DE3215266A1

DE3215266A1 - Hydraulischer kraftverstaerker fuer fahrzeug-bremsanlagen

Info

Publication number: DE3215266A1
Application number: DE19823215266
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Warwickshire Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS57186570A; IT8220901A0; JPH0313105B2; US4444440A; FR2504476A1; IT1190788B

Description

PATENTANWALT!. ",·-·; .".;

WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHREI^K_:GeiET2*

EUROPEAN PATENTATTORNEYS

1A-55 908

-l«R.-I NO. FRANZ WUKSTHOFF I₁JlC. PlIIL. FREUA UUKST)IOFF (1917-1956) •bM'L.-ING. GFRHARD PULS (1952-1971)

D1PL.-CHEM. UR. E. FREIHERR VON PECHMAN' DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPI..-ING.; DIPL.-WIRTSCII.-ING. RUPFRT GOI

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 20 ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 524070

23.April 1982

Pa t e η t anm e Id un g

Anmelderin: LUCAS INDUSTRIES p.l.c.

Great King Street, Birmingham Ί9, West Midlands, England

Titel:

Hydraulischer Kraftverstärker für Fehr zeug-Bremsanlagen

PATENTANWÄLTF·*"» "~: .·*. : .·-, .-sr.-ing. franz u-ui sthoff

WUESTHOFF-v. PECHMANN-ΒΈΗΚΕΝΧ-GOETZ": .^•■■»"-•"«m _VUfsthoff

** " "" ""D'.PL.-ING. GFRHAKD PULS (1952-I971)

EUROPEANPATENTATTORNEYS .-

»^ DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN

DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPFKT GOETZ

lA-55 908 D-8000 MÜNCHEN 90

SCHWEIGERSTRASSE2

telefon: (089) 66 20 ji

TELEGRAMM: PROTFtTI¹ATENT TELEX: J 24 070

Hydraulischer Kraftverstärker für Fahrzeug-Bremsanlagen

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker für eine Fahrzeug-Bremsanlage mit einem Gehäuse, das eine Bohrung hat, einen an eine Quelle für hydraulisches Druckfluid anschließbaren Einlaß, einen an einen Behälter für Fluid anschließbaren Auslaß, ein pedalbetätigtes Eingangsglied, ein Ausgangsglied und einen in der Bohrung arbeitenden Verstärkerkolben, bei dem eine auf das Eingangsglied ausgeübte Kraft auf das Ausgangsglied übertragen und vom Verstärkerkolben verstärkt wird, der bei Unterdrucksetzung einer Verstärkungskammer durch Fluiddruck aus der Quelle in der Bohrung vorgeschoben wird, wobei die Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer mit einem Ventil steuerbar ist, das die Verbindung zwischen dem Einlaß und der Verstärkungskammer und zwischen letzterer und dem Auslaß steuert und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Bauteilen des Kraftverstärkers beim Verstellen des pedalbetätigten Eingangsgliedes betätigbar ist.

Bei den meisten bekannten Kraftverstärkern dieser Art, bei denen das Ausgangsglied eine vom .Kraftverstärker gelieferte Ausgangskraft auf einen Hauptzylinder überträgt, um in der Bremsanlage Druck zu erzeugen, ist eine beträchtliche anfängliche

/2

321526G

Bewegung des Pedals notwendig, um Totgang in der Bremsanlage auszugleichen, bevor die Ausgangskraft zum Betätigen von Bremsbetätigungsvorrichtungen genutzt werden kann. Der Totgang in einer Bremsanlage umfaßt nicht nur Spiel zwischen mechanischen Teilen der Anlage, sondern auch die Elastizität in Bauteilen von geringer Steifigkeit, z.B. in Dichtungen und Schläuchen sowie in Federn einer Bremsbetätigungsvorrichtung. -

Ein Kraftverstärker der eingangs beschriebenen Gattung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Ausgangsglied in bezug auf den Verstärkerkolben um einen Betrag verstellbar ist, der durch eine Begrenzungsvorrichtung bestimmt ist, zwischen dem Verstärkerkolben und dem Ausgangsglied eine Hilfsdruckkammer ausgebildet ist, wobei die Fläche des Verstärkerkolbens, auf die der Druck in der HiIfsdruckkammer wirkt, größer oder gleich ist der Fläche des Verstärkerkolbens, auf welche der Druck in der Verstärkungskammer wirkt, und der Kraftverstärker in zwei Phasen arbeitet, wobei in der ersten Phase nach dem anfänglichen Verstellen des Eingangsgliedes in einer Bremsbetätigungsrichtung das Ventil Druckfluid aus der Quelle der HiIfsdruckkammer zuleitet, um das Ausgangsglied in bezug auf den Verstärkerkolben um den durch die Begrenzungsvorrichtung festgelegten Betrag zu bewegen, ohne daß der Verstärkerkolben in der Bohrung vorgeschoben wird, und in der zweiten Phase, nach einer weiteren Bewegung des Eingangsgliedes, durch die Begrenzungsvorrichtung sichergestellt ist, daß sich das Ausgangsglied und der Verstärkerkolben in Abhängigkeit von der Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer gemeinsam bewegen.

