DE3020720A1

DE3020720A1 - Hydraulischer bremsverstaerker fuer eine fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE3020720A1
Application number: DE19803020720
Authority: DE
Inventors: Helmut 6236 Eschborn Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1980-05-31
Filing date: 1980-05-31
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE3020720C2

Description

Hydraulischer Bremsverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Bremsverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem durch ein Bremspedal betätigbaren Steuerventil und mit einem Wegsimulator, der über mindestens eine Kraftübertragungsfläche eine mit zunehmendem Pedalweg anwachsende Kraft abgibt, die gegensinnig zum Bremsdruck auf ein bewegliches Element des Steuerventils wirkt und von der die Pedal-Rückstellkraft abhängt.
Bei einem bekannten Bremsverstärker dieser Art (Automobil-Industrie" November 1975, Sonderdruck, Seite 15) weist das Steuerventil einen Kolben auf, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom Bremsdruck in einem Ausgangsraum belastet ist und in einer Sackbohrung des Kolbens einen mit dem Pedal verbundenen Schiebe;,wobef der stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Ausgangsraum verbunden und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Schieber und Kolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einem Drrckflüssigkeitsgeber verbindbar ist. Da auch im Bohrungsraum der im Ausgangsraum herrschende Bremsdruck vorhanden ist, wird hierdurch die wegabgängige Rtlckstellkraft des Pedals bestimmt. Dieser Bremsdruck ist seinerseits abhängig von der wegabhängigen Zusanendrückung des Tellerfederstapels. Diese Konstruktion hat Jedoch den Nachteil, daß zwischen den einzel-nen Tellerfedern große Reibungskräfte auftreten und daher die Federkennlinie eines solchen Tellerfederstapels nicht eindeutig festliegt und kaum vorherbestimabar ist.
Bei einem anderen bekannten Bremsverstärker (DE-OS 24 52 095) besteht der bewegliche Teil des Steuerventils aus einer Hülse, die mit festen Steueröffnungen im Gehäuse zusammenwirkt. Als Wegsimulator dient ein hülsenförmiger Gummiblock, der zwischen die Hülse und das Bremspedal geschaltet ist. Hier besteht Jedoch der Nachteil, daß die Elastizität des Gummimaterials nicht exakt bestimmbar ist und durch Einbautoleranzen die Vorspannung des Gummiblocks unterschiedlich ausfällt. Darüber hinaus sind gummiartige Materialen nicht alterungsbeständig und ändern im Laufe der Zeit ihre Elastizität-Kennlinie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Bremsverstärker der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Kennlinie des Wegsimulators leichter als bisher zu beherrschen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wegsimulator einen Stauraum aufweist, der mit Flüssigkeit gefüllt ist und eine als Kraftübertragungsfläche dienende bewegliche Wand hat, und daß der Ausgang des Stauraums mit einem Druckbegrenzungsventil versehen ist, dessen Schließdruck h Abhängigkeit vom Pedalweg gesteuert ist.
Bei dieser Konstruktion wird demnach ein hydraulisch arbeitender Wegsimulator benutzt, mit dem die erfoderlichen großen Kräfte ohne Schwierigkeiten erzeugt werden können. Es brauchen daher keine verstellbaren, für derartig große Kräfte ausgelegten Federsysteme vorgesehen zu werden. Die Kennlinie wird allein durch die Arbeit des Druckbegrenzungsventils bestimmt. Derartige Ventile sind bekannt. Sie lassen sich sehr genau steuern. Es bereitet keine Schwierigkeiten, die Steuerungsabhängigkeit und daher die Kennlinie zu ändern; daher kann die Kennlinie in weiten Grenzen auf einfache Weise beeinflußt werden. Eine Alterung ist nicht zu befürchten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die bewegliche Wand des Stauraums durch die Stirnfläche eines Kolbens gebildet, der den Staumraum mit zunehmendem Pedalweg verkleinert und zu Beginn seiner Bewegung eine mit dem Flüssigkeitsbehälter verbundene Nachlauföffnung verschließt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Stauraum dauernd mit Flüssigkeit gefüllt ist und daß er sich bei Betätigung des Pedals verkleinert, so daß Flüssigkeit über das Druckbegrenzungsventil verdrängt wird und sich der Jeweils gewünschte höhere Druck aufbauen kann.
