DE2821771A1

DE2821771A1 - Hydraulischer kraftverstaerker fuer fahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE2821771A1
Application number: DE19782821771
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Farr
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1977-05-19
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2391099A1; FR2391099B1; JPS53143868A; AU3589278A; AU512657B2; JPS6111828B2; US4313302A; BR7803089A

Description

DR. ING. F. WtJESTIIOFF DR. E. ν. PECHMANN

DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ PATENTANWÄLTE

8OOO MÜNCHEN 9O SCHWEIGEItSTHASSE S TBLXFON (089) 66 20 51 TXLH 5 24 070

PBOTEOTPATENT MÜKOHS3T

1A-50 909 18.Mai 1978

Patentanmeldung

Anmelderin:

Girling Limited, Kings Road, Tyseley, Birmingham 11, West Midlands, England

Titel:

Hydraulischer Kraftverstärker für Fahrzeugbremsanlagen

809848/0873

DR. ING. F. WUESTirOFF BK.B. ν. PKCIIM ANN DR. ING. D. HKIIHKNS DIFL. ING. R. GOKTZ PATENTANWÄLTE

771

80OO MÜNCIIKN 9O SOIIWEIQEHSrHASSE 2 tklefo-V (089) 00 CO 51 TKLEX 3 24O7O

TRLKCIIIAMMR t
ΡΗΟΤΚΟΤΙ'ΛΙΚΪΤ MÖKCHEJt

1A-50 909

Hydraulischer Kraftverstärker für ffahrzeugbremsanlagen

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker für Fahrzeugbremsanlagen, bei dem ein in einer Bohrung eines Gehäuses arbeitender Kraftverstärkerkolben dazu dient, einen Hauptzylinderkolben zu betätigen, bei dem das Gehäuse mit einer Kraftverstärkungskammer zum Aufbringen eines hydraulischen Drucks auf den Kraftverstärkerkolben versehen ist, und bei dem ein Kraftverstärkungsdruckregelventil vorhanden ist, das dazu dient, die Zufuhr eines hydraulischen Druckmittels zu der Kraftverstärkerkammer zu regeln, wobei das Regelventil auf den Druck in einer Regelkammer in dem Gehäuse anspricht, und wobei die Druckbeaufschlagung der Regelkammer mit Hilfe eines pedalbetätigten Krafteinleitungskolbens geregelt wird.

Bei einem bekannten Kraftverstärker der vorstehend geschilderten Art ist die Regelkammer der Kraftverstärkungskammer benachbart, so daß schon beim Versagen einer einzigen Dichtung eine direkte Verbindung zwischen der Regelkammer und der Kraftverstärkungskammer hergestellt wird, wobei das unter hohem Druck stehende hydraulische Medium eingeschlossen wird, so daß sich der Kraftverstärker nicht mehr steuern

809848/0878

50 909

läßt und die Bremsen nicht mehr gelöst werden können.

Durch die Erfindung ist ein Kraftverstärker der geschilderten allgemeinen Art geschaffen worden, bei dem die Regelkammer zwischen dem Kräfteinleitungskolben und einem zweiten Kolben angeordnet ist, bei dem der Krafteinleitungskolben gegenüber dem zweiten Kolben bewegbar ist ,wobei ein Nachfüllventil zum steuern der Verbindung zwischen der Regelkammer und einem Behälter in der Regelkammer angeordnet ist, bei dem das Nachfüllventil bei einer Relativbewegung des Krafteinleitungskolbens in Richtung auf den zweiten Kolben geschlossen wird, und bei dem eine weitere Bewegung des Krafteinleitungskolbens in der gleichen Richtung bewirkt, daß das in die Regelkammer eingeschlossene Fluid einem Druck ausgesetzt wird.

Wenn das Ventil zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks geöffnet ist, wirkt auf den Hauptzylinderkolben ein Druck, welcher der Summe der aufgebrachten Betätigungskraft und des auf den Kraftverstärkerkolben wirkenden Kraftverstärkungsdrucks entspricht.

Zwischen einem Nachfüllkanal zum Anschließen an den genannten Behälter und dem Nachfüllventil, d.h. zwischen der Regelkammer und der Kraftverstärkerkammer, ist ein Vorratsbehälter angeordnet, so daß Gewähr dafür besteht, daß eine Beschädigung einer einzigen Dichtung nicht zur Herstellung einer direkten Verbindung zwischen der Regelkammer und der Kraftverstärkerkammer führt.

Der zweite Kolben kann zwischen dem Krafteinleitungskolben und dem Kraftverstärkerkolben angeordnet sein, so daß der Kräfteinleitungs- oder Betatigungskolben auf den Kraftverst-ärkerkolben über den zweiten Kolben wirken kann, wenn die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels versagt. Bei dieser

809848/0878

50 909

"t

Konstruktion können der Be tätigungs kolben und der zweite Kolben in einer gemeinsamen Bohrung des Gehäuses arbeiten, und der zweite Kolben kann auf den Kraftverstärkerkolben über ein Druckglied von kleinerem Durchmesser wirken, das durch eine Öffnung in einer Trennwand zwischen der genannten Bohrung und einer zweiten Bohrung ragt, welch letztere in dem Gehäuse in einem axialen Abstand von der ersten Bohrung angeordnet ist, und in welcher der Kraftverstärkerkolben, arbeitet.