Für die Anfangsbewegung des Eingangsgliedes ist nur eine kleine anfängliche Bewegung des Pedals erforderlich. Der normalerweise durch Bewegen des Pedals aufgehobene weitere Totgang wird statt dessen durch eine Bewegung des Ausgangsgliedes

"-ί «ß: ~^:* · -"- ■' 55 908

■■ t '■■'■'-

in bezug auf den Verstärkerkolben ausgeglichen. Die Strecke, um die sich das Ausgangsglied in bezug auf den Verstärkerkolben bewegt, kann so gewählt sein, daß aller Totgang in der Bremsanlage ausgeglichen und letztere mit einem verhältnismäßig niedrigen Niveau unter Druck gesetzt wird.

Das Ventil kann in der ersten Betätjgungsphase Druckfluid aus der Quelle der Verstärkungskammer und der Hilfsdruckkammer gleichzeitig zuleiten. Die Anordnung der Flächen am Verstärkerkolben, auf welche die Drücke in der Hilfsdruckkammer und der Verstärkungskammer wirken, stellt sicher, daß sich in der ersten Phase das Ausgangsglied vor dem Verstärkerkolben bewegt. Durch das Wirksamwerden der Begrenzungsvorrichtung, welche den vom Ausgangsglied in bezug auf den Verstärkerkolben zurückgelegten Weg bestimmt, ist ferner sichergestellt, daß sich der Verstärkerkolben und das Ausgangsglied in der zweiten Phase gemeinsam bewegen können.

Die Begrenzungsvorrichtung kann durch den gegenseitigen Eingriff von zusammengehörenden Bauteilen des Ausgangsgliedes und des Verstärkerkolbens gebildet sein. Somit bewegt sich das Ausgangsglied in der ersten Phase um einen festen Betrag gegenüber dem Verstärkerkolben. Das Eingreifen bzw. Anstoßen des Ausgangsgliedes an den Verstärkerkolben verhindert eine weitere Bewegung des Ausgangsgliedes in bezug auf den Verstärkerkolben, und die Kraft, die von dem in der Hilfsdruckkammer herrschenden und auf das Ausgangsglied wirkenden Druck erzeugt wird, wird auf den Verstärkerkolben übertragen, um der Kraft entgegenzuwirken, die von dem in der Hilfsdruckkammer herrschenden und auf den Verstärkerkolben wirkenden Druck erzeugt wird, so daß sich in der zweiten Phase das Ausgangsglied und der Verstärkerkolben gemeinsam bewegen können.

Zweckmäßigerweise ist das Ausgangsglied von einem Kolben

55 908

gebildet, der in einer Bohrung im Verstärkerkolben arbeitet. Die Begrenzungsvorrichtung weist ein auf dem Verstärkerkolben angeordnetes Anschlagglied, vorzugsweise in Gestalt eines Feder- bzw. Sprengringes, auf, an welches sich das Ausgangsglied anlegt, um den Weg zu begrenzen, den es in bezug auf den Verstärkerkolben zurücklegen kann.

Vorzugsweise besteht zwischen der Hilfsdruckkammer und der Verstärkungskammer eine ständige Verbindung, und in diesem Falle ist die Begrenzungsvorrichtung durch einen gegenseitigen Eingriff zwischen dem Ausgangsglied und dem Verstärkerkolben gebildet. Die Verbindung kann durch einen Kanal im Verstärkerkolben hergestellt sein. Die Versorgung der Hilfsdruckkammer mit Druckfluid geschieht dann über die Verstärkung skammer.

Wenn die Verstärkungskammer und die Hilfsdruckkammer ständig miteinander verbunden sind, gibt es einen Punkt, in dem die Last im Ausgangsglied vom Druck in der Hilfsdruckkammer nicht abgestützt werden kann. Wenn diese Last erreicht wird, wird des Ausgangsglied relativ zum Verstärkerkolben hin bewegt, wodurch der zum Betätigen des Kraftverstärkers notwendige Pedalweg vergrößert wird. Zur Vermeidung dieser Pedalwegvergrößerung ist es daher wünschenswert, sicherzustellen, daß die Grenzlast schwierig zu erreichen ist. Der Betrag der Grenzlast ist bestimmt durch den Druck, der in der Verstärkungskammer erzeugt werden kann, und durch das Verhältnis zwischen den Flächen des Verstärkerkolbens und des Ausgangsgliedes, auf die der Druck einwirkt. Wenn beispielsweise die wirksame Querschnittsfläche der Hilfsdruckkammer gleich ist der Fläche des Verstärkerkolbens, auf welche der in der Hilfsdruckkammer herrschende Druck wirkt, und die Flächen so sind, daß die Fläche 'des Verstärkerkolbens, über welcher der Verstärkungsdruck wirksam ist, gleich ist der Fläche, die dem Hilfsdruck ausgesetzt ist, wird die Grenzlast erreicht, wenn

