DE2903661A1

DE2903661A1 - Pedalbetaetigbarer bremskraftverstaerker fuer fahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE2903661A1
Application number: DE19792903661
Authority: DE
Inventors: Alfred William Thomas
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1979-08-02
Also published as: US4474004A; FR2416146A1; JPS54113778A; AU4379479A; BR7900573A; IT1109889B; IT7919779A0

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

professional representatives before the european patent office mandataires agrees pres l'office europeen des brevets

DR.-JWG. FAANZ WUESTHOFF

•JR. "HIL. ι .IS DA WUESTHOFF (19*7-1956)

DIPL.-ING. UERHARD PULS (1952-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL-VIRTSCH₁-INCRUPeIIT GOET2

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE

telefon: (089) 66 20 j ι telegramm: protectpatent telex: j24070

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Patentanmeldung

Anmelder : GIRLING LIMITED Kings Road, Tyseley, Birmingham 11, West Midlands, England

Titel

Pedalbetätigbarer Bremskraftverstärker für Fahrζeug-Bremsanlagen

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PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAiRES agrees pres l'office europeen des brevets

Beschreibung

LR.-INU. TRANi. »L'EslHOFF DP. PH¹L. FREPA WUrfTHOFF (1927-1956) IiiPL.-IMG. GEKHARD IULS (19J2-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

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D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE

telefon: (089) 66 20 jr telegramm: protectpatent telex: j 24 070

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Pedalbetätigbarer Bremskraftverstärker für Fahrzeug-Bremsanlageη

Die Erfindung betrifft einen pedalbetätigbaren Bremskraftverstärker für Fahrzeug-Bremsanlagen, bei dem ein Verstärkungskolben zum Erhöhen einer Ausgangskraft in einer Bohrung in einem Gehäuse bei Einströmen eines unter hohem Druck stehenden Fluides in eine Verstärkungskammer in der Bohrung hinter dem Verstärkungskolben vorschiebbar ist und das Einströmen von unter hohem Druck stehendem Fluid in die Verstärkungskammer aus einer an eine Quelle für unter hohem Druck stehendes Fluid anschließbaren Einlaßöffnung im Gehäuse mit einem Verstärker-Steuerventil steuerbar ist, das eine Verbindung zwischen der Verstärkungskammer und einer an einen Behälter für Fluid ansehließ-r baren Ablaßöffnung im Gehäuse zu unterbrechen und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Verstärkungskammer herzustellen vermag.

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Bei den meisten der bekannten Bremskraftverstärker dieser Gattung ist eine beträchtliche anfängliche Bewegung des Pedals notwendig, um Totgang auszugleichen, bevor die vom Bremskraftverstärker abgegebene Ausgangskraft zum Betätigen von Bremsbetätigungsvorrichtungen_f beispielsweise eines hydraulischen Hauptzylxnders benutzt werden kann. Beispielsweise muß die anfängliche Pedalbewegung in der Reihenfolge zuerst das Verstärker-Steuerventil betätigen. Mit der anschließenden Pedalbewegung, nach dem Unterdrucksetzen der Verstärkungskammer, muß dann der Kolben des Hauptzylxnders bewegt werden, der im Ruhezustand mit dem Fluidbehälter verbunden ist, und schließlich muß der Kolben des Hauptzylinder s zum Unterbrechen der Verbindung mit dem Fluid— behälter bewegt werden, bevor Fluid in dem vor seinem Kolben gelegenen Druckraum zum Ausgleichen von Bremsspielen anfänglich unter Druck gesetzt werden kann. Bei einem üblichen Bremsvorgang mit 1 g (g = Maß der Fallbeschleunigung = 9*80665 m/s (Normwert)) macht der gesamte Totgang ungefähr ein Drittel eines Pedalhubes aus. Das Pedalverhältnis muß genügend niedrig ausgelegt sein, um sicherzustellen, daß dieser Hubwegverlust nicht zu einem unannehmbar großen Pedalhub führt. Durch Benutzen einer hydraulischen Hubverstärkung läßt sich ein niedriges Pedalverhältnis erhöhen und der kürzere Ausgangs- oder Betätigungshub des Pedals in einen gegenüber dem Eingangs- oder Treibhub des Hauptzylxnders längeren bzw. größeren Treibhub umsetzen. Bei einer derartigen Ausbildung bleibt das Betätigungsdruckgefühl am Pedal das gleiche wie bei einem Pedal mit niedrigem Pedalverhältnis bei einem bekannten Bremskraftverstärker. Wenn jedoch der Verstärkerdruck ausbleibt, erleichtert das höhere Pedalverhältnis die Erzeugung eines höheren Bremsdruckes bei einer gegebenen Eingangskraft, allerdings mit dem Nachteil eines längeren Pedalhubes.

Das Pedalverhältnis wird so gewählt, daß es dem Ausfallzustand des Bremskraftverstärkers angepaßt ist, und der

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Bremskraftverstärker wird so abgeändert, daß der Fahrzeugführer bei normalem Betätigen der Bremsen einen angemessenen Betätigungsdruck verspürt.

