-
Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker zur
-
Verstärkung der Bremsbetriebskraft unter Verwendung von Gasdruck,
und insbesondere eine Verbesserung eines hubvergrößernden Bremskraftverstärkers.
-
In hubvergrößernden Bremskraftverstärkern ist ein Kraftkolben, der
ein Verstärkergehäuse in zwei Kammern unterteilt, so daß er von dem Druckunterschied
zwischen den beiden Kammern betätigt wird, von einem Steuermechanismus zur Steuerung
der Druckdifferenz aufgrund des Betriebs eines Eingangsgliedes getrennt, so daß
er relativ zum Steuermechanismus bewegbar ist. Ein derartiger hubvergrößernder Bremskraftverstärker
zeichnet sich dadurch aus, daß ein größerer Ausgangshub als der Eingangshub erzielbar
ist, während bei herkömmlichen Bremskraftverstärkern der Ausgangshub niemals größer
sein kann als der Eingangshub.
-
Ein hubvergrößernder Bremskraftverstärker weist dennoch Nachteile
auf, wenn für eine Hilfs- oder Unterstützungskraft eine bestimmte Grenze besteht,
d.h. für eine durch den Druckunterschied auf den beiden Seiten des Kraftkolbens
erzeugte Kraft, so daß ein Versuch, eine größere Ausgangsgröße als die kritische
Ausgangsgröße bei der kritisch begrenzten Hilfskraft zu erhalten, zu einem zeitweiligen
raschen Anstieg des Pedalhubes (Eingangshubes) führt, ohne daß gleichzeitig eine
Erhöhung der Bremskraft herbeigeführt wird.
-
In einer früheren japanischen Patentanmeldung TOKU-GAN-SHO-54(1979)-22633
der gleichen Anmelder ist bereits eine Entwicklung beschrieben, die diesen Nachteil
beseitigen kann. Bei einem derartigen Bremskraftverstärker sind zwei der nachstehend
erläuterten Elemente an beiden Seiten des Kraftkolbens oder eines Steuerkolbens,
der Teil des Steuermechanismus ist, angeordnet, nämlich (a) ein Verriegelungsglied,
das
beweglich im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Bewegung der beiden Kolben
gehaltert ist, die zwischen der nach vorne vorgeschobenen Position und der nach
hinten zurückgezogenen Position aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den beiden
Kammern des Kraftkolbens betätigt sind, und das mit einem Eingriffsabschnitt der
an dem anderen der beiden Kolben, an dem es nicht angeordnet ist, im Eingriff steht,
so daß die Relativbewegung der beiden Kolben blockiert ist, und (b) eine Elastizitätsvorrichtung,
die die Verriegelungselemente ständig in der hinteren zurückgezogenen Position hält
und den Vorschub des Verriegelungselements in die vordere vorgeschobene Position
zum Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt gestattet, wenn der Druckunterschied an
einer Seite des Kraftkolbens einen vorbestimmten Wert überschreitet.
-
Zur bewegbaren Halterung des Verriegelungsglieds muß jedoch entweder
der Kraftkolben oder der Steuerkolben sehr viel größer gemacht werden und die Kammern
an den beiden Seiten des Verriegelungsgliedes und die Kammern an den beiden Seiten
des Kraftkolbens müssen mit absichtlich angeordneten Durchgängen miteinander verbunden
werden, so daß der Aufbau des Verriegelungsmechanismus unvermeidbar kompliziert
wird. Während das Verriegelungsglied mit dem Eingriffsabschnitt aufgrund der verhältnismäßigen
Größe zwischen der von dem Druckunterschied in den beiden Kammern auf beiden Seiten
erzeugten Kraft und der elastischen Kraft der elastischen Vorrichtung im Eingriff
mit dem Eingriffsabschnitt steht oder von diesem gelöst ist, besteht die nachteilige
Neigung zur Verzögerung des Betriebs.