Zweckmäßigerweise ist der Stauraum über ein zu ihm hin öffnendes Rückschlagventil mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden.
Dieses Rückschlagventil kann beispielsweise durch eine nachsaugfähige Manschette gebildet sein. Damit ist sichergestellt, daß der sich mit Freigabe des Pedals vergrößernde Stauraum rasch und nicht nur über irgendwelche Leckpfade mit Flüssigkeit füllen kann und für den nächsten Bremsvorgang zur Verfügung steht.
Die Steuerung des Druckbegrenzungsventils kann elektrisch, elektronisch oder auf Jede beliebige andere Weise erfolgen. Eine besonders einfache Ausführungsfonn ergibt sich, wenn das Druckbegrenzungsventil eine Schließfeder aufweist, die sich an einem in Abhängigkeit von der Pedalbewegung verlagerbaren Widerlager abstützt.
Geht man von einem Bremsverstärker aus, bei dem das Steuerventil einen Kolben, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom Bresmdruck in einem Ausgangsraum belastet ist, und in einer Sackbohrung des Kolbens einen mit dem Pedal verbundenen Schieber aufweist, wobei der stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Ausgangsraum verbunden und in Abhängeit von einer Relativbewegung zwischen Schieber und Kolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einem Druckflüssigkeitsgeber verbindbar ist, kann der Kolben unmittelbar den Stauraum begrenzen, also dessen bewegliche Wand bilden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Druckbegrenzungsventil koaxial zum Kolben auf der dem Stauraum gegenüberliegenden Seite angeordnet sein und eine den Stauraum durchsetzende Ubertragungsvorrichtung das Widerlager tragen. Diese Ubertragungsvorrichtung wird vom Kolben in Abhängigkeit vom Pedalweg verschoben. Diese Verschiebung bewirkt eine Zusammendrükkung der Schließfeder und damit eine Erhöhung des Schließdrucks des Druckbegrenzungsventils.
Des weiteren kann der Stauraum über ein von ihm weg öffnendes Rückschlagventil mit dem Ausgangsraum verbunden sein. Auf diese Weise kann Druckflüssigkeit aus dem Stauraum in den Ausgangsraum geleitet werden, wenn der Druckflüssigkeitsgeber, also eine Pumpe oder ein Druckspeicher, ausfallen sollte. Es wird daher verhindert, daß bei einer Vergrößerung des Ausgangsraums Luft in das System angesaugt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Bremsverstärker.
In einem Gehäuse 1 ist in einer Bohrung 2 ein Kolben 3 angeordnet, der einen Ausgangsraum 4 von einem Stauraum 5 trennt. In einer Bohrung 6 des Kolbens 3 ist ein Schieber 7 angeordnet, der kraftschlüssig mit einem Bremspedal B verbunden ist. Der Schieber 7 weist einen Längskanal 8 auf, der den Ausgangsraum 4 mit einem stirnseitig an den Schieber angrenzeden Bohrungsraum 9 verbindet.
Der Schieber weist Steueröffnungen 10 auf, welche mit gehäusefesten Steueröffnungen 11 in Verbindung treten können, die über eine Ringnut 12 des Kolbens und eine Druckleitung 13 mit einem Druckflüssigkeitsgeber 14, z. B. einer Pumpe oder einem Druckspeicher, verbunden sind. Mit dem Bohrungsraum 9 steht eine Steueröffnung 15 in Verbindung, die über eine Ringnut 16 im Kolben und einen Kanal 17 mit einem drucklosen Flüssigkeitsbehälter 18 verbunden ist. Bei einer Relativbewegung zwischen Kolben 3 und Schieber 7 wird die Steueröffnung 15 vom Schieber abgedeckt und eine Verbindung zwischen den Steueröffnungen 10 und 11 hergestellt. Der Schieber ist durch eine schwache Rückstellfeder 19, der Kolben durch eine schwache RUcksf eder 20 belastet.
