DE3523372A1 - Bremsdruckgeber fuer eine hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsdruckgeber für eine hydrau­ lische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, dessen Arbeitskammer in der Bremslöse­ stellung über ein durch den Betätigungshub des Hauptzylinder­ kolbens schließbares Ventil mit einem drucklosen Ausgleichsbe­ hälter in Verbindung steht, und mit einem dem Hauptbrems­ zylinder vorgeschalteten, hydraulischen Bremskraftverstärker mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verstärkerkolben, der die Verstärkerkammer durchgreift.

Um bei Bremsdruckgebern dieser Art in der Arbeitskammer des Hauptbremszylinders einen Bremsdruck aufbauen zu können, müssen der Verstärkerkolben und der Hauptzylinderkolben zu­ nächst soweit verschoben werden, bis das im Hauptzylinder angeordnete Ventil geschlossen und die Verbindung zum druck­ losen Ausgleichsbehälter unterbrochen ist. Wegen der Reibung der Kolbendichtungen und der Rückstellkräfte der vorhandenen Rückstellfedern ist für die Verschiebung der beiden Kolben bei einer üblichen und für die Gesamtauslegung des Bremsdruckge­ bers günstigen Größe der Wirkflächen des Verstärkerkolbens der Aufbau eines relativ großen Drucks im Bremskraftverstärker von ca. 6 bis 8 bar erforderlich. Entsprechend hoch sind somit auch die Ansteuerkräfte, die am Betätigungsorgan des Brems­ kraftverstärkers, beispielsweise einem Bremspedal aufgebracht werden müssen, bevor in der Bremsanlage ein Bremsdruck aufge­ baut werden kann. Dies wird bei der Betätigung der Bremsanlage als nachteilig empfunden.

Bei einem in der deutschen Patentanmeldung P 34 40 203.9 be­ schriebenen derartigen Bremsdruckgeber ist zur Verringerung des Drucks in der Verstärkerkammer des Bremskraftverstärkers und des Bremspedalwegs, die erforderlich sind, um in der Anbremsphase ein Schließen des Zentralventils im Hauptbrems­ zylinder herbeizuführen, der Ventilsitz des Zentralventils in einem Kolben angeordnet, der relativ zum Verstärkerkolben verschiebbar und mit dem Druck im Verstärkerraum beaufschlag­ bar ist. Die Verschiebung des Kolbens wird bereits mit einem geringen Verstärkerdruck erreicht, so daß das Zentral­ ventil bereits geschlossen wird, bevor sich der Verstärkerkol­ ben in Betätigungsrichtung bewegt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie sehr aufwendig ist, da sowohl die Verstär­ kerkammer als auch die Arbeitskammer des Hauptbremszylinders gegenüber einem weiteren Kolben abgedichtet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brems­ druckgeber der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln die Einleitung eines Bremsvorganges mit einer kleinen Ansteu­ erkraft und einen geringen Druck in der Verstärkerkammer zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stufenkolben aus zwei relativ zueinander axial bewegbaren Kolben von unterschiedlichem Querschnitt zusammengesetzt ist, wobei an den Kolben Anschläge vorgesehen sind, die die Größe der Relativbewegung der Kolben auf ein Maß begrenzen, das we­ nigstens etwa der Größe des Schließweges des Ventils im Haupt­ bremszylinder entspricht, und daß auf beide Kolben in Brems­ löserichtung federnde Mittel einwirken, durch die Kolben in Anlage aneinander und der Kolben kleineren Querschnitts in Anlage an einen Gehäuseanschlag bewegbar sind. Damit wird erreicht, daß in der Anbremsphase bis zum Schließen des Ven­ tils im Hauptbremszylinder die gesamte Querschnittsfläche des größeren der beiden Kolben als vom Druck in der Verstärker­ kammer beaufschlagte Wirkfläche zur Verfügung steht, um die erforderliche Verschiebekraft zur Überwindung der Dichtungs­ reibung und der Rückstellfedern zu erzeugen. Das Schließen des Ventils im Hauptbremszylinder kann daher mit einem geringen Druck in der Verstärkerkammer bewirkt werden. Der kleinere der beiden Kolben bleibt dabei zunächst in Anlage an dem Gehäuse­ anschlag und trägt dadurch gleichzeitig zur Verringerung des anfänglichen Verschiebewiderstands bei.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der Kolben kleineren Querschnitts ein Gegenlager für eine Steuervorrichtung zur Betätigung des Steuerventils des Bremskraftverstärkers bildet. Da der Kolben kleineren Querschnitts in der Anbremsphase bis zum Schließen des Ventils des Hauptbremszylinders in Anlage am Gehäuseanschlag stehen­ bleibt, wird durch diese Weiterbildung der Betätigungsweg am Steuerorgan des Bremsdruckgebers auf den zur Betätigung des Steuerventils erforderlichen Weg beschränkt. Der Leerweg am Steuerorgan, beispielsweise einem Bremspedal, wird dadurch auf ein Mimimum reduziert. Außerdem vermindert sich der Gesamt­ betätigungsweg des Bremsdruckgebers um den Weg, um den beide Kolben auseinanderfahren.

