DE3542418A1 - Hydraulischer kraftverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftverstär­ ker, insbesondere zur Betätigung von Hauptzylindern in Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einer Druckmittelquelle, einer Ventileinrichtung, durch die in Abhängigkeit von einer Betätigungskraft hydraulischer Druck in einen Ver­ stärkerraum einsteuerbar ist und mit einem den Verstärker­ raum begrenzenden, axial verschiebbaren, gestuften Ver­ stärkerkolben, der zwei miteinander verbundene, um ein vorgegebenes Stück axial relativ zueinander bewegbare Kolbenteile unterschiedlicher Durchmesser aufweist, nach Patent (Patentanmeldung P 35 26 475.6).

Ein derartiger Kraftverstärker ist in der DE-OS 33 15 730.8 vorgeschlagen worden. Bei diesem Kraftverstär­ ker trägt die pedalseitige Stirnfläche des Verstärker­ kolbens einen Fortsatz, der in einem pedalseitigen, ver­ größerten Kopf endet. Der Kopf bzw. der Fortsatz ist mit einem axialen Spiel in einem Ringkolben gelagert, der Bestandteil einer Kolbenstange ist, die mit einem Brems­ pedal in Verbindung steht. Der Ringkolben verfügt über einen sich axial nach außen erstreckenden Ringbund, der sich in der Bremslösestellung an einer Schulter des Gehäuses abstützt. Wird eine Betätigungskraft auf das Bremspedal ausgeübt, so verschiebt sich der Kernkolben gegen die Kraft einer Feder, wodurch über ein Bremsventil zunächst der Verstärkerraum von einem drucklosen Nachlauf­ behälter getrennt wird. Bei einer Krafterhöhung am Brems­ pedal hat eine fortgesetzte Verschiebung des Steuerschie­ bers des Bremsventils zur Folge, daß aus einer Druckquelle Druckmittel in den Verstärkerraum strömt, wodurch der Ver­ stärkerkolben verschoben wird und eine Relativverschiebung gegenüber dem Ringkolben ausführt. Bei einem gewissen Druckniveau im Verstärkerraum wird sich der Verstärkerkol­ ben bei Überwindung der Reibungen mit dem Hauptzylinder­ kolben in Betätigungsrichtung in Bewegung setzen, so daß in der Arbeitskammer des Hauptzylinders ein hydraulischer Druck entsteht. Bei einem zweiten, ebenfalls vorbestimm­ baren Druck im Verstärkerraum des hydraulischen Kraftver­ stärkers wird sich der Verstärkerkolben um das Axialspiel gegenüber dem Ringkolben verschoben haben, so daß der Kopf des Verstärkerkolbens an der entsprechenden Gegenfläche des Ringkolbens zur Anlage kommt. Es kann dabei zu einer relativ starken Geräuschentwicklung und zu einem harten Anschlagen der beiden Kolben kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem hydraulischen Kraftverstärker des in Frage stehenden Typs sowohl ein hartes Anschlagen und eine Geräuschentwicklung beim Betätigen zu verhindern, als auch eine Leerwegverkür­ zung durch ein rasches Schließen der Zentralventile zu er­ reichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verstärkerkolben an seinem pedalfernen Ende mit einer Bohrung versehen ist, in der ein Hilfskolben längsver­ schiebbar dichtend gelagert ist, der mit dem Kolben des Hauptzylinders in Wirkverbindung steht, wobei der Hilfs­ kolben mit dem Verstärkerkolben einen Raum einschließt, der über einen im Verstärkerkolben vorgesehenen Kanal mit dem Verstärkerraum verbunden ist.

Vorzugsweise ist in den Kanal, der den Raum zwischen dem Hilfskolben und dem Verstärkerkolben mit dem Verstärker­ raum verbindet, eine Drossel eingeschaltet, die ein ver­ zögertes Ein- bzw. Ausströmen des Druckmittels in den Raum bewirkt, so daß der Hilfskolben bei Bremsbeginn dem Ver­ stärkerkolben vorauseilt und die Kolben des Hauptzylinders im Betätigungssinne so weit verschiebt, daß die an den Kolben befindlichen Zentralventile sofort schließen und die Arbeitskammern des Hauptzylinders vom Nachlauf- bzw. Vorratsbehälter absperren.