Ein Vorschlag zur Lösung dieser Probleme durch Verkleinern des zum Ausgleichen des Totganges benutzten Betrages des Pedalhubes ist in der GB-PS 1 369 742 beschrieben. Dabei erstreckt sich ein pedalbetätigbarer TrJebtauchkolben in eine Arbeitskammer für Hydraulikfluid, die mit dem Verstärker-Steuerventil verbunden ist. Der Verstärkungskolben ist von einer Kolbenstange von kleinerem Durchmesser als der Tauchkolben getragen, und die Kolbenstange ragt an ihrem entgegengesetzten freien Ende in die Arbeitskammer hinein. Wegen des Flächenunterschiedes zwischen dem Tauchkolben und der Kolbenstange wird Fluidverdrängung in der Arbeitskammer infolge Einfahrens des Tauchkolbens um einen kleineren Betrag durch Bewegung der Kolbenstange um einen größeren Betrag ausgeglichen, es wird also eine "Hubverstärkung" erzielt. Versagt die Zuführung von Hochdruckfluid, vermag eine Hubverstärkungs-Aufhebevorrichtung die Hubverstärkung durch Abführen von in der Arbeitskammer eingeschlossenem Fluid unwirksam zu machen. Dies ermöglicht dem Tauchkolben, sich in bezug auf die Kolbenstange zu bewegen und auf diese direkt einzuwirken. Daraus ergibt sich ein Hubwegverhältnis zwischen dem Tauchkolben und dem Verstärkungskolben von 1:1 und eine Verstärkung der Reaktionskraft oder, des Betätigungsdruckes am Pedal.

Erfindungsgemäß weist bei einem pedalbetätigbaren Bremskraftverstärker der eingangs beschriebenen Gattung das Verstärker-Steuerventil eine mit Druckkräften beaufschlagbare Stirnfläche auf, und es ist ein Triebkolben eingegliedert, der die Beaufschlagung der Stirnfläche mit unter Druck stehendem Fluid wenigstens während seiner anfänglichen Bewegung in einer Bremsbetatigungsrichtung zu bewirken vermag, wobei die Beaufschlagung der Stirnfläche mit unter Druck stehendem Fluid bewirkt, daß sich das Steuerventil in bezug auf den

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Triebkolben in einer Bremsbetätigungsrichtung bewegt, wobei es die Verstärkungskammer von der Ablaßöffnung trennt und in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung setzt.

Zur Erzeugung der genannten anfänglichen Bewegung des Triebkolbens ist nur eine sehr kleine Bewegung des Pedals erforderlich. Der weitere Totgang, der normalerweise durch Bewegen des Pedals aufgenommen werden muß, wird statt dessen durch die Bewegung des Steuerventils relativ weg vom Triebkolben ausgeglichen, ohne daß das Pedal weiter bewegt wird.

Die "Hubverstärkung" wird durch Relativbewegung des Steuerventils weg vom Triebkolben bei Auftragen des unter Druck stehenden Fluides auf die mit Druckkräften beaufschlagbare Stirnfläche erreicht. Es folgt daher, daß bei Ausfall des Druckfluides keine aufzuhebende "Hubverstärkung" entsteht und sich keine Notwendigkeit ergibt, die Hubverstärkung aufhebende Vorrichtungen vorzusehen.

Vorzugsweise weist das Steuerventil einen auf Druckkräfte ansprechenden Ventilbundkolben auf, der mit dem Triebkolben so gekuppelt ist, daß er eine begrenzte Relativbewegung in einer Längsrichtung in einer Arbeitskammer auszuführen vermag, die im Triebkolben ausgebildet ist und während der genannten anfänglichen Bewegung des Triebkolbens mit der Einlaßöffnung verbindbar ist.

Die Strecke, die der Ventilbundkolben vom Triebkolben weg zurücklegt, ist durch ein Anschlagglied am Triebkolben bestimmt, dessen Position so gewählt ist, daß die Stelle, an der sich der Ventilbundkolben an das Anschlagglied anlegt, erreicht ist kurz nachdem der Kolben des Hauptzylinders seine Füllöffnung schließt. Danach bewegen sich der Ventilbundkolben und das Pedal gemeinsam zusammen mit dem Verstärkungskolben in der Bremsbetätigungsrichtung, um den Druckraum des Hauptzylinders unter Druck zu setzen und die Bremsen zu betätigen.

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Bei Ausfall des unter hohem Druck stehenden Pluides bewegen sich der Triebkolben und der Ventilbundkolben gemeinsam, wobei sich der Triebkolben an den Verstärkungskolben anlegt. Dies geschieht zu dem Zeitpunkt, wenn der Triebkolben zum Verstärkungskolben hin eine Strecke zurückgelegt hat, die etwas größer ist als die Strecke, die der Triebkolben in Richtung auf den Verstärkungskolben normalerweise zurückzulegen hat, bevor die Verstärkungskammer unter Druck gesetzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 eine Ansicht einer pedalbetätigbaren Baugruppe aus einem Bremskraftverstärker und einem Hauptzylinder für eine hydraulische Bremsanlage, wobei entgegengesetzte Endabschnitte im Längsschnitt dargestellt sind,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch den mittleren Abschnitt der Baugruppe gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein Druck-Pedalkraft-Diagramm.

