DE3103999A1

DE3103999A1 - Bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3103999A1
Application number: DE19813103999
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Toyota Aichi Katagiri; Osamu Nagoya Aichi Ogura
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-01-14
Also published as: GB2071241A; DE3103999C2; JPS56112355A; GB2071241B; US4387625A

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker zur Verstärkung der Bremsbetätigungskraft unter Verwendung von Gasdruck, und insbesondere eine Verbesserung eines hubvergrößernden Bremskraftverstärkers.

Ein hubvergrößernder Bremskraftverstärker weist einen Kraftkolben auf, der in einem Verstärkergehäuse derart angeordnet ist, daß er einen Bereich in dem Gehäuse in zwei Kammern unterteilt und durch die Druckdifferenz zwischen den beiden bewegbar ist; dieser Kraftkolben ist relativ zu einem Steuerkolben bewegbar, der mit einem Steuerventil zur Steuerung der Druckdifferenz aufgrund eines Betriebs eines Eingangsgliedes versehen ist, sowie mit einem Übertragungsmechanismus zur Übertragung einer auf das Eingangsglied ausgeübten Betätigungskraft auf ein Ausgangsglied. Die Vergrößerung des Hubes des Ausgangsgliedes kann durch die relative Vorschubbewegung des Kraftkolbens zum Steuerkolben erzielt werden. Diese Art eines hubvergrößernden Bremskraftverstärkers zeichnet sich dadurch aus, daß ein größerer Ausgangshub als der Eingangshub erzielt wird, während bei gewöhnlichen Bremskraftverstärkern der Ausgangshub niemals größer sein kann als der Eingangshub.

Der hubvergrößernde Bremskraftverstärker weist dennoch dann Nachteile auf, wenn eine gewisse Grenze einer Hilfs- oder Unterstützungskraft besteht, d.h. einer Kraft, die durch den Druckunterschied an beiden Seiten des Kraftkolbens erzeugt wird, so daß ein Versuch, einen größeren Ausgang als den kritischen Ausgang entsprechend der kritisch begrenzten maximalen Hilfskraft zu erhalten, zu einem temporären raschen Anstieg des Eingangshubs ohne gleichzeitige Erhöhung der Bremskraft führt.

Es wurde bereits ein Bremskraftverstärker entwickelt, der mit einem Rückzugsverhinderungsmechanismus für den Kraftkolben

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ausgestattet ist, und der angesichts seiner guten Wirkung der Beseitigung einer Betriebsverzögerung recht einfach aufgebaut war, wie in der deutschen Patentanmeldung P 30 40 731.9 beschrieben. Dieser Rückzugsverhinderungsmechanismus, der zwischen dem Kraftkolben und dem Steuerkolben eingesetzt ist, umfaßt Kugeln, die von einem Kugelhalter in radialer Richtung beweglich gehaltert sind, eine kugelaufnehmende Vertiefung, die auf der äußeren Umfangsflache des Steuerkolbens geformt ist, und eine Kugelantriebsfläche und eine Kugelverriegelungsfläche, die auf der inneren ümfangsflache des Kraftkolbens geformt sind. Die Bodenfläche der kugelaufnehmenden Vertiefung ist derart geformt, daß sie in Vorwärtsrichtung tiefer wird oder sich progressiv der Achse des Steuerkolbens annähert, so daß die Kugel in einen tieferen Abschnitt der kugelaufnehmenden Vertiefung geschoben werden kann, während sich der Kraftkolben vorwärts bewegt, und zwar mittels der Kugelantriebsfläche. An der vordersten Position des Kraftkolbens wird die Kugel daran gehindert, sich in weglaufender Richtung von der Achse des Steuerkolbens wegzubewegen, und zwar durch die Kugelvörrlegelungsflache, so daß die auf den Kugelhalter von dem Ausgangsglied über einen Reaktionshebel ausgeübte Reaktionskraft ausschließlich über die derart verriegelte Kugel von der Bodenfläche der kugelaufnehmenden Ausnehmung zum Steuerkolben übertragen wird. Da diese Kugelverriegelungsfläche parallel zur Achse des Steuerkolbens geformt ist, kann die Reaktionskraft den Kraftkolben in keiner Weise beeinträchtigen, wenn dieser in einer vorgeschobenen Position steht.

