DE3128317A1

DE3128317A1 - Hydraulischer kraftverstaerker

Info

Publication number: DE3128317A1
Application number: DE19813128317
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1983-01-27
Also published as: IT8222423A1; GB2103320B; GB2103320A; US4508008A; FR2509805A1; IT8222423A0; IT1152004B; FR2509805B1

Description

ALFRED TEVES GMBH * 23. Juni 1981

Frankfurt am Main ZL/Je/be

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J. Beiart - 168 Hydraulischer Kraftverstärker

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker, insbesondere zur Betätigung von Hauptzylinderkolben in Fahrzougbremsanlagen, mit einem Verstärkerkolbon und mit einem räumlich vom Verstärkerkolben getrennten, ortsfesten Bremsventil zur Steuerung der Verbindung zwischen einem Pruckraum und einer Druckquelle bzw. einem drucklosen Behälter, bei dem zwischen einer pedalbetätigbaren Kolbenstange und einem Steuerorgan des Bremsventils eine Vorrichtung zur Übertragung des Steuerweges der Kolbenstange vorgesehen ist, wobei das Bremsventil in der Bremslösestellung durch federnde Mittel eine Lage einnimmt, in der eine Verbindung zwischen dem Druckraum und dem drucklosen Behälter hergestellt ist.

Zur Betätigung von Hauptzylinderkolben in Fahrzeugbremsanlagen sind hydraulische Kraftverstärker bekannt, bei denen das Bremsventil im Verstärkerkolben liegt. Der Verstärkerkolben weist eine ümfangsnut auf, die mit dem Gehäuse einen Ringraum bildet, der mit der Druckquelle verbunden ist. Bei Kraftbeaufschlagung der mit 'dem Steuerschieber des Bremsventils gekoppelten Kolbenstange wird der Steuerschieber gegenüber dem Bremsventilgehäuse derart verschoben, daß die Verbindung zwischen einem Druckraum und einem drucklosen Behälter unterbrochen wird und Radialbohrungen im Ventilgehäuse und im Bremsventil zur Deckung gebracht werden, so daß Druckmittel in den Druckraum gelangt. Derartige hydraulische Kraftverstärker weisen den Nachteil auf, daß am Verstärkerkolben Dichtungsmittel vorgesehen sein müssen, die dem Druck der Druckquelle dauernd ausgesetzt sind. Diese Hochdruckdichtungen üben erhebliche Reibkräfte auf die mit ihnen in Kontakt tretenden Teile aus, so daß zunächst ein relativ hoher Druck in den Druckraum eingesteuert werden muß,

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bevor eine Bewegung des Verstärkerkolbens einsetzt. Während dieser Steuerphase ist bereits eine erhebliche Reaktionskraft durch Druckbeaufschlagung der Kolbenstange am Bremspedal
fühlbar, obwohl noch kein Bremsdruck aufgebaut wird. Ist der zum Losbrechen des Verstärkerkolbens erforderliche Druck im Druckraum aufgebaut, so setzt sich der Verstärkerkolben
schlagartig in Bewegung und baut entsprechend rasch einen
relativ hohen Bremsdruck im Bremssystem auf. Dadurch ist der Bedienungskomfort bei relativ schwachen Bremsungen herabgesetzt, da in diesem Bereich ein feinfühliges Dosieren der
Bremskraft kaum möglich ist. Zur Rückstellung des Verstärkerkolbens sind starke Druckfedern erforderlich, die die Haftkräfte der Hochdruckdichtungen überwinden können und ein verhältnismäßig hohes Gewicht besitzen.

Eine Vorrichtung mit den gattungsgemäßen Merkmalen, die die vorstehenden Nachteile verhindert, ist aus der DE-OS 23 64 bekannt geworden. Der bekannte hydraulische Kraftverstärker weist eine mit einem Bremspedal verbundene Kolbenstange auf, deren dem Bremspedal abgewandtes Ende in den Verstärkerraum hineinragt und von einer Sackbohrung des Verstärkerkolbens
aufgenommen wird. Der Verstärkerkolben ist mit einem Fortsatz versehen, an dem ein Hebel schwenkbar gelagert ist, dessen
anderes Ende am Bremsventil angreift. Zwischen der Lagerstelle des Hebels und dem am Bremsventil angreifenden Hebelende ist ein Drehzapfen vorgesehen, der an einer auf der Kolbenstange verschiebbaren Haltevorrichtung gelagert ist, die durch Federkraft in einer pedalfernen Stellung gehalten ist.