Die dargestellte Baugruppe weist einen pedalbetätigbaren Bremskraftverstärker 1 auf, der einen hydraulischen Hauptzylinder 2 zu betätigen vermag, mit dem er kombiniert ist. Die Baugruppe kann ein gemeinsames Gehäuse 3 haben, das aus einer beliebigen, zweckdienlichen Anzahl von Bauteilen zusammengesetzt ist. Das Gehäuse 3 weist eine einen Abschnitt einer Stufenbohrung bildende längsgerichtete Bohrung von kleinerem Durchmesser auf, in der ein pedalbetätigbarer Triebkolben 5 arbeitet, und einen zweiten Bohrungsabschnitt 6 von größerem Durchmesser, in dem ein Verstärkungskolben 7 und ein Kolben 8 des HauptZylinders 2 arbeiten. Der Verstärkungskolben 7 und der Kolben 8 sind einstückig bzw. fest miteinander verbunden, wenngleich diese Ausbildung nicht notwendig ist.

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Der Triebkolben 5 trägt mit axialem Zwischenabstand angeordnete Dichtglieder 9 und 10, die in Abschnitten der Bohrung 4 beiderseits einer Öffnung 11 in der Wand der Bohrung 4 gleiten.

Im Gehäuse 3 ist eine Einlaßöffnung 12 ausgebildet, die an eine Quelle für unter hohem Druck stehendes Fluid, zweckmäßigerweise an einen nicht gezeichneten hydraulischen Speicher anschließbar ist und mit der Öffnung 11 über ein beim gezeigten Beispiel als Hochdruck-Einlaßventil bzw. als druckentlastetes Steuerventil ausgebildetes, normalerweise geschlossenes Einlaßventil 13 verbunden ist. Dieses hat einen Schaft 14, der in die Bohrung 4 hineinragt und normalerweise, wenn der Triebkolben 5 die gezeichnete zurückgezogene Stellung einnimmt, in axialem Abstand von einer radialen Schulter 15 am Triebkolben 5 angeordnet ist.

Im inneren Ende des Triebkolbens 5 erstreckt sieh in Längsrichtung ein beim gezeigten Beispiel gebohrter Durchlaß 16, der an seinem inneren Ende eine Bohrungserweiterung 17 aufweist und an seinem äußeren Ende über einen schräg verlaufenden Durchlaß 18 zwischen den Dichtgliedern 9 und 10 in die Bohrung 4 mündet.

Im Verstärkungskolben 7 arbeitet in einer Bohrung 20 ein einteiliger Ventilbundkolben 19» von dem das äußere Ende in der Bohrungserwexterung 17 aufgenommen ist und das innere Ende in eine vergrößerte Kammer 21 hineinragt. Die Kammer 21 ist an ihrem inneren Ende mit einem Gewindestopfen 22 dicht abgeschlossen, der auch vom Kolben 8 wegragt. In der Kammer 21 ist eine beim gezeigten Beispiel als Rückstelldruckfeder ausgebildete Feder 23 angeordnet, die auf den Ventilbundkolben 19 wirkt, um dessen inneres Ende an eine Schulter 24 am DurchmesserÜbergang zwischen der Bohrung 20 und der Kammer 21 anzupressen. Das entgegengesetzte, äußere Endstück des Ventilbundkolbens 19 ist mit einer sich axial

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erstreckenden kreisringförmigen Vertiefung 25 versehen, in der eine radiale Schulter 26 am Triebkolben 5 verschieblieh aufgenommen ist. Dadurch ist der Ventilbundkolben 19 mit dem Triebkolben 5 so gekuppelt, daß er eine Relativbewegung weg vom Triebkolben 5 mit einem Betrag auszuführen vermag, der durch den Abstand zwischen der Schulter 26 und einer Schulter 27 begrenzt ist, die an dem der Kammer 21 abgewandten äußeren Ende der Vertiefung 25 ausgebildet ist. Das entgegengesetzte Ende des Ventilbundkolbens 19 weist außen eine kreisringförmige Vertiefung 28 auf.

Der Ventilbundkooben 19 ist an entgegengesetzten Enden, beiderseits einer zentralen Trennwand 31»mit Bohrungen 29 und 30 versehen. Die Bohrung 30 steht mit der Kammer 21 in stets offener Verbindung über eine axiale Bohrung in einer Anschlagschraube 51> die in das innere Ende des Ventilbundkolbens 19 eingeschraubt ist und an der Schulter 24 anliegt, um die zurückgezogene Stellung des Ventilbundkolbens 19 festzulegen.

