volvo, Göteborg / Schweden

Hydraulische Servobrerasvorrichtung für ein Fahr zeugbremssystem mit zwei Bremskreisläufen

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servobremsvorrichtung · für ein Fahrzeugbremssystem mit zwei Bremskreisläufen, bestehend aus einer Kolbenzylinderanordnung mit einer Kolbenstange, die mit dem Fahrzeugbremspedal in Verbindung steht, und mit einem Zylindereinlass von einem Fluidbehälter und einem Zylinderauslass zum ersten Bremskreislauf, und aus einem Regelventil mit einem Einlass von einer Druckquelle und einem Auslass zum zweiten Bremskreislauf.

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Bei Servobremsvorrichtungen dieser Art ist es bekannt, die Kolbenstange (Betätigungsstange) dergestalt auszulegen, dass sie direkt auf den Kolben einwirkt, so dass der Weg des Kolbens und der Kolbenstange stets die gleichen sind. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Fahrer stets den Zustand im Bremszylinder spürt, d.h. eine gewisse "Nachgiebigkeit" im Pedal fühlt, wenn im Bremssystem Luft vorhanden ist. Ein Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass die Bremskraft bei Druckverlust im zweiten Kreislauf (dem Servokreislauf) gering ist und der Pedalweg der gleicheist., wie bei einem intakten System. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei einem Druckverlust im ersten Kreislauf der Bremsdruck im zweiten Kreislauf erst dann erhalten wird, wenn der Kolben seine Endlage erreicht hat, d.h. das Bremspedal durchgetreten wurde.

Es wurden Servobremsvorrichtungen konstruiert, die die genannten Nachteile vermeiden. Wenn das System intakt ist, verwenden diese Vorrichtungen nur einen Teil des verfügbaren Pedalweges, während bei einem Druckverlust der gesamte Pedalweg eingesetzt wird. Auf diese Weise kann ein kleinerer Bremszylinder verwendet werden, der zusammen mit der Verlängerung des Arbeitsweges bei einem Verlust des Servodruckes eine grössere Bremskraft ermöglicht als bei der voraus beschriebenen Vorrichtung. Bei den bekannten Vorrichtungen mit einer Verlängerung des Arbeitsweges der Kolbenstange besteht jedoch ' keine starre mechanische Verbindung zwischen dem Kolben und der Kolbenstange. Vielmehr wird der Pedalwiderstand mittels beispielsweise Federn erzielt. Die Kolbenstange wirkt auf einen Ventilschieber-und der dem Federwiderstand entsprechende Druck drückt den Kolben in Bremsrichtung. Ein Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, dass keine starre Verbindung zwischen

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der Kolbenstange und der Kolbeneinrichtung vorliegt, so dass der Zustand im ersten Kreislauf nicht im Pedal gefühlt werden kann. Der Zustand im ersten Kreislauf kann so sein, dass der Kolben beim normalen Abbremsen schon fast durchgeschoben ist, was erst nach einem scharfen Abbremsen aufgrund unzureichender Bremskraft im ersten Kreislauf festgestellt wird. Noch ernster jedoch ist ein Zusammenbruch im Servobremskreislauf unter diesen Umständen.

Ziel der Erfindung is.t es demgegenüber, eine Servobremsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die die Vorteile bekannter Vorrichtungen unter Ausschaltung von deren Nachteilen kombiniert, d.h. eine Verlängerung des Arbeitsweges der Kolbenstange bei einem Servodruckverlust ermöglicht und zur gleichen Zeit stets eine Kontrolle des Zustandes im ersten Kreislauf bietet.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Druck im ersten Bremskreislauf das Regelventil dergestalt beeinflusst, dass die Verbindung zwischen der Druckquelle und dem zweiten Kreislauf geöffnet ist, während der Druck im zweiten Kreislauf den Kolben in Bremsrichtung beaufschlagt, und dass der Kolben für eine begrenzte Verschiebung in bezug auf die Kolbenstange angeordnet ist, wobei die Ventilsteuereinrichtungen zusammen mit der Kolbenstange beweglich angeordnet sind, um das Steuerventil in öffnender Richtung nach einem bestimmten Weg der Kolbenstange in Bremsrichtung zu drücken.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei dieser Konstruktion bewegen sich im normalen. Betriebszustand von beiden Kreisläufen der Kolben und die Kolbenstange

