DE3020720C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Hilfskraft- Bremsverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem durch ein Bremspedal betätigbaren Steuerventil und mit einem Wegsimula­ tor, 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 Hilfskraft-Bremsverstärker dieser Art ("Auto­ mobil-Industrie" November 1975, Sonderdruck, Seite 15) weist das Steuerventil einen Verstärkerkolben auf, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom Bremsdruck in einem Verstärkerraum belastet ist und in einer Sackbohrung des Verstärkerkolbens einen mit dem Pedal verbundenen Schieber aufweist, wobei der stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Verstärkerraum verbunden und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Schieber und Verstärkerkolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einer Druckflüssigkeitsquelle verbind­ bar ist. Da auch im Bohrungsraum der im Verstärkerraum herrschen­ de Bremsdruck vorhanden ist, wird hierdurch die wegabhängige Rückstellkraft des Pedals bestimmt. Dieser Bremsdruck ist seiner­ seits abhängig von der wegabhängigen Zusammendrückung eines Tellerfederstapels. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß zwischen den einzelnen Tellerfedern große Reibungskräfte auftreten und daher die Federkennlinie eines solchen Tellerfeder­ stapels nicht eindeutig festliegt und kaum vorherbestimmbar ist.

Bei einem anderen bekannten Hilfskraft-Bremsverstärker (DE-OS 24 52 095) besteht der bewegliche Teil des Steuerventils aus einer Hülse, die mit festen Steueröffnungen im Gehäuse zusammen­ wirkt. Als Wegsimulator dient ein hülsenförmiger Gummiblock, der zwischen die Hülse und das Bremspedal geschaltet ist. Hier besteht jedoch der Nachteil, daß die Elastizität des Gummimate­ rials nicht exakt bestimmbar ist und durch Einbautoleranzen die Vorspannung des Gummiblocks unterschiedlich ausfällt. Darüber hinaus sind gummiartige Materialien nicht alterungsbeständig und ändern im Laufe der Zeit ihre Elastizitäts-Kennlinie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Hilfskraft-Bremsverstärker der eingangs beschriebenen Art anzu­ geben, bei dem die Kennlinie des Wegsimulators leichter als bisher zu beherrschen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Weg­ simulator einen Druckraum aufweist, der mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist und eine als Kraftübertragungsfläche dienende beweg­ liche Wand hat, und daß der Ausgang des Druckraums mit einem Druckbegrenzungsventil versehen ist, dessen Schließdruck in Abhängigkeit vom Pedalweg gesteuert ist.

Bei dieser Konstruktion wird demnach ein hydraulisch arbeitender Wegsimulator benutzt, mit dem die erforderlichen großen Kräfte ohne Schwierigkeiten erzeugt werden können. Es brauchen daher keine verstellbaren, für derartig große Kräfte ausgelegten Feder­ systeme vorgesehen zu werden. Die Kennlinie wird allein durch die Arbeit des Druckbegrenzungsventils bestimmt. Derartige Venti­ le 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 Druckraums durch die Stirnfläche eines Kolbens gebildet, der den Druckraum mit zunehmendem Pedalweg verkleinert und zu Beginn seiner Bewegung eine mit einem Flüssigkeitsbehälter verbun­ dene Nachlauföffnung verschließt. Auf diese Weise ist sicherge­ stellt, daß der Druckraum dauernd mit Hydraulikflüssigkeit ge­ füllt ist und daß er sich bei Betätigung des Pedals verkleinert, so daß Hydraulikflüssigkeit über das Druckbegrenzungsventil verdrängt wird und sich der jeweils gewünschte höhere Druck aufbauen kann.

Zweckmäßigerweise ist der Druckraum über ein zu ihm hin öffnen­ des Rückschlagventil mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden. Dieses Rückschlagventil kann beispielsweise durch eine nachsaug­ fähige Manschette gebildet sein. Damit ist sichergestellt, daß der sich mit Freigabe des Pedals vergrößernde Druckraum rasch und nicht nur über irgendwelche Leckpfade mit Hydraulikflüssig­ keit füllen kann und für den nächsten Bremsvorgang zur Verfügung steht.