der Verstärkungsdruck seinen Größtwert erreicht. Danach wird jede weitere Erhöhung der Ausgangskraft gänzlich durch erhöhte Eingangskraft aufgebracht, so daß der maximale Verstärkungsdruck dem Knickpunkt eines Eingangs-/Ausgangskraft-Diagrarnms entspricht. In den meisten Fällen ist diese Grenzlast zu niedrig, weil sie in einem Notfall bzw. bei einer Notbremsung verhältnismäßig leicht erzielt wird. Es ist daher wünschenswert, die wirksame Querschnittsfläche der Hilfsdruckkammer zu vergrößern, um sicherzustellen, daß die Grenzlast erst nach dem Knickpunkt erreicht wird.

Bei einer Ausführungsform des Kraftverstärkers ist das Ventil 'durch Druck in einer Steuerkammer betätigbar, deren Unterdrucksetzung durch eine Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied und dem Verstärkerkolben steuerbar ist. Die Steuerkammer ist mit dem Behälter über die Verstärkungskammer verbunden, und diese Verbindung ist mit einem Füllventil steuerbar, das auf eine Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied und dem Verstärkerkolben anspricht, wobei das Eingangsglied in einer Bohrung im Verstärkerkolben arbeitet.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann das Ventil einen Bundkolben aufweisen, der in einer Bohrung im Verstärkerkolben arbeitet und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied und dem Verstärkerkolben verstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der'Erfindung wird im folgenden anhand einer einzelnen schematischen Zeichnung näher erläutert, die einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Kraftverstärker zeigt.

Der dargestellte Kraftverstärker hat ein Gehäuse 1 mit einer gestuften durchgehenden Bohrung 2, in der ein Verstärkerkolben 3 arbeitet. Der Verstärkerkolben 3 weist eine gestufte

55 908

Bohrung 5 auf, in der ein beim gezeigten Beispiel als Eingangskolben wirkendes pedalbetätigtes Eingangsglied 4 arbeitet. Eine im Betrieb am Eingangsglied 4 aufgetragene Kraft wird auf ein Ausgangsglied 6, das beim gezeigten Beispiel als Ausgängskolben ausgebildet ist, übertragen und vom Verstärkerkolben 3 verstärkt, der in Abhängigkeit von Druck in einer Verstärkungskammer 7 in der Bohrung 2 vorgeschoben wird. Die Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer 7 ist mit einem Ventil 8 steuerbar, das in einer zweiten Bohrung 9 im Gehäuse 1 angeordnet ist.

Das Ventil 8 steuert die Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und einem Einlaß 10 im Gehäuse 1, der an eine Quelle für Fluiddruck anschließbar ist, welche zweckmäßigerweise ein Speicher 67 ist. Das Ventil 8 steuert ferner die Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und einem Auslaß 11, der an einen Behälter 68 für Fluid anschließbar ist. Das Ventil 8 ist in Abhängigkeit von Druck in einer Steuerkammer 12 betätigbar, deren Unterdrucksetzung durch eine Bewegung des Eingangsgliedes 4 in bezug auf den Verstärkerkolben 3 steuerbar ist. Zwischen dem Verstärkerkolben 3 und dem Ausgangsglied 6 ist eine Hilfsdruckkammer 13 angeordnet. Das Ausgangsglied 6 ist in bezug auf den Verstärkerkolben 3 über eine Strecke bewegbar, die durch eine Begrenzungsvorrichtung 14 bestimmt ist, und vermag einen nicht dargestellten Hauptzylinder zu betätigen. Die Fläche des Verstärkerkolbens 3, auf welche der in der Hilfsdruckkammer 13 herrschende Druck wirkt, ist größer als seine dem Druck in der Verstärkungskammer 7 ausgesetzte Fläche.

Der Verstärkerkolben 3 ist außen gestuft und ragt mit seinem hinteren Endstück aus dem Gehäuse 1 heraus, so daß es freitragend angeordnet ist. Das Ausgangsglied 6 arbeitet in einer Bohrung 15 am vorderen Ende des Verstärkerkolbens 3 und trägt eine Dichtung 16,· die gegen das Fluid in der Hilfsdruckkammer 13