-
Durch die Erfindung soll ein hubvergrößernder Bremskraftverstärker
geschaffen werden, der einen einfach aufgebauten und verläßlichen Verriegelungsmechanismus
aufweist, der keine Betriebsverzögerung verursacht. Die wesentlichen Merkmale
der
Erfindung können wie folgt zusammengefaßt werden: (A) Zwischen dem Kraftkolben und
dem Steuerkolben ist eine Kugel frei drehbar gehalten in einem Kugelhalter eingesetzt;
(B) auf der äußeren Umfangsoberfläche des Steuerkolbens ist eine kugelaufnehmende
Ausnehmung vorgesehen, deren Bodenfläche einen Abschnitt aufweist, welcher sich
in Vorwärtsrichtung progressiv vertieft; (C) auf der inneren Umfangsoberfläche des
Kraftkolbens sind geformt (i) eine Kugelantriebsfläche zum Vorschub der Kugel zusammen
mit dem Kraftkolben, wenn dieser vorgeschoben wird, und (ii) eine Kugelverriegelungsoberfläche
parallel zur Achse des Steuerkolbens, die verhindert, daß die Kugel sich in weglaufender
Richtung von der Achse des Steuerkolbens bewegt, wenn die Kugel in einem tiefen
Abschnitt der kugelaufnehmenden Ausnehmung aufgenommen ist, und zwar durch Vorschieben
des Kraftkolbens zur vordersten Position bezüglich des Steuerkolbens; und (D) das
vordere Ende des Kugelhalters liegt an einem ersten Eingangsabschnitt eines Reaktionshebels
an, wodurch die Ausgangsgröße des Kraftkolbens über den Kugelhalter zum Reaktionshebel
übertragen wird, und wenn sich der Kraftkolben in seiner vordersten Position bei
in det wird die Reaktionskraft, die von dem Ausgangsglied über den Reaktionshebel
zum Kugelhalter übertragen wird, über den Eingriff der Kugel und der Bodenfläche
der kugelaufnehmenden Ausnehmung zum Steuerkolben übertragen, ohne daß sie zum Kraftkolben
übertragen wird.
-
Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker verhindert ziemlich wirksam
das Auftreten des vorstehend erwähnten Leerlaufhubes des Bremspedals, nachdem die
Hilfskraft ihre Grenze erreicht hat; dennoch ist er außerordentlich einfach aufgebaut,
und die den früher bekannten Bremskraftverstärkern eigene Betriebsverzögerung ist
beseitigt, da der Kugelhalter beim vordersten Vorschub des Kraftkolbens
daran
gehindert ist, sich durch Eingriff der Kugel und der schrägen Oberfläche, die nach
vorne geneigt auf dem Steuerkolben geformt ist, zurückzuziehen, und der Kraftkolben
kann überdies sogar dann nicht nach hinten geschoben werden, nachdem die Hilfskraft
ihre kritische Grenze erreicht hat.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers
weist die folgenden Elemente auf: (a) ein Gehäuse, (b) ein Eingangsglied zur Einführung
der Bremsbetätigungskraft, (c) ein Ausgangsglied zur Abgabe der verstärkten Kraft,
(d) einen Kraftkolben, der den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern unterteilt
und der fortwährend durch Federeinrichtungen in eine zurückgezogene Position vorgespannt
ist, um durch die Druckdifferenz der beiden Kammern entgegen der Wirkung der Federeinrichtung
nach vorne geschoben zu werden, (e) einen Steuerkolben, der derart in eine zentrale
Bohrung des Kraftkolbens eingepaßt ist, daß er über eine vorbestimmte Strekke relativ
hierzu bewegbar ist, und der fortwährend durch eine Federeinrichtung in einer zurückgezogenen
Position gehalten ist und gelegentlich zusammen mit dem Kraftkolben vorgeschoben
werden kann, nachdem die vorbestimmte Strecke der Relativbewegung durch Vorschieben
des Kraftkolbens überwunden wurde, (f) ein Steuerventil (Ventilmechanismus), das
zwischen dem Steuerkolben und dem Eingangsglied angeordnet und durch die Relativbewegung
zwischen dem Steuerkolben und dem Eingangsglied betätigt ist, um den Druckunterschied
an den beiden Seiten des Kraftkolbens zu steuern, (g) einen Ubertragungsmechanismus,
der die von dem Steuerkolben und dem Eingangselement angelegte Kraft überträgt,
während er andererseits eine Relativbewegung zwischen dem Steuerkolben und dem Eingangselement
gestattet, (h) einen Reaktionshebel, der an einem Ausgangsabschnitt in der Mitte
des Ausgangselements
anliegt, wobei ein erster von zwei seiner
Eingangsabschnitte an einer Seite des in Anlage mit dem Ausgangsteil des Übertragungsmechanismus
stehenden Ausgangsteils angeordnet ist, (i) ein zwischen den Kraftkolben und den
Steuerkolben eingesetzter Kugelhalter, der am vordersten Ende an einem zweiten Eingangsabschnitt
des Reaktionshebels anliegt, (j) wenigstens eine in dem Kugelhalter gehalterte Kugel,
(k) eine auf der äußeren Umfangsoberfläche des Steuerkolbens geformte kugelaufnehmende
Ausnehmung, deren Bodenfläche sich in Vorwärtsrichtung progressiv vertieft, und
(1) zwei Arten von auf der inneren Umfangsoberfläche des Kraftkolbens geformten
Oberflächen, von denen eine eine Kugelantriebsfläche zum Vorschub der Kugel zusammen
mit dem Kraftkolben ist, wenn dieser vorgeschoben wird, und wobei die andere Art
eine Kugelverriegelungsfläche ist, die verhindert, daß die in einem tiefen Abschnitt
der kugelaufnehmenden Ausnehmung aufgenommene Kugel die Achse des Steuerkolbens
verläßt, wenn der Kraftkolben relativ zum Steuerkolben in die vorderste Position
gelangt.