Zweckmäßigerweise ist dabei die Bohrung am pedalfernen Ende des Verstärkerkolbens als Sacklochbohrung ausgebil­ det, wobei der Verstärkerkolben an diesem Ende mit einem sich radial nach innen zu bis in den Bereich der Bohrung erstreckenden Vorsprung, beispielsweise einem mit dem Ver­ stärkerkolben verbördelten, verstemmten oder verschweißten Anschlagring oder Kragen versehen ist. Dieser Kragen begrenzt die Hubbewegung des Hilfskolbens und stellt sicher, daß beim eigentlichen Bremsvorgang der Verstärker­ kolben und der Hilfskolben wie ein einziger Kolben wirken, und daß in der Bremslösestellung der Hilfskoben stets eine bestimmte Bereitschaftsstellung relativ zum Verstärker­ kolben einnimmt.

Mit Vorteil ist der Hilfskolben an seinem dem Bremspedal zugekehrten Ende mit einem Zapfen oder einer Nase ver­ sehen, die in eine Sacklochbohrung oder Langsbohrung des Verstärkerkolbens eintaucht und eine bestimmte Dämpfungs­ wirkung erzeugt, indem sie Druckmittel aus der Sackloch­ bohrung verdrängt bzw. in diese hineinsaugt.

Zweckmäßigerweise ist zwischen der Nase und dem Boden der Sacklochbohrung eine Druckfeder eingespannt, die den Hilfskolben in Betätigungsrichtung beaufschlagt, so daß gewährleistet ist, daß der Hilfskolben ständig am Stößel des Hauptzylinderkolbens anliegt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsformen zu. Eine davon ist in der anhängenden Zeichnung näher dar­ gestellt, die einen hydraulischen Kraftverstärker im Längsschnitt zeigt.

ln der Darstellung ist mit 1 ein Verstärkergehäuse bezeichnet, in dem eine Zylinderbohrung 2 vorgesehen ist. Im Bohrungsabschnitt 3 kleineren Durchmessers der Zylinderbohrung 2 ist ein Verstärkerkolben 5 abgedichtet gelagert, während im Bohrungsabschnitt 6 ein zweiter Kolbenteil 7 des Verstärkerkolbens 5 abgedichtet angeord­ net ist.

Der gestufte Kolbenteil 7 ist rohrförmig mit einer durch­ gehenden, mehrfach abgestuften Bohrung ausgebildet. In einem ersten Bohrungsabschnitt 8 des Kolbenteils 7 ist ein Kernkolben 9 abgedichtet geführt, der mit einer mit einem (nicht dargestellten) Bremspedal verbindbaren Druckstange 10 in Verbindung steht. Im pedalfernen Ende des Kolbens 5 ist ein Hilfskolben 11 in einer Sacklochbohrung 4 dichtend geführt, wobei der Raum 15 zwischen dem Hilfskolben 11 und der pedalfernen Stirnfläche 17 des Verstärkerkolbens 5 un­ mittelbar vom Druckmittel beaufschlagbar ist.

In dem mit dem Hauptzylindergehäuse 18 verschraubten Ver­ stärkergehäuse 1 ist ein Ventilgehäuse eines Bremsventils angeordnet, in dem ein Steuerschieber 29 axial ver­ schiebbar gelagert ist. Der Steuerschieber 29 ist im wesentlichen zylindrisch und verfügt über eine durch­ gehende Axialbohrung 30, die in der Bremslösestellung über eine Radialbohrung 32 eine hydraulische Verbindung zu einem (nicht dargestellten) drucklosen Nachlaufbehälter herstellt. Somit ist in der Bremslösestellung des hydrau­ lischen Kraftverstärkers atmosphärischer Druck im Verstär­ kerraum 27 hergestellt. Des weiteren verfügt der Steuer­ schieber 29 über einen Radialkanal 31, über den, durch Verbindung über eine am Steuerschieber 29 vorgesehene Ringnut, bei entsprechender Verschiebung des Steuerschie­ bers 29, ein Gehäusekanal 34, an den eine (gleichfalls nicht dargestellt) Druckmittelquelle anschließbar ist, mit dem Verstärkerraum 27 verbindbar ist. Der Steuerschieber 29 ist durch eine Druckfeder 35 in Bremslöserichtung vor­ gespannt.