Die Steuerung des Druckbegrenzungsventils kann elektrisch, elek­ tronisch oder auf jede beliebige andere Weise erfolgen. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn das Druckbe­ grenzungsventil eine Schließfeder aufweist, die sich an einem in Abhängigkeit vom Pedalweg verlagerbaren Widerstand abstützt.

Geht man von einem Hilfskraft-Bremsverstärker aus, bei dem das Steuerventil einen Verstärkerkolben, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom eingesteuerten Hilfskraft-Bremsdruck in einem Verstärkerraum belastet ist, und in einer Sackbohrung des Verstärkerkolbens einen mit dem Pedal verbundenen Steuerschieber aufweist, wobei der an den Steuerschieber stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Verstärkerraum verbunden und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Steuerschieber und Verstärkerkolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einer Druckflüssigkeitsquelle verbindbar ist, kann der Verstärkerkolben unmittelbar den Druck­ raum begrenzen, also dessen bewegliche Wand bilden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Druckbegren­ zungsventil koaxial zum Verstärkerkolben auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite angeordnet sein und eine den Druckraum durchsetzende Übertragungsvorrichtung das Widerlager für die Schließfeder tragen. Diese Übertragungsvorrichtung wird vom Verstärkerkolben in Abhängigkeit vom Pedalweg verschoben. Diese Verschiebung bewirkt eine Zusammendrückung der Schließfeder und damit eine Erhöhung des Schließdrucks des Druckbegrenzungs­ ventils.

Des weiteren kann der Druckraum über ein von ihm weg öffnendes Rückschlagventil mit dem Verstärkerraum verbunden sein. Auf diese Weise kann Druckflüssigkeit aus dem Druckraum in den Ver­ stärkerraum geleitet werden, wenn die Druckflüssigkeitsquelle, also eine Pumpe oder ein Druckspeicher, ausfallen sollte. Es wird daher verhindert, daß bei einer Vergrößerung des Verstärker­ raums 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 erfin­ dungsgemäßen Hilfskraft-Bremsverstärker.

In einem Gehäuse 1 ist in einer Bohrung 2 ein Verstärkerkolben 3 angeordnet, der einen Verstärkerraum 4 von einem Druckraum 5 trennt. In einer Bohrung 6 des Verstärkerkolbens 3 ist ein Steuer­ schieber 7 angeordnet, der kraftschlüssig mit einem Bremspedal B verbunden ist. Der Steuerschieber 7 weist einen Längskanal 8 auf, der den Verstärkerraum 4 mit einem stirnseitig an den Steuer­ schieber angrenzenden Bohrungsraum 9 verbindet. Der Steuerschie­ ber weist Steueröffnungen 10 auf, welche mit gehäusefesten Steuer­ öffnungen 11 in Verbindung treten können, die über eine Ring­ nut 12 des Verstärkerkolbens und eine Druckleitung 13 mit einer Druckflüssigkeitsquelle 14, z.B. einer Pumpe oder einem Druck­ speicher, verbunden sind. Mit dem Bohrungsraum 9 steht eine Steueröffnung 15 in Verbindung, die über eine Ringnut 16 im Verstärkerkolben und einen Kanal 17 mit einem drucklosen Flüssig­ keitsbehälter 18 verbunden ist. Bei einer Relativbewegung zwi­ schen Verstärkerkolben 3 und Steuerschieber 7 wird die Steueröff­ nung 15 vom Steuerschieber abgedeckt und eine Verbindung zwischen den Steueröffnungen 10 und 11 hergestellt. Der Steuerschieber ist durch eine schwache Rückstellfeder 19, der Verstärkerkolben durch eine schwache Rückstellfeder 20 belastet.