Vorzugsweise ist an den beiden, den Stufenkolben bildenden Kolben des Bremskraftverstärkers eine Feder abgestützt, die bei einer Auseinanderbewegung der Kolben zunehmend gespannt wird. Durch eine derartige Feder wird ein Sprung in der Druck-Weg-Kurve des Bremskraftverstärkers und die Wahrnehmung eines Druckpunktes am Steuerorgan des Bremskraftverstärkers vermieden. Weiterhin wird das Aufeinandertreffen der Kolbenan­ schläge nach dem Auseinanderfahren der beiden Kolben gedämpft.

Ein besonders günstiger Kurvenverlauf wird erfindungsgemäß durch eine Feder erzielt, die so bemessen ist, daß ihre Feder­ kraft von einer geringen Ausgangsgröße nach einer Relativbe­ wegung der Kolben, die gleich dem Schließweg des Ventils im Hauptbremszylinder ist, auf eine Größe ansteigt, die etwa gleich der Kraft ist, die der angesteuerte Verstärkerdruck an dem Kolben kleineren Querschnitts hervorruft. Sobald das Ventil im Hauptbremszylinder geschlossen ist, beginnen sich dann beide Kolben des Stufenkolbens gemeinsam zu bewegen, so daß die wirksame Verstärkerkolbenfläche beim Einsetzen des Druckaufbaus im Hauptbremszylinder dem gewünschten Überset­ zungsverhältnis entspricht.

Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung des Bremsdruckgebers wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Kolben kleineren Querschnitts mit einem an seinem Ende ausge­ bildeten Ringbund eine Sackbohrung in dem Kolben größeren Querschnitts eingreift und daß zwischen dem Ringbund und einem am offenen Ende der Sackbohrung lösbar befestigten Anschlag­ ring eine Druckfeder eingespannt ist, die den Kolben kleineren Querschnitts umgibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur einen Längsschnitt durch den Hauptbremszylinder und die Verstärkerkammer eines erfindungsgemäßen Bremsdruckgebers, der zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremsanlage dient.

Der in der Zeichnung dargestellte Bremsdruckgeber besteht aus einem Bremskraftverstärker 1 und einem Hauptbremszylinder 2, die in einem gemeinsamen Gehäuse 3 angeordnet sind. Zur Be­ tätigung des Bremskraftverstärkers 1 ist ein Bremspedal 4 vorgesehen, das über eine Druckstange 5 auf eine Steuerstange 6 mit einer Querbohrung 7 einwirkt. Die Steuerstange 6 ragt in eine Verstärkerkammer 8 und ist in der Bohrung einer Kolben­ hülse 9 geführt und abgedichtet. Mit ihrem dem Bremspedal 4 zugewandten Ende ist die Kolbenhülse 9 in einer Bohrung 10 in der Wand des Gehäuses 3 abgedichtet und geführt. Ein Anschlag­ bund 11 der Kolbenhülse 9 liegt an einem Gehäuseanschlag 12 an. Im Bereich der Querbohrung 7 ist in der Kolbenhülse 9 ein Längsschlitz 13 ausgebildet, durch den ein Hebelarm eines nicht dargestellten Scherenhebels radial in die Querbohrung 7 einführbar ist. Ein zweiter Hebelarm des Scherenhebels ist parallel dazu in den Längsschlitz 13 einsteckbar. Mit Hilfe des Scherenhebels wird eine Relativbewegung zwischen der Steuerstange 6 und der Kolbenhülse 9 an ein nicht dargestell­ tes Steuerventil zur Steuerung des Verstärkerdrucks übertra­ gen, wie es in der DE-OS 31 08 908 im einzelnen beschrieben ist.