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während eines ersten Teils des maximalen Arbeitsweges zusammen, bis die Ventilsteuereinrichtung das Steuerventil öffnet, wonach der Druck im zweiten Kreislauf (Servokreislauf),der auf die Bückseite des Kolbens wirkt, den Kolben relativ zur Kolbenstange verschiebt, so dass der Weg der Kolbenstange beträchtlich kürzer als der Weg des Kolbens beim verbleibenden Teil des maximalen Arbeitsweges ist. Bei einem Verlust an Servodruck wird der Kolben durch die Kolbenstange über den gesamten Arbeitsweg versetzt; die Kolbenstange kann dann um eine grössere Wegstrecke verschoben werden als erforderlich ist, wenn der Servokreislauf intakt ist. Wenn der erste Bremskreislauf eine gewisse Menge Luft enthält, wird dies ohne weiteres festgestellt, da das Pedal abfällt, bis sich die Kolbenstange soweit bewegt hat, dass die Ventilsteuereinrichtung das Steuerventil öffnet, so dass ein feststellbarer Servoeffekt erzielt wird.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein schematisch dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, zusammen mit zugehörigen Anschlüssen, und

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 -und 2 ist die Servobremsenanordnung allgemein mit 1 bezeichnet. Sie enthält einen Hydraulikzylinder 2, dessen Zylinderbohrung 3 über einen Verbindungskanal 4 mit einer Leitung 5 in Verbindung steht, die zu einem ein Druckmedium, wie öl,enthaltenen Behälter 6 führt. Ein zweiter Kanal 7 ist

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an eine Leitung 8 angeschlossen, die zu einem ersten Bremskreislauf führt. Von dem Behälter 6 führt eine Pumpe 9 das Medium zu einer Leitung 1o, die beispielsweise zu einer Servosteuereinrichtung führt, die eine Rückflussleitung 11 zum Behälter hat. Ein Abzweigrohr 12 mit einem Rückschlagventil 13 und einem Druckakkumulator 14 ist an einen Einlasskanal 15 in einem Ventilgehäuse 16 angeschlossen, wobei das Ventilgehäuse 16 integral am Hydraulikzylinder 2 angeformt ist. Das Ventilgehäuse 16 besitzt eine Ventilausbohrung 17, von der ein Kanal 18 ausgeht, der an eine Leitung 19 angeschlossen ist. Die Leitung 19 führt zu einem zweiten Bremskreislauf.

Ein Kolben 2o ist verschiebbar in der Zylinderbohrung 3 des Zylinders 2 angeordnet. In konventioneller Weise besitzt der Kolben einen mittleren Abschnitt 21 mit verkleinertem Durchmesser und vordere und hintere Abschnitte 22 und 23, die sich gleitend an der Wand der Zylinderbohrung 3 abstützen. Der hintere Abschnitt hat eine Nut, in der ein O-Ring 24 sitzt. Vor dem vorderen Abschnitt 22 ist eine Kolbenpackung oder -dichtung 25 auf einer Schulter 26 vorgesehen. Die Packung 25 schliesst eine Bohrung 27 im Abschnitt 22 ab. Eine Rückbringfeder 28 zwischen der linken Endwand der Zylinderbohrung 3 und der Endfläche der Schulter 26 hält den Kolben 2o in einer rechtsseitigen, inaktiven Endlage, wenn die Bremse nicht mittels des Bremspedals, das durch gestrichelte Linien angedeutet ist, betätigt wird.

Der Kolben 2o weist, ,wie dargestellt, eine zentrale Durchgangsbohrung 29 auf, in deren rechtes Ende eine Kolbenstange 3o gleitbar eingesetzt ist. Die Kolbenstange ist mit einem Ringflansch 31 versehen, der in der dargestellten Lage mit

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der Rückseite des Kolbens 2o in einer entsprechenden Aus-, nehmung in Eingriff steht. Eine Bohrung 32 erstreckt sich durch die Kolbenstange 3o und stellt eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum an der Rückseite des Kolbens und der Kolbenbohrung 29 her. Im vorderen Ende der Bohrung 29 ist eine Stösselstange 33 gleitbar gehalten, auf deren eines Ende eine Druckfeder 34 aufliegt, die mit dem gegenüberliegenden Ende sich an der Endfläche der Kolbenstange abstützt.