Der Druckraum 5 steht über eine Nachlauföffnung 21 mit dem Flüs­ sigkeitsbehälter 18 in Verbindung. Dem Ausgang 22 des Druckraums 5 ist ein Druckbegrenzungsventil 23 zugeordnet, das koaxial zum Verstärkerkolben 3 auf der dem Druckraum 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, wel­ ches an einer den Druckraum 5 durchsetzenden Übertragungsvorrich­ tung 28 vorgesehen ist. Der Ausgang 29 des Druckbegrenzungsven­ tils 23 ist mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbunden. Ein zum Druckraum 5 hin öffnendes Rückschlagventil 30 verbindet diesen Druckraum mit dem Flüssigkeitsbehälter 18.

Der Verstärkerraum 4 ist über ein zu ihm hin öffnendes, federbe­ lastetes Rückschlagventil 31 mit dem Druckraum 5 verbunden. Außerdem ist der Verstärkerraum 4 über Ausgangsleitungen 32 mit einem oder mehreren Bremskreisen 33 verbunden. Im vorliegen­ den Fall ist ein Bremszylinder 34 für ein Fahrzeugrad gezeigt, der über ein erstes elektromagnetisches Ventil 35 mit dem Verstär­ kerraum 4 und über ein zweites elektromagnetisches Ventil 36 mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbunden werden kann. Diese Ventile können in Abhängigkeit von einer Drehzahlminderung des zu bremsenden Rades betätigt werden, so daß sich ein Antiblockier­ system 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 Verstärkerkolbens 3 einen normalen Hauptzylinder oder Tandemhauptzylinder zu betäti­ gen und auf diese Weise die Bremskraft zu erzeugen. Solche Haupt­ zylinder können zwischen den Verstärkerkolben und das Druckbe­ grenzungsventil 23 geschaltet werden.

Der Hilfskraft-Bremsverstärker hat die folgende Betriebsweise: Wenn das Pedal 8 aus seiner veranschaulichten Ruhestellung ver­ schwenkt und dadurch der Steuerschieber 7 nach links bewegt wird, gelangt Hydraulikflüssigkeit von der Druckflüssigkeitsquel­ le 14 über die Steueröffnungen 10 und 11 in das aus dem Verstär­ kerraum 4, dem Kanal 8 und dem Bohrungsraum 9 bestehende System; gleichzeitig wird die Steueröffnung 16 zum Flüssigkeitsbehälter 18 hin verschlossen. Infolgedessen baut sich im Verstärkerraum 4 ein Bremsdruck Pa auf, durch den der Verstärkerkolben 3 ebenfalls nach links verschoben wird, bis sich eine Relativstellung zwi­ schen Verstärkerkolben 3 und Steuerschieber 7 ergibt, bei der das System 4, 8, 9 sowohl von der Druckflüssigkeitsquelle 14 als auch vom Flüssigkeitsbehälter 18 abgetrennt ist. Gleichzeitig mit der Bewegung des Verstärkerkolbens 3 wird die Nachlauföff­ nung 21 verschlossen. Nunmehr wird im Druckraum 5 ein Staudruck Ps aufgebaut, der ausschließlich von der Schließkraft des Druckbe­ grenzungsventils 23 abhängt. Dieser Staudruck Ps ist annähernd gleich dem Bremsdruck Pa, da diese Drücke den Verstärkerkolben 3 im Gleichgewicht halten.