J
*

abdichtet. Die Hilfsdruckkammer 13 steht über einen axialen Kanal 17 und einen radialen Durchlaß 18 im Verstärkerkolben 3 in ständiger Verbindung mit der Verstärkungskammer 7. Die Begrenzungsvorrichtung 14 weist ein Anschlagglied in Form eines auf dem Verstärkerkolben 3 angeordneten Feder- bzw. Sprengringes auf, an den sich das Ausgangsglied 6 anlegt, um die relative Trennbewegung zwischen ihm und dem Verstärkerkolben 3 zu begrenzen. Zwischen den Sprengring der Begrenzungsvorrichtung 14 und ein in der Bohrung 2 am vorderen Ende des Gehäuses 1 angeordnetes Abstützglied ist eine Feder 19 eingespannt, welche den Verstärkerkolben 3 nach hinten so vorspannt, daß in der gezeichneten Ruhestellung eine Schulter 21 an einem Durchmesserübergang des Verstärkerkolbens 3 an einer Schulter 22 an einem Durchmesserübergang in der Bohrung 2 anliegt.

Der Verstärkerkolben 3 weist die Bohrung 5 auf, in der das Eingangsglied 4 arbeitet. Die Steuerkammer 12 ist im vorderen Abschnitt der Bohrung 5 ausgebildet und von einer Ringkammer 23 gebildet, welche zwischen mit Zwischenabstand angeordneten Dichtungen 24 und 25 das vordere Ende des Verstärkerkolbens 3 umgibt und mit der Bohrung 5 durch einen radialen Durchlaß 26 im Verstärkerkolben 3 verbunden ist. Die Verstärkungskammer 7 ist von einer Kammer gebildet, die zwischen der auf dem Verstärkerkolben 3 angeordneten Dichtung 25 und einer Dichtung 27 in einem Abschnitt von kleinerem Durchmesser der Bohrung 2 am hinteren Ende des Gehäuses 1 den Verstärkerkolben 3 umgibt.

Das Eingangsglied 4 ist ebenfalls außen gestuft und wird von einer Feder 28 nach hinten vorgespannt, die sich am Verstär-

an
kerkolben 3 und einer Schulter 29 abstützt, welche von einem vorderen Abschnitt 30 von verkleinertem Durchmesser des Eingangsgliedes 4 gebildet ist.. Das Eingangsglied 4 weist in seinem hinteren Endstück eine Vertiefung 33 auf, in der ein

>n

55

kugeliger Kopf 31 an einer pedalbetätigten Eingangs- bzw. Betätigungsstange 32 aufgenommen ist. Eine rückwärtsgerichtete Bewegung des Eingangsgliedes 4 und der Betätigungsstange wird durch ihr Anstoßen an ein Anlageglied 34 begrenzt, das in der Bohrung 5 von einem Feder- bzw. Sprengring 35 gehalten ist. Das Anlageglied 34 hält auch einen Flanschring 36 in der Bohrung 5 fest. Der Flanschring 36 wird von einem Abschnitt 37 von mittlerem Durchmesser des Eingangsgliedes 4 durchdrungen und trägt eine Dichtung 38.

Der Steuerkammer 12 ist ein Füllventil 39 zugeordnet, das von einer Dichtung 40 gebildet ist, welche auf einem Abschnitt von größtem Durchmesser des Eingangsgliedes 4 angeordnet ist. Die Dichtung 40 wirkt mit dem radialen Durchlaß 18 im Verstärkerkolben 3 zusammen, der die Verbindung zwischen der Steuerkammer 12 und der Verstärkungskammer 7 herstellt. In der gezeichneten Ruhestellung ist das Füllventil 39 geöffnet, so daß eine Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und der Steuerkammer 12 möglich ist. Wenn das Eingangsglied 4 in einer Bremsbetätigungsrichtung in bezug auf den Verstärkerkoüben 3 bewegt wird, wird die Dichtung 40 verschoben und schließt das Füllventil 39, wodurch in der Steuerkammer 12 Fluid eingeschlossen wird, das bei weiterer Bewegung des Singangsgliedes 4 unter Druck gesetzt wird. Der Verstärkerkolben 3 weist einen zweiten radialen Durchlaß 41 auf, der eine ständige Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und einer ringförmigen Kammer 42 in der Bohrung 5 herstellt, welche den Abschnitt 37 des Eingangsgliedes 4 umgibt..Der Druck in der Verstärkungskammer 7 herrscht auch in dieser Kammer 42 und wirkt auf das Eingangsglied 4, um es in eine Richtung zu drängen, in der das Füllventil 39 geschlossen wird.

Der als Steuerdruck wirkende Druck in der Steuerkammer 12 wirkt auf das Ventil 8 über einen radialen Durchlaß 43 im

55 908

Gehäuse 1, der die Bohrung 2 mit der Bohrung 9 verbindet. Die Steuerkammer 12 ist über den Durchlaß 43, die Bohrung 9 und einen von letzterer ausgehenden schrägen Kanal 45 mit einer Entlüftungsschraube 44 verbunden, mittels der sie sich entlüften läßt.