Die Stösselstange 33 ist axial zu einem Ventilschieber 35 ausgerichtet, der verschiebbar in der Bohrung 17 des Ventilgehäuses 16 liegt. Der Ventilschieber wird durch eine Feder

36 in Richtung auf den Zylinderraum an der Vorderseite des Kolbens 2o gehalten. Der Ventilschieber 35 weist eine Bohrung

37 auf, die von seinem der Feder 3 6 zugewandten Ende zu einem Abschnitt 38 mit verkleinertem Durchmesser führt. In der Zeichnung ist der Schieber 35 in einer Lage dargestellt, bei der er den Kanal 15 abschliesst. Der Abschnitt 38 liegt dabei gegenüber einem Kanal 39, der die Ventilbohrung 17 mit dem Kanal 4 für die Behälterleitung 5 verbindet. Der Kanal 39 bildet den Rückflusskanal des Servokreislaufes 19 und besitzt einen Ausgleichskanal 4o, der sich zur Zylinderbohrung 3 erstreckt. Von dem Ventilkanal 18, der zum Servokreislauf 19 führt, zweigt ein Kanal 41 ab, der zur Zylinderbohrung 3 an der Rückseite des Kolbens 2o führt.

Die Funktionsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

Wenn das Bremspedal ein wenig niedergedrückt wird, wird die Kolbenstange 3o nach links verschoben und nimmt über den Flansch 31 den Kolben 2o mit, so dass der Druck im Zylinderraum an der Vorderseite des Kolbens ansteigt. Sobald der Druck so gross

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wird, dass die Kraft am rechten Ende des Ventilschiebers 35 die Kraft der Rückstellfeder 36 überwindet, wird der Schieber nach links versetzt, so dass eine Verbindung zwischen den Kanälen 15 und 18 zustande kommt und dadurch der Druck im Bremskreislauf 19 ansteigt. Dieser Druck wird über den Kanal 41 zu dem Zylinderraum an der Rückseite des Kolbens 2o gebracht, so dass der Kolben durch die Kraft nach links gedrückt wird. Wenn der Druck im Kreislauf 19,der auf die linksseitige Endfläche des Ventilschiebers wirkt, zusammen mit der Kraft der Feder 36 die Kraft übersteigt, die durch den Druck in dem Zylinderraum an der Vorderseite des Kolbens auf den Ventilschieber 35 ausgeübt wird, schliesst sich der Ventilschieber 35 in Richtung auf den Kanal 15. Während dieses ersten Teils der Bremsbewegung bewegen sich der Kolben und die Kolbenstange als Einheit und wird die Kraft von der Rückstellfeder 28 und aus der Kolbendichtungsreibung gänzlich durch die Kolbenstange aufgebracht. Der Unterschied im Druck in den beiden Bremskreisläufen wird ausschliesslich durch die Federkraft der Rückstellfeder 36 des Ventilschiebers bestimmt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel wird eine Rückstellfeder gewählt, die einen Differenzdruck von etwa o,8 Bar abgibt. Dies führt zu einem wesentlichen Vorteil gegenüber bekannten Servobremsanordnungen mit doppeltem Kreislauf, deren Federanordnungen Differenzdrücke in der Grössenordnung von 1o Bar ergeben, was auf rutschigen Strassen zu einem Abbremsen mit nur einem Bremskreislauf führt.

Der Kolben 2o und die Kolbenstange 3o bewegen sich als Ein-• heit, bis die Stößelstange 33 auf den Ventilschieber 35 trifft und diesen nach links in die geöffnete Stellung verschiebt. In dieser Stellung kann ein Druck in der Zylinderbohrung 3 an der Rückseite des Kolbens aufgebaut werden, der den Kolben

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nach vorne in bezug auf die Kolbenstange versetzen kann. Bei einem scharfen Abbremsen wird der Weg des Kolbens 2o daher langer als der Weg der Kolbenstange 3o.

Sollte der erste Bremskreislauf ausfallen, z.B. in Folge eines Lecks, wird der Bremsdruck im zweiten Kreislauf aufrechterhalten, sobald die Kolbenstange soweit versetzt worden ist, dass die Stösselstange 33 den Ventilschieber 35 in die geöffnete Stellung verschiebt« Bei dem in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel haben der Teil der Kolbenstange 3o, der in die Kolbenbohrung 29 hineinragt, die Stösselstange 33 und der Ventilschieber 35 denselben Querschnitt. Die Stösselstange 33 und der Ventilschieber 35 sind daher gleich grossen, jedoch entgegengesetzten Kräften unter dem Druck im zweiten Kreislauf ausgesetzt, wobei die Kolbenstange durch eine entsprechende Speicherkraft beeinflusst wird. Um diese Speicherkraft zu reduzieren, die das Bremspedal zurückbringen will, wenn das Ventil offen ist, können die Kolbenstange 3o und die Stösselstange 33 einen kleineren Querschnitt als der Ventilschieber 35 haben. Dies führt gleichzeitig dazu, dass der Weg der Kolbenstange proportional zum Druck im zweiten Kreislauf wird, da der erhöhte Druck durch Kompression der Feder 29 mit Hilfe-der Kolbenstange 3o hervorgerufen wird.