Der Betätigungskolben ragt vorzugsweise durch eine Bohrung des Kraftverstärkerkolbens und in eine Sackbohrung des zweiten Kolbens hinein, in der er arbeitet, der zweite Kolben bildet gleichzeitig den Kraftabgabekolben, die Regelkammer ist durch den vor dem Betätigungskolben liegenden Teil der Sackbohrung gebildet, und das Nachfüllventil steuert die Verbindung zwischen der Regelkammer und der Vorratskammer über Nachfüllkanäle, mit denen der Betätigungskolben-versehen ist.

Der Kraftabgabekolben ist vorzugsweise von dem Kraftverstärke rkolben getrennt und arbeitet in einer Bohrung von konstantem Durchmesser, die gleichachsig mit der Bohrung angeordnet ist, in welcher der Kraftverstärkerkolben arbeitet, sowie mit der Bohrung des Kraftabgabekolbens, in welcher der Betätigungskolben arbeitet.

Zu dem Kraftverstärkerkolben gehört vorzugsweise ein Stufenkolben, der in einem abgestuften Teil der Bohrung arbeitet und eine durchgehende Bohrung aufweist, in welcher der Betätigungskolben arbeitet, um das Nachfüllventil zu betätigen, wobei der Kraftabgabekolben in dem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil der Stufenbohrung arbeitet. Der Betätigungskolben besitzt vorzugsweise einen verdickten Anschlag, der direkt mit dem Kraftverstärkerkolben zusammenarbeitet, wenn die Kraftverstärkerkammer oder die Hochdruckquelle versagt.

809848/0878

50 909

Der Betätigungskolben kann mit einer oder mehreren Dichtungen versehen sein, die mit den Bohrungen zusammenarbeiten, in denen dieser Kolben arbeitet. Da sich der Betätigungskolben nur längs einer sehr kleinen Strecke gegenüber dem Kraftverstärkerkolben bewegt, um das Nachfüllventil zu schließen und das Fluid in der Regelkammer einem Druck auszusetzen, damit das Ventil zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks betätigt wird, woraufhin sich der Betätigungskolben zusammen mit dem Kraftverstärkerkolben bewegt, führt die bzw. jede Dichtung gegenüber der zugehörigen Bohrung nur eine sehr geringfügige Bewegung aus, und in der Praxis zeigt es sich, daß sie beim Einsetzen der Bewegung des Betätigungskolbens nur kurze ruckartige Bewegungen ausführen. Daher kann es sich bei den Dichtungen des Betätigungskolbens um nur eine geringe Reibung hervorrufende Dichtungen handeln, denn ihre Haltbarkeit braucht nicht auf die Hubstrecke des Hauptzylinders abgestimmt zu sein.

Alternativ kann der Betätigungskolben mit einem Spielraum in der Bohrung des Kraftverstärkerkolbens gleiten und an seinem Anschlag eine Dichtung tragen, die mit der Gehäusebohrung zusammenarbeitet.

Da sich das Nachfüllventil zusammen mit dem Betätigungskolben und dem Kraftabgabekolben bewegt, kann das Druckmittel an jedem beliebigen Punkt des Bremsbetätigungshübes aus der Regelkammer zu dem Behälter abgelassen werden. Somit öffnet das Nachfüllventil die Regelkammer, sobald das Pedal wieder freigegeben wird, und die Bremsen werden mehr oder weniger augenblicklich gelöst,

Ist das Ventil zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks geschlossen, wird die Kraftverstärkungskammer vorzugsweise zu einem Behälter entleert, bei dem es sich nicht um den der Regelkammer zugeordneten Behälter handelt. Hierdurch wird verhindert, daß lufthaltige Flüssigkeit aus der Quelle für

809848/0878

50 909

ACT

das unter hohem Druck stehende Druckmittel der Regelkammer zugeführt wird, bzw. daß die hydrostatische Flüssigkeit in der Regelkammer auf andere Weise beeinflußt wird.

Die Vorratskammer ist innerhalb des Betätigungskolbons und des Kraftabgabekolbens zwischen der Regelkammer und der Kraftverstärkungskammer angeordnet. Eine zweite Vorratskammer liegt zwischen einer Verbindung, die von der Regelkammer zu dem Regelventil führt, und einer von dem Regelventil zu der Kraftvers tärkerkammer führenden Verbindung. Somit ist zwischen zwei Hochdruckbereichen eine Vorratskammer angeordnet, in welcher der Atmosphärendruck herrscht. Dies gewährleistet, daß beim Versagen einer Dichtung das unter hohem Druck stehende Fluid zu dem betreffenden Vorratsbehälter abgeleitet wird.

Bei beiden Konstruktionen wirkt der Druck, der auf die Kraftverstärkungskammer aufgebracht wird, wenn das Ventil zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks geöffnet ist, auch auf das betreffende Ende des Regelventils entgegen dem von der Regelkammer aus aufgebrachten Druck. Alternativ kann der Hauptzylinderdruck auf das Ende des den Kraftverstärkungsdruck regelnden Ventils entgegen dem Eingangsdruck aus der Regelkammer aufgebracht werden. Wenn der auf das Ventil zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks wirkende Gegendruck gleich dem aufgebrachten Eingangsdruck ist, bewegt sich das Regelventil in eine Nullstellung, bei welcher sowohl ein Einlaß als auch ein Auslaß gegenüber der Kraftverstärkungskammer abgesperrt ist. Daher steht für das Regelventil eine zwangsläufige Öffnungs- und Schließkraft zur Verfügung.