-
Durch die Erfindung wird also ein hubvergrößernder Bremskraftverstärker
geschaffen, der ein Gehäuse aufweist, einen das Innere des Gehäuses in zwei Kammern
unterteilenden Kraftkolben, der von dem Druckunterschied in den beiden Kammern betätigt
wird, mit einem Steuerkolben, der einen Ventilmechanismus zur Steuerung des Druckunterschieds
in den beiden Kammern und einen Übertragungsmechanismus zur Ubertragung einer Eingangsgröße
eines Eingangselements auf ein Ausgangselement enthält und der koaxial in eine zentrale
Bohrung des Kraftkolbens eingepaßt und relativ zu diesem bewegbar ist, und einen
Reaktionshebel, an welchem an einem Ausgangsabschnitt in seiner Mitte das Ausgangselement
anliegt, das die Ausgangsgröße des tfbertragungsmechanismus
bzw.
die Ausgangsgröße des Kraftkolbens als eine Eingangsgröße an einem ersten Eingangsabschnitt
und einem zweiten Eingangsabschnitt empfängt, die an beiden Seiten des Ausgangsabschnitts
in der Mitte angeordnet sind, wodurch ein größerer Hub am Ausgangselement erzielbar
ist, als der Eingangshub am Eingangselement. Zwischen dem Steuerkolben und dem Kraftkolben
ist ein Verriegelungsmechanismus mit einer Kugel und einem Kugelhalter angeordnet.
Der Kugelhalter dient zur Übertragung einer Ausgangsgröße des Kraftkolbens auf den
Reaktionshebel über die Kugel, und zwar durch Anlage an einem ersten Eingangsabschnitt
des Reaktionshebels. Nachdem die Kugel zwischen dem Kraftkolben und dem Steuerkolben
verriegelt wurde, wird eine Reaktionskraft, die von dem Reaktionshebel zurück zum
Kugelhalter gelangt, hauptsächlich von der Kugel zum Steuerkolben übertragen, nicht
aber zum Kraftkolben. Daher wird der Kraftkolben nicht zurückgeschoben, und zwar
sogar dann nicht, nachdem die Spitze der auf den Kraftkolben durch den Druckunterschied
angelegten Kraft erreicht wurde.
-
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 einen seitlichen Axialschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verstärkers; Fig. 2 einen Querschnitt
des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II (wobei die linke
Hälfte weggelassen ist); Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines wesentlichen
Teils der Fig. 1;
Fig. 4 und 5 jeweils die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels
der Fig. 1 erläuternde Darstellungen eines wesentlichen Teils; Fig. 6 bis 9 der
Fig. 3 entsprechende vergrößerte Darstellungen einer Kugelantriebsfläche und einer
kugelaufnehmenden Ausnehmung in unterschiedlichen Betriebszuständen; und Fig. 10
einen Querschnitt der Ausführung der Fig. 9 entlang der Schnittlinie X-X.
-
Ein Kraftverstärker 100 gemäß der Fig. 1 dient zur Verstärkung einer
an eine Betätigungsstange 1, einem Eingangsglied, angelegten Eingangskraft, bevor
diese von einer Schiebestange 2, einem Ausgangsglied, an einen Hauptzylinder 102
abgegeben wird.
-
Der Kraftverstärker 100 ist mit einem luftdichten Gehäuse 3 versehen,
dessen Innenraum durch einen Membran-Kraftkolben 4 in zwei Kammern unterteilt ist.
Der Kraftkolben 4 besteht aus einem Körperabschnitt 49 und einem innen angeordneten
ringförmigen Teil 41. Eine der beiden durch den Kraftkolben 4 abgeteilten beiden
Kammern stellt eine Konstantdruckkammer 6 dar, die unter negativem Druck steht und
mit einer Vakuumquelle 103, wie einer Einlaßsammelleitung eines Motors oder einer
Vakuumpumpe über eine Rohrverbindung 5 in Verbindung steht. Die andere Kammer ist
eine Kammer 7 mit variablem Druck, der dadurch veränderbar ist, daß die Kammer selektiv
durch ein nachstehend beschriebenes Steuerventil mit der Konstantdruckkammer 6 oder
der Umgebungsatmosphäre verbunden ist.