Bei einem Druckverlust im zweiten Kreislauf, z.B. infolge Ausfalls der Pumpe 9 oder des Druckakkumulators 14, kann der" Kolben 2o mit Hilfe der Kolbenstange 3o über den Punkt hinaus verschoben werden, bis zu dem der Kolben normalerweise relativ zur Kolbenstange unter dem Einfluss des Drucks im zweiten Kreislauf versetzt ist. Die Stösselstange 33 wird hierdurch in die Kolbenbohrung 29 durch den Ventilschieber 35 geschoben, so dass die Bewegung des Kolbens nicht behindert wird. Bei

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einem Druckverlust im zweiten Kreislauf kann ein längerer Weg der Kolbenstange und damit des Pedalweges ausgenützt werden, es sei denn, der zweite Kreislauf ist intakt, und dies wird ohne Einbuße der Fähigkeit erzielt, den Zustand im ersten Kreislauf zu kontrollieren.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Servobremsanordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Der Aufbau dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der vorbeschriebenen darin, dass eine längere Stösselstange 33' angeordnet ist, so dass in der praktischen Ausführung ihr äusseres Ende in einem Abstand von 4 mm von dem Schieber 35 in der in der Fig. gezeigten Lage liegt. Des weiteren ersetzt eine Bohrung 32* im Kolben 2o die Bohrung in der Kolbenstange.

Die Bohrung 32' verbindet die Kolbenbohrung 29 mit dem Behälter

Der Druck in der Bohrung 29 bei diesem Ausführungsbeispiel ist kleiner als der Druck im Zylinderraum an der Vorderseite des Kolbens 2o, wenn in beiden Kreisläufen ein normaler Betriebszustand vorliegt und der Kolben nach links bewegt wird. Die Stösselstange 33' folgt dem Kolben 2o und der Kolbenstange 3o nicht in synchroner Weise. Vielmehr wird der Kolben und die Kolbenstange nach links in bezug auf die Stösselstange 33' bewegt. Die relative Bewegung zwischen dem Kolben und der Stösselstange wird durch den Unterschied zwischen der Kraft bestimmt, die auf das äussere Ende der Stösselstange drückt und eine Folge des Druckes im Zylinderraum und der Kraft von der Feder 34 ist, die auf das innere Ende der Stösselstange drückt. Mittels Auswahl der Feder 34 ist es möglich, den Arbeitsweg der Kolbenstange 3o in Bremsrichtung zu bestimmen, bevor der Ventilschieber 35 durch die Stösselstange 33" in die öffnende

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Richtung betätigt wird, wenn ein Druck an der Rückseite des Kolbens aufgebaut wird. Dieser Druck ermöglicht eine Bewegung des Kolbens nach vorne in bezug auf die Kolbenstange.

Die Feder 34 kann, beispielsweise,so dimensioniert sein, dass die Stösselstange 33' normalerweise nicht den Ventilschieber erreicht, sofern nicht im ersten Kreislauf Luft vorhanden ist oder ein Bruch im ersten Kreislauf vorliegt und damit ein Gesamtdruckverlust eintritt. Im letzteren Fall öffnet die Stösselstange das Regelventil nach einem sehr kurzen Arbeitsweg, so dass ein sehr geringer Pedalabfall erzielt wird.

Anstelle der Erzielung von unterschiedlichen, entgegengesetzt "Λ gerichteten Kräften auf die Stösselstange 33' mittels Vorsehen eines geringeren Hydraulikdruckes in der Bohrung 29 als im Zylinderraum, wie dies beim zweiten Ausführungsbeispiel der Fall ist, ist es auch möglich, das gleiche Ergebnis mit dem gleichen Druck an beiden Stellen zu erhalten. Die Stösselstange kann so ausgelegt werden, dass sie einen grösseren Querschnitt an ihrem äusseren Ende als an dem Ende in der Bohrung 29 hat. Durch die Feder wird auch in diesem Fall bestimmt, wie weit die Stösselstange in die Bohrung während einer Zunahme des statischen Druckes im ersten Kreislauf eindringt.