Die vorstehend erläuterte Entwicklung ist zwar dahingehend vorteilhaft, daß das Rückziehen des Kraftkolbens nach dem Erreichen des maximalen oder kritischen Punktes der Hilfskraft verhindert wird, es wird jedoch das Problem offengelassen, daß ein gewisses Ausmaß an Spiel zwischen der Kugel und der Bodenfläche der kugelaufnehmenden Vertiefung unvermeidbar ist, wenn nicht die Endbearbeitungspräzision dieser

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Teile außerordentlich hoch ist, und zwar wegen der vorstehend erläuterten Gestalt der Kugelverriegelungsfläche. Dieses Spiel zwischen der Bodenfläche der kugelaufnehmenden Vertiefung und der Kugel führt dazu, daß der Kugelhalter um einen Betrag zurückgezogen wird, der diesem Spiel entspricht, bevor die Kugel feststehend mit der Bodenfläche der kugelaufnehmenden Vertiefung in Eingriff tritt. Der tatsächliche Rückzugsbetrag des Kugelhalters ist in diesem Fall in nicht vernachlässigbarer Weise groß, und zwar aufgrund eines ziemlich sanften Abfalls der Bodenfläche. Das Rückziehen des Kugelhalters bewirkt unvermeidlicherweise einen entsprechenden Verlusthub oder Leerlaufhub des Eingangsgliedes, so daß das weiche Bedienungsgefühl der Bremsbetätigungsteile, wie eines Pedals usw. verschlechtert wird.

Iiin weiteres Problem hei diesem Vorijuhldq beruht: darauf, daß die parallel zur Achse des Steuerkolbens geformte Kugelverriegelungsfläche es dem Steuerkolben unmöglich macht, den Vorschub des Kraftkolbens nach der Verriegelung der Kugel zu regulieren, so daß folglich ein richtiger Anschlag für diesen Zweck erforderlich ist, und daß ferner ein Aufschlag, der beim Anstoßen des Kraftkolbens am Anschlag stattfindet, auf das Bremspedal übertragen wird, so daß wiederum daß Bromagefühl vtireehlechtert wird.

Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, einen Bremskraftverstärker zu schaffen, der den vorstehend erläuterten Leerlaufhub dos Elngancjfägliedes beseitigen kann, um ein komfortables Bremsgefühl dadurch sicherzustellen, daß das Rückziehen des Kraftkolbens nach dem Erreichen der kritischen Hilfskraft verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Bremskraftverstärker geschaffen, der ein Gehäuse aufweist, einen in dem Gehäuse angeordneten, einen Bereich innerhalb des Gehäuses in zwei Kam-

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mem unterteilenden und entsprechend dem Druckunterschied in den beiden Kammern bewegbaren Kraftkolben, sowie einen Steuerkolben, in welchem ein Steuerventil zur Steuerung der Druckdifferenz in den beiden Kammern vorgesehen ist, und ein Übertragungsmechanismus zur Übertragung einer Eingangskraft eines Eingangsgliedes und wenigstens ein Reaktionshebel. Der Bremskraftverstärker ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben koaxial in eine zentrale Bohrung des Kraftkolbens und relativ zu diesem beweglich eingepaßt ist, daß wenigstens eine kugelaufnehmende Vertiefung auf der äußeren Umfangsfläche des Steuerkolbens geformt ist, deren Bodenfläche einen sich in Vorwärtsrichtung progressiv vertiefenden Abschnitt aufweist, daß wenigstens eine Kugel beweglich in der kugelaufnehmenden Vertiefung derart aufgenommen ist, daß sie teilweise von der äußeren Umfangsfläche des Steuerkolbens wegragt, daß wenigstens eine Kugelantriebsfläche auf der inneren umfangsfläche des Kraftkolbens zum Vorschieben der Kugel zusammen mit dem Vorschub des Kraftkolbens geformt ist, daß die Kugelantriebsfläche einen steil geneigten Abschnitt und einen sanft geneigten Abschnitt umfaßt, daß der sanft geneigte Abschnitt an der Hinterseite des steil geneigten Abschnittes angeordnet und derart geformt ist, daß er die in einem tiefen Abschnitt der kugelaufnehmenden Vertiefung aufgenommene Kugel berührt, wenn der Kraftkolben relativ zum Steuerkolben bis zu seiner vordersten Position vorgeschoben wurde, daß ein die Kugel in radialer Richtung beweglich halternder Kugelhalter angeordnet ist, und daß an einem Ausgangsabschnitt in der Mitte des wenigstens einen Reaktionshebels ein Ausgangsglied anliegt und an einem ersten Eingangsabschnitt und an einem zweiten Eingangsabschnitt, die an beiden Seiten des Ausgangsabschnittes gelegen sind, der Kugelhalter bzw. der Übertragungsmechanismus anliegen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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— Q —

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführung eines orflnclungsgwnäßen Bremskraftverstärkers;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1

gezeigten Ausführung entlang der Schnittlinie 2-2 (die linke Hälfte ist weggelassen) ;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teils der Fig. 1;

Fig. 4-7 jeweils erläuternde Ansichten der Ausführung der Fig. 1 bis 3 zur Erklärung deren Betriebsweise;

Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung; und

Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer weiteren Ausführung der Erfindung.