-
Im mittleren Teil des Kraftkolbens 4 ist ein Steuermechanismus 50
vorgesehen, der aus einem Steuerventil 20
(Ventilmechanismus) und
einem Übertragungsmechanismus 30 besteht.
-
Mit anderen Worten ist in eine zentrale Bohrung des Kraftkolbens 4
ein Steuerkolben 9, der aus einem Körper 18 und einem zylindrischen Glied 17 besteht,
das an der Außenseite des Körpers 18 befestigt ist, gleitend eingepaßt.
-
Das Steuerventil 20 besteht aus einem am Steuerkolben 9 geformten
ersten Ventilsitz 21, einem an einem gleitend in den Steuerkolben 9 eingepaßten
Ventilstößel 22 geformten zweiten Ventilsitz 23 und einem Ventilelement 24 aus elastischem
Material, das gemeinsam an den beiden Ventilsitzen 21, 23 angeordnet ist. Das Ventilelement
24 ist unter der Einwirkung einer Druckfeder 26 gegen beide Ventilsitze 21, 23 vorgespannt.
In dem Steuerkolben 9 sind Lufteinlaßdurchgänge 27 und 28 geformt, die jeweils mit
der Konstantdruckkammer 6 bzw. der Kammer 7 variablen Drucks verbunden sind. In
einer in Verbindung mit dem Lufteinlaßdurchgang 28 und breiter als diese geformte
Nut ist ein Anschlag 13 eingesetzt, um das Vorschubende und das Rückzugsende des
Ventilstößels 22 zu begrenzen.
-
Ein E-förmiger Ring 12 verhindert die Herausnahme des Anschlags 13
aus der Einsatzstelle. Der E-förmige Ring 12 wirkt gleichzeitig als Verriegelung
einer Anschlagplatte 11, die an der hinteren Wand des Gehäuses 3 zur Eingrenzung
des Rückzugsendes des Steuerkolbens 9 anlegbar ist.
-
Ein von dem Gehäuse 3 wegragender Teil des Steuerkolbens 9 ist vollständig
von einem Balg 15 bedeckt, dessen Endabschnitt mit einer Lufteinlaßöffnung 16 versehen
ist.
-
Der Übertragungsmechanismus 30 umfaßt den an der Spitze der Betätigungsstange
befestigten Ventilstößel 22, einen in den Steuerkolben 9 eingepaßten großen Stößel
32 und eine Reaktionsscheibe 33 aus Gummi, die zwischen den Ventilstößel
22
und den großen Stößel 32 eingesetzt ist. Die Reaktionsscheibe 33 erlaubt zwar eine
geringe Relativbewegung des Ventilstößels 22 und des Steuerkolbens 9, sie bewirkt
jedoch eine Übertragung der von diesen beiden auf den großen Stößel 32 ausgeübten
resultierenden Kraft. Der große Stößel 32 ist mit einem Schaftabschnitt 34 versehen,
der sich von seinem zentralen Teil aus wegerstreckt um das hintere Ende der Schiebestange
2 zu halten.
-
Wie in der Fig. 1 und in der Fig. 2 (in welcher nur die rechte Hälfte
dargestellt ist, da die linke Hälfte völlig symmetrisch ist), dargestellt ist, ist
zwischen dem Kraftkolben 4 und dem Steuerkolben 9 an einem an der Vorderseite des
Kraftkolbens 4 geformten Gegenbohrungabschnitt ein Umfangsspiel bzw. eine Lücke
42 belassen, in welcher ein Kugelhalter 43 zur drehbaren Halterung einer Vielzahl
von Kugeln 44, bei diesem Ausführungsbeispiel drei Kugeln, aufgenommen ist.
-
Wie im einzelnen in der Fig. 3 dargestellt, ist an der äußeren Umfangsfläche
des zylindrischen Teils 17 eine kugelaufnehmende Ausnehmung 61 von ringförmiger
Gestalt geformt, die sich in Vorwärtsrichtung (nach links in der Fig. 3) progressiv
vertieft. Der Boden der kugelaufnehmenden Ausnehmung 61 bildet also eine sich verjüngende
Oberfläche mit einem progressiv verminderten Durchmesser zum vorderen Ende hin.
Auf der Innenfläche des ringförmigen Teils 41, gegenüber der kugelaufnehmenden Ausnehmung
61, ist eine weitere Ausnehmung geformt, die aus einem Abschnitt 62 großen Durchmessers
an der vorderen Seite, einem Abschnitt 63 kleinen Durchmessers an der hinteren Seite
und einem Stufenabschnitt 64 in der Mitte, dessen Krümmung gleich dem Durchmesser
der Kugel 44 ist, besteht.