Das Kraftverstärkungs-Druckregelventil kann einen Kolbenschieber aufweisen, der in einer zweiten Bohrung des Gehäuses arbeitet und durch einen abgestuften Steuerkolben betätigt wird, welcher in der zweiten Bohrung arbeitet und an einem Ende dem

809848/0878

50 909

ΑΛ

Druck in der Regelkammer ausgesetzt ist. Zwischen dem Steuerkolben und dem Kraftverstärkungs-Druckregelventil kann eine elastische Verbindung, z.B. eine Tellerfederanordnung, vorhanden sein, um ein Flattern des Ventils im wesentlichen zu verhindern.

Ist eine zweite Vorratskammer vorhanden, steuert das Regelventil die Verbindung zwischen dem Einlaß und einer Verbindung zwischen der zweiten Bohrung und der Kraftverstärkungskammer sowie zwischen einem Anschluß der Kraftverstärkungskammer und der zweiten Vorratskammer, die in der zweiten Bohrung zwischen dem dem Druck in der Regelkammer ausgesetzten Ende und dem Anschluß der Kraftverstärkungskammer angeordnet ist.

Zur Betätigung des Kraftverstärkers dient allgemein eine Hochdruckquelle, z.B. ein Akkumulator, der gleichzeitig eine Kraftquelle für eine Niveauregelanlage bildet und daher einen relativ hohen Druck liefern muß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen hydraulischen Kraftverstärkers für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage;

Fig. 2 einen Axialschnitt einer abgeänderten Ausführungsform eines Kraftverstärkers;

Fig. 3 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines hydraulischen Kraftverstärkers;

Fig. 4 einen Axialschnitt eines abgeänderten Kraftverstärkers ähnlich demjenigen nach Fig. 3; und

809848/0878

50 909

AZ

Fig. 5 einen Axialschnitt eines weiteren abgeänderten Kraftverstärkers .

Zu dem in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Kraftverstärker gehört ein Gehäuse 1 mit einer ersten, sich in der Längsrichtung erstreckenden Sackbohrung 2, die einen Auslaß 3 zum Anschließen an einen nicht dargestellten Behälter für ein hydraulisches Fluid aufweist. Ferner ist ein pedalbetätigtes Kräfteinleitungsglied 4 vorhanden, das durch eine Dichtung 5 am äußeren Ende der Bohrung 2 ragt und auf einen in dieser Bohrung arbeitenden Betätigungskolben 6 wirkt, welcher einen relativ großen Durchmesser hat, damit Schwenkbewegungen des Krafteinleitungsgliedes 4 möglich sind. In der Bohrung 2 befindet sich zwischen dem Betätigungskolben 6 und dem benachbarten Ende eines zweiten Kolbens 8, der ebenso wie der Betätigungskolben in einem Bohrungsabschnitt von konstantem Durchmesser arbeite t, eine Regelkammer 7. Das andere Ende des zweiten Kolbens 8 weist eine damit zusammenhängende Kolbenstange 9 von kleinerem Durchmessr auf. Die Kolbenstange 9 ragt durch einen abgedichteten Verschluß 10 für das innere Ende der Bohrung 2 und kann an ihrem freien Ende mit einem Kraftverstärkerkolben 11 zusammenarbeiten, der sich in einer zweiten Bohrung 12 des Gehäuses 1 befindet, welche gleichachsig mit der ersten Bohrung 2 angeordnet ist, jedoch einen etwas größeren Durchmesser hat als letztere. Zwischen dem Kraftverstärkerkolben 11 und einer ringförmigen Platte 14 am entgegengesetzten Ende der Bohrung 12 ist eine Rückstellfeder 13 angeordnet, durch welche eine Kraftabgabestange 15 des Kolbens 11 hindurchragt, um einen Hauptzylinder zur Betätigung der Bremsen eines Fahrzeugs zu betätigen.

In der Bohrung 12 befindet sich zwischen dem Kraftverstärkerkolben 11 und dem Verschluß 10 eine ringförmige Kraftverstärkerkammer 16, und zwischen dem zweiten Kolben 8 und dem Verschluß 10 bildet die Bohrung 2 eine Vorratskammer 17, an die

809848/0878

50 909

ro

sich der Auslaß 3 anschließt.

Die Vorratskammer 17 steht in Verbindung mit einer axialen Bohrung 18 des zweiten Kolbens 8, und in der Regelkammer 7 ist zwischen dem Betätigungskolben 6 und dem Kraftverstärkerkolben 8 ein Nachfüllventil 19 angeordnet, das mit einem Sitz 20 am Ende der Bohrung 18 zusammenarbeitet, um die Verbindung zwischen der Vorratskammer 17 und der Regelkammer 7 zu steuern.

Zu dem Nachfüllventil 19 gehört ein mit einem Kopf versehenes Schaftteil 21, das in einer Sackbohrung 22 des Betätigungskolbens 6 gleitend geführt ist. Bei der Ruhestellung des Kraftverstärkers kommt gemäß Fig. 1 eine Druckfeder 23 zur Wirkung, um das Nachfüllventil 19 in Richtung auf seine Öffnungsstellung vorzuspannen, bei der es von dem Sitz 20 abgehoben ist, so daß die Vorratskammer 17 in Verbindung mit der Regelkammer 7 steht.