Das als Verstärkerventil wirkende Ventil 8 weist einen außen gestuften Bundkolben 46 auf, der in der Bohrung 9 und in einer Bohrung 47 einer am äußeren Ende der Bohrung 9 ortsfest angeordneten Hülse 48 arbeitet. Die Hülse 48 bildet mit der Bohrung 9 eine mit dem Einlaß 10 in Verbindung stehende Einlaßvertiefung 49 und weist Einlaßöffnungen 50 auf, welche die Verbindung zwischen der Einlaßvertiefung 49 und der Bohrung 47 herstellen. In ähnlicher Weise ist in der Bohrung 9 eine mit dem Auslaß 11 in Verbindung stehende Auslaßvertiefung 51 gebildet, die mit der Bohrung 47 durch in die Hülse

48 eingearbeitete Auslaßöffnungen 52 verbunden ist. Um die Hülse 48 sind mit Zwischenabstand drei Dichtungen 53, 54 und 55 angeordnet, welche gegen die Einlaß- und Auslaßvertiefungen

49 und 51 abdichten.

Der Bundkolben 46 wird zur Bohrung 2 hin von einer Feder 56 vorgespannt, die einen Abschnitt 57 von kleinstem Durchmesser des Bundkolbens 46 umschlingt und zwischen den Bundkolben 46 und die Hülse 48 eingespannt ist. Der Bundkolben 46 hat ein inneres Endstück 58 von größtem Durchmesser, das im inneren Endabschnitt der Bohrung 9 arbeitet und eine Dichtung 59 trägt-, die den äußeren Endabschnitt der Bohrung 9 gegen die Steuerkammer 12 abdichtet. Der Bundkolbeh 46 weist ein äußeres Endstück 60 von mittlerem Durchmesser auf, das in der Bohrung 47 der Hülse 48 arbeitet und mit einer nach innen sich erstreckenden Bohrung 61 versehen ist. Die Bohrung 61 mündet in eine weitere, diametrale Öffnung 62, die in Verbindung mit einer Kammer 63 steht, welche in den Bohrungen 9 und 47 rings um den Abschnitt 47 des Bundkolbens 46 aus-

gebildet ist. Die Bohrungen 9 und 47 sind an ihren äußeren Enden mit einem abgedichteten Stopfen 64 verschlossen, der in der Bohrung von einem Feder- bzw. Sprengring 65 gehalten ist. Die Kammer 63 steht mit der Verstärkungskammer 7 über einen schrägen. Kanal 66 in Verbindung.

Somit wirkt der Steuerdruck auf das innere Endstück 58 des Bundkolbens 46 und drängt ihn gegen die Kraft in der Feder und gegen Verstärkungsdruck nach außen, der in der Kammer und in einer zwischen dem Bundkolben 46 und dem Stopfen 64 gelegenen Kammer wirksam ist. Diese Kräfte steuern die Bewegung des Bundkolbens 46, durch welche die Verbindung zwischen der Bohrung 61 und der Öffnung 62 einerseits und den Ein- und Auslaßöffnungen 50 und 52 der Hülse 48 andererseits gesteuert wird.

In der gezeichneten Ruhestellung sind alle Bauteile zurückgezogen, das Füllventil 39 ist geöffnet, so daß die Steuerkammer 12 mit der Verstärkungskammer 7 verbunden ist, und die Verstärkungskammer 7 ist mit dem Behälter 68 über das Ventil 8 verbunden, also über den Kanal 66, die Kammer 63, die Öffnung 62, die Bohrung 61, die Auslaßöffnung 52 und die Auslaßvertiefung 51.

Wenn der Kraftverstärker betätigt werden soll, wird eine auf', ein nicht dargestelltes Pedal ausgeübte Kraft über die Betätigungsstange 32 auf das Eingangsglied 4 übertragen, das dadurch gegen die Kraft in der Feder 28 und in bezug auf den Verstärkerkolben 3 verstellt wird. Dadurch wird die Dichtung 40 am Durchlaß 18 vorbeibewegt und schließt das Füllventil 39, wodurch Fluid in der Steuerkammer 12 eingeschlossen wird. Eine weitere Bewegung des Eingangsgliedes 4 leitet dann die Unterdrucksetzung des Fluides in der Steuerkammer 12 ein, das auf das innere Endstück 58 des Bundkolbens 46 wirkt. Wenn der auf den Bundkolben 46 einwirkende Steuerdruck eine Kraft

" -\fe*""-T " *,«^:.jl» 55

• ♦ · a

erzeugt, die zur Überwindung der Kraft in der Feder 56 ausreicht, bewegt sich der Bundkolben 46 nach außen. Durch die Bewegung des Bundkolbens 46 wird zuerst die Bohrung 61 von den Auslaßöffnungen 52 getrennt, um die Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und dem Behälter 68 zu unterbrechen, und dann wird die Kammer 63 mit den Einlaßöffnungen 50 verbunden, um die Verbindung zwischen der Druckquelle und der Verstärkungskammer 7 zu öffnen.