-
Der Kugelhalter 43 ist, wie in der Fig. 2 deutlich gezeigt, aus einem
dünnwandigen zylindrischen Abschnitt 46 und drei auswärts im rechten Winkel geformten
Anschlagflanschen 47 zusammengesetzt.
-
Drei Reaktionshebel 51 sind jeweils zwischen die drei Anschlagsflansche
47 und den großen Stößel 32 und eine Reaktionsplatte 8 am hinteren Ende der Schiebestange
2 eingesetzt. An dem Kraftkolben 4 ist ein Hebelhalter 52 von allgemein ringförmiger
Gestalt, der mit drei abgebogenen Stücken 53 versehen ist, welche sich zur Achse
des Kraftkolbens 4 hin erstrecken, befestigt. Die gebogenen Stücke 53 sind jeweils
derart abgebogen, daß sie zwei Seiten eines Dreieckes von der Basis zu dessen Spitze
bilden, das an seinem Basisteil mit einer Nut im Eingriff steht, die an einem Endabschnitt
jedes Reaktionshebels 51 geformt ist, und das mit seiner Spitze in eine öffnung
eingepaßt ist, die im Reaktionshebel 51 zur Halterung in feststehender Position
gebohrt ist. Das abgebogene Stück 53 ist auch an den Anschlagflansch 47 des Kugelhalters
43 anlegbar. Das zylindrische Teil 17 ist an seinem vorderen Ende mit drei Auswärtsflanschen
54 versehen.
-
Zwischen dem Mittelteil jedes von drei Federsockeln 56, der an einem
Ende den Flansch 54 berührt und am anderen Ende zwischen den Kraftkolben 4 und den
Hebelhalter 52 eingesetzt ist, und der vorderen Wand des Gehäuses 3 an der dem Federsockel
56 gegenüberliegenden Position ist eine Schraubendruckfeder 57 eingespannt.
-
Nachstehend wird nun die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels
erläutert. Wenn das Bremspedal 101 im nicht gedrückten Zustand ist, steht der zweite
Ventilsitz 23 in Berührung mit dem Ventilelement 24 und der erste Ventilsitz 21
liegt frei. Dadurch befindet sich die Kammer 7 mit variablem Druck in Verbindung
mit der Konstantdruckkammer
6, so daß beide Kammern 6, 7 auf einem
gleichen negativen Druck gehalten werden und zwischen den beiden Seiten des Druckkolbens
4 kein Druckunterschied erzeugt wird. Sowohl der Kraftkolben 4 als auch der Steuerkolben
9 stehen unter der Vorspannkraft der Feder 57, und zwar über den Federsockel 56,
so daß die Anschlagplatte 11 am Gehäuse 3 anstößt. Der Steuerkolben 9 wird durch
die Anlage der Anschlagplatte 11 am Gehäuse 3 in der zurückgezogenen Position gehalten
und der Kraftkolben 4 wird durch den Anschlag an der Anschlagplatte 11 in der zurückgezogenen
Position gehalten, wie in der Fig. 1 gezeigt.
-
In diesem Zustand bewirkt ein leichtes Niederdrücken des Bremspedals
101 mit einer leichten Vorwärtsbewegung der Betätigungsstange 1 (nach links in der
Fig. 1), daß der erste Ventilsitz 21 das Ventilelement 24 berührt, wobei der zweite
Ventilsitz 23 abgehoben wird. Die Kammer 7 mit variablem Druck wird daher von der
Konstantdruckkammer 6 abgetrennt und in Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre gebracht.
Zwischen der Konstantdruckkammer 6 und der Kammer 7 mit variablem Druck, in die
nun Luft von außen eindringt, wird dadurch ein Druckunterschied erzeugt, der den
Kraftkolben 4 vorwärts drückt.
-
Während sich der Kraftkolben 4 vorwärts bewegt, wird der Kugelhalter
43 durch die über eine Antriebsfläche, d.h. die Fläche des abgestuften Abschnitts
64 des ringförmigen Teils 41 zur Kugel 44 gelangende Kraft vorwärts bewegt. Durch
das Vorschieben des Kugelhalters 43 wird auf einen zweiten Eingangsabschnitt 71
des Reaktionshebels 51 eine Kraft ausgeübt, so daß der Reaktionshebel 51 durch Annahme
eines Ausgangsabschnittes 75 des Stößels 32 gedreht wird, wobei ein erster Eingangsabschnitt
74
des Reaktionshebels 51 als Gelenkpunkt in Kontakt steht, so
daß von einem zentral angeordneten Ausgangsabschnitt 72 des Reaktionshebels 51 über
die Reaktionsplatte 8 eine Antriebskraft auf die Schiebestange 2 ausgeübt wird.