Der Stauraum 5 steht über eine Nachlauföffnung 21 mit dem Fldssigkeitsbehälter 18 in Verbindung. Dem Ausgang 22 des Stauraums 5 ist ein Druckbegrenzungsventil 23 zugeordnet, das koaxial zum Kolben 3 auf der dem Stauraum 5 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 angeordnet ist. Es weist einen Ventilsitz 24 und ein Verschlußstück 25 auf, das durch eine Schließfeder 26 belastet ist. Diese stützt sich an einem Widerlager 27 ab, welches an einer den Stauraum 5 durchsetzenden Ubertragungsvorrichtung 28 vorgesehen ist. Der Ausgang 29 des Druckbegrenzungsventils 23 ist mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbunden. Ein zum Stauraum 5 hin öffnendes RUckschlagventil 30 verbindet diesen Stauraum mit dem Flüssigkeitsbehälter 18.
Der Ausgangsraum 4 ist über ein zu ihm hin öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil 31 mit dem Stauraum 5 verbunden. Ausserdem ist der Ausgangsraum 4 über Ausgangsleitungen 32 mit einem oder mehreren Bremskreisen 33 verbunden. Im vorliegenden Fall ist ein Bresmzylinder 34 für ein Fahrzeugrad gezeigt, der über ein erstes elektromagnetisches Ventil 35 mit dem Ausgangsraum 4 und über ein zweites elektromagnetisches Ventil 36 mit dem FlUssigkeitsbehälter 18 verbunden werden kann. Diese Ventile können in Abhängigkeit von einer Drehzahlminderung des zu bremsenden Rades betätigt werden, sp daß sich ein Antiblockiersystem ergibt. Die Ausgangsleitung 32 kann aber auch direkt oder über ein Drucksteuerventil zu den Bremszylindern 34 führen. Es besteht auch die Möglichkeit, mit Hilfe des Kolbens 3 einen normalen Hauptzylinder oder Tandemhauptzylinder zu betätigen und auf diese Weise die Bremskraft zu erzeugen. Solche Hauptzylinder können zwischen den Kolben und das Druckbegrenzungsventil 23 geschaltet werden.
Der Bremsverstärker hat die folgende Betriebsweise: wenn das Pedal 8 aus seiner veranschaulichten Ruhestellung verschwenkt und dadurch der Schieber 7 nach links bewegt wird, gelangt Druck flüssigkeit vom Druckflüssigkeitsgeber 14 über die Steueröffnungen 10 und 11 in das aus dem Ausgangsraum 4, dem Kanal 8 und dem Bohrungsraum 9 bestehende System; gleichzeitig wird die Steueröffnung 16 zum Flüssigkeitsbehälter 18 hin verschlossen.
Infolgedessen baut sich im Ausgangsraum 4 ein Bremsdruck Pa auf, durch den der Kolben 3 ebenfalls nach links verschoben wird, bis sich inne Relativstellung zwischen Kolben 3 und Schieber 7 ergibt, bei der das System 4, 8, 9 sowohl vom Druckflüssigkeitsgeber 14 als auch vom Flüssigkeitsbehälter 18 abgetrennt ist.
Gleichzeitig mit der Bewegung des Kolbens 3 wird die Nachlauföffnung 21 verschlossen. Nunmehr wird im Stauraum 5 ein Staudruck Ps aufgebaut, der ausschließlich von der Schließkraft des Druckbegrenzungsventils 23 abhängt. Dieser Staudruck Ps ist annahernd gleich dem Bremsdruck Pa, da diese Drücke den Kolben 3 im Gleichgewicht halten.
Da sich mit einer Verstellung des Pedals B nach links auch der Kolben 3 nach links bewegt und hierdurch die Schließfeder 26 zusammengedrückt wird, steigt der vom Druckbegrenzungsventil 23 eingestellte Staudruck Ps mit dem Pedalweg s an. Da dieser Staudruck Ps etwa dem Bremsdruck Pa entspricht und dieser auch im Bohrungsraum 9 vorhanden ist und dort auf die Stirnseite des Schiebers 7 wirkt, ist die auf das Bremspedal B wirkende Rückstellkraft, wenn man von der Kraft der Rückstellfeder 19 absieht, gleich dem Bremsdruck Pa mal der Stirnfläche des Schiebers 7. Diese Rückstellkraft steigt demnach mit zunehmendem Pedalweg s an. Der so erzeugte Bremsdruck kann in üblicher Weise in der Bremsanlage 33 benutzt werden.