An dem in der Darstellung rechten Ende des Steuerschiebers 29 greift über ein Zwischenglied das Ende eines ersten Hebels 38 an, dessen anderes Ende in einer Ausnehmung 39 des Kolbenteils 7 eingreift. Mit dem ersten Hebel 38 ist über eine Drehverbindung 40 ein zweiter Hebel 41 verbun­ den, der mit seinem in der Darstellung oberen Ende orts­ fest im Gehäuse 1 bis 12 gelagert ist und mit seinem in der Darstellung unteren Ende in eine Ausnehmung 42 des Kernkolbens 9 eingreift. Der Kernkolben 9 ist in Brems­ betätigungsrichtung axial gegenüber dem Kolbenteil 7 ver­ schiebbar.

Nachfolgend ist die Arbeitsweise des hydraulischen Kraft­ verstärkers näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen wird, in dem alle beweglichen Teile die aus der Darstellung ersichtliche Position einnehmen. Der Ver­ stärkerraum 27 des hydraulischen Kraftverstärkers ist über den Steuerschieber 29 mit dem drucklosen Nachlaufbehälter verbunden, so daß auf den Verstärkerkolben 5 und den vom Verstärkerkolben betätigten (in der Zeichnung nicht darge­ stellten) Hauptzylinder keine Kraft ausgeübt wird und die an den Hauptzylinder angeschlossenen Radbremsen somit drucklos sind.

Wird eine Betätigungskraft F auf das Bremspedal ausgeübt, so verschiebt sich der Kernkolben 9 gegen die Kraft der Druckfeder 43 nach links, wodurch der zweite Hebei 41 eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn um die ortsfeste Lager­ stelle 12 ausführt. Aufgrund der den Verstärkerkolben 5 und die Hauptzylinder dichtenden Dichtungen sowie zusätz­ lich vorgesehener Rückstellfedern wird dem in der Darstel­ lung unteren Ende des ersten Hebels 38 zunächst ein rela­ tiv großer Widerstand hingegen gesetzt, so daß das in der Darstellung obere Ende des Hebels den Steuerschieber 29 des Bremsventils in der Darstellung nach links bewegt, so daß durch den Steuerschieber 29 zunächst die Radialbohrung 32 des Bremsventils verschlossen wird, so daß der Ver­ stärkerraum 27 vom drucklosen Nachlaufbehälter getrennt ist. Bei einer Krafterhöhung am Bremspedal hat eine fort­ gesetzte Verschiebung des Steuerschiebers 29 zur Folge, daß der Gehäusekanal 34 über die Ringnut mit dem Radial­ kanal 31 des Steuerschiebers 29 verbunden wird, so daß aus der Druckquelle Druckmittel in den Verstärkerraum 27 strömt, das einerseits den Kernkolben 9 mit seiner relativ geringen wirksamen Fläche unter Druck setzt und anderer­ seits auf den Verstärkerkolben 5 einwirkt, wodurch dieser in der Darstellung nach links verschoben wird. Gleich­ zeitig wirkt das über den im Verstärkerkolben 5 angeordne­ ten Kanal 16 in den Raum 15 zwischen dem Hilfskolben 11 und der Stirnfläche des Verstärkerkolbens 5 einströmende Druckmittel auf den Hilfskolben 11 im Betätigungssinne ein, so daß dieser dem Verstärkerkolben 5 vorauseilt, bis der Hilfskolben 11 am Kragen 14 des Verstärkerkolbens 5 anschlägt.

Durch die Zweiteilung des Verstärkerkolbens 5 wird in vor­ teilhafter Weise auch der Pedalweg verkürzt. Durch Druck­ beaufschlagung des Hilfskolbens kleineren Durchmessers wird dieser nach links verfahren, weshalb schon frühzei­ tig, beispielsweise bei einem Druck von 4 bar im Hauptzy­ linder vorgesehene Zentralventile geschlossen werden, so daß sich im Hauptzylinder schon zu einem sehr frühen Zeit­ punkt ein Druck aufbauen kann.

Die aus der Zeichnung ersichtlich, ist in den Kanal 16 eine Drossel 13 eingeschaltet, so daß das in den Raum 15 eingedrungene Druckmittel beim Bremslösevorgang nur ge­ bremst aus dem Raum 15 in den Verstärkerraum 27 zurück­ strömen kann, weshalb der Hilfskolben 11 gedämpft an die Stirnfläche 17 des Verstärkerkolbens 5 anschlägt, auch wenn die auf die (nicht näher dargestellten) Kolben des Hauptzylinders (entgegen der Pfeilrichtung F) einwirkenden Rückstellfedern vergleichsweise kräftig bemessen sind.