Druckfluid strömt in die Verstärkungskammer 7 und von dort durch den Durchlaß 18 und den Kanal 17 hindurch in die Hilfsdruckkammer 13 und durch den Durchlaß 41 in die Kammer 42 ein. Die Flächen des Verstärkerkolbens 3, auf die das Druckfluid wirkt, sind so ausgelegt bzw. angeordnet, daß in dieser Betätigungsphase die auf den Verstärkerkolben 3 in der Rückwärtsrichtung wirkenden Kräfte größer oder gleich sind den Kräften, die auf ihn in der Vorwärtsrichtung einwirken. Dies führt beim gezeigten Beispiel dazu, daß unter Vernachlässigung von Feder- und Reibungskräften die Fläche der Hilfsdruckkammer 13 mal dem Verstärkungsdruck plus die Fläche der Kammer 42 mal dem Verstärkungsdruck größer oder gleich ist der Fläche der Verstärkungskammer 7 mal dem Verstärkungsdruck plus die wirksame Fläche der Steuerkammer 12 mal dem Steuerdruck. Jedoch wirkt der in der Hilfsdruckkammer 13 herrschende Verstärkungsdruck auf das Ausgangsglied 6 und schiebt es in bezug auf den Verstärkerkolben 3 vor, um zum Betätigen der Bremsanlage die Unterdrucksetzung des Hauptzylinders zu beginnen. Das Ausgangsglied 6 legt sich dann an den die Begrenzungsvorrichtung 14 bildenden Sprengring an, der eine weitere Bewegung von ihm in bezug auf den Verstärkerkolben 3 verhindert. Der Weg des Ausgangsgliedes 6 ist so gewählt, daß an dieser Stelle der Totgang in der Bremsanlage ausgeglichen worden ist. Die Bremsanlage wird auf einem verhältnismäßig niedrigen Niveau unter Druck gesetzt.

w W if ΐ Of

55

Sobald das Ausgangsglied 6 an die Begrenzungsvorrichtung anstößt, wird die aufgrund des in der Hilfsdruckkammer 13 herrschenden Verstärkungsdruckes auf das Ausgangsglied 6 wirkende Kraft auf den Verstärkerkolben 3 übertragen und hebt die nach hinten gerichtete Kraft auf, die vom Verstärkungsdruck in der Hilfsdruckkammer 13 erzeugt wird und auf den Verstärkerkolben 3 direkt einwirkt. Die auf den Verstärkerkolben 3 in der Rückwärtsrichtung wirkende Kraft ist daher verringert, und der Verstärkerkolben 3 schiebt sich in der Bohrung 2 vor, um die Ausgangskraft zu erhöhen.

Wenn sich das Füllventil 39 einmal geschlossen hat, führen der Verstärkerkolben 3 und das Eingangsglied 4 gleiche Bewegungen aus, um sicherzustellen, daß das Füllventil 39 geschlossen bleibt. Der Verstärkungsdruck herrscht auch in der Kammer 42, in der er auf das Eingangsglied 4 wirkt und es in eine Bremsbetätigungsrichtung drängt, und ebenfalls in der Kammer 63, in der er dem Steuerdruck entgegen auf den Bundkolben 46 wirkt. Wenn die vom Verstärkungsdruck und von der Feder 56 erzeugten Kräfte am Bundkolben 46 die vom Steuerdruck erzeugte Kraft überwinden, bewegt sich der Bundkolben 46 in die Gleichgewichtsstellung, in welcher die Verstärkungskammer 7 weder mit der Druckquelle, noch mit dem Behälter verbunden ist. Der Bundkolben 46 und die Feder 56 sind so ausgelegt, daß in der Gleichgewichtsstellung der Steuerdruck größer ist als der Verstärkungsdruck; der Unterschied beträgt zweckmäßigerweise 2 bar.

Wenn die Kraft am Pedal verringert, aber nicht völlig aufgehoben wird, nimmt der Steuerdruck ab und ermöglicht es dem Bundkolben 46, sich nach innen zu bewegen und die Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und dem Behälter 68 wiederherzustellen, bis sich die Kräfte am Bundkolben 46 ausgleichen und der Bundkolben 46 in die Gleichgewichtsstellung zurückgeht. Der Verstärkungsdruck in der Kammer 42 drängt das

321526b

55 908

Eingangsglied 4 in eine Bremsbetätigungsrichtung, um sicherzustellen, daß das Füllventil 39 geschlossen bleibt, und der Verstärkungsdruck in der Hilfsdruckkammer 13 stellt sicher, daß sich das Ausgangsglied 6 in bezug auf den Verstärkerkolben 3 nicht nach hinten bewegt.