Wenn der Druckflüssigkeitsgeber 14 ausfällt, trifft der Schieber 7 nach kurzem Pedalweg auf das Ende der Bohrung 6 und nimmt den Kolben 3 mit. Sobald die Nachlauföffnung 21 verschlossen ist, wird Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 31 zum Ausgangsraum 4 geleitet, so daß dieser gefüllt bleibt und nicht etwa Luft in das Bremssystem gesaugt wird. Bei einem solchen Ausfall des Druckflüssigkeitsgebers kann in üblicher Weise ein zweites Bremssystem benutzt werden oder ein Federspeicher oder ähnliches Hilfsaggregat wirksam gemacht werden, das die für die nächste Bremsung erforderliche Energie zur Verfügung stellt.
Beispielsweise kann ein Hilfs-Druckgeber an die Ausgangsleitung 32 angeschlossen und mittels eines Rückschlagventils vom Ausgangsraum 4 getrennt werden, so daß der DruckSlüssigkeitsvorrat des Hilfs-Druckgebers, weil er nicht zum Füllen des sich vergrößernden Ausgangsraums sondern nur zum Bremsen benötigt wird, entsprechend klein sein kann.
Um eine bestimmte Kraft-Weg-Charakteristik des durch den Stauraum gebildeten Wegsimulators zu erhalten, kann die Schließfeder 26 ausgetauscht oder durch einfache Stellmittel in ihrer Vorspannung geändert werden. Die jeweils gewünschten Daten lassen sich auf diese Weise sehr genau und in weiten Grenzen einstellen.
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Claims

PatentansPrüche Hydraulischer Bremsverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem durch ein Bremspedal betätigbaren Steuerventil und mit einem Wegsimulator, der über mindestens eine Kraftübertragungsfläche eine mit zunehmendem Pedalweg anwachsende Kraft abgibt, die gegensinnig zum Bremsdruck auf ein bevegli-ches Element des Steuerventils wirkt und von der die Pedal-RUckstellkraft abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsimulator einen Stauraum (5) aufweist, der mit Flüssigkeit gefüllt ist und eine als Kraftübertragungsfläche dienende bewegliche Wand hat, und daß der Ausgang (22) des Stauraums mit einem Druckbegrenzungsventil (23) versehen ist, dessen Schließdruck in Abhängigkeit vom Pedalweg (5) gesteuert ist.
2. Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wand des Stauraums (5) durch die Stirnfläche eines Kolbens (3) gebildet ist, der den Stauraum mit zunehmendem Pedalweg (s) verkleinert und zu Beginn seiner Bewegung eine mit dem Flüssigkeitsbehälter (18) verbundene Nachlauföffnung (21) verschließt.
3. Bremsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (5) über ein zu ihm hin öffnendes RUeksehlagventil (31) mit dem Flüssigkeitsbehälter (18) verbunden ist.
4. Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (23) eine Schließfeder (26) aufweist, die sich an einem in Abhängigkeit von der Pedalbewegung verlagerbaren Widerlager (27) abstützt.
5. Bremsverstärker,bei dem das Steuerventil einen Kolben, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom Bremsdruck in einem Ausgangsraum belastet ist, und in einer Sackbohrung des Kolbens einen mit dem Pedal verbundenen Schieber aufweist, wobei der stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Ausgangsraum verbunden und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Schieber und Kolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einem DruckflUssigkeitsgeber verbindbar ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) den Stauraum (5) begrenzt.
6. Bremsverstärker nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (23) koaxial zum Kolben (3) auf der dem Stauraum (5) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und eine dem Stauraum durchsetztende Ubertragungsvorrichtung (28) das Widerlager (27) trägt.
7. Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (5) über ein von ihm weg öffnendes Riickschlagventil (31) mit dem Ausgangsraum (4) verbunden ist.