Bei der bekannten Anordnung ist es als nachteilig anzusehen, daß die Achsen des Bremsventils und des Verstärkerkolbens nur im wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden können bzw. eine freie Wahl des von den Achsen eingeschlossenen Winkels nicht möglich ist. ^

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Eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn der Druckraum mit einer durch einen an sich bekannten Unterdruckverstärker betätigbaren Kolben/Zylinder-Einheit verbunden ist. Es wird ausschließlich bei Bremsbetätigung ein Verstärkerdruck durch die Kolben/Zylinder-Einheit erzeugt, der den Druckraum des hydraulischen Kraftverstärkers beaufschlagt. Ein Hochdruckspeicher sowie eine den Hochdruckspeicher ladende Pumpe wird eingespart, so daß sich eine besonders' kostengünstige Ausführungsform ergibt. Wenn zur Druckerzeugung ein Unterdruckverstärker eingesetzt ist, ist es besonders vorteilhaft, das Bremsventil als Doppelsitzventil auszubilden, das in der Bremslösestellung eine Verbindung zwischen den Kammern des Unterdruckverstärkers und einer Unterdruckquelle herstellt und in der Bremsbetätigungsstellung eine Belüftung der der Kolben/Zylinder-Einheit abgewandten Kammer vornimmt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 1 bis Fig. der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:

- Fig. 1 einen hydraulischen Kraftverstärker mit mechanischer Bremsventilansteuerung,

Fig. 2 einen hydraulischen Kraftverstärker mit

hydraulischer Ansteuerung des Bremsventils und

Fig. 3 eine Bremsanlage mit einem hydraulischen

Kraftverstärker und einem Unterdruckverstärker.

Einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugs^- zeichen versehen.

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In Fig 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, in dem eine einen Verstärkerkolben 2 aufnehmende Bohrung 3 angeordnet ist. Der Verstärkerkolben 2 weist an seinem in der Darstellung linken Ende einen Dichtring 4 auf und steht über eine Druckstange 5 mit einem nicht dargestellten Hauptzylinder in Verbindung. Zur Rückstellung des Verstarkerkolbens 2 in die Bremslösestellung ist eine Druckfeder 6 vorgesehen. Die in der Darstellung rechte Stirnfläche des Verstärkerkolbens 2 ist an ihrem Aufenumfang· mit axialen Durchlaßkanälen 7 versehen und kommt in der dargestellten Bremslös'estellung an einem Gehäuseanschlag 8 zur Anlage. Koaxial zum Verstärkerkolben 2 ist eine Kolbenstange 9 vorgesehen, deren eines Ende gedichtet aus dem Gehäuse 1 herausgeführt ist und mit einem Bremspedal 1o in Verbindung steht, und deren anderes Ende, das in einen Dr-uckraum 11 des Kraftverstärkers hineinragt, mit einem radial nach außen gerichteten Bund 12 versehen ist, der in der Bremslösestellung am Gehäuse 1 anschlägt. Die rechte Stirnfläche des Verstarkerkolbens 2 und die linke Stirnfläche, der Kolbenstange 9 stehen sich in der dargestellten Ruhelage mit einem Axialabstand s gegenüber. Die Mantelfläche des Verstärkerkolbens 2 ist mit einer Radialnut 13 versehen, so daß nur Abschnitte dor Mantelfläche des Verstärkerkolbens 2 im Bereich der·Stirnflächen mit der Wandung der Bohrung 3 in Kontakt treten. Zwischen "den in der Bohrung 3 geführten Bereichen des Verstarkerkolbens 2 ist eine Längsmit 14 vorgesehen.