Auf der dem Bremspedal 4 abgewandten Seite ist die Kolbenhülse 9 mit einem Anschlagkopf 14 verschraubt. Der Anschlagkopf 14 liegt mit seiner Stirnfläche 15 am Boden 16 einer Sackbohrung 17 an, die in einem die Verstärkerkammer 8 zum Hauptbremszy­ linder 3 hin begrenzenden Verstärkerkolben 18 ausgebildet ist. Der Verstärkerkolben 18 ist in einer Gehäuselängsbohrung 19 gedichtet und geführt, die die mit einem drucklosen Aus­ gleichsbehälter 20 verbundene Ausgleichskammer 21 des Haupt­ bremszylinders 2 bildet. Der Anschlagkopf 14 ist mit einem Ringbund 22 in der Sackbohrung 17 geführt. Zwischen dem Ring­ bund 22 und einem am offenen Ende der Sackbohrung 17 befestig­ ten Sprengring 23 ist eine Druckfeder 24 angeordnet. Die Druckfeder 24 stützt sich über einen Ring 25 an dem Ringbund 22 und über einen Anschlagring 26 an dem Sprengring 23 ab. Der Anschlagring 26 begrenzt zusammen mit einer Stufe 27 am An­ schlagkopf 14 die mögliche Relativbewegung zwischen der Kol­ benhülse 9 und dem Verstärkerkolben 18 auf den Betrag S. Das Druckmittel in der Verstärkerkammer 8 kann über Bohrungen 29, 30 in das Innere der Kolbenhülse 9 und zwischen die Stirn­ fläche 15 und den Boden 16 gelangen.

Der durch den Bremskraftverstärker 1 betätigbare Hauptbrems­ zylinder 2 enthält einen Hauptzylinderkolben 31, der mit seinem einen Ende in einer Vertiefung 32 im Verstärkerkolben 18 gelagert und abgestützt ist und mit seinem anderen Ende eine Arbeitskammer 33 des Hauptbremszylinders 2 begrenzt. An die Arbeitskammer 33 sind Radbremsen 34 angeschlossen. Der Hauptzylinderkolben 31 hat eine Zentralbohrung 35, in der ein Ventilsatz 36 angeordnet ist, der mit einem in der Zentral­ bohrung 35 axial verschiebbar geführten Verschlußelement 37 ein Zentralventil bildet, über das in der dargestellten Offen­ stellung die Arbeitskamer 33 mit der Ausgleichskammer 21 verbunden ist. Das Verschlußelement 37 wird dabei mit Hilfe eines Teleskopgestänges 38, einer Hauptzylinderrückstellfeder 39 und einer Ventilfeder 40 in Offenstellung gehalten.

Die Wirkungsweise des Bremsdruckgebers wird nachfolgend näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen wird, in dem die beweglichen Teile die in der Zeichnung dargestellte Posi­ tion einnehmen. In dieser Stellung sind die Arbeitskammer 33 des Hauptbremszylinders 2 und die Verstärkerkammer 8 des Bremskraftverstärkers 1 drucklos. Das Zentralventil 36, 37 ist offen und der Hauptzylinderkolben 31 und der Verstärkerkolben 18 werden miteinander von der Hauptzylinderrückstellfeder 39 gegen den Anschlagkopf 14 der Kolbenhülse 9 gedrückt, die mit ihrem Anschlagbund 11 am Gehäuseanschlag 12 anliegt.