-
Wegen dieser Antriebskraft wird Bremsfluid im Hauptzylinder 102 zu
dem nicht gezeigten Bremssystem geliefert, so daß die durch Aufhebung des Bremsspiels
und die anfängliche Verformung der Kolbenschale und anderer Teile verbrauchte Fluidmenge
kompensiert wird. Das bedeutet, daß ein viel größerer Ausgangshub als der angelegte
Eingangshub erzielt wird.
-
Wenn aufgrund des Verschwindens des Bremsspiels die Bremswirkung beginnt,
legt sich die Endfläche des Kugelhalters 43 an die Flansche 54 des zylindrischen
Teils 17 an, um die Vorwärtsbewegung des Kugelhalters 43 zu stoppen und der Kraftkolben
4 stößt an die Flansche 47 des Kugelhalters 43 in dem in der Fig. 5 gezeigten Zustand
an, wie in der strichpunktierten Linie der Fig. 3 dargestellt. Der Kugelhalter 43
kann in diesem Zustand sich bezüglich des Steuerkolbens 9 nicht vorwärts bewegen
und ist auch daran gehindert, sich rückwärts zu bewegen. Der Kugelhalter 43 kann
nur entsprechend der Auswärtsbewegung der Kugeln 44 entlang der sich verjüngenden
Grundfläche der kugelaufnehmenden Ausnehmung 61 rückwärts bewegt werden. Die Auswärtsbewegung
der Kugeln 44 ist jedoch durch die Kugelverriegelungsoberfläche blockiert, d.h.
die innere Oberfläche des Abschnitts 63 kleinen Durchmessers des ringförmigen Gliedes
41. Sowohl die Kugeln 44 als auch der Kugelhalter 43 können sich daher in Bezug
auf den Steuerkolben 9 weder vorwärts noch rückwärts bewegen.
-
Die bei diesem Ausführungsbeispiel auftretende mechanische Verriegelung
beseitigt dadurch die Betriebsverzögerung, daß die relative Bewegung des Kraftkolbens
4 zum
Steuerkolben 9 ausgenutzt wird. Das zwischen die beiden Kolben
4 und 9 in diesem Fall eingesetzte Medium besteht aus den Kugeln 44 und dem Kugelhalter
43 allein, so daß die Vergrößerung beider Kolben 4, 9 auf ein Minimum beschränkt
wird.
-
Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, braucht die kugelaufnehmende
Ausnehmung 61 lediglich mit der sich verjüngenden Oberfläche 66 in der erwähnten
Gestalt ausgestattet sein. Die gekrümmte Oberfläche der Vorderseite, die erlaubt,
daß der Flanschabschnitt 54 als Anschlag weggenommen werden kann, kann eliminiert
werden.
-
Wenn der Kugelhalter 43 bezüglich des Steuerkolbens 9 völlig unbeweglich
geworden ist, bewegt die Betätigungsstange 1 wie bei einem herkömmlichen Bremskraftverstärker
die Schiebestange 2 vorwärts, während die Betätigungsstange 1 und der Kraftkolben
4 die Belastung in einem Verhältnis aufnehmen, das durch den Reaktionshebel 51 und
die Reaktionsscheibe 33 bestimmt ist.
-
Wenn das Bremspedal 101 nach Erreichen der Grenze der Druckdifferenz
auf beiden Seiten des Kraftkolbens stark weiter niedergedrückt wird, empfängt der
erste Eingangsabschnitt 54 des Reaktionshebels 51 von dem Ausgangsabschnitt 75 des
größeren Stößels 32 eine Hauptkraft, so daß der Reaktionshebel 51 rotiert wird und
dabei die Reaktionsplatte 8 als Gelenkpunkt benutzt, an welchem der Ausgangsabschnitt
72 des Reaktionshebels 51 anliegt, so daß der Kugelhalter 43 rückwärts geschoben
wird. In diesem Augenblick sind jedoch der Kugelhalter 43 und die Kugeln 44 wie
bereits erwähnt in Bezug auf den Steuerkolben 9 unbeweglich und übertragen auf den
Kraftkolben 4 in axialer Richtung keine Kraft. Dadurch wird sichergestellt, daß
der Kraftkolben 4 in keiner Weise in Bezug
zum Steuerkolben 9 zurückgezogen
wird, um dem Bremspedal 101 den Leerlaufhub zu verleihen, und zwar auch bei beliebig
großen Kräften die das Pedal niederdrücken.