Eine radiale Öffnung 32 im Ventilbundkolben 19 ist durch einen axialgerichteten Durchlaß 33 im Verstärkungskolben mit einer Kammer 53 und dann über eine radiale Öffnung 34 im Ventilbundkolben 19, die Bohrung 30, eine radiale Öffnung 35 im Ventilbundkolben 19 und eine radiale Öffnung 36 im Verstärkungskolben 7 mit einer Kammer 37 verbunden, die in ständiger Verbindung mit einer Ablaßöffnung 38 steht, die zu einem Behälter für Fluid führt.

Im Triebkolben 5 ist zwischen dem Ventilbundkolben 19 und dem Durchlaß 16 ein Einwegventil 39 angeordnet. Das Einwegventil 39 hat ein Ventilverschlußglied in Gestalt einer Kugel 40, die durch eine Feder 42 in Anlage an einem Sitz 41 vorgespannt ist, der von einer Schulter am Durchmesserübergang zwischen dem Durchlaß 16 und der Bohrungserweiterung 17 gebildet ist. Die Feder 42 stützt sich an einer perforierten Abstützplatte 43 ab, die in der Bohrungserweiterung 17 mit einem Federring 44 gehalten ist.

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Der Triebkolben 5 trägt ein drittes Dichtglied 45, das an der dem Dichtglied 10 abgewandten Seite des Dichtgliedes 9 angeordnet ist, und ist mit einem beim gezeigten Beispiel gebohrten axialen Durchlaß 46 versehen, der an seinem äußeren Ende mit einem Stopfen 47 verschlossen ist und über schräg verlaufende Durchlässe 48 und 49 eine ständige Verbindung mit Abschnitten der Bohrung 4 und des Bohrungsabschnittes 6 herstellt, die zwischen einem Dichtglied 50 am Verstärkungskolben 7 und dem Dichtglied 10 bzw. zwischen den Dichtgliedern 9 und 45 gelegen sind.

In der gezeichneten zurückgezogenen Stellung ist eine Verstärkungskammer 52 an der Rückseite des Verstärkungskolbens 7 mit der Ablaßöffnung 38 über den Durchlaß 33» die kreisringförmige Vertiefung bzw. Kammer 53 in der Wand der Bohrung 20, die Öffnung 34, die Bohrung 30, die Öffnungen 35 und 36 und die Kammer 37 verbunden. Außerdem steht mit der Verstärkungskammer 52 über die Öffnung 32 eine Arbeitskammer 54 in Verbindung, die von der Bohrung 29 und der mit dieser verbundenen Bohrungserweiterung 17 gebildet ist. Die Verstärkungskammer 52 und die Arbeitskammer 54 sind daher beide durch den Anschluß an den Behälter entlastbar.

Die Ablauföffnung 38 ist in axialem Abstand nach hinten von einer Ausgleichs- bzw. Füllöffnung 55 angeordnet, die ebenfalls an den Behälter angeschlossen ist, und wenn der Kolben 8 die gezeichnete zurückgezogene Stellung einnimmt, ist ein Dichtglied 56 am Kolben 8 zwischen der Ablaßöffnung 38 und der Füllöffnung 55 angeordnet.

Das im Druckgleichgewicht befindliche Einlaßventil 13 ist geschlossen. Der Schaft 14 trägt einen Bundkolben 57, der in einer Bohrung 58 in einem Führungsteil 59 arbeitet. Das Führungsteil 59 weist eine radiale Öffnung 60 auf, die mit der Einlaßöffnung 12 in Verbindung steht, und einen längsgerichteten Durchlaß 61, der die Bohrung 4 mit einer Kammer 62 verbindet, die zwischen dem Führungsteil

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und einer Anzugsschraube 63 zum Festziehen des Führungsteils 59 gegen das Gehäuse 3 gebildet ist. Das innere Ende des Schaftes 14 ist durch eine Feder 64 zum Triebkolben 5 hin vorgespannt, um das Ventil zu schließen, und in einer solchen Stellung unterbricht der Bundkolben 57 die über die Kammer 62 hergestellte Verbindung zwischen der Öffnung 60 und dem Durchlaß 61.