In dem Gehäuse 1 erstreckt sich eine abgestufte dritte Bohrung 24 unter einem Winkel zu den Bohrungen 2 und 12; die Bohrung 24 hat einen Einlaß 25 zum Anschließen an eine Quelle für ein hydraulisches Druckmittel, z.B. einen Akkumulator. In der zweiten Bohrung 24 arbeitet ein Kraftverstärkungs-Druckregelventil 26, das die Verbindung zwischen dem Einlaß 25 und einem ersten Verbindungskanal 27 steuert, welcher die Bohrung 24 mit der ringförmigen Kraftve rs tärkungs kämme r 16 verbindet. Die dritte Bohrung 24 ist mit der Vorratskammer 17 durch einen zweiten Kanal 28 verbunden, und eine Verbindung zwischen der Regelkammer 7 und einer Kammer 50 am geschlossenen Ende der Bohrung 24 wird durch einen dritten Kanal 29 hergestellt.

Zu dem Kraftverstärkungs-Druckregelventil 26 gehört ein Kolbenschieber 30, der in einer Buchse 31 arbeitet, und ferner ist ein abgestufter Ventilsteuerkolben 32 vorhanden, der

809848/0878

50 909

to

auf das benachbarte Ende des Kolbenschiebers 30 wirkt, und zwar über eine elastische Verbindung mit einer Teile rfederanordnung 33 o.dgl. Der Kolbenschieber 30 hat einen Schaftabschnitt 34, der an jedem Ende einen Kopf 35 bzw. 36 aufweist, damit Verbindungen zwischen mehreren Kanälen der Buchse 31 gesteuert werden können. Der Kolbenschieber 30 weist einen gebohrten Kanal 37 auf, der einen den Schaftabschnitt 34 umgebenden Bohrungsabschnitt 38 mit einer Kammer 39 an dem von dem Steuerkolben 32 abgewandten Ende des Kolbenschiebers 30 verbindet. Der Kolbenschieber 30 ist normalerweise durch eine auf sein eines Ende wirkende Rückstellfeder 40 in die in Fig.1 gezeigte Stellung vorgespannt, bei welcher der Einlaß 25 gegenüber dem ersten Kanal 27 durch den Kopf 35 des Kolbenschiebers abgesperrt ist, während der Bohrungsabschnitt 38 über den zweiten Kanal 28 und einen radialen Kanal 41 der Buchse 33 in Verbindung mit der Vorratskammer 17 steht.

Wird das Bremspedal niedergedrückt, um den Kraftverstärker zu betätigen, wird gemäß Fig. 1 der Kolben 6 nach innen gedruckt, und das Nachfüllventil 19 kommt zur Anlage an dem Sitz 20, so daß die Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Behälter und der Regelkammer 7 unterbrochen wird. Danach wird das Fluid in der Regelkammer 7 unter Druck gesetzt, und hierbei tritt im wesentlichen keine Relativbewegung zwischen dem Betätigungskolben 6 und dem zweiten Kolben 8 auf, da beide Kolben in einem Bohrungsabschnitt von konstantem Durchmesser arbeiten. Das Druckmittel wird aus der Regelkammer 7 über den Verbindungskanal 29 der Kammer 50 zugeführt, so daß es auf den Kolben 32 wirkt, um ihn zusammen mit dem Kolbenschieber 30 in Richtung auf das entgegengesetzte Ende der Bohrung 24 zu bewegen. Hierbei verdeckt der Kopf 36 des Kolbenschiebers den radialen Kanal 41 der Buchse 31, um die Vorratskammer zu verschließen, und der Kopf 35 gibt einen radialen Kanal 41 der Buchse 31 frei, der den Einlaß 25 mit dem Bohrungsabschnitt 38 und über den ersten Kanal 27 mit der ringförmigen Kraftver-

809848/0878

50 909

stärkungskammer 23 verbindet. Das von der Zuführungseinrichtung kommende Druckmittel wirkt dann auf den Kraftverstärkungskolben 11, so daß auf den Hauptzylinder durch die Kraftabgabestange 15 eine Kraft übertragen wird, die der Summe des aufgebrachten Eingangsdrucks und des Kraftverstärkungsdrucks entspricht.

Der zur Betägigung des Regelventils 26 verfügbare Druck in der Regelkammer ist wegen des relativ großen Durchmessers des Betätigungskolbens 6 ziemlich niedrig. Es ist nicht möglich, den Durchmesser des Betätigungskolbens 6 zu verkleinern, da dieser Kolben eine ausreichende Größe haben muß, um Winkelbewegungen des Betätigungsgliedes 4 zusammen mit dem Pedal zu ermöglichen. Daher muß das Regelventil 26 so ausgebildet sein, daß ein relativ niedriger Steuer- bzw. Regeldruck ausreicht, um den relativ hohen Druck in dem Einlaß 25 zu steuern. Zu diesem Zweck ist der Durchmesser des Regelkolbens 32 größer als derjenige des Kolbenschiebers 30, und zwar zweckmäßig um etwa das Dreifache. Hierdurch wird trotz des niedrigen Regeldrucks eine wirksame und feinfühlige Steuerung des Kolbenschiebers 30 erreicht.