Ein in der Fig. 1 gezeigter Verstärker 100 dient zur Verstärkung einer an eine Betätigungsstange 1, einem Eingangsglied, angelegten Eingangskraft, bevor diese von einer Schiebestange 2, einem Ausgangsglied, an einen Hauptzylinder 102 übertragen wird.

Der Verstärker 100 ist mit einem luftdichten Gehäuse 3 versehen, dessen Innenbereich durch einen Kraftkolben 4 vom Membrantyp in zwei Kammern unterteilt ist. Der Kraftkolben 4 weist

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einen Hauptkörper 49 und ein innen gelegenes ringförmiges Glied 41 auf. Eine der beiden durch den Kraftkolben 4 abgeteilten Kanunern bildet eine Konstantdruckkanuner 6, die unter negativem Druck steht und mit einer Vakuumquelle 103, wie einer Einlaßsammelleitung eines Motors oder einer Vakuumpumpe über eine Rohrverbindung 5 verbunden ist. Die andere Kammer ist eine Kammer 7 mit variablem Druck, der dadurch veränderbar ist, daß die Kammer selektiv mit der Konstantdruckkanuner 6 oder der Umgebungsatmosphäre über ein später beschriebenes Steuerventil verbunden wird.

Im mittleren Teil des Kraftkolbens 4 ist gleitend ein Steuerkolben 9 eingepaßt, der ein Steuerventil 20 und einen Übertragungsmechanismus 30 umfaßt. Der Steuerkolben 9 besteht aus einem Körper 18 und einem auf dessen Außenseite aufgepaßten zylindrischen Glied 17. Das Steuerventil 20 besteht aus einem auf dem Steuerkolben 9 geformten ersten Ventilsitz 21, einem auf einem Ventilstößel 22, der in den Steuerkolben 9 eingepaßt ist, geformten zweiten Ventilsitz 23 und aus einem Ventilelement 24 aus elastischem Material, das gemeinsam für die beiden Ventilsitze 21, 23 vorgesehen ist. Das Ventilelement 24 ist durch die Wirkung einer Druckfeder 26 an beide Ventilsitze 21, 23 vorgespannt. In dem Steuerkolben 9 sind jeweils ein Lufteinlaßdurchgang 27 und 28 geformt, die mit der Konstantdruckkammer 6 bzw. mit der Kammer 7 variablen Drucks in Verbindung stehen. In einer in Verbindung mit dem Lufteinlaßdurchgang 28 und breiter als dieser geformten Nut ist ein Anschlag 13 eingesetzt, um das Vorschubende und das Rückzugsende des Ventilstößels 22 einzugrenzen. Ein E-förmiger Ring 12 verhindert die Entfernung des Anschlags 13 aus dem Einsetzplatz. Der E-förmige Ring bewirkt gleichzeitig die Verriegelung einer Anschlagplatte 11, die an der hinteren Wand des Gehäuses 3 anstoßen kann, um das Rückzugsende des Steuerkolbens 9 zu begrenzen. Ein von dem Gehäuse 3 wegragender Teil des Steuerkolbens 9 ist

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vollständig von einem Balg 15 bedeckt, dessen Endteil mit einer Lufteinlaßöffnung 16 versehen ist.

Andererseits umfaßt der übertragungsmechanismus 30 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 dem Ventilstößel 22 und dem großen Stößel 32 eingesetzt ist. Die Reaktionsscheibe 33 erlaubt eine leichte Relativbewegung des Ventilstößels 22 und des Steuerkolbens 9 und bewirkt die übertragung der von den beiden ausgeübten resultierenden Kraft auf den großen Stößel 32. Der große Stößel 32 ist mit einem Stangenteil 34 versehen, der von seinem mittleren Teil wegragt, um das hintere Ende der Schiebestange 2 zu halten.

Wie in den Fig. 1 und 2 (in welcher nur die rechte Hälfte gezeigt ist, da die linke Hälfte völlig symmetrisch ist) gezeigt ist, ist zwischen dem Kraftkolben 4 und dem Steuerkolben 9 an einem Gegenbohrungsabschnitt (einem Teil mit großem Innendurchmesser), der an der vorderen Seite des Kraftkolbens 4 geformt ist, eine Umfangslücke bzw. ein Spalt 42 belassen, in welchem ein Kugelhalter 43 aufgenommen ist, der eine Vielzahl von Kugeln 44, bei diesem Avisführunqfätmispiel drei Kugeln, lose hält.