-
In diesem Betriebszustand liegt der Ventilstößel 22 an dem Anschlag
13 an, so daß seine Vorwärtsbewegung unterbunden ist. Im Zustand dieser Anlage sind
die Betätigungsstange 1, der Ventilstößel 22, der Steuerkolben 9, der große Stößel
32, die Reaktionsscheibe 33, der Kugelhalter 43 und der Reaktionshebel 51 alle zu
einem einheitlichen Körper kombiniert, um die Schiebestange 2 über die Reaktionsplatte
8 als eine Masse des einheitlichen Körpers vorwärts zu schieben. Der Ausgangshub
istin diesem Zustand um den gleichen Betrag erhöht wie der Eingangshub. Da die Hilfskraft
am Kraftkolben 4 bereits zu diesem Zeitpunkt die Grenze erreicht hat, kann die Ausgangsgröße
des Kraftverstärkers niemals über den Anstieg der Bremsbetätigungskraft hinaus erhöht
werden.
-
Nach der Freigabe des Niederdrückens des Bremspedals 101 gerät das
Ventilelement 24 in Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 23 und gibt den ersten Ventilsitz
21 frei, so daß die Kammer 7 variablen Drucks durch Trennung von der Umgebungsatmosphäre
eng abgedichtet wird und statt dessen in Verbindung mit der Konstantdruckkammer
6 gebracht wird (siehe Fig. 1). In diesem Zustand wird auf den Kraftkolben 4 keine
Hilfskraft ausgeübt. Der Kraftkolben wird also unter der Vorspannkraft der Feder
57, die über den Federsockel 56 übertragen wird, zurückgezogen. Durch dieses Zurückziehen
des Kraftkolbens 4 wird die Verriegelung der Kugeln 44 durch den Abschnitt 63 kleinen
Durchmessers gelöst, so daß die Kugeln 44 in den mit einer durchgezogenen Linie
in der Fig. 3 gezeigten Zustand zurückkehren, und zwar nach dem umgekehrten Verfahrensablauf
wie beim Verriegeln. Wenn die Kugel 44 zufällig
nicht glatt zurückgeführt
wird, wird sie zwangsweise durch den Anschlag der gebogenen Stücke 55 des Hebelhalters
52 an den Flanschen 47 des Kugelhalters 43 zurückgeführt.
-
Nachstehend wird nun der Verlauf der Kraftübertragung bei den vorstehend
erläuterten Betriebsvorgängen kurz erklärt.
-
(1) Hilfskraft: Kraftkolben 4 - zu Kugel 44 (begrenzt nur in der Anfangsstufe
des Betriebs. Nachdem die Kugel 44 verriegelt wurde, wird die Kraft unmittelbar
auf den Kugelhalter 43 ausgeübt) -eFKugelhal.ter 43 (während der Kugelhalter 43
nicht an dem Flansch 54 anliegt. Nach erfolgtem Anschlag wird ein weiterer Weg durch
das zylindrische Teil 17 und den Übertragungsmechanismus 30 hinzugefügt.) -* Reaktionshebel
51 -9 Schiebestange 2.
-
(2) Betätigungskraft: Betätigungsstange 1 .~ Steuermechanismus 50
-~> Reaktionshebel 51 -s Schiebestange 2.
-
Die vom Hauptzylinder 102 kommende Reaktionskraft wird auf den Kraftkolben
4 und die Betätigungsstange 1 übertragen, und zwar auf dem rechten umgekehrten Weg
wie vorstehend unter (1) und (2) aufgezeigt.
-
Die vorstehende Beschreibung betrifft lediglich ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die jedoch darauf nicht beschränkt sein soll.
-
Beispielsweise können die kugelaufnehmende Ausnehmung und die Antriebsfläche,
sowie die Kugelverriegelungsfläche,
die auf dem Steuerkolben 9
und dem Kraftkolben 4 geformt sind, wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt abgewandelt
werden.
-
Bei der in Fig. 6 gezeigten Abwandlung sind die Kugelantriebsfläche
64a und eine Kugelverriegelungsfläche 63a identisch mit denen der Fig. 3; die kugelaufnehmende
Ausnehmung 61a ist durch einen Abschnitt kleinen Durchmessers begrenzt, der auf
dem vorderen Teil des Steuerkolbens 9 durch Verminderung dessen Durchmessers geformt
ist, sowie einem überbrückenden Abschnitt, der sanft und glatt den Abschnitt kleinen
Durchmessers und einen verbleibenden Abschnitt großen Durchmessers des Steuerkolbens
9 überbrückt. Bei der in der Fig. 7 dargestellten Ausgestaltung, ist die kugelaufnehmende
Ausnehmung 61b sanfter verjüngt im Vergleich zu der kugelaufnehmenden Ausnehmung
61 in der Fig. 3; die Kugelantriebsfläche 64b ist eine sich verjüngende innere Oberfläche,
die mit einem sich in Vorwärtsrichtung progressiv vergrößernden Innendurchmesser
auf der inneren Oberfläche des Kraftkolbens 4 geformt ist.