Nach dem Öffnen des Regelventils 26 wird die dem Bohrungsabschnitt 38 über den Einlaß 25 zugeführte Druckflüssigkeit auch über den gebohrten Kanal 37 der Kammer 39 am linken Ende des Kolbenschiebers 30 zugeführt, um eine Reaktionskraft zu erzeugen, die dem auf den Regelkolben 32 wirkenden Eingangsdruck in der Kammer 50 entgegenwirkt. Wenn im wesentlichen Gleichheit zwischen den Kräften besteht, die infolge des Kraftverstärkungsdrucks in der Kammer 39 auf das eine Ende des Kolbenschiebers 30 bzw. infolge des auf die Kammer 50 aufgebrachten Drucks auf das andere Ende des Kolbenschiebers wirken, bewegt sich der Kolbenschieber wieder in eine Nullstellung, bei der die beiden radialen Kanäle 40 und 41 geschlossen sind, so daß die Druckmittelquelle und die Vorrats-

809848/0878

50 909

kammer gegenüber dem Bohrungsabschnitt 38 geschlossen werden und die Kraftverstärkunskammer 16 abgesperrt wird. Somit ist ein zwangsläufiges Schließen des Ventils zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks gewährleistet. Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann der gebohrte Kanal 37 fortgelassen sein, und der Hauptzylinderdruck kann direkt auf das betreffende Ende des Kolbenschiebers 30 wirken.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftabgabestange 15 fortgelassen, und der Kraftverstärkungskolben 8 is-#Ln axialer Richtung verlängert, so daß er in die Bohrung einer Hauptzylinderanordnung 43 hineinragt, wobei er an seinem vorderen Ende eine Dichtung 44 trägt, die normalerweise durch einen Abstand von einem radialen Nachfüllkanal 45 zum Anschließen an einen nicht dargestellten Vorratsbehälter für das hydraulische Medium getrennt ist. Der Druckraum 46 in der Bohrung kann über einen Auslaß 47 mit Einrichtungen zum Betätigen der Vorderradbremsen verbunden werden. Von der Kraftverstärkungskammer 16 aus kann der Kraftverstärkungsdruck zur Wirkung auf die Einrichtungen zum Betätigen der Hinterradbremsen gebracht werden. Wenn der Kraftverstärkungsdruck ausbleibt, werden somit die Vorderradbremsen direkt durch die Betätigungskraft betätigt, die auf den Kraftverstärkungskolben 11 aufgebracht wird, doch bleiben hierbei die Hinterradbremsen wirkungslos. Diese Konstruktion eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einer Bremsanlage, bei der nur den Hlnterradbremsen eine Blockierschutzeinrichtung zugeordnet ist, denn die Bremsflüssigkeit kann direkt in den Vorratsbehälter abgelassen werden, wenn ein Signal eintrifft, das einen Blockierzustand anzeigt.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 eignet sich auch zum Betätigen einer Zugmaschinenradbremse. In diesem Fall ist keine Verbindung zu den Hinterradbremsen vorhanden, und der Druckraum 47 ist mit einer der Zugmaschinenbremsen verbunden, während

809848/0878

50 909

der anderen Bremse eine gleichartige Betätigungseinrichtung zugeordnet ist.

Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine Bremsbetätigung auf zwangsläufige Weise durch sog. Durchschieben möglich, wenn die Zufuhr der Betätigungskraft über den Einlaß 25 oder in der Regelkammer 7 versagt. Wenn die Zufuhr des Druckmittels zu dem Einlaß 25 versagt, wird die durch den Betätigungskolben aufgebrachte Kraft von dem zweiten Kolben 8 aus durch die Kolbenstange 9 auf den Kraftverstärkungskolben 11 übertragen, und wenn die Druckregelkammer versagt, bewegt sich der Betätigungskolben 6, bis er zur Anlage an dem zweiten Kolben 8 kommt, so daß der Hauptzylinder wiederum dadurch betätigt wird, daß die Kolbenstange 9 mit dem Kraftverstärkungskolben 11 zusammenarbeitet.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Kraftverstärker ist ein Gehäuse 51 mit einer Kraftverstärkeranordnung vorhanden, das eine erste sich in der Längsrichtung erstreckende Stufenbohrung 52 aufweist, die mit einem Auslaß 53 zum Anschließen an einen nicht dargestellten ersten Vorratsbehälter für das hydraulische Medium versehen ist. In der Bohrung arbeitet eine Kolbenanordnung 54, die auf das benachbarte Ende einer Kraftabgabestange 55 wirkt, welche durch eine ringförmige Platte 56 am äußeren Ende der Bohrung 52 ragt und mit einem nicht dargestellten Hauptzylinder zum Betätigen der Fahrzeugbremsen verbunden ist. Durch eine Dichtung 58 am anderen Ende der Bohrung 52 ragt eine pedalbetätigte Betätigungsstange 57 für den Kraftverstärker.

Zu der Kolbenanordnung 54 gehört ein ringförmiger abgestufter Kraftverstärkerkolben 59 mit einer durchgehenden Bohrung 60, die in Verbindung mit einer Sackbohrung 61 eines zweiten Kolbens bzw. eines Kraftabgabekolbens 62 steht. Der Kraftabgabekolben 62 arbeitet in einem einen größeren Durchmesser auf-

8Q9848/0878

50 909

weisenden Abschnitt 63 der Bohrung 52 und wirkt mit seinem freien Ende auf die Kraftabgabestange 55. In der Bohrung 60 des Kraftverstärkerkolbens 59 arbeitet ein zweiteiliger Betätigungskolben 64, der in die Sackbohrung 61 hineinragt. Die Betätigungsstange 57 wirkt auf den Betätigungskolben 64, der gegenüber den Bohrungen 60 und 61 durch Dichtungen 65 und 66 abgedichtet ist.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann der Kraftverstärkungskolben 59 mit dem Kraftabgabekolben 62 zusammenhängend ausgebildet sein.