Wie im einzelnen in der Fig. 3 dargestellt ist, ist auf der äußeren ümfangsflache des zylindrischen Gliedes 17 eine kugelaufnehmende Ausnehmung 61 mit ringförmiger Gestalt geformt, die entlang der Vorwärtsrichtung (linke Seite in der Fig. 3), d.h. sich der Achse des Steuerkolbens 9 annähernd, progressiv vertieft ist. Eine Bodenfläche 62 der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 ist derart verjüngt, daß sie deren Durchmesser entlang der Vorwärtsrichtung allmählich vermindert. Der Winkel 0(/

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der durch die Bodenfläche 62 bezüglich der Achse des Steuerkolbens 9 geformt ist, beträgt bei dieser Ausführung 7°. Die Kugeln 44 sind in der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 derart aufgenommen, daß sie teilweise aus der äußeren Umfangsflache des Steuerkolbens 9 herausragen.

Das ringförmige Glied 41 ist am vorderen Teil des Gegenbohrungsabschnitts mit seinem inneren Durchmesser ein wenig mehr vergrößert, so daß folglich eine parallele Fläche 66 an dem vordersten Teil des ringförmigen Gliedes 41 und eine geneigte Kugelantriebsfläche 67 als Fortsetzung hiervon geformt sind. Der parallele Abschnitt 66 ist parallel zur Achse des Kraftkolbens 4 geformt und die Kugelantriebsfläche 67 besteht aus zwei sich verjüngenden Oberflächen, d.h. einem spitz oder steil geneigtem Teil 69 und einem sanfter geneigtem Teil 68 an der hinteren Seite des letzteren. Die sich verjüngenden Flächen sind derart geformt, daß sie sich progressiv entlang der Vorwärtsrichtung hinsichtlich ihres Innendurchmessers vergrößern. Die Kugelantriebsfläche ist daher derart geneigt, daß sie von der Achse des Steuerkolbens 9 entlang der Vorwärtsrichtung wegläuft. Die Winkel ο und 0 , die jeweils durch den steil geneigten Teil 69 und den sanft geneigten Teil 68 geformt sind, betragen bezüglich der Achse des Kraftkolbens 4 45 bzw. 8 .

Der Kugelhalter 43 ist, wie in der Fig. 2 deutlich gezeigt, aus einem zylindrischen Teil 46 geringer Wandstärke und drei im rechten Winkel auswärts geformten anstoßenden Flanschen 47 zusammengesetzt. Der zylindrische Teil ist mit drei kugelhalternden Durchgangsbohrungen in gleichen Umfangsabständen versehen, die die Kugeln 44 beweglich in radialer Richtung halten.

Drei Reaktionshebel 51 sind jeweils zwischen die drei Anschlagflansche 47 und den großen Stößel 32 und eine Reaktions-

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platte 8 am hinteren Ende der Schiebestange 2 eingesetzt. Ein erster Eingangsabschnitt 71 jedes Reaktionshebels 51 steht in Berührung mit dem Anschlagflansch 47, und ein zweiter Eingangsabschnitt 74 mit einem Ausgangsabschnitt 7 5 des großen Stößels 32. Ein zwischen den beiden Eingangsabschnitten 71, 74 gelegener Ausgangsabschnitt steht in Berührung mit der Reaktionsplatte 8. Auf dem Kraftkolben 4 ist ein Hebelhalter 52 befestigt, der allgemein ringförmig ist und mit drei Zungen 53 versehen ist, die sich zur Achse des Kraftkolbens 4 hin erstrecken. Die Zungen 53 sind jeweils derart gebogen, daß sie zwei Seiten eines Dreiecks von der Wurzel zu dessen Spitze bilden, das mit seinem Wurzelabschnitt mit einer Kerbe im Eingriff steht, die an einem Endabschnitt jedes Reaktionshebels 51 geformt ist und das überdies an seinem Spitzenabschnitt in eine öffnung eingepaßt ist, die am Reaktionshebel 51 geformt ist, um diesen zu halten. Die Zungen 53 können auch am Anschlagflansch 47 des Kugelhalters 43 anstoßen. Das zylindrische Glied 17 ist an seinem vorderen Ende mit drei Auswärtsflanschen 54 versehen. Zwischen dem Mittelabschnitt jedes von drei Federlagern 56, der an einem Ende den Flansch 54 berührt und am anderen Ende zwischen den Kraftkolben 4 und den Hebelhalter 52 eingesetzt ist, sowie der vorderen Wand des Gehäuses 3 an der dem Federlager 56 gegenüberliegenden Position, ist eine Druckschraubenfeder 57 eingespannt.

