DE3438112A1

DE3438112A1 - Hydraulischer kraftverstaerker

Info

Publication number: DE3438112A1
Application number: DE19843438112
Authority: DE
Inventors: Holger von 6000 Frankfurt Hayn; Norbert Dipl.-Ing. 6050 Offenbach Ocvirk
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-04-24

Description

ALFRED TKVnS GMBII P 5661

Hydraulischer Kraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstärker, insbesondere zur Ansteuerung eines Hauptzylinders in Kraftfahrzeugbremsanlagen, bei der ein Verstärkerkolben durch Druckbeaufschlagung in Betätigungrichtung verschiebbar ist, wobei der Betätigungsdruck durch ein an einer Fremddruckquelle angeschlossenes, mittels einer pedalbetätigbaren Kolbenstange hyrdaulisch ansteuerbares Bremsventil einstellbar ist.

Eine Bremsanlage mit den vorstehend genannten Merkmalen ist bekannt. Bei der bekannten Bremsanlage ist eine durch ein Bremspedal verschiebbare Kolbenstange innerhalb eines Verstärkerkolbens geführt. Bei Kraftbeaufschlagung des Bremspedals wird innerhalb des Verstärkerkolbens infolge der Verschiebung der Kolbenstange ein hydraulischer Druck aufgebaut, der einem Bremsventil zugeleitet wird, das letztlich den zur Verschiebung des Verstärkerkolbens erforderlichen Servordruck liefert.

Bei der bekannten Bremsanlage ist es insbesondere als weniger vorteilhaft anzusehen, daß das Bremsventil räumlich vom hydraulischen Kraftverstärker getrennt ist, so daß die Anlage insgesamt ein relativ großes Einbauvolumen hat. Ferner weist der hydraulische Kraftverstärker der bekannten Bremsanlage eine Vielzahl von Dichtungen auf, die der jeweils auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft entgegenwirken. Darüber hinaus ist bei der bekannten Bremsanlage in einem Störfall, in dem die Fremd-

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druckquelle ausfällt, ein wesentlich längerer Pedalweg zurückzulegen, bis der dem hydraulischen Kraftverstärker nachgeachaltete Hauptzylinder manuell unter Druck setzbar ist.

Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs genannten Gattung mit baulich einfachen Mitteln derart auszugestalten, daß einerseits die Dichtungsreibung auf ein Minimum beschränkt ist und andererseits eine kompakte Bauweise erzielt wird.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Bremsventil in den Verstärkerkolben integriert ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung des hydraulischen Kraftverstärkers' kann demnach auf nebengeordnete Aggregate verzichtet werden, so daß insgesamt ein geringes Bauvolumen erzielt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß durch die pedalferne Stirnfläche der Kolbenstange ein Raum innerhalb des Verstärkerkolbens begrenzt ist, der eine hydraulische Verbindung zum Bremsventil hat. In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß in der pedalfernen Stirnfläche der die Kolbenstange aufnehmenden Bohrung eine Axialbohrung geringeren Durchmessers angeordnet ist und daß in der Axialbohrung ein mit einem Ventilschließglied versehener Kolben dichtend geführt ist, wobei durch das Ventilschließglied ein mit der Fremddruckquelle verbundener Kanal im Verstärkerkolben absperrbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung besteht insbesondere der Vorteil, daß einfach zu fertigende und zu montierende Bauteile