Von der in der Darstellung rechten Stirnfläche des Verstärkerkolbens 2 führt eine Axialbohrung 15 in die Längsnut 14 und nimmt das eine Ende eines Führungsschlauches 16 auf. Der Führungsschlauch 16 ist an diesem Ende mit axialen VorSprüngen 17,18 versehen, die den Führungsschlauch 16 gegen eine axiale Versch-iebung in der Axialbohrung 15 sichern. Das aus dem Verstärkcrkolbcn 2 austretende freie Ende des Führungsschlauchcs 16 ist zu einem Bremsventil 19 hingeführt, das in an sich be-

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kannter Weise aus einem Ventilgehäuse 2o und einem Steuerschieber 21 besteht. Das dem Bremsventil 19 zugewandte Ende des Führungsschlauches 16 geht in einen rotationssymmetrischen Führungskörper 22 über, der sich einerseits am Ventilgehäuse 2o und andererseits an Vosprüngen 23 des Gehäuses 1 abstützt. Auf diese Weise ist das ortsfest gelagerte Ventilgehäuse 2o in einer definierten Stellung zu dem einen Ende des Führungsschlauches 16 gehalten. Das Ventilgehäuse 2o verfügt über eine Radialnut 24, die über einen Anschluß 25 mit einer Druckquelle 26 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß 27 des hydraulischen Kraftverstärkers ist an einem drucklosen Behälter 28 angeschlossen. Durch Radialkanäle 29,3o im Ventilgehäuse und Radialkanäle· 31, 32 und die Axialbohrung 33 im Steuerschieber 21 ist der Druckraum 11 in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerschiebers 21 zum Ventilgehäuse 2o entweder mit der Druckquelle 26 oder mit dem drucklosen Behälter 28 verbunden.

Der Steuerschieber 21 weist an seinem in der Darstellung linken Ende einen Bund 34 auf, an dem eine am Ventilgehäuse 2o gelagerte Druckfeder 35 abgestützt ist. Durch die Kraft der Druckfeder 35 stützt sich der Steuerschieber 21 des Bremsventils an dem Führungsköper 22 ab und befindet sich dabei in einer Lage, in.der der Druckraum 11 über die Radialbohrung 31, die Axialbohrung 33 und die Radialbohrung 3o im Ventilgehäuse 2o mit dem Anschluß 27 und dem drucklosen Behälter 28 verbunden ist.

Im Führungsschlauch 16 ist ein zug- und druckbeanspructbares Seilement 36 bzw. ein elastischer Stab, der Zug- und Druckkräfte überträgt, geführt und mit Hilfe von Anschlußstücken 37,38 einerseits mit der Kolbenstange 9 und andererseits mit derflsteuerschieber 21 des Bremsventils 19 verbunden.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise des hydraulischen Kraftverstärkers näher erläutert. Wird eine Betätigungskraft auf das Bremspedal 1o ausgeübt, so wird die Kolbenstange 9 in

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der Darstellung nach links verschoben, wobei sich der Axialabstand s zwischen dem Verstärkerkolben 2 und der Kolbenstange 9 verringert. Dieser Steuerweg der Kolbenstange 9 überträgt sich durch das Seilelement 36 auf den Steuerschieber 21 des. Bremsventils 19, scjdaß zunächst die Verbindung zwischen dem Druckraum 11 und dem drucklosen Behälter 28 getrennt wird und im weiteren eine Verbindung zwischen dem Druckraum 11 und der Druckquelle 26 geschaffen wird. Der in den Druckraum 11 eingesteuerte Druck beaufschlagt die wirksame Fläche der Kolbenstange 9, so daß am Bremspedal 1o eine entsprechende Reaktionskraft fühlbar wird. Ferner ist die in der Darstellung rechte Stirnfläche des Verstärkerkolbens 2 druckbeaufschlagt. Hat der Druck im Druckraum 11 eine zur Überwindung der Haftkräfte des Dichtrings 4 erforderliche Höhe erreicht, so setzt eine nach links gerichtete Bewegung des Verstärkerkolbens 2 ein, wodurch sich der Axialabstand s zwischen dem Verstärkerkolben 2 und der Kolbenstange vergrößert und der Steuerschieber 21 des Bremsventils 19 entsprechend zurückgenommen wird. Entsprechend der Kraft auf die Kolbenstange 9 ist fortan in jedem Bremszustand eine Ver-

größerung oder Verkleinerung des Druckes im Druckraum 11 möglich, wobei der Axialabstand s weitgehend konstant bleibt. In der Bremslösestellung gelangt der Steuerschieber 21 des Bremsventils "19 wieder in die Ruhestellung, in der der Druckraum 11 durch die Verbindung zum drucklosen Behälter 28 druckentlastet ist.