Im folgenden wird nun die Betriebsweise dieser Ausführungsform erläutert. Wenn das Bremspedal 101 nicht niedergedrückt ißt, steht der zweite Ventilsitz 23 in Berührung mit dem Ventilelement 24 und der erste Ventilsitz 21 ist abgehoben. Die Kammer 7 mit variablem Druck steht somit in Verbindung mit der Konstantdruckkammer 6, um die beiden Kammern 6, 7 auf dem gleichen negativen Druck zu halten, so daß kein Druckunterschied zwischen den beiden Seiten des Kraftkolbens 4 erzeugt wird. Sowohl der Kraftkolben 4 als auch der Steuerkolben 9 stehen über das Federlager 56 unter der Vorspann-

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kraft der Feder 57, so daß die Anschlagplatte 11 am Gehäuse 3 anliegt. Der Steuerkolben 9 wird durch den Anschlag der Anschlagplatte 3 am Gehäuse in der zurückgezogenen Position gehalten und der Kraftkolben 4 wird durch den Anschlag der Anschlagplatte 11 in der zurückgezogenen Position gehalten, wie in der Fig. 1 gezeigt.

Ein leichtes Niederdrücken des Bremspedals in diesem Zustand zusammen mit einer leichten Vorwärtsbewegung der Betätigungsstange 1 (nach links in der Fig. 1), läßt den ersten Ventilsitz 21 das Ventilelement 24 berühren, in dem der zweite Ventilsitz 23 abgehoben wird. Die Kammer 7 mit variablem Druck wird folglich von der Konstantdruckkammer 6 abgetrennt und in Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre gebracht. Zwischen der Konstantdruckkammer 6 und der Kammer 7 variablem Drucks, in die die Luft von außen eindringt, wird dadurch ein Druckunterschied erzeugt, so daß der Kraftkolben 4 relativ zum Steuerkolben 9 bewegt wird.

Während der Zeit des Vorschubs des Kraftkolbens 4 wird auf die Kugel 44 über die Kugelantriebsfläche 67 des ringförmigen Gliedes 41 eine Kraft ausgeübt. In der anfänglichen Stufe bewegt der steile oder spitz geneigte Teil 69 der Kugelantriebsfläche 67 die Kugel 44 vorwärts und gleichzeitig in annähernder Richtung zur Achse des Steuerk'olbens 9, also aufwärts in der Fig. 3. Während die Kugel 44 allmählich in Berührung mit einem tieferen Teil der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 gerät, beginnt ein näherer Teil des steil geneigten Abschnitts 69 zum sanft geneigten Abschnitt 68 die Kugel 44 zu berühren. Durch den Vorschub des Kugelhalters 43 wird eine Kraft auf den ersten Eingangsabschnitt 71 des Reaktionshebels 51 ausgeübt, so daß der Reaktionshebel 51 gedreht wird und als Gelenkpunkt des Ausgangsabschnitts 75 des Stößels 32 dient, wie in der Fig. 5 gezeigt, mit dem der zweite Eingangsabschnitt 74 des Reaktionshebels 51 in Berührung steht,

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was dazu führt, daß eine Antriebskraft auf die Schiebestange 2 von dem Ausgangsabschnitt 72 des Reaktionshebels 51 über die Reaktionsplatte 8 ausgeübt wird. Das bedeutet, daß ein viel größerer Ausgangshub erzielt wird, als der angelegte Eingangshub. Aufgrund des Ausgangshubs wird Bremsfluid in dem Hauptzylinder 102 an das nicht gezeigte Bremssystem geliefert, mit dem Ergebnis, daß der durch die Auslöschung des Bremsspiels und die anfängliche Deformation der Kolbenschale und anderer Teile verbrauchte Fluidbetrag kompensiert wird.

In dem Zustand, in dem nach der Auslöschung des Bremsspiels die Bremswirkung erscheint, beginnt die Kugelantriebsfläche 67 an ihrem sanft geneigten Abschnitt 68 die Kugel 44 zu berühren, wie in der Fig. 4 dargestellt. Unmittelbar danach stößt das vordere Ende des Kugelhalters 43 am Flansch 54 des zylindrischen Gliedes 17 an, so daß der weitere Vorschub blockiert wird. In diesem Zustand kann sich die Kugel 44 dadurch in keiner Richtung mehr bewegen, da sie in Zwangsberührung aus drei Richtungen gehalten ist, d.h., daß sie gegen den vorderen Abschnitt der Bodenfläche 62 der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 durch die Kugelantriebsfläche 67 gedrückt wird, während sie gegen die Innenfläche des Kugelhalterungsloches des Kugelhalters 43 gedrängt wird, der durch den Flansch 54 gegen Vorwärtsbewegung blockiert worden ist.