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verwendbar sind. Ferner ist beim Anmeldungsgegenstand vorgesehen, daß durch das Ventilschließglied eine Verbindung zwischen dem Ausgang der Fremddruckquelle und einem weiteren Kanal innerhalb des Verstärkerkolbens herstellbar ist und daß dieser Kanal ständig eine Verbindung zu einem drucklosen Nachlaufbehälter hat. Ist beispielsweise als Fremddruckquelle eine elektromotorisch angetriebene Druckmittelpumpe eingesetzt, so ist durch eine derartige Ausgestaltung sichergestellt, daß ein überschüssiges Flüssigkeitsvolumen unmittelbar zum drucklosen Nachlaufbehälter abgeführt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß in der Kolbenstange ein ständig mit dem drucklosen Nachlaufbehälter verbundener Kanal angeordnet ist, der eine Verbindung zum Raum hat und durch ein Zentralventil verschließbar ist. Das Zentralventil ist derart ausgebildet, daß sich bereits bei einer geringen Verschiebung der Kolbenstange das Zentralventil schließt, so daß der durch die Kolbenstange begrenzte Raum innerhalb des hydraulischen Kraftverstärkers hydraulisch abgesperrt ist. Dabei ist vorgesehen, daß zwischen der Kolbenstange und dem Verstärkerkolben eine Druckfeder eingespannt ist, die beim Bremslösevorgang dafür sorgt, daß das Zentralventil jedenfalls öffnet. Es ist somit ausgeschlossen, daß in dem Raum innerhalb des Verstärkerkolbens, der durch die Kolbenstange begrenzt wird, ein Restdruck aufrechterhalten wird.

In einer konstruktiv besonders einfachen Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes ist vorgesehen, daß zwischen der

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Druckfeder und dem Verstärkerkolben ein Federtopf eingespannt ist, in dem das Schließglied des Zentralventils gelagert ist. Dabei ist vorzugsweise der Kolben des Bremsventils über eine Druckfeder am Federtopf angestützt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Prinzipschaltbildes näher erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein hydraulischer Kraftverstärker bezeichnet, der durch ein Bremspedal 2 betätigbar ist und zur Ansteuerung eines Hauptzylinders 3 dient. Durch den Hauptzylinder sind Radbremsen 4 unter Druck setzbar. Bei der dargestellten Bremsanlage ist als Fremd-·· druckquelle eine Druckmittelpumpe 5 eingesetzt, die durch einen Elektromotor 6 angetrieben wird. Der Elektromotor ist durch einen Bremspedalkontakt 7 einschaltbar, der sich schließt, sobald eine Betätigungskraft F auf das Bremspedal 2 ausgeübt wird. Die Druckmittelpumpe 5 verfügt über eine Saugseite 8, die mit einem drucklosen Nachlaufbehälter 9 verbunden ist, und über eine Druckseite 10, die eine hydraulische Verbindung zum hydraulischen Kraftverstärker 1 hat.

Der hydraulische Kraftverstärker 1 ist im einzelnen wie nachfolgend beschrieben aufgebaut:

In einem Verstarkergehäuse 11 befindet sich eine Zylinderbohrung 12, die als Stufenbohrung ausgebildet ist, und über einen Abschnitt 13 mit geringerem Durchmesser und über einen Abschnitt 14 mit größerem Durchmesser verfügt.

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In der Zylinderbohrung 12 ist ein Verstärkerkolben 15 geführt, der durch Dichtungen 16,17 gegenüber dem Verstärkergehäuse 11 abgedichtet ist. Auch der Verstärkerkolben 15 verfügt über einen Abschnitt 18 mit größerem Durchmesser und über einen Abschnitt 19 mit geringerem Durchmesser, wobei der Abschnitt 19 mit geringerem Durchmesser des Verstärkerkolbens zusammen mit dem Verstärkergehäuse 11 einen Ringraum 20 einschließt. Der Ringraum ist hydraulisch mit der Druckseite 10 der Druckmittelpumpe 5 verbunden.

Innerhalb des Verstärkerkolbens 15 ist eine Zylinderbohrung 21 vorgesehen, in die eine druch das Bremspedal 2 verschiebbare Kolbenstange 22 ragt. Die Kolbenstange 22 verfügt über einen Ringbund 23, der sich in der aus der Darstellung ersichtlichen Bremslösestellung am Verstärkergehäuse 11 abstützt. Im Bremslösezustand wird eine derartige Lage der Kolbenstange 22 dadurch erreicht, daß eine sich am Verstärkergehäuse 11 abstützende Druckfeder 24 über einen Federteller 25 eine Kraft auf eine mit dem Bremspedal verbundene Betätigungsstange 26 ausübt. Zwischen der Kolbenstange 22 und dem Verstärkergehäuse ist eine Ringdichtung 27 angeordnet.