Die Arbeitsweise ist folgende: Durch Niederdrücken des Pedals wird der Triebkolben 5 über eine Druckstange 63' in der Bohrung 4 vorgeschoben und nimmt durch den Eingriff zwischen der Schulter bzw. dem Anschlagglied 26 im Triebkolben 5 und einer Stirnfläche einer Schulter 65 am inneren Ende der Vertiefung 25 den Ventilbundkolben 19 mit, um die Öffnung 32 zu schließen, wodurch die Arbeitskammer 54 vom Behälter getrennt wird. Gleichzeitig drängt diese kleine anfängliche Bewegung des Triebkolbens 5 die Schulter 15 in Anlage am Schaft 14, um das druckentlastete Einlaßventil 13 zu öffnen. Unter Druck stehendes Fluid wird dann aus einer Druckquelle durch die Kammer 62, den Durchlaß 61, eine von der Bohrung 4 zwischen den Dichtgliedern 9 und 10 gebildete Kammer und die Durchlässe 18 und 16 in die Arbeitskammer 54 und am Einwegventil 39 vorbei geleitet, das sich öffnet. Der Fluiddruck wirkt in entgegengesetzten Richtungen auf die einander zugewandten Stirnflächen gleicher Fläche der Dichtglieder 9 und 10, so daß der Triebkolben 5 im Druckgleichgewicht gehalten wird, jedoch wirkt das Fluid in der Arbeitskammer 54 auf das zugehörige äußere Ende des Ventilbundkolbens 19 und bewegt diesen gegen die Kraft der Feder 23 nach vorn in Richtung auf den Hauptzylinder 2 und relativ zum Triebkolben 5. Die Vorwärtsbewegung des Ventilbundkolbens 19 unterbricht zuerst die Verbindung zwischen der radialen Öffnung 36 im Verstärkungskolben 7 und der Öffnung 35. Weitere Bewegung läßt dann unter Druck gesetztes Fluid aus der Arbeitskammer 54 durch einen diametralen Durchlaß 66 im Ventilbundkolben 19 am inneren Ende der Bohrung 29 hindurch in die Kammer 53 strömen, aus

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der es über den Durchlaß 33 in die Verstärkungskammer 52 strömt. Die Verstärkungskammer 52 wird vom Durchmesser des ganzen Verstärkungskolbens 7 begrenzt.

Der in der Bohrung 4 an der Innenseite des Dichtgliedes 10 herrschende Fluiddruck übt eine Reaktion auf den Triebkolben 5 aus, die zusammen mit Fluiddruck in der Arbeitskammer 54} der auf die Fläche der Bohrungserweiterung 17 wirkt, eine Reaktion oder einen Betätigungsdruck am Pedal erzeugt. Durch die Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer 52 wird der Verstärkungskolben 7 zum Betätigen des Kolbens 8 des Hauptzylinders 2 nach vorn gedrängt.

Die Kammer 21, in welcher die Feder 23 angeordnet ist, wird durch über die Öffnung 34 und die Bohrung 30 zugeleitetes Fluid ebenfalls unter Druck gesetzt. Aufgrund der Bewegung des Verstärkungskolbens 7> durch die das wirksame Volumen der Verstärkungskammer 52 vergrößert wird_f und des Druckverlustes in den Durchlässen, des Druckes in der Kammer 21 und in der Bohrung 4 an der Innenseite des Dichtgliedes 10 herrscht in der Verstärkungskammer 52 selbst anfänglich ein niedrigerer Druck als in der Arbeitskammer 54.

Der Verstärkungskolben 7 bewegt sich gemeinsam mit dem Ventilbundkolben 19 nach vorn, bis sich seine Schulter 27 an das Anschlagglied 26 am TriebkoTben 5 anlegt, das weitere Bewegung des Ventilbundkolbens 19 in dieser Richtung in bezug auf den Triebkolben 5 verhindert. Weitere · Bewegung des Verstärkungskolbens 7 in derselben Richtung schließt den Durchlaß 66 im Ventilbundlcolben 19_f um die Verstärkungskammer 52 von der Arbeitskammer 54 zu trennen. Die Bauteile der Baugruppe sind so ausgelegt, daß zu diesem Zeitpunkt das Dichtglied 56 am Kolben 8 die Füllöffnung 55 um einen im voraus festgelegten Betrag überfahren hatj folglich hat der Druck, der in einem Druckraum 67 des Hauptzylinders 2 vor dem Dichtglied 56 am Kolben 8 herrscht und den Bremsen zugeführt wird, einen im voraus festgelegten, verhältnismäßig niedrigen Wert.

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Weitere Bewegung des Triebkolbens 5 in einer Bremste ta ti gungsrichtung läßt weitere Vorwärtsbewegung des Ventilbundkolbens 19 in bezug auf den Verstärkungskolben 7 zu, so daß weiteres Fluid in die Verstärkungskammer 52 einströmen kann, um den Verstärkungskolben 7 weiter vorzuschieben und dadurch die Bremsen zu betätigen.

Beim Loslassen des Pedals wird der Triebkolben 5 durch die Wirkung des auf die vom Dichtglied 10 gebildete Fläche des Triebkolbens 5 wirkenden Fluiddruckes zurückgestellt. Der Ventilbundkolben 19 bewegt sich relativ weg vom Verstärkungskolben 7, um die Verbindung zwischen dem diametralen Durchlaß 66 und der Kammer 53 zu unterbrechen, und öffnet dann die Verbindung zwischen dem Durchlaß 33 ■und der Kammer 53. Dadurch wird die Verstärkungskammer 52 über den Durchlaß 33 "und die Öffnungen 34 und 35 mit der Kammer 37 verbunden.