Da der Kraftkolben 4 gegen die Vorwärtsbewegung durch den Kugelhalter 43 mittels des Anschlags zwischen dem sanft geneigten Abschnitt 68 und der Kugel 44 blockiert ist, bedarf es keines eigentlichen Anschlagteils. Überdies ist die milde Wirkung des sanft geneigten Abschnitts 68 dabei hilfreich, einen plötzlichen Stopp des Kraftkolbens 4 zu verhindern, so daß die Erscheinung beseitigt wird, daß ein Stoß des plötzlichen Abstoppens zum Bremspedal gelangt.

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Wie aus der vorstehenden Erläuterung verständlich wird, muß lediglich die kugelaufnehmende Vertiefung 61 mit der geneigten Bodenfläche 62 versehen werden. Eine gekrümmte Fläche 63 an der Vorderseite kann weggelassen werden. Wenn sie jedoch beibehalten wird, wiu sie iet, kann der als Anschlag wirkende Flansch 54 statt dessen weggelassen werden.

Wenn der Kugelhalter 43 bezüglich des Steuerkolbens 9 relativ unbeweglich geworden ist und der sanft geneigte Abschnitt 68 des Kraftkolbens 4 zur Anlage an der vom Kugelhalter 43 gehaltenen Kugel 44 gelangt ist, schiebt sich die Betätigungsstange 1 vorwärts wie bei einem herkömmlichen Bremskraftverstärker die Druckstange 2, während die Betätigungsstange 1 und der Kraftkolben 4 sich die Last in dem Verhältnis teilen, das durch den Reaktionshebel 51 und die Reaktionsscheibe 33 bestimmt wird.

Wenn das Bremspedal 101 , nachdem die Grenze des Druckunterschiedes auf beiden Seiten des Kraftkolbens erreicht worden ist, stark weiter niedergedrückt wird, empfängt der zweite Eingangsabschnitt 74 des Reaktionshebels 51 eine Hauptkraft von dem Ausgangsabschnitt 75 des großen Stößels 32, so daß der Reaktionshebel 51 gedreht wird und die Reaktionsplatte

8 als Gelenkpunkt dient, auf welchem der Ausgangsabschnitt 72 des Reaktionshebels 51 anliegt, so daß der Kugelhalter 43 rückwärts geschoben wird. In diesem Zustand führt der Kugelhalter 43 keinen Rückzug aus, da der Teil der Kugel, die rückwärts von dem Kugelmittelpunkt vorgespannt ist, in Berührung mit der Bodenfläche 62 der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 und des sanft geneigten Abschnitts 68 steht, deren Zwischenabstand sich allmählich vermindert. Dadurch wird das Bremspedal von der Beeinträchtigung durch einen Leerlaufhub befreit.

Die vorstehend erwähnte, auf den Kugelhalter 43 ausgeübte Rückschiebekraft F wird sowohl zum Steuerkolben 9 als auch

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zum Kraftkolben 4 übertragen. Mit anderen Worten wird die Summe der horizontalen Komponenten H. und H- der Kräfte F₁ und Fj/ die auf die Bodenfläche 62 und den sanft geneigten Abschnitt 68 wirken, äquivalent zum Wert der Kraft F. Der Kraftkolben 4 kann in diesem Fall niemals zurückgeschoben werden, da die Größe des Winkels )/ derart bestimmt ist, daß die Komponente H„ kleiner wird als der kritische Wert der Hilfskraft aufgrund der Druckdifferenz, und zwar unabhängig von der Tatsache «< V und EL < E^.

In diesem Zustand stößt der Ventilstößel 22 an dem Anschlag 13 an, so daß seine Vorwärtsbewegung eingegrenzt ist. Nach diesem Anschlag sind die Betätigungsstange 1, der Ventilstößel 22, der Steuerkolben 9, der große Stößel 32, die Reaktionsseheibe 33, der Kugel halter 4 3 und der Reaktionshebel 51 alle zusammen zu einem einheitlichen Körper kombiniert, der die Schiebestange 2 über die Reaktionsplatte 8 als eine Masse des einheitlichen Körpers vorwärts bewegt. Der Ausgangshub wird in diesem Zustand um den gleichen Betrag erhöht wie der Eingangshub. Da dici Hilfskraft an den Kraftkolben 4 zu diesem Zeitpunkt bereits die Grenze erreicht hat, kann der Ausgang des Verstärkers niemals über das Anwachsen der Bremsbetätigungskraft hinaus erhöht werden.