In Fig. 2 der Zeichnung sind in die Enden des Führungsschlauches 16 jeweils Zylinderkörper 39,4o eingesetzt, in denen axial verschiebbare Kolben 41,42 geführt sind. Der Kolben 41 ist mit seinem dem Führungsschlauch abgewandten Ende mit Hilfe des AnSchlußstückes 38 fest in der Kolbenstange 9 verankert; der Kolben 42 ist axial unbeweglich im Steuerschieber 21 des Bremsventils 19 gelagert. Die Axialbohrung 43 des Fühunrgsschlauches 16 in mit Druckmittel 44 gefüllt. Bei einer auf

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die Kolbenstange 9 einwirkenden Kraft wird wiederum zunächst der Axialabstand s verringert, wobei der Kolben 41 weiter in den Zylinderkörper 39 eintaucht und die Druckflüssigkeitssäule 44 zum Bremsventil 19 verlagert. Die Verlagerung der Druckflüssigkeitsäule 44 bewirkt/ daß der am Steuerschieber 21 befestigte Kolben 42 entsprechend dem vorgegebenen Steuerweg der Kolbenstange 9 aus dem Zylinderkörper 4o herausgleitet und Druckmittel in den Druckraum 11 eingesteuert wird. Ansonsten sind die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten -Ausführungsbeispielse funktionell gleich, so daß die Ausführungen zur Funktionsweise des Ausführungsbeispieles in Fig. 1 auch für Fig. 2 zutreffen;

In Fig. 3 ist eine Bremsanlage mit einem Tandemhauptzylinder 45 dargestellt, bei der das Druckmittel für den hydraulischen Bremskraftverstärker bei Bremsbetätigung mit Hilfe eines an sich bekannten Unterdrückters-tärkers 46 und einer Kolben/ Zylinder-Einheit 47 zum Druckraum 11 bereitgestellt wird. Am Tandemhauptzylinder 45 sind Radbremsen 48 angeschlossen. Die Bremsanlage umfaßt ferner ein Bremsventil. 49, das als Doppelsitzventil ausgebildet "ist. Ein Schließkörper 5o steht in der vorstehend beschriebenen Weise mit der Kolbenstange 9 des hydraulischen Verstärkers in Verbindung. Das Bremsventil 49 besteht im-wesentlichen aus einem in drei Kammern 51,52,53 aufgeteilten Gehäuse, bei dem die Kammer 51 eine ständige Verbindung zur Atmosphäre besitzt. In der gezeichneten Ruhestellung des Bremsventils 49 ist die Kammer 51 durch den Schließkörper 5o und einem in diesem Zustand als Ventilsitz wirkenden Rohrkörper 54 von den Kammern 52 und 53 getrennt, während die Kammern 52,53 miteinander verbunden sind. Über Leitungsverbindungen 55,56 sind damit beide Kammern 57,58 des Unterdruckverstärkers 46 an eine Unterdruckquelle 59 angeschlossen. Der Kolben 6o des Unterdruckverstärkers 46 ist demnach druckausgeglichen und wird durch die Druckfeder 61 in einer rechten Ausgangsstellung gehalten. Die Leitungsverbindung 62 und der Druckraum 11 sind daher drucklos.