Wird das Bremspedal 4 betätigt, so wird zunächst die Steuer­ stange 6 in der Zeichnung nach links verschoben und es wird vom nicht dargestellten Scherenhebel das Steuerventil des Bremskraftverstärkers 1 geöffnet, so daß der Druck in der Verstärkerkammer 8 ansteigt. Der Druck beaufschlagt sogleich die gesamte Querschnittsfläche des Verstärkerkolbens 18 und kann daher schon bei einer geringen Höhe von etwa 3 bar die Dichtungsreibung und die Kräfte der Druckfeder 24 und der Hauptzylinderrückstellfeder 39 überwinden, so daß sich der Verstärkerkolben 18 und der Hauptzylinderkolben 31 in Betäti­ gungsrichtung zu bewegen beginnen. Der eingesteuerte Verstär­ kerdruck ist ebenfalls an der Ringfläche der Kolbenhülse 9 wirksam, wodurch diese in Anlage an dem Gehäuseanschlag 12 ge­ halten wird, denn die Kraft der Druckfeder 24 ist anfänglich geringer als die auf die Kolbenhülse 9 einwirkende Druckkraft.

Wird der Druck in der Verstärkerkammer 8 durch Erhöhung der Betätigungskraft am Bremspedal 4 weiter gesteigert, so ver­ schieben sich der Verstärkerkolben 18 und der Hauptzylinder­ kolben 31 weiter in Betätigungsrichtung, bis der Ventilsitz 36 am Verschlußelement 37 zur Anlage kommt und dadurch das Zen­ tralventil geschlossen wird. Gleichzeitig kommt der Anschlag­ ring 26 in Eingriff mit der Stufe 27, wobei die Federkraft der Druckfeder 24 durch das Zusammendrücken inzwischen so weit angestiegen ist, daß sie etwa der Druckkraft entspricht, mit der die Kolbenhülse 9 gegen den Gehäuseanschlag 12 gedrückt wird. Durch die Wirkung der Druckfeder 24 sind daher beim Anlegen des Anschlagringes 26 an die Stufe 27 die auf die Kolbenhülse 9 einwirkenden Kräfte weitgehend ausgeglichen, so daß zur weiteren Verschiebung des Verstärkerkolbens 18 nach dem Ankuppeln der Kolbenhülse 9 kein sprunghafter Anstieg des Verstärkerdrucks notwendig ist. Der Druckaufbau in der Ar­ beitskammer 33 des Hauptbremszylinders 2 erfolgt nach dem Schließen des Zentralventils 36, 37 durch gemeinsames Ver­ schieben des Verstärkerkolbens 18 und der Kolbenhülse 9, sowie des Hauptzylinderkolbens 31. Die hydraulische Wirkfläche in der Verstärkerkammer 8, die für die Erzeugung der auf den Hauptzylinderkolben 31 einwirkenden Betätigungskraft maßgebend ist, ergibt sich dabei aus der Differenz der wirksamen Quer­ schnittsflächen des Verstärkerkolbens 18 und der Kolbenhülse 9. Die Betätigungskraft am Bremspedal entspricht dabei jeweils der Kraft, die durch die Beaufschlagung der Steuerstange 6 mit dem Verstärkerdruck erzeugt wird.

Da zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 1 die Relativbe­ wegung zwischen der Steuerstange 6 und der Kolbenhülse 9 aus­ genutzt wird, indem die Kolbenhülse 9 mit ihrem Längsschlitz 13 das Gegenlager für den nicht dargestellten Scherenhebel bildet, ist zur Überwindung des Betätigungswegs S zum Schlie­ ßen des Zentralventils 36, 37 kein entsprechender Weg des Bremspedals 4 mehr erforderlich. Der Leerweg des Bremspedals 4 bei Einleitung eines Bremsvorgangs beschränkt sich somit auf den Weg, der zum Öffnen des Steuerventils benötigt wird.