Nach dem Lösen des Niederdrückens des Bremspedals 101 gerät das Ventilelement 24 in Berührung mit dem zweiten Ventilsitz 23, wobei der erste Ventilsitz 21 freigegeben wird, so daß die Kammer 7 mit variablem Druck durch Abtrennung von der Umgebungsatmosphäre abgedichtet und statt dessen in Verbindung mit der Konstantdruckkammer 6 gebracht wird (siehe Fig. 1). In diesem Zustand wird keine Hilfskraft auf den Kraftkolbem ausgeübt. Der Kraftkolben wird daher unter der Vorspannkrait der Feder 57, die über das Federlager 56 übertragen wird, zurückgezogen. Durch diesen Rückzug des Kraftkolbens 4 wird die Verriegelung der Kugeln 44 durch die Kugelantriebsfläche 67 gelöst, um die Kugel 44 in den Zustand

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zurückzuführen, der mit einer durchgezogenen Linie in der Fig. 3 dargestellt ist, und zwar gemäß dem umgekehrten Ablauf wie beim Verriegeln. Wenn die Kugel 44 durch irgendeinen Zufall nicht glatt zurückgeführt wird, wird sie zwangs weise durch den Anschlag der Zungen 53 des Hebelhalters 52 an den Flanschen 47 des Kugelhalters 43 zurückgeführt.

Die vorstehende Beschreibung dient nur zur beispielsweisen Darstellung der Erfindung anhand einer Ausführung, bei der Abänderungen im Rahmen der Erfindung für den Fachmann durchaus möglich sind.

Beispielsweise kann die Bodenfläche 62 der kugelaufnehmenden Vertiefung 61 in dem Bereich von 0° = C^ = 15° bestimmt werden, der steil geneigte Abschnitt 69 kann im Bereich von 20 = ρ = 75 festgelegt werden und der sanft geneigte Abschnitt 68 kann ebenfalls im Bereich von 0° "^ J^ =~ 30° festgelegt werden. Die Bodenfläche 62 kann an ihrem vorwärts vorgespannten Abschnitt stärker geneigt werden als in dem rückwärts vorgespannten Abschnitt. Hinsichtlich der Kugelantriebsfläche 67 muß andererseits der Neigungswinkel des rückwärts vorgespannten Abschnitts lediglich sanfter sein als der übrige Teil und es kann überdies die gesamte Kugelantriebsfläche 67 dadurch kontinuierlich gekrümmt sein, daß der Winkelabschnitt zwischen dem steil geneigten Abschnitt 69 und dem sanft geneigten Abschnitt 68 weggelassen wird.

Die Anordnung der Kugel 44, die in überbrückender Weise, wie in der Fig. 8 gezeigt, angebracht ist, so daß sie den Steuerkolben 9 und den Kraftkolben 4 dadurch überbrückt, daß sie in der ersten Kugelnut 81, die in dem Steuerkolben 9 geformt ist, und in der zweiten Kugelnut 83 aufgenommen ist, die in dem Kraftkolben 4 geformt ist, bewirkt die Verhinderung einer Relativdrehung der beiden Kolben 4, 9. Natürlich muß auch in diesem Fall die erste Kugelnut 81

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allmählich tiefer in Vorwärtsrichtung geformt sein und die zweite Kugelnut 83 muß ähnlich dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit dem steil geneigten Abschnitt und dem sanft geneigten Abschnitt versehen sein.

Als Mittel zur übertragung, 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 Weglassen ist möglich, wie in US-PS 4 100 839 beschrieben.

Als eine dem Kraftkolben 4 verliehene Hilfskraft ist der Druckunterschied zugelassen, der zwischen dem Druck der Außenatmosphäre und einem positiven Druck erzeugt wird, sowie derjenige, der zwischen einer fortwährend auf Umgebungsdruck eingestellten Kammer und einer weiteren Kammer erzeugt wird, die selektiv auf den Umgebungsdruck oder einen negativen Druck eingestellt wird.