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Wird bei der beschriebenen Bremsanordnung eine Kraft auf das Bremspedal 1o ausgeübt, so verschiebt sich, wiederum die Kolbenstange 9, wodurch der Axialabstand s verringert und der Schließkörper 5o entsprechend verlagert wird. Über eine Druckfeder 63 des Bremsventils 49 folgt der Rohrkörper 54 der Bewegung des Schließkörpers 5o, bis der Rohrkörper 54 an einem Ventilsitz 64 des Bremsventils 49 zur Anlage kommt und die Verbindung zwischen den Kammern 52,53 unterbricht. Bei einer weiteren Bewegung des Schließkörers 5o wird die Kammer 53 bzw. die Kammer 58 des Unterdruckverstärkers 46 atmosphärisch belüftet, während in der Kammer 61 nach wie vor ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Dadurch setzt sich der Kolben 6o des Unterdruckverstärkers 46 in der Darstellung nach links in Bewegung verschiebt über eine Kolbenstange den Kolben 66 der Kolben/Zylinder-Einheit 47. In einer Arbeitskammer 67 der Kolben/Zylinder-Einheit 47 setzt somit ein Druckaufbau ein, der sich über die Leitungsverbindung 62 zum Druckraum 1T fortsetzt und den Verstärkerkolben 2 in der Darstellung nach links bewegt. Der Axialabstand s wird auf diese Weise solange vergrößert, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen der Pedalkraft und dem Druck im Druckraum 11 hergestellt ist. Bei Portfall der Kraft auf das Bremspedal 1o hebt der Schließkörper 5o des Bremsventils 49 den Rohrkörper 54 von seinem Sitz 64 ab, so daß in den Kammer 57,58 des Unterdruckverstärker s 46 wiederum gleiche Drücke vorherrschen, wodurch der Kolben 66 in seine rechte Endstellung zurückgeführt und der Druck in der Arbeitskammer 67 der Kolben/Zylinder-Einheit 47 und im Druckraum 11 abgebaut wird.

Leerseite

Claims

ALFRED TEVES GMBH 23. Juni 1981 Frankfurt am Main ZL/Je/be . P 5o8o J. Beiart - 168 Patentansprüche

1. Hydraulischer Kraftverstärker, insbesondere zur Betätigung von Hauptzylinderkolben in Fahrzeugbremsanlagen, mit einem Verstärkerkolben und mit einem räumlich vom Verstärkerkolben getrennten, ortsfesten Bremsv-entil zur Steuerung der Verbindung zwischen einem Druckraum und einer Druckquelle bzw. einem drucklosen Behälter, bei dem zwischen einer pedalbetätigbaren Kolbenstange und einem Steuerorgan des Bremsventils eine Vorrichtung zur Übertragung des Steuerv/eges der Kolbenstange vorgesehen ist, wobei das Brems ventil in der Bremslösestellung durch federnde Mittel eine Lage einnimmt, in der eine Verbindung zwischen dem Druckraum und dem drucklosen Behälter hergestellt ist, dadurch gekenn ze ichnet, daß am Bremsventil (19,49) und am Verstärkerkolben (2^eIn biegsamer Führungsschlauch (16). befestigt ist und daß in einer Axialbohrung (43) des Führungsschlauches (16) ein verschiebbares Element (3 6,44) konstanter Länge eingesetzt ist, das einerseits am Steuerorgan (21,5o) des Bremsventils (19,49) und andererseits an der Kolbenstange (9) angreift.

2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeich net, daß im Führungsschlauch (16) ein in Axialrichtung beanspruchbares Seilelement (36) geführt ist.

3. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Element (36) ein elastischer Stab eingesetzt ist, der Zucv- und Druckkräfte überträgt.

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4. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Enden des Führungsschlauches (16) als Zylinderkörper (39,4o) ausgebildet sind, daß in den Zylinderkörpern (39,4o) mit dem Steuerorgan (21,5o) des Bremsventils (19,49) bzw. mit der Kolbenstange (9) verbundene Kolben (41,42) geführt sind und daß die Axialbohrung (43) des Führungsschlauches (16) zwischen den Kolben (41,42) mit Druckflüssigkeit (44) gefüllt sind.

5. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eichnet, daß der Druckraum (1) mit einer durch einen an sich bekannten Unterdruckverstärker (46) betätigbaren Kolben/Zylinder-Einheit (47) verbunden ist.

6. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (49) als Doppelsitzventil ausgebildet ist, das in der Bremslösestellung eine Verbindung zwischen den Kammer (58,57) des Unterdruckverstärkers (46) und einer Unterdruckquelle (59) herstellt und in der Betätigungsstellung eine Belüftung der der Kolben/Zylinder-Einheit (47) abgewandten Kammer (58) vornimmt.

7. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß die Kolbenstange (9). mit einer hydraulischen Wirkfläche in den Druckraum (11) ragt.

8. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlauch (16) in einem den Druckraum (11) mit dem Bremsventil (19,49) verbundenen Kanal verläuft.