Wenn die Kraft am Pedal völlig aufgehoben wird, nimmt der Steuerdruck ab und ermöglicht es dem Bundkolben 46, die Verbindung zwischen der Verstärkungskammer 7 und dem Behälter zu öffnen, und der Verstärkerkolben 3 und das Eingangsglied bewegen sich in ihre zurückgezogenen Stellungen zurück. Das Füllventil 39 öffnet sich und verbindet die Verstärkungskammer 7 mit der Steuerkammer 12 nur dann, wenn der Verstärkungsdruck auf ein Niveau gesunken ist, bei dem die Feder 28 die Wirkung des in der Kammer 42 herrschenden Verstärkungsdruckes überwinden kann. Aufgrund der Kraft, die der Hauptzylinder auf das Ausgangsglied 6 ausübt, wenn er sich in seine zurückgezogene Stellung zurückbewegt, kehrt das Ausgangsglied 6 dann in seine zurückgezogene Stellung zurück.

Falls der Bundkolben 46 beim Verringern der Pedalkraft in der Offen- oder in der Gleichgewichtsstellung hängenbleiben sollte, nimmt zwar der Steuerdruck ab, aber nicht der Verstärkungsdruck. Der in der Kammer 42 herrschende, auf das Eingangsglied 4 wirkende Verstärkungsdruck stellt sicher, daß das Füllventil 39 so lange geschlossen bleibt, wie das Ventil 8 festsitzt, und dann erzeugt der auf den Bundkolben 46 wirkende Verstärkungsdruck in den meisten Fällen eine Kraft, die ausreicht, um den Bundkolben 46 nach innen zu bewegen und die Verstärkungskammer 7 mit dem Behälter 68 zu verbinden. Es ist wichtig, sicherzustellen, daß das Füllventil 39 in dieser Situation geschlossen bleibt, weil im umgekehrten Falle Fluid, das aus der Verstärkungskammer 7 zur Steuerkammer 12 fließt, bei betätigtem Kraftverstärker den Bundkolben 46 entlasten bzw. ins Gleichgewicht bringen könnte

55

und es dann unmöglich wäre, den Kraftverstärker zum Lösen der Bremsen zu betätigen.

Da die Hilfsdruckkammer 13 mit der Verstärkungskammer 7 ständig verbunden ist, gibt es einen Punkt, in dem die Last im Ausgangsglied 6 vom Druck in der Hilfsdruckkammer 13 nicht abgestützt werden kann. Die vorstehende Beschreibung der Arbeitsweise des Kraftverstärkers geht davon aus, daß diese Grenzlast nicht erreicht worden ist. Wenn diese Last erreicht wird, wird das Ausgangsglied 6 relativ zum Verstärkerkolben 3 hin in seine zurückgezogene Stellung zurückgestellt, wodurch der zum Betätigen des Kraftverstärkers notwendige Pedalweg vergrößert wird. Zur Vermeidung dieser Pedalwegvergrößerung ist es wünschenswert, sicherzustellen, daß die Grenzlast im Ausgangsglied 6 schwierig zu erreichen ist. Der Betrag der Last ist bestimmt durch den Druck, der in der Verstärkungskammer 7 erzeugt werden kann, und durch das Verhältnis zwischen den Flächen des Verstärkerkolbens 3 und des Ausgangsgliedes 6, auf welche Drücke einwirken. Wenn somit beim gezeigten Beispiel diese Flächen z.B. so sind, daß der obengenannte Zustand Gleichheit bzw. Gleichgewicht zustande bringt, wird die Grenzlast erreicht, wenn der Verstärkungsdruck seinen Größtwert erreicht. Danach muß jede weitere Erhöhung der Ausgangskraft gänzlich durch erhöhte Eingangskraft aufgebracht werden, so daß der Größtwert des Verstärkungsdruckes dem Knickpunkt im Eingangs-/Ausgangskraft-Diagramm entspricht. In den meisten Fällen ist diese Last zu niedrig, d.h. sie kann in einem Notfall bzw. bei einer Notbremsung verhältnismäßig leicht erreicht werden; es ist somit wünschenswert, die Fläche der HiIfsdruckkammer 13, und damit das Ausgangsglied 6, so viel größer zu wählen, daß die Grenzlast erst nach dem Knickpunkt erreicht wird.

Bei Ausfall der Druckquelle, bei dem kein Verstärkungsdruck erzeugt werden kann, bewegt sich das Eingangsglied 4 in bezug

55

auf den Verstärkerkolben 3, bis sein Abschnitt 30 an den Verstärkerkolben 3 anstößt; danach wird die Eingangskraft vom Eingangsglied 4 auf das Ausgangsglied 6 über den Verstärkerkolben 3 übertragen.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann das Ventil einen Bundkolben aufweisen, der in einer Bohrung im Verstarkerkolben arbeitet. Der Bundkolben ist in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied und dem Verstärkerkolben betätigbar und in Abhängigkeit von einer Bewegung des Eingangsgliedes verstellbar.