Der auf das innere Ende des Kolbens 8 wirkende Druck in der Bremsanlage drängt den Kolben 8 relativ zum pedalbetätigbaren Triebkolben 5 hin. Diese Bewegung setzt sich so lange fort, wie am Triebkolben 5 über die Druckstange 63' keine Gegenkraft aufgetragen wird,, und bis der Triebkolben in seine gezeichnete zurückgezogene Stellung zurückgestellt ist. Während dieser Zeit hat die Feder 23 den Ventilbundkolben 19 ständig in dieselbe Richtung, relativ zum Triebkolben 5 hin, gedrängt, und der Restverstarkungsdruck in der Verstärkungskammer 52, der durch die Pumpwirkung des Kolbens 8 bei der Rückkehr in seine zurückgezogene Stellung stets aufrechterhalten wird, wirkt auf die innere Stirnfläche des Triebkolbens 5 und drängt ihn in Richtung seiner zurückgezogenen Stellung.

Bis zu dem Zeitpunkt, wo der Triebkolben 5 sich nach hinten in seine zurückgezogene Stellung bewegt hat, wird das Einlaßventil 13 geöffnet gehalten, so daß unter hohem Druck stehendes Fluid an der äußeren Stirnfläche des Ventil-

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bundkolbens 19 aufgetragen wird, der in bezug auf den Triebkolben 5 nach innen vorgeschoben bleibt. Wenn sich das Einlaßventil 13 schließt, verringert der kleinste Fluiddurchtritt durch die normalen Zwischenräume am Ventilbundkolben 19 aus der Bohrung 29 in die Kammer 37 den Druck in der Arbeitskammer 54, wodurch die Feder 23 den Ventilbundkolben 19 in seine zurückgezogene Stellung zurückstellen kann. Danach strömt jede kleine Leckmenge, die durch die Zwischenräume am Bundkolben 57 aus der Einlaßöffnung 12 zum Durchlaß 16 durchtritt, über die verbindenden Durchlässe und Bohrungen im Ventilbundkolben 19 und Verstärkungskolben 7 zur Kammer 37. Eine solche kleine Leckmenge kann daher niemals die Erzeugung von hohem Druck in der Verstärkungskammer 52 auslösen; eine Eigenbetätigung ist daher ausgeschlossen.

Unter normalen Bedingungen ist der zur Erzeugung maximaler Verzögerung erforderliche Druck in der Verstärkungskammer beträchtlich geringer als selbst der Einschaltdruck des Speichers. Wenn jedoch am Triebkolben 5 über das Pedal eine größere Kraft aufgetragen wird, steigt der Druck in der Verstärkungskammer 52 an. Wenn die am Pedal aufgetragene Kraft genügend groß ist, setzt sich dieser Druckanstieg fort, bis dieser Druck gleich ist mit dem Druck im Speicher und bei NichtVorhandensein des Einwegventils 39 in den Speicher zurückströmen würde, wenn der Triebkolben 5 bis zur Anlage am Verstärkungskolben 7 in die Verstärkungskammer 52 hineingedrückt wird.

Wenn dies geschieht, scheint das Pedal plötzlich nachzugeben, wenn der Triebkolben 5 nach innen bewegt wird, und danach kann der Bremsdruck weiter erhöht werden, jedoch nur durch direkte Anwendung von Muskelkraft. Dieses Verhalten ist mit zwei schwerwiegenden Nachteilen behaftet: (a) der Fahrzeugführer kann das Gefühl haben, daß etwas gebrochen ist oder im Begriff ist zu brechen, und (b) der Hubverlust stellt eine Verschwendung der zur Verfugung stehenden Pedalbewegung dar.

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Da das Einwegventil 39 ein Rückströmen des Fluides aus der Arbeitskammer 54 zum Speicher verhindert, und weil der Triebkolben 5 und der Verstärkungskolben 7 flächenverschieden sind, wirkt das in der Verstärkungskammer 52 eingeschlossene Fluid als hydraulischer Hebel, der die Beibehaltung des normalen Verhältnisses zwischen der Eingangsund der Ausgangskraft ermöglicht, obgleich natürlich während dieser Phase die Pedalbewegung vergrößert wird.

Wenn die Eingangskraft bis zu einem Punkt erhöht wird, wo sich der Triebkolben 5 an den Verstärkungskolben 7 anlegt, geht der hydraulische Hebel verloren und jede weitere Erhöhung des Bremsdruckes kann nur, wie weiter oben angegeben, durch direktes Anwenden von Muskelkraft erzielt werden.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in dem der Druck P über der Pedaleingangs- bzw. Pedalbetätigungskraft F aufgetragen ist, wobei eine Längslinie eine Verzögerung von 1 g darstellt.

Wenngleich das Verhältnis P:F gemäß der mit gestrichelter Linie gezeichneten Kurve für eine Ausführung ohne das Einwegventil 39 gleich ist mit dem Verhältnis P: F gemäß der mit durchgezogener Linie gezeichneten Kurve für die Ausführung mit dem Einwegventil 39, tritt der Kurvenknick bei einem höheren Druck ein.

