DE3719175A1 - Bremskraftverstaerker, insbesondere fuer eine hydraulische fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker zur Betäti­ gung eines Hauptbremszylinders, insbesondere für eine hydrau­ lische Fahrzeugbremsanlage, mit einem in einer Verstärker­ kammer angeordneten Verstärkerkolben, einer hydraulischen oder pneumatischen Druckmittelquelle und einem Steuerventil, durch das die Verstärkerkammer mit der Druckmittelquelle verbindbar und der Druck in der Verstärkerkammer proportional zu einer Betätigungskraft steuerbar ist.

Bei derartigen Bremskraftverstärkern ist die Verstärkerkammer in der Bremslösestellung druckentlastet. Zur Betätigung der Bremse wird über das Regelventil Druckmittel von der Druck­ mittelquelle in die Verstärkerkammer eingeleitet und ein der Betätigungskraft proportionaler Verstärkungsdruck erzeugt, der den Verstärkerkolben in Betätigungsrichtung beaufschlagt. Bremskraftverstärker dieser Art haben den Nachteil, daß bei einem Ausfall der Druckmittelversorgung die Bremskraftver­ stärkung ausfällt und eine Betätigung der Bremse nur noch mit sehr hohen Betätigungskräften möglich ist.

Bei mit Druckluft betätigten Bremsanlagen für Fahrzeuganhänger ist es bekannt, die über ein Gestänge betätigten Bremsen durch die eingesteuerte Druckluft offen zu halten und die Bremsen durch Druckabbau mittels Federkraft zu schließen. Dies hat den Vorteil, daß der Anhänger beim Abreißen vom Zugfahrzeug oder bei einer Beschädigung der Druckluftleitung automatisch ge­ bremst wird. Die direkte Betätigung der Radbremsen über ein Gestänge macht diese Bremsanlagen jedoch recht aufwendig, da jedem Radbremspaar ein eigener Federspeicher-Bremszylinder zuzuordnen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brems­ kraftverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch bei einer Störung der Druckmittelversorgung eine Bremsung des Fahrzeugs bis zum Stillstand ohne Verlust der Bremskraftverstärkung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Verstärkerkammer in der Bremslösestellung der volle Verstär­ kungsdruck eingesteuert ist und den Verstärkerkolben in Brems­ löserichtung beaufschlagt, daß zur Bremsbetätigung der Druck in der Verstärkerkammer über das Steuerventil absenkbar ist und daß am Verstärkerkolben in Bremsbetätigungsrichtung eine oder mehrere vorgespannte Federn abgestützt sind.

Dabei dient das Regelventil umgekehrt zu den herkömmlichen Bremskraftverstärkern dazu, den Druck in der Verstärkerkammer abzulassen und dadurch eine vorgespannte Feder zur Wirkung zu bringen, die die am Bremspedal ausgeübte Fußkraft unterstützt.

Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker hat den Vorteil, daß bei nicht einwandfrei arbeitender Druckmittelversorgung die gespeicherte Federkraft noch für einen Bremsvorgang zur Verfü­ gung steht, so daß das Fahrzeug sicher abgebremst und zum Stillstand gebracht werden kann. Der