Da sich mit einer Verstellung des Pedals B nach links auch der Verstärkerkolben 3 nach links bewegt und hierdurch die Schließ­ feder 26 zusammengedrückt wird, steigt der vom Druckbegrenzungs­ ventil 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 Steuerschiebers 7 wirkt, ist die auf das Bremspedal B wirken­ de Rückstellkraft, wenn man von der Kraft der Rückstellfeder 19 absieht, gleich dem Bremsdruck Pa mal der Stirnfläche des Steuer­ 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 die Druckflüssigkeitsquelle 14 ausfällt, trifft der Steuer­ schieber 7 nach kurzem Pedalweg auf das Ende der Bohrung 6 und nimmt den Verstärkerkolben 3 mit. Sobald die Nachlauföffnung 21 verschlossen ist, wird Hydraulikflüssigkeit über das Rückschlag­ ventil 31 zum Verstärkerraum 4 geleitet, so daß dieser gefüllt bleibt und nicht etwa Luft in das Bremssystem gesaugt wird. Bei einem solchen Ausfall der Druckflüssigkeitsquelle kann in üblicher Weise ein zweites Bremssystem benutzt werden oder ein Federspeicher oder ähnliches Hilfsaggregat wirksam gemacht wer­ den, das die für die nächste Bremsung erforderliche Energie zur Verfügung stellt. Beispielsweise kann eine Hilfs-Druckquelle an die Ausgangsleitung 32 angeschlossen und mittels eines Rück­ schlagventils vom Verstärkerraum 4 getrennt werden, so daß der Druckflüssigkeitsvorrat der Hilfs-Druckquelle, 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 Druck­ raum gebildeten Wegsimulators zu erhalten, kann die Schließfe­ der 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.

Claims (7)

1. Hydraulischer Hilfskraft-Bremsverstärker für eine Fahrzeug­ bremsanlage mit einem durch ein Bremspedal betätigbaren Steuer­ ventil und mit einem Wegsimulator, der über mindestens eine Kraftübertragungsfläche eine mit zunehmendem Pedalweg anwach­ sende Kraft abgibt, die gegensinnig zum Bremsdruck auf ein bewegliches Element des Steuerventils wirkt und von der die Pedal-Rückstellkraft abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsimulator einen Druckraum (5) aufweist, der mit Hydrau­ likflüssigkeit gefüllt ist und eine als Kraftübertragungsflä­ che dienende bewegliche Wand hat, und daß der Ausgang (22) des Druckraums mit einem Druckbegrenzungsventil (23) versehen ist, dessen Schließdruck in Abhängigkeit vom Pedalweg (s) gesteuert ist.

2. Hilfskraft-Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bewegliche Wand des Druckraums (5) durch die Stirnfläche eines Kolbens (3) gebildet ist, der den Druck­ raum mit zunehmendem Pedalweg (s) verkleinert und zu Beginn seiner Bewegung eine mit einem Flüssigkeitsbehälter (18) verbundene Nachlauföffnung (21) verschließt.

3. Hilfskraft-Bremsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckraum (5) über ein zu ihm hin öffnendes Rückschlagventil (30) mit dem Flüssigkeitsbehälter (18) ver­ bunden ist.

4. Hilfskraft-Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (23) eine Schließfeder (26) aufweist, die sich an einem in Abhängig­ keit vom Pedalweg (s) verlagerbaren Widerlager (27) abstützt.

5. Hilfskraft-Bremsverstärker, bei dem das Steuerventil einen Verstärkerkolben, der auf der einen Seite von der Kraft des Wegsimulators und auf der anderen Seite vom eingesteuerten Hilfskraft-Bremsdruck in einem Verstärkerraum belastet ist, und in einer Sackbohrung des Verstärkerkolbens einen mit dem Pedal verbundenen Steuerschieber aufweist, wobei der an den Steuerschieber stirnseitig angrenzende Bohrungsraum mit dem Verstärkerraum verbunden und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Steuerschieber und Verstärker­ kolben mit dem Flüssigkeitsbehälter oder einer Druckflüssig­ keitsquelle verbindbar ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (3) den Druckraum (5) begrenzt.

6. Hilfskraft-Bremsverstärker nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (23) koaxial zum Verstärkerkolben (3) auf der dem Druckraum (5) gegenüber­ liegenden Seite angeordnet ist und eine den Druckraum durch­ setzende Übertragungsvorrichtung (28) das Widerlager (27) für die Schließfeder (26) trägt.

7. Hilfskraft-Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (5) über ein von ihm weg öffnendes Rückschlagventil (31) mit dem Verstärker­ raum (4) verbunden ist.