-
Bei der in der Fig. 8 gezeigten Ausführung sind die Kugelantriebsfläche
64c und die Kugelverriegelungsfläche 63c ähnlich denen in der Fig. 3 gezeigten und
die kugelaufnehmende Ausnehmung 61c ist als einfache ringförmige Nut geformt, deren
Querschnitt eine bogenförmige Gestalt mit einem Radius aufweist, der mit dem der
Kugel 44 fast identisch ist.
-
Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt.
Bei dieser Ausführung ist eine erste Kugelnut 81, die sichaxialer Richtung des Steuerkolbens
9 erstreckt und eine bogenförmige Querschnittsgestalt aufweist, deren Radius mit
dem der Kugel 44 identisch ist, auf der äußeren Umfangsoberfläche des Steuerkolbens
9 geformt. Die Bodenfläche 82 der ersten Kugelnut 81 bildet
eine
erste geneigte Fläche 82, die progressiv mit der Annäherung an die Achse des Steuerkolbens
9 in Vorwärtsrichtung geneigt ist (nach links in der Fig. 3).
-
Auf der inneren Umfangsfläche des Kraftkolbens 4 ist überdies eine
zweite Kugelnut 83 von ähnlicher bogenförmiger Querschnittsgestalt wie die erste
Kugelnut 81 geformt, die sich in axialer Richtung des Kraftkolbens 4 erstreckt.
Diese Kugelnut 83 ist in ihrer Grundfläche mit einer zweiten geneigten Fläche 84
versehen (genau genommen eine gekrümmte Oberfläche mit einem Radius gleich dem der
Kugel 44), die progressiv von der Achse des Steuerkolbens weg in Vorwärtsrichtung
geneigt ist, und eine an ihrer Hinterseite geformte parallele Oberfläche 85, die
parallel zur Achse des Steuerkolbens 9 angeordnet ist.
-
Da die erste Kugelnut 81 und die zweite Kugelnut 83 mit bogenförmiger
Querschnittsgestalt vom gleichen Radius wie die Kugeloberfläche geformt sind, wird
der Kontakt der Kugel 44 und der ersten und der zweiten Kugelnut 81, 83 ein Linienkontakt,
der nicht auf einen Punkt begrenzt ist. Dies erweist sich als sehr hilfreich bei
der Begrenzung des Oberflächenkontaktdrucks auf ein Minimum und folglich bei der
Verhinderung der Abnutzung der Kugelnuten 81 und 83. Die in brückenartiger Weise
ausgebildete Anordnung der Kugel 44, so daß der Steuerkolben 9 und der Kraftkolben
4 dadurch überbrückt werden, daß sie entweder in der in dem Steuerkolben 9 geformten
ersten Kugelnut 81 oder in der in dem Kraftkolben 4 geformten zweiten Kugelnut 83
aufgenommen ist, bewirkt eine Verhinderung der Relativdrehung der beiden Kolben
4, 9.
-
Als Übertragungsmedium, das jedoch die Relativbewegung zwischen dem
Steuerkolben 9 und dem Ventilstößel 22 gestattet, ist eine resultierende Kraft auf
den großen
Stößel 32 und die Reaktionsscheibe 33 bevorzugt; sie
kann jedoch durch einen Hebel oder ähnliches ersetzt werden. Sogar das völlige Weglassen,
wie in US-PS 4 100 839 beschrieben, ist möglich, Als eine auf den Kraftkolben 4
wirkende Hilfskraft ist die Druckdifferenz bevorzugt, die zwischen dem Druck der
Umgebungsatmosphäre und einem positiven Druck erzeugt wird, jedoch ist die zwischen
einer konstant auf Atmosphärendruck stehenden Kammer und einer weiteren Kammer,
die selektiv mit dem Atmosphärendruck oder einem negativen Druck verbunden wird,
ebenfalls zulässig.
-
Die Erfindung ist auch für einen hubvergrößernden Bremskraftverstärker
anwendbar, bei dem eine Kompressionsfeder zwischen dem Kraftkolben und dem Steuerkolben
gespannt ist, wie in der japanischen Offenlegungsschrift TOKU-KAI-SHO-54 (1979)-99875
beschrieben.