Um aus praktischen Gründen eine kleinere Feder verwenden zu können, kann es im Gegensatz zum gezeigten Ausführungsbeispiels wünschenswert sein, die Stösselstange so auszubilden, dass sie einen Querschnitt hat, der geringer als der Querschnitt des Ventilschiebers ist.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, bei denen die Kolben-Zylinderanordnung und das Druckregelventil zu einer Einheit

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zusammengefasst sind. Vielmehr können diese Elemente auch als separate Einheiten vorgesehen werden, wobei die ventilgesteuerte Einrichtung/die zusammen mit der Kolbenstange beweglich ist, keine Stösselstange zu sein braucht, die in einer Kolbenbohrung gehalten ist. Vielmehr kann die Einrichtung durch eine andere geeignete Einrichtung geschaffen werden, die das Ventil nach einer bestimmten Bewegung der Kolbenstange beeinflusst.

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Claims

Patentansprüche

1.) Hydraulische Servobremsvorrichtung für ein Fahr-

ugbremssystem mit zwei Bremskreisläufen, bestehend aus einer Kolbenzylinderanordnung mit einer Kolbenstange, die mit dem Fahrzeugbremspedal in Verbindung steht, und mit einem Zylindereinlass von einem Fluidbehälter und einem Zylinderauslass zum ersten Bremskreislauf, und aus einem Regelventil mit einem Einlass von einer Druckquelle und einem Auslass zum zweiten Bremskreislauf, dadurch gekennzeichnet , dass der Druck im ersten Bremskreislauf (8) das Regelventil (16, 35) dergestalt beeinflusst, dass die Verbindung zwischen der Druckquelle (14) und dem zweiten Kreislauf (19) geöffnet ist, während der Druck im zweiten Kreislauf den Kolben (2o) in Bremsrichtung beaufschlagt, und dass der Kolben für eine begrenzte Verschiebung in bezug auf die Kolbenstange (3o) angeordnet ist, wobei die Ventilsteuereinrichtungen (33) zusammen mit der Kolbenstange beweglich angeordnet sind, um das Steuerventil (16, 35) in öffnender Richtung nach einem bestimmten Weg der Kolbenstange in Bremsrichtung zu drücken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Regelventil einen Ventilschieber (35) aufweist, der verschiebbar in einer Bohrung (17) im Zylinder angeordnet ist, welche Bohrung sich an der dem Zylinderraum zugewandten Vorderseite des Kolbens (2o) öffnet, wobei die Ventilsteuereinrichtung durch eine Stösselstange (33) gebildet ist, die zusammen mit der Kolbenstange (3o) bewegbar ist, und deren Mittelachse mit der Mittelachse des Ventilschiebers (35) zusammenfällt, wobei der Ventilschieber durch die Stösselstange nach einem bestimmten Weg der Kolbenstange aus ihrer nicht beeinflussten Endstellung versetzbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2o) eine zentrale Durchgangsbohrung (29) aufweist, in deren eines Ende die Kolbenstange (3o) und in deren anderes, gegenüberliegendes Ende die Stösselstange (33) eingesetzt sind, wobei gegen das innere Ende der Stößelstange (33) ein Ende von einer in der Bohrung angeordneten Druckfeder (34) abgestützt ist, während das gegenüberliegende
Ende der Druckfeder auf der Kolbenstange aufliegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (35) und die Stösselstange (33) im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche haben,

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stösselstange (33) eine kleinere
Querschnittsfläche als der Ventilschieber (35) hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet , dass der Ventilschieber (35) in Schliessrichtung durch eine Rückstellfeder (36)
belastet ist, deren Federkraft so ausgelegt ist, dass die Druckdifferenz zwischen beiden Bremskreisläufen etwa o,8 Bar beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet , . dass diese so ausgelegt ist, dass bei einem normalen Betriebszustand des ersten
Bremskreislaufes eine anfängliche Bewegung des Kolbens (2o)

in Bremsrichtung dazu führt, dass die Stösselstange (33') durch eine Kraft in dieser Richtung beeinflusst wird, wobei diese
Kraft kleiner als die Kraft ist, die in entgegengesetzter Richtung auf die Stösselstange (33¹) wirkt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere und innere Ende der Stösselstange (33¹) mit der gleichen Querschnittsf lache versehen ist, und dass eine Verbindung (32¹). zwischen der Bohrung (29) in dem Kolben (2o) und einem Rückflusskanal zum Flüidvorratsbehälter (6) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,- dass das äussere Ende der Stösselstange eine grössere Querschnittsfläche als das innere Ende hat, und dass eine Verbindung zwischen der Bohrung im Kolben und dem zweiten Bremskreislauf vorgesehen ist.

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