In einer Längsbohrung 28 des Verstärkerkolbens 5 ist eine Druckfeder 36 gelagert, die auf die Nase 37 des Hilfs­ kolbens einwirkt und die dafür Sorge trägt, daß der Hilfs­ kolben 11 stets gut am pedalseitigen Ende des mit dem Hauptzylinderkolben 25 zusammenwirkenden Stößels 26 an­ liegt. Außerdem wirkt die in die Bohrung 28 eintauchende bzw. herausfahrende Nase 37 als Dämpfungskolben, da auch die Bohrung 28 mit Druckmittel gefüllt ist.

• Liste der Einzelteile  1 Verstärkergehäuse
   2 Zylinderbohrung
   3 Bohrungsabschnitt
   4 Bohrung
   5 Verstärkerkolben
   6 Bohrungsabschnitt
   7 Kolbenteil
   8 Bohrungsabschnitt
   9 Kernkolben
  10 Druckstange
  11 Hilfskolben
  12 ortsfestes Lager
  13 Drossel
  14 Kragen
  15 Raum
  16 Kanal
  17 Stirnfläche
  18 Hauptzylinder
  25 Hauptzylinderkolben
  26 Stößel
  27 Verstärkerraum
  28 Längsbohrung
  29 Steuerschieber
  30 Axialbohrung
  31 Radialkanal
  32 Radialbohrung
  33 Ventilgehäuse
  34 Gehäusekanal
  35 Druckfeder
  36 Druckfeder
  37 Nase, Zapfen
  38 Hebel
  39 Ausnehmung
  40 Drehverbindung
  41 Hebel
  42 Ausnehmung
  43 Druckfeder

Claims (6)

1. Hydraulischer Kraftverstärker, insbesondere zur Betä­ tigung von Hauptzylindern in Kraftfahrzeugbrems­ anlagen, mit einer Druckmittelquelle, einer Ventil­ einrichtung, durch die in Abhängigkeit von einer Be­ tätigungskraft hydraulischer Druck in einen Verstär­ kerraum einsteuerbar ist und mit einem den Verstär­ kerraum begrenzenden, axial verschiebbaren, gestuften Verstärkerkolben, der zwei miteinander verbundene, um ein vorgegebenes Stück axial relativ zueinander bewegbare Kolbenteile unterschiedlicher Durchmesser aufweist nach Patent (Patentanmeldung P 35 26 475.6), dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ stärkerkolben (5) an seinem pedalfernen Ende eine Bohrung (4) aufweist, in der ein Hilfskolben (11) längsverschiebbar dichtend gelagert ist, der mit dem Kolben (25) des Hauptzylinders (18) in Wirkverbindung steht, wobei der Hilfskolben (11) mit dem Verstärker­ kolben (5) einen Raum (15) einschließt, der über einen im Verstärkerkolben (5) vorgesehenen Kanal (16) mit dem Verstärkerraum (27) verbunden ist.

2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Kanal (16), der den Raum (15) zwischen dem Hilfs­ kolben (11) und dem Verstärkerkolben (5) mit dem Ver­ stärkerraum (27) verbindet, eine Drossel (13) einge­ schaltet ist, die eine verzögertes Ein-und Ausströ­ men des Druckmittels in den Raum (15) bewirkt.

3. Hydraulischer Kraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (4) am pedalfernen Ende des Verstärker­ kolbens (5) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.

4. Hydraulischer Kraftverstärker nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (5) an seinem pedalfernen Ende mit einem sich radial nach innen zu bis in den Bereich der Bohrung (4) erstreckenden Vorsprung, bei­ spielsweise einen mit dem Verstärkerkolben (5) ver­ bördelten, Verstemmten oder verschweißten Anschlag­ ring oder Kragen (14) versehen ist.

5. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (11) an seinem dem Bremspedal zugekehrten Ende mit einem Zapfen oder einer Nase (37) versehen ist, die in eine Sacklochbohrung oder Längsbohrung (28) des Verstärkerkolbens (5) eintaucht.

6. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Nase (37) und dem Boden der Sacklochbohrung (28) eine Druck­ feder (36) eingespannt ist, die den Hilfskolben (11) in Betätigungsrichtung beaufschlagt.