Beim Bremslösevorgang, der durch Verminderung der Betätigungs­ kraft am Bremspedal 4 eingeleitet wird, kehren sich die be­ schriebenen Bewegungsvorgänge um und die einzelnen Bauteile gelangen wieder in ihre aus der Zeichnung ersichtliche Ruhe­ stellung.

Bezugszeichenliste

• 1 Bremskraftverstärker
  2 Hauptbremszylinder
  3 Gehäuse
  4 Bremspedal
  5 Druckstange
  6 Steuerstange
  7 Querbohrung
  8 Verstärkerkammer
  9 Kolbenhülse
  10 Bohrung
  11 Anschlagbund
  12 Gehäuseanschlag
  13 Längsschlitz
  14 Anschlagkopf
  15 Stirnfläche
  16 Boden
  17 Sackbohrung
  18 Verstärkerkolben
  19 Gehäuselängsbohrung
  20 Ausgleichsbehälter
  21 Ausgleichskammer
  22 Ringbund
  23 Sprengring
  24 Druckfeder
  25 Ring
  26 Anschlagring
  27 Stufe
  29 Bohrung
  30 Bohrung
  31 Hauptzylinderkolben
  32 Vertiefung
  33 Arbeitskammer
  34 Radbremse
  35 Zentralbohrung
  36 Ventilsitz
  37 Verschlußelement
  38 Teleskopgestänge
  39 Hauptzylinderrückstellfeder
  40 Ventilfeder

Claims (5)

1. Bremsdruckgeber für eine hydraulische Bremsanlage, insbe­ sondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, dessen Arbeitskammer in der Bremslösestellung über ein durch den Betätigungshub des Hauptzylinderkolbens schließbares Ventil mit einem drucklosen Ausgleichsbehälter in Verbindung steht, und mit einem dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten, hydraulischen Bremskraftverstärker mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verstärkerkolben, der die Verstärkerkammer durchgreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben aus zwei relativ zueinander axial bewegbaren Kolben (9, 18) von unterschiedlichem Querschnitt zusammengesetzt ist, wobei an den Kolben (9, 18) Anschläge (15, 16, 26, 27) vorgesehen sind, die die Relativbewegung auf ein Maß (S) begrenzen, das wenig­ stens etwa der Größe des Schließweges des Ventils (36, 37) im Hauptbremszylinder (2) entspricht und, daß auf beide Kolben (9, 18) in Bremslöserichtung federnde Mittel (24, 39) ein­ wirken, durch die die Kolben (9, 18) in Anlage aneinander und der Kolben (9) kleineren Querschnitts in Anlage an einen Gehäuseanschlag (12) bewegbar sind.

2. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) kleineren Querschnitts ein Gegenlager (13) für eine Steuervorrichtung zur Betätigung des Steuerventils des Bremskraftverstärkers (1) bildet.

3. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an beiden Kolben (9, 18) eine Feder (24) derart abgestützt ist, daß sie bei einer Auseinanderbewegung der Kolben (9, 18) zunehmend gespannt wird.

4. Bremsdruckgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) so bemessen ist, daß ihre Federkraft von einer geringen Ausgangsgröße nach einer Relativbewegung der Kolben (9, 18) die gleich dem Schließweg (S) des Ventils (36, 37) im Hauptbremszylinder (2) ist, auf eine Größe ansteigt, die etwa gleich der Kraft ist, die der eingesteuerte Ver­ stärkerdruck an dem Kolben (9) kleineren Querschnitts hervor­ ruft.

5. Bremsdruckgeber nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9) kleineren Querschnitts mit einem an seinem Ende ausgebildeten Ringbund (22 ) in eine Sackbohrung (17) in den Kolben (18) größeren Querschnitts eingreift und daß zwischen dem Ringbund (22) und einem am offenen Ende der Sackbohrung (17) lösbar befestigten Anschlag­ ring (23, 26) eine Druckfeder (24) eingespannt ist.