Zwischen einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitt des Kraftverstärkungskolbens 59 und dem engeren Abschnitt der Bohrung 52 ist eine ringförmige Kraftverstärkungskammer 67 vorhanden. Der vor dem Betätigungskolben 64 liegende Teil der Sackbohrung 61 bildet eine Steuerkammer 68, zu der eine Ringkammer 69 gehört, die durch radiale Kanäle 70 des Kraftabgabekolbens 62 mit der Sackbohrung 61 verbunden ist. Der Auslaßkanal 53 steht in Verbindung mit einer ringförmigen Behälterkammer 71, die durch die Bohrung 52 zwischen der Regelkammer 68 und der Kraftverstärkerkammer 67 gebildet ist. Die Behälterkammer 71 steht in Verbindung mit einem axialen Nachfüllkanal 72 des Betätigungskolbens 64, und auf dem Kraftabgabekolben 62 ist in der Regelkammer 68 ein Nachfüllventil 73 angeordnet, das mit einem Sitz 74 am benachbarten Ende des Kanals 72 zusammenarbeitet, um die Verbindung zwischen der Behälterkammer 71 und der Regelkammer 68 zu steuern.

Durch das Gehäuse 51 erstreckt sich eine zweite Stufenbohrung

75 parallel zu der ersten Bohrung 52 und in einem Abstand von ihr; die Stufenbohrung 75 weist einen nicht dargestellten Einlaßkanal zum Anschließen an eine Quelle für ein hydraulisches Druckmittel, z.B. einen Akkumulator, sowie einen Auslaßkanal

76 zum Anschließen an einen nicht dargestellten zweiten Vor-

809848/0878

50 909

ratsbehälter auf, bei dem es sich zweckmäßig um einen Akkumulatorbehälter handelt. In der zweiten Bohrung 75 arbeitet ein Kraftverstärkungs-Druckregelventil 77 zum Steuern der Verbindung zwischen dem Einlaßkanal und einem ersten Kanal 78, der eine Verbindung zwischen der Bohrung 75 und der kleineren Kraftverstärkungskammer 67 herstellt. Ein zweiter Kanal 79 verbindet die Regelkammer 68 über radiale Kanäle 70 mit einer Kammer 80 am geschlossenen Ende der Bohrung 75. In der Bohrung 75 ist zwischen den Kanälen 78 und 79 eine Behälterkammer 81 angeordnet, an die sich der Auslaß 76 anschließt.

Zu dem Kraftverstärkungs-Druckregelventil 77 gehört ein in einer Buchse 83 arbeitender Kolbenschieber 82, auf dessen eines Ende ein Ventilsteuerkolben 84 wirkt, der einen Schaftabschnitt 85 aufweist, der an seinen Enden mit Köpfen 86 und 87 versehen ist, welche die Verbindungen zwischen mehreren Öffnungen der Buchse 83 steuern. Der Kolbenschieber 82 weist einen gebohrten Kanal 88 auf, der einen den Schaftabschnitt 85 umgebenden Bohrungsabschnitt 89 mit einer Kammer 90 an dem von dem Steuer kolben 84 abgewandten Ende des Kolbenschiebers 82 verbindet. Der Kolbenschieber 82 ist normalerweise durch eine auf das rechte Ende des Kolbenschiebers wirkende Rückstellfeder 91 in die aus Fig. 3 ersichtliche Stellung vorgespannt, bei welcher der mit einer Ringkammer 92 in der Bohrung 75 in Verbindung stehende Einlaß gegenüber dem ersten Kanal 78 durch den Kopf 87 des Kolbenschiebers abgesperrt ist, während der Bohrungsabschnitt 89 über einen radialen Kanal 93 der Buchse 83 in Verbindung mit der Behälterkammer 81 steht.

Wird das Bremspedal niedergedrückt, um den Kraftverstärker zu betätigen, wird gemäß Fig. 3 der Betätigungskolben 64 vorgeschoben, so daß das Nachfüllventil 73 zur Anlage an dem Sitz 74 kommt, um die Behälterkammer 71 gegenüber der Regelkammer 68 abzusperren. Danach wird das Fluid in der Regelkammer 68

809848/0878

50 909

unter Druck gesetzt, und es tritt im wesentlichen keine Relativbewegung zwischen dem Betätigungskolben 64 und dem Kraftverstärkerkolben 59 auf. Die Dichtungen 65 und 66 führen daher nur eine ruckartige Bewegung aus, statt sich in den Bohrungen 60 und 61 zu verschieben. Von der Regelkammer 68 aus wird das Druckmittel über den Verbindungskanal 79 dem Regelventilkolben 84 zugeführt. Das Druckmittel wirkt auf den Kolben 84, um ihn gemäß Fig. 3 zusammen mit dem Kolbenschieber 82 nach rechts zu bewegen, so daß der Kopf 86 des Kolbenschiebers den radialen Kanal 93 der Buchse 83 überdeckt, um die Verbindung zu der Behälterkammer 81 zu schließen. Der Kopf 87 des Kolbenschiebers gibt eine radiale Öffnung 94 der Buchse 83 frei, die die mit dem Einlaß verbundene Ringkammer

92 mit dem Bohrungsabschnitt 89 und über den ersten Kanal 78 mit der ringförmigen Kraftverstärkerkammer 67 verbindet. Das von der Druckmittelquelle aus zugeführte Druckmittel wirkt dann auf die Ringfläche 95 an der Durchmesserabstufung des Kraftverstärkerkolbens 59» so daß auf den Hauptzylinder über den Kraftabgabekolben 62 und die Kraftabgäbestange 55 eine Kraft wirkt, die der Summe des aufgebrachten Eingangsdrucks und des Kraftverstärkungsdrucks entspricht.