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

1. ) Hydraulischer Kraftverstärker für eine Fahrzeug-Brems-

age mit einem Gehäuse, das eine Bohrung hat, einen an eine Quelle für hydraulisches Druckfluid anschließbaren Einlaß, einen an einen Behälter für Fluid anschließbaren Auslaß, ein pedalbetätigtes Eingangsglied, ein Ausgangsglied und einen in der Bohrung arbeitenden Verstärkerkolben, der bei Unterdrucksetzung einer Verstärkungskammer durch Fluiddruck aus der Quelle in der Bohrung vorgeschoben wird, wobei die Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer mit einem Ventil steuerbar ist, das die Verbindung zwischen dem Einlaß und der Verstärkungskammer und zwischen letzterer und dem Auslaß steuert und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen Bauteilen des Kraftverstärkers beim Verstellen des pedalbetätigten Eingangsgliedes betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangsglied (6) in bezug auf den Verstärkerkolben (3) um einen Betrag verstellbar ist, der durch eine Begrenzungsvorrichtung (14) bestimmt ist, zwischen dem Verstärkerkolben (3) und dem Ausgangsglied (6) eine Hilfsdruckkammer (13) ausgebildet ist, wobei die Fläche des Verstärkerkolbens (3), auf die der Druck in der HiIfsdruckkammer (13) wirkt, größer oder gleich ist der Fläche des Verstärkerkolbens (3), auf welche der Druck in der Verstärkungskammer (7) wirkt, und der Kraftverstärker in zwei Phasen arbeitet, wobei in der ersten Phase nach dem anfänglichen Verstellen des Eingangsgliedes (4) in einer Bremsbetätigungsrichtung das Ventil (8) Druckfluid aus der Quelle (67) der Hilfsdruckkammer (13) zuleitet, um das Ausgangs-

/2

glied (6) in bezug auf den Verstärkerkolben (3) um den durch die Begrenzungsvorrichtung (14) festgelegten Betrag zu verstellen, ohne daß der Verstärkerkolben (3) in der Bohrung (2) vorgeschoben wird, und in der zweiten Phase, nach einer weiteren Bewegung des Eingangsgliedes (4), durch die Begrenzungsvorrichtung (14) sichergestellt ist, daß sich das Ausgangsglied (6) und der Verstärkerkolben (3) in Abhängigkeit von der Unterdrucksetzung der Verstärkungskammer (7) gemeinsam bewegen.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (8) in der ersten Betätigungsphase Druckfluid aus der Quelle (67) der Verstärkungskammer (7) und der Hilfsdruckkammer (13) zuleitet.

3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge .kennzeichnet , daß die Begrenzungsvorrichtung (14) durch den gegenseitigen Eingriff von zusammengehörenden Bauteilen des Ausgangsgliedes (6) und des Verstärkerkolbens (3) gebildet ist.

4. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangsglied (6) von einem Kolben gebildet ist, der in einer Bohrung (15) im Verstärkerkolben (3) arbeitet.

5. Kraftverstärker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet , daß die Begrenzungsvorrichtung (14) ein auf dem Verstärkerkolben (3) angeordnetes Anschlagglied aufweist, an welches sich das Ausgangsglied (6) anlegt, um den Weg zu begrenzen, den es in bezug auf den Verstärkerkolben (3) zurücklegen kann. -

321526ο

6. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet , daß zwischen der Hilfsdruckkammer (13) und der Verstärkungskammer (7) eine ständige Verbindung besteht und die Begrenzungsvorrichtung (14) durch den gegenseitigen Eingriff zusammengehörender Bauteile des Ausgangsgliedes (6) und des Verstärkerkolbens (3) gebildet ist.

7. Kraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die ständige Verbindung durch einen Kanal (17) im Verstärkerkolben (3) hergestellt ist.

8. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß in der ersten Betätigungsphase die Versorgung der Hilfsdruckkammer (13) mit Druckfluid aus der Quelle (67) über die Verstärkungskammer (7) geschieht.

9. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil (8) durch Druck in einer Steuerkammer (12) betätigbar ist, deren Unterdrucksetzung durch eine Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied (4) und dem Verstärkerkolben (3) steuerbar ist.

10. Kraftverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerkammer (12) mit dem Behälter (68) über die Verstärkungskammer (7) verbunden ist und diese Verbindung mit einem Füllventil (39) steuerbar ist, das auf eine Relativbewegung zwischen dem Eingangsglied (4) und dem Verstärkerkolben (3) anspricht, wobei das Eingangsglied (4) in einer Bohrung (5) im Verstärkerkolben (3) arbeitet.

11. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil einen Bundkolben aufweist, der in einer Bohrung im Verstärkerkolben arbeitet und in Abhängigkeit von einer Relativbewegung zwischen dem Verstärkerkolben und dem Eingangsglied verstellbar ist.