Das am weitesten außen angeordnete äußere Dichtglied 45 am Triebkolben 5 muß leckdicht sein und ist daher aus einem Elastomer-Werkstoff, vorteilhaft aus Kautschuk· hergestellt. Wenn das Dicht glied 45 konstant mit vollem Einlaßdruck belastet wäre, wurden sich hohe Reibungswerte ergeben, die sich als starke Hysterese bemerkbar machen wurden. Das Dichtglied 45 ist jedoch vom hohen Druck durch das Dichtglied 9 getrennt, das aus einem nichtelastischen reibungsarmen Werkstoff hergestellt sein kann, zweckmäßigerweise aus Polytetrafluoräthylen (P.T.F.E.). Jegliche kleine

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leckmenge, die am Dichtglied 9 durchtritt, wird über den Durchlaß 49» die Bohrung 46 und den Durchlaß 48 zur Verstärkungskammer 52 geleitet. Das Dichtglied 45 ist daher nur augenblicklichem Verstärkungsdruck in der Verstärkungskammer 52 ausgesetzt. Da der Verstärkungsdruck stets proportional zur Eingangskraft ist, sind die vom Dichtglied bei Druckbeaufschlagung hervorgerufenen Reibungsverluste ebenfalls proportional zur Eingangskraft und daher relativ unbedeutend.

Wie weiter oben schon erwähnt,, brauchen der Kolben 8 des Hauptzylinders 2 und der Verstärkungskolben 7 nicht einstückig bzw. fest miteinander verbunden zu sein« Die Durchmesser des Verstärkungskolbens 7 und des Kolbens 8 des Hauptzvlinders 2 müssen nicht notwendigerweise gleich sein_f da der Bremskraftverstärker 1 völlig getrennt vom Hauptzylinder 2 ausgebildet und mit ihm mechanisch und hydraulisch verbunden sein kann.

Wie beim gezeigten Beispiel kann der Hauptzylinder 2.als Tandemsylinder ausgebildet sein^ wobei in der Bohrung 6 vor dem Kolben 8 ein sekundärer oder schwimmender Kolben 69 arbeitet, der .Fluid in einem vor ihm gelegenen zweiten Druckraum 70 unter Druck au setzen vermag und aa dem sieh eine Rückstell-Druckfeder 68 für den Kolben 8 abstützt.

Der vorstehend beschriebene Bremskraftverstärker 1 weist einen einstückigen Ventilbundkolben 19 auf. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann der Ventilbundkolben zweiteilig sein, wobei ein Abschnitt nur in der Bohrung im Verstärkerkolben 7 und der andere Abschnitt in der Bohrungserweiterung 17 arbeitet. Einander benachbarte Endstücke der beiden Abschnitte liegen abdichtend aneinander an. Eine solche Ausbildung würde dazu beitragen, etwaige Dichtmigsprobleme zu beseitigen^ die wegen des Pehlens von Konzentrizität zwischen den Bohrungen A₃ 17 und 20 und dem Ventilbundkolben 19 entstehen können.

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Ferner ist der beschriebene Bremskraftverstärker 1 zur Verwendung eines Hydraulikfluides ausgelegt, das mit dem in der Bremsanlage benutzten gleich ist, und für beide Anlagen wird ein gemeinsamer Behälter benutzt. Ein derartiges Fluid weist ein pflanzliches Öl auf.

Da es im allgemeinen vorteilhaft ist, in Fahrzeug-Kraft- · anlagen ein mineralisches Öl zu verwenden, kann es zweckmäßiger sein, die Verstärkungskammer 52 mit mineralischem Öl unter Druck zu setzen. Dies läßt sich durch Ausbilden einer zweiten Ablaßöffnung im Gehäuse 3 erreichen, die aus der Kammer 37 zu einem zweiten Behälter für mineralisches Öl führt, und durch Abdichten dieser Quelle gegen die vorhandene Ablaßöffnung 38 für den Hauptzylinder 2.

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Claims

DR.-rf'G. FRANZ TI'ESTHOFF

PATENTANWÄLTE ,

Dii. PML. iREOA TFIjES THOFF (1927-I9J6)

WUESTHOFF-ν. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ _di,l.-_ing._GBRHArd puls (i„2-_Wi)

dipl-chem. dr. e. freiherr von pechmann professional representatives before the european patent office dr.-ing. dieter behrens

agrees pres l'office europeen des brevets dipl.-ing.; dipl.-virtsch.-ing.rupert goetz