Nach dem Öffnen des Regelventils 77 wird das über den Einlaß dem Bohrungsabschnitt 89 zugeführte Druckmittel auch über den gebohrten Kanal 88 der Kammer 90 am rechten Ende des Kolbenschiebers 82 zugeführt, um eine Reaktionskraft zu erzeugen, die dem in der Kammer 80 auf den Regelkolben 84 wirkenden Eingangsdruck entgegenwirkt. Wenn im wesentlichen Gleichheit zwischen den Kräften besteht, die auf die Enden des Kolbenschiebers 82 wirken und auf den Kraftverstärkungsdruck in der Kammer 90 und den auf die Kammer 80 aufgebrachten Druck zurückzuführen sind, bewegt sich der Kolbenschieber wieder in eine Nullstellung zurück, bei der die beiden radialen Kanäle

93 und 94 geschlossen sind. Hierbei sind die Druckmittelzuführungseinrichtung und die Behälterkammer 81 gegenüber dem Bohrungsabschnitt 89 abgesperrt, und die Kraftverstärkungs-

809848/0878

50 909

kammer ist geschlossen. Auf diese Weise ist ein zwangsläufiges Schließen des Ventils zum Regeln des Kraftverstärkungsdrucks gewährleistet.

Sobald das Pedal entlastet wird, öffnet sich das Nachfüllventil, um die Regelkammer 68 zu entleeren und den Kraftverstärkungsdruck zu beseitigen.

Am äußeren Ende des Betätigungskolbens 64 ist eine ringförmige Anlageschulter 96 ausgebildet. Wenn irgendein Teil des Kraftverstärkers versagt, z.B. die Energiezufuhr zu der Regelkammer, kommt die Schulter 96 zur Anlage am äußeren Ende des Kraftverstärkerkolbens 59, so daß der Hauptzylinder durch eine zwangsläufige Durch scMebebewegung betätigt wird, wobei das empfindliche Ventil zum Regeln des Kraftve rs tärkungs drucks wirkungslos gemacht wird.

Das Kraftverstärkungsverhältnis des Kraftverstärkers ist durch den nachstehenden Ausdruck gegeben:

A₂ A

Hierin bezeichnet A₁ den Querschnitt des Betätigungskolbens 64, A₂ die Ringfläche 95 des Kraftverstärkerkolbens, die dem Druck in der Kraftverstärkerkammer 67 ausgesetzt ist, A, den Querschnitt des Regelkolbens 84 und A^ den Querschnitt des Kolbenschiebers 82. Hat der Betätigungskolben 64 den gleichen Querschnitt wie der Regelkolben 84, und ist der Querschnitt des Kraftverstärkerkolbens dreimal so groß wie der Querschnitt des Kolbenschiebers, läßt sich ein Kraftverstärkungsverhältnis von etwa 4:1 erzielen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Betätigungskolben als einstückiger Stufenkolben ausgebildet,

809848/0878

50 909

der einen Abschnitt 100 von größerem Durchmesser aufweist, welcher in der Sackbohrung 61 des Kraftabgabekolbens· 62 arbeitet und zusammen mit ihm die Regelkammer abgrenzt, sowie einen Abschnitt 101 von kleinerem Durchmesser, der mit einem Spielraum durch die Bohrung 60 des Kraftverstärkerkolbens ragt und zusammen mit diesem eine ringförmige Kammer abgrenzt, welche die Vorratskammer 71 bildet, welche durch einen Dichtungsring 102 abgedichtet ist, der auf der ringförmigen Schulter 96 des Betätigungskolbens angeordnet ist und auf der Außenseite des Kraftverstärkerkolbens 59 mit der Bohrung 2 zusammenarbeitet.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kraftabgabestange 55 so verlängert, daß sie axial in die Bohrung einer Kauptzylinderanordnung 103 hineinragt, und sie trägt an ihrem äußeren Ende eine Dichtung 104, die normalerweise in einem Abstand von einem radialen Nachfüllkanal 105 angeordnet ist, welcher dazu bestimmt ist, an einenHjEdraulikflüssigkeitsbehäler 106 angeschlossen zu werden, der auch mit dem Auslaß 53 verbunden ist. Ein in der Bohrung vorhandener Druckraum 108 kann über einen Auslaß 107 mit den Einrichtungen zum Betätigen der Vorderradbremsen verbunden werden.

Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann der Kraftverstärkungsdruck direkt zur Wirkung auf die Einrichtungen zum Betätigen der Hinterradbremsen gebracht werden. Kommt der Kraftverstärkungsdruck nicht zustande, werden die Vorderradbremsen auf direktem Wege durch die Betätigungskraft betätigt, die auf den Kraftverstärkungskolben 59 übertragen wird, doch werden hierbei die Hinterradbremsen nicht betätigt. Diese Konstruktion eignet sich insbesondere für eine Bremsanlage, bei der nur die Hinterradbremsen mit einer Blockierschutzeinrichtung versehen sind, denn die Bremsflüssigkeit kann direkt in den Behälter abgeleitet werden, wenn ein Signal eintrifft, durch das ein Blockierzustand angezeigt wird.

809848/0878

50 909

Die Ausführungsform nach Fig. 5 eignet sich auch zum Betätigen einer Zugmaschinenradbremse. In diesem Fall ist keine Verbindung zu den Hinterradbremsen vorhanden, und der Druckraum 108 wird mit einer der Zugmaschinenbremsen verbunden; eine gleichartige Anordnung dient zum Betätigen der anderen Bremse.