Die Erfindung ist in gleicher Weise auf hubvergrößernde Bremskraftverstärker anwendbar, bei denen eine Kompressionsfeder zwischen dem Kraftkolben und dem Steuerkolben gespannt ist, wie in DE-OS 28 34 510 beschrieben.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Bremskraftverstärker mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten, einen Bereich innerhalb des Gehäuses in zwei Kammern unterteilenden, gemäß der Druckdifferenz in den beiden Kammern bewegbaren Kraftkolben, und mit einem Steuerkolben, in dem ein Steuerventil zur Steuerung der Druckdifferenz in den beiden Kammern aufgenommen ist, sowie ein Übertragungsmechanismus zur übertragung einer Eingangskraft eines Eingangsgliedes, und wenigstens ein Reaktionshebel, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben koaxial in eine zentrale Bohrung des Kraftkolbens relativ zu diesem bewegbar eingepaßt ist, daß wenigstens eine kugelaufnehmende Vertiefung auf der äußerem ümfangsflache dos Steuerkolbens geformt ist, dernn. Rodunf !Hohe* pinen Teil auf W(HkI, ei or in Vor wM ι t üj ichtung fortschreitend vertieft ist, daß wenigstens eine

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Kugel beweglich in der kugelaufnehmenden Vertiefung derart aufgenommen ist, daß sie teilweise aus der äußeren Umfangsflache des Steuerkolbens herausragt, daß wenigstens eine Kugelantriebsfläche auf der äußeren Umfangsflache des Kraftkolbens geformt ist, um die Kugel zusammen mit dem Kraftkolben beim Vorschub des Kraftkolbens vorzuschieben, daß die Kugelantriebsfläche einen steil geneigten Abschnitt und einen sanft geneigten Abschnitt umfaßt, daß der sanft geneigte Abschnitt an der Hinterseite des steil geneigten Abschnitts angeordnet und derart geformt ist, daß er die in einem tiefen Abschnitt der kugelaufnehmenden Vertiefung aufgenommene Kugel berührt wenn der Kraftkolben relativ zum Steuerkolben bis zur vordersten Position vorgeschoben ist, daß ein die Kugel in radialer Richtung beweglich halternder Kugelhalter vorgesehen ist, und daß an einem Ausgangsabschnitt in der Mitte des wenigstens einen Reaktionshebels ein Ausgangsglied anliegt und an einem ersten Eingangsabschnitt und einem zweiten Eingangsabschnitt, die an beiden Seiten des Ausgangsabschnitts gelegen sind, der Kugelhalter bzw. der Übertragungsmechanismus anliegen.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der steil geneigte Abschnitt und der sanft geneigte Abschnitt sich verjüngende innere Oberflächen sind, die kontinuierlich aneinander mit einem sich progressiv vergrößernden inneren Durchmesser in Vorwärtsrichtung in der inneren ümfangsfläche des Kraftkolbens geformt sind.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die kugelaufnehmende Ausnehmung eine erste Nut ist, die sich in Axialrichtung mit einer gekrümmten Querschnittsgestalt erstreckt, deren

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Radius identisch mit dem der Kugel ist, und daß der steil geneigte Abschnitt und der sanft geneigte Abschnitt jeweils als Teil einer zweiten Nut geformt sind, die sich in Axialrichtung mit einer gekrümmten Querschnittsgestalt erstreckt, deren Radius identisch mit dem der Kugel ist.
4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugelantriebsfläche eine kontinuierlich gekrümmte Fläche ist, die keinen Winkelabschnitt zwischen dem steil geneigten Abschnitt und dem sanft geneigten Abschnitt aufweist.
5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der durch die Bodenfläche der kutjelaufnetimenden Vertiefung yeformte Winkel CK , der durch den steil geneigten Abschnitt geformte Winkel

P und der durch den sanft geneigten Abschnitt bezüglich dor Aehfise·. des Kraftkolberiö tjeforniLe Winkel y jeweils in dem Bereich von 0° = <X = 15°, 20° = ß> = 75° bzw. = 30 liegen.
6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zentrale Bohrung des Kraftkolbens eine abgestufte Bohrung ist, die einen Gegenbohrungsabschnitt an der vorderen Seite des Kraftkolbens aufweist, und daß in dem Gegenbohrungsabschnitt der Kugelhalter aufgenommen ist.
7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die kugelaufnehmende Vertiefung eine ringförmige Nut ist, deren Bodenfläche sich mit einem progressiv vermindernden Durchmesser'in Vorwärtsrichtung verjüngt.
8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Kugel in mehrfacher Anzahl mit gleichen ümfangsabständen angeordnet ist.
9. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß der Kugelhalter ein zylindrisches Glied ist, das mit einer kugelhaltenden Durchgangsbohrung in radialer Richtung versehen ist.
10. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben mit einem Anschlag zur Blockierung des Vorschubs des Kugelhalters an seiner vordersten Position versehen ist.

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