D-8000 MÜNCHE SCHWEIGERSTRASSE 2

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PATENTANSPRÜCHE

Pedalbetätigbarer Bremskraftverstärker für Fahrzeug-Bremsanlagen, bei dem ein Verstärkungskolben zum Erhöhen einer Ausgangskraft in einer Bohrung in einem Gehäuse bei Einströmen eines unter hohem Druck stehenden Pluides in eine Verstärkungskammer in der Bohrung hinter dem Verstärkungskolben vorschiebbar ist und das Einströmen von unter hohem Druck stehendem Fluid in die Verstärkungskammer aus einer an eine Quelle für unter hohem Druck stehendes Fluid anschließbaren Einlaßöffnung im Gehäuse mit einem Verstärker-Steuerventil steuerbar ist, das eine Verbindung zwischen der Verstärkungskammer und einer an einen Behälter für Fluid anschließbaren Ablaßöffnung im Gehäuse zu unterbrechen und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Verstärkungskammer herzustellen vermag, dadurch gekennzeichnet , daß das Verstärker-Steuerventil (Ventilbundkolben 19) eine mit Druckkräften beaufschlagbare Stirnfläche aufweist, und daß ein Triebkolben (5) eingegliedert ist, der die Beaufschlagung der Stirnfläche mit unter Druck stehendem Fluid werigstens während seiner anfängliohen Bewegung in einer Bremsbetätigungsrichtung zu bewirken vermag, wobei die Beaufschlagung der Stirnfläche mit unter Druck stehendem Fluid bewirkt, daß sich das Steuerventil (19) in bezug auf den Triebkolben (5) in einer Bremsbetätigungsrichtung bewegt, wobei es die Verstärkungskammer (52) von der Ablaßöffnung (38) trennt und in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung (12) setzt.

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2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil einen auf Druckkräfte ansprechenden Ventilbundkolben (19) aufweist, der mit dem Triebkolben (5) so gekuppelt ist, daß er eine begrenzte Relativbewegung in einer Längsrichtung in einer Arbeitskammer (54) auszuführen vermag, die im Triebkolben (5) ausgebildet ist und während der genannten anfänglichen Bewegung des Triebkolbens (5) mit der Einlaßöffnung (12) verbindbar ist.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil (19) durch eine Feder (23) in Richtung des Triebkolbens (5) vorgespannt ist.
4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet , daß der Triebkolben (5) ein Anschlagglied (26) trägt, das die Strecke begrenzt, die der Ventilbundkolben (19) vom Triebkolben (5) weg zurückzulegen vermag, und daß die Position des Anschlaggliedes (26) so gewählt ist, daß die Stelle, an der sich der Ventilbundkolben (19) an das Anschlagglied (26) anlegt, erreicht ist kurz nachdem ein mit dem Verstärkungskolben (7) betätigbarer Kolben (8) eines HauptZylinders (2) sein Füllventil (Füllöffnung 55) schließen kann.
5. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Triebkolben (5) und der Ventilbundkolben (19) bei Ausfall des unter Druck stehenden Fluides gemeinsam bewegen, und daß sich der Triebkolben (5) an den Verstärkungskolben (7) anlegt, nachdem er zum Verstärkungskolben (7) hin eine Strecke zurückgelegt hat, die etwas größer ist als die Strecke, die er bei funktionierender Versorgung mit unter hohem Druck stehendem Fluid in Richtung auf den Verstärkerkolben (7) normalerweise zurückzulegen hat, bevor die Verstärkungskammer (52) unter Druck gesetzt werden kann.

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6. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Triebkolben (5) zwei mit axialem Abstand angeordnete Dichtglieder (9,10) aufweist, die gegen die Wand der Bohrung (4), in der der Triebkolben (5) arbeitet, abdichten, und daß das unter hohem Druck stehende Fluid in die Bohrung (4) zwischen den Dichtgliedern (9,10) über ein Hochdruck-Einlaßventil (13) einleitbar ist, so daß der Triebkolben (5) im Druckgleichgewicht gehalten ist und das unter Druck stehende Fluid in der Arbeitskammer (54) auf die mit Druckkräften beaufschlagbare Stirnfläche wirken kann, um das Steuerventil (19) relativ weg vom Triebkolben (5) zu bewegen.
7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Einlaßventil (13) einen Schaft (14) aufweist, der an einen zwischen den Dichtgliedern (9,10) angeordneten Abschnitt des Triebkolbens (5) anlegbar ist, und daß an deji Schaft (14) eine Schulter (15) am Triebkolben (5) anlegbar ist, um das Einlaßventil (13) zu öffnen, wenn der. Triebkolben (5) in der Bremsbetätigungsrichtung nach innen bewegt wird.
8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Triebkolben (5) einen Durchlaß (16,18) aufweist, der den Bereich der Bohrung (4), der zwischen den beiden Dichtgliedern (9,10) eingeschlossen ist, mit der Arbeitskammer (54) verbindet, und daß im Triebkolben (5) ein Einwegventil (39) angeordnet ist, das Strömung aus der Arbeitskammer (54) in den Durchlaß (16,18) verhindert.
9. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Triebkolben (5) ein drittes Dichtglied (45) trägt, das an der äußeren Seite des vom Steuerventil (19) weiter entfernt angeordneten

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Dichtgliedes (9) und im Abstand von diesem angeordnet ist, und daß ein Durchlaß (49,46,48) im Triebkolben (5) den Raum zwischen einander zugewandten Stirnflächen der beiden am weitesten außen angeordneten Dichtglieder (9,45) mit der inneren Stirnfläche des vom Triebkolben (5) getragenen, am weitesten innen angeordneten Dichtgliedes (10) verbindet.

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