809848/0878

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

* 1 J Hydraulischer Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem in einer Bohrung eines Gehäuses arbeitenden Kraftverstärkungskolben zum Betätigen eines Hauptzylinderkolbens, wobei das Gehäuse eine Kraftverstärkungskammer aufweist, die dazu dient, den Kraftverstärkerkolben einem hydraulischen Druck auszusetzen, wobei zu dem Kraftverstärker ein Kraftverstärkungs-Druckregelventil gehört, das dazu dient, die Zufuhr eines hydraulischen Druckmittels zu der Kraftverstärkungskammer zu regeln, wobei das Kraftverstärkungs-Druckregelventil auf den Druck in einer Regelkammer in dem Gehäuse anspricht, deren Druckbeaufschlagung durch einen pedalbetätigten Betätigungs kolben bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkammer (7; 68) durch den Betätigungskolben (6; 64) und einen zweiten Kolben (8; 54) abgegrenzt ist, gegenüber welchem der Betätigungskolben bewegbar ist, daß in der Regelkammer ein Nachfüllventil (19; 73) zum Steuern der Verbindung zwischen der Regelkammer und einem Bremsflüssigkeitsbehälter angeordnet ist, daß sich das Nachfüllventil bei einer Relativbewegung des Betätigungskolbens in Richtung auf den zweiten Kolben schließt, und daß eine weitere Bewegung des Betätigungskolbens in der gleichen Richtung bewirkt, daß die in die Regelkammer eingeschlossene Flüssigkeit einem Druck ausgesetzt wird.
2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorratskammer (17; 71) zwischen einem Nachfüllkanal (3; 53) zum Anschließen an den Vorratsbehälter und dem Nachfüllventil (19; 73) angeordnet ist.
3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (8) zwischen dem Betäti-

ORIGiNAL INSPECTED

Θ09848/0878

50 909

-2- 282177]

gungskolben (6) unddem Kraftverstärkerkolben (11) angeordnet ist.
4. Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betatigungskolben (6) und der zweite Kolben (8) in einer gemeinsamen Bohrung (2) in dem Gehäuse (1) arbeiten, und daß der zweite Kolben geeignet ist, auf den Kraftverstärkerkolben (11) über ein Druckglied (9) von kleinerem Durchmesser zu wirken, das durch eine öffnung einer Trennwand (10) zwischen der Bohrung und einer zweiten Bohrung (12) ragt, die in dem Gehäuse in einem axialen Abstand von der genannten Bohrung angeordnet ist, und in welcher der Kraftverstärkerkolben arbeitet.
5. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (64) durch eine Bohrung

(60) des Kraftverstärkerkolbens (59) und in eine Sackbohrung

(61) des zweiten Kolbens (54) ragt, in der er arbeitet, daß der zweite Kolben einen Kraftabgabekolben aufweist, daß die Regelkammer (68) durch den vor dem Betätigungskolben liegenden Teil der Sackbohrung gebildet ist, und daß das Nachfüll ventil (73) die Verbindung zwischen der Regelkammer und der Vorratskammer (71) über Nachfüllkanäle (72) des Betätigungskolbens steuert.
6. Kraftverstärker nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftabgabekolben (54) von dem Kraftverstärkerkolben (59) getrennt ist und in einer Bohrung (63) von konstantem Durchmesser arbeitet, die gleichachsigiuLt der Bohrung (52) angeordnet ist, in welcher der Kraftverstärkerkolben arbeitet, sowie gleichachsig mit der Bohrung (61) des Kraftabgabekolbens (62), in welcher der Betätigungskolben (64) arbeitet.
7. Kraftverstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn-

809848/0878

50 909

zeichnet, daß zu dem Kraftverstärkerkolben (59) ein Stufenkolben gehört, der in einem abgestuften Teil der Bohrung (52) arbeitet und eine durchgehende Bohrung (60) aufweist, in welcher der Betatigungskolben (64) arbeitet, um das Nachfüllventil (73) zu betätigen, und daß der Kraftabgabekolben (54) in dem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil der Stufenbohrung arbeitet.
S. Kraftverstärker nach einem d?r Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (64) ein verdicktes Widerlager (96) aufweist, das beim Versagen der Kraftverstärkungskammer (67) oder der Hochdruckquelle direkt mit dem Kraftverstärkerkolben (59) zusammenarbeitet.
9. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (64) eine oder mehrere Dichtungen (65> 66) trägt, die mit den Bohrungen zusammenarbeiten, in denen er selbst arbeitet.
10. Kraftverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (64) mit einem Spielraum in der den Kraftverstärkerkolben enthaltenden Bohrung gleitend geführt ist, und daß er auf seinem Widerlager (96) eine Dichtung (102) trägt, die mit der Bohrung (71) des Gehäuses zusammenarbeitet.
11. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratskammer (71) innerhalb des 3etätigungskolbens (64) und des Kraftabgabekolbens (54) zwischen der Regelkammer (68) und der Kraftverstärkungskammer (67) angeordnet ist.
12. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vorratskammer (76) zwischen einer Verbindung (81) von der Regelkammer (68) zu dem Regelventil (77) und einer Verbindung (78) von dem Regelventil

609848/0878

50 909

zu der Kraftverstärkungskammer (67) angeordnet ist.
13. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kraftverstärkungs-Druckregelventil (26; 77) ein Kolbenschieber (30; 82) gehört, der in einer zweiten Bohrung (31J 89) des Gehäuses arbeitet und durch einen Steuerkolben (32; 84) betätigt wird, der in der zweiten Bohrung arbeitet und an einem Ende dem Druck in der Regelkammer (7; 68) ausgesetzt ist.
14. Kraftverstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Regelkolben (32) und dem Kolbenschieber (30) eine elastische Verbindung (33) vorhanden ist.

809848/0878