Im Verstärkerkolben ist ein erster Druckmittelkanal 28 angeordnet, der eine Verbindung zum Ringraum 20 hat und zu einem zentrisch zur Kolbenstange 22 angeordneten Ventilsitz 29 führt. Am pedalseitigen Ende des Ventilsitzes ist eine Ventilkugel 30 zur Anlage bringbar, die in einem Kolben 31 gelagert ist. Der Kolben 31 ist innerhalb einer Sylinderbohrung 32 geführt, die einen geringeren Durch-

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messer als die Bohrung 21 hat. Desweiteren verfügt der Verstärkerkolben 15 über einen Druckmittelkanal 33, durch den von der Druckmittelpumpe 5 gefördertes Volumen über entsprechende Druckleitungen zum drucklosen Nachlaufbehälter 9 abführbar ist. Der Kolben 31 ist darüber hinaus mit einer Ringdichtung 34 versehen, die die Abschnitte verschiedenen Durchmessers der Zylinderbohrung 21 voneinander trennt.

In der Zylinderbohrung 21 entsteht beim Übergang auf die Zylinderbohrung 32 ein Absatz, in dem ein Pedertopf 35 abgestützt ist. Am äußeren Umfang des Federtopfes 35 ist eine Druckfeder 36 abgestützt, die sich darüber hinaus an der pedalfernen Stirnfläche der Kolbenstange 22 abstützt. Innerhalb des Federtopfes 35 ist eine v/eitere Druckfeder 37 angeordnet, die sich einerseits am Federtopf 35 und andererseits am Kolben 31 abstützt und den Ventildurchgang 30,29 in Schließrichtung des Ventildurchgangs beaufschlagt. Des weiteren ist am Federtopf 35 ein Ventilschließglied 38 angeordnet, das Bestandteil eines sogenanntem Zentralventils ist und über einen Gehäusekanal 39 und einen Ventilsitz 40 einen Gehäuseraum 41 vom drucklosen Wachlaufbehälter 9 absperren kann.

Nachfolgend ist die Wirkungsweise der beschriebenen Bremsanlage näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen ist, in der alle beweglichen Teile des hydraulischen Kraftverstärkers 1 die aus der Darstellung ersichtliche Lage einnehmen. Sobald eine Betätigungskraft F auf das Bremspedal 2 ausgeübt wird, wird der Bremspedalkontakt 7 geschlossen, wodurch der Elektromotor 6 in

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Betrieb genommen wird und die Druckmittelpumpe 5 anläuft, /in der Druckseite 10 der Druckmittelpumpe 5 tritt nunmehr ein Flüssigkeitsvolumen aus, das zunächst die Ventilkugel 30 mit dem Kolben 31 in der Darstellung nach rechts verschiebt, so daß das von der Druckmittelpumpe 5 bereitgestellte Flüssigkeitsvolumen zunächst über den Gehäusekanal 33 zum drucklosen Nachlaufbehälter 9 abfließen kann. Bei einer Erhöhung der auf das Bremspedal 2 ausgeübten Betätigungskraft wird die Kolbenstange 22 in Bremsbetätigungsrichtung verschoben, so daß das Ventilschließglied 38 am Ventilsitz 40 zur Anlage kommt, so daß das Zentralventil 38,40 geschlossen ist und der Gehäuseraum 41 hydrau- lisch abgeschlossen ist.

Innerhalb des Gehäuseraumes 41 entsteht nunmehr allein dadurch die Kraftbeaufschagung der Kolbenstange 22 ein hydraulischer Druck, der auf den Kolben 31 einwirkt und dafür sorgt, daß die Ventilkugel 30 mit einer größeren Kraft gegen den Ventilsitz 29 gedrückt wird. Damit steigt der Druck an der Druckseite 10 der Druckmittelpumpe 5 an, wodurch sich auch der Druck im Gehäuseringraum 20 erhöht. Nunmehr wird auf den Verstärkerkolben 15 eine hydraulische Kraft ausgeübt, die zu einer Verschiebung des Kolbens 18 führt. Eine Verschiebung des Verstärkerkolbens 18 überträgt sich auf den Hauptzylinder 3, durch den in einer entsprechenden Arbeitskammer ebenefaIls ein hydraulischer Druck entsteht, der sich zu den Radbremsen 4 fortpflanzt und für eine entsprechende Abbremsung des Fahrzeuges sorgt.

V/ird in einem derartigen Betriebszustand die Betätigungs-kraft F auf das Bremspedal 2 nicht erhöht, so sinkt der

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hydraulische Druck im Gehäuseraum 41 ab, wodurch sich die ebenfalls die auf den Kolben 31 einwirkende Kraft vermindert, so daß ein größeren Flüssigkeitsvolumen zum drucklosen Nachlaufbehälter 9 abgeführt wird und der Bremskraftverstärker 1 in eine Gleichgewichtsstellung gelangt.

Beim Bremslösevorgang kehren sich die beschriebenen Bewegungsvorgänge um, bis der hydraulische Kraftverstäker 1 wiederum die aus der Darstellung ersichtliche Position eingenommen hat. Dabei sorgt die Druckfeder 36 dafür, daß das Zentralventil 38,40 mit Sicherheit öffnet, so daß verhindert ist, daß im Gehäuseraum 41 ein. Restdruck aufrechterhalten wird.

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Claims

ALFRED TEVES GMBH 15. Oktober 1984

Frankfurt am Main ZL/Je/be-Zi

P 5661 / 1390P H. v. Hayn - 4 N. Ocvirk - 2

Patentansprüche

1. Hydraulischer Kraftverstärker, insbesondere zur Ansteuerung eines Hauptzylinders in Kraftfahrzeugbremsanlagen, bei der ein Verstärkerkolben durch Druckbeaufschlagung in Betätigungsrichtung verschiebbar ist, wobei der Betätigungsdruck durch ein an einer Fremddruckquelle angeschlossenes und' mittels einer pedalbetätigbaren Kolbenstange hydraulisch ansteuerbares Bremsventil einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsventil (30,31,29) in den Verstärkerkolben (15) integriert ist.

2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß durch die pedal ferne Stirnfläche der Kolbenstange 22 ein Raum (41) innerhalb des Verstärkerkolbens (15) begrenzt ist, der eine hydraulische Verbindung zum Bremsventil (29,30,31) hat.

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Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der pedalfernen Stirnfläche der die Kolbenstange (22) aufnehmenden Bohrung (21) eine Axialbohrung (32 geringeren Durchmesser angeordnet ist und daß in der Axialbohrung (32) ein mit einem Ventilschließglied (30) versehener Kolben (31) gedichtet geführt, wobei durch das Ventilschließglied (30) ein mit der Fremddruckquelle (5) verbundener Kanal (28) im Verstärkerkolben (15) absperrbar ist.

Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Ventilschließglied (30) eine Verbindung zwischen dein Ausgang (10) der Fremddruckquelle (5) und einem weiteren Kanal (36) innerhalb des Verstärkerkolbens (15) herstellbar ist und daß dieser Kanal (36) ständig eine Verbindung zu einem drucklosen Nachlaufbehälter (9) hat.

Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (22) ein ständig mit dem drucklosen Nachlaufbehälter (9) verbunderer Kanal (39) angeordnet ist, der eine Verbindung zum Gehäuseraum (41) hat und durch ein Zentralventil (40,38) verschießbar ist.

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6. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet, daß zwischen der Kolbenstange (22) und dem Verstärkerkolben (15) eine Druckfeder (36) eingespannt ist.

7. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 6 und einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chnet, daß zwischen der Druckfeder (36) und dem Verstärkerkolben (15) ein Federtopf (35) eingespannt ist, in dem das Schließglied (38) des Zentralventils (38,40) gelagert ist.

8. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzei chnet, daß der Kolben (31) des Bremsventils (29,30,31) über eine Druckfeder (37) am Federtopf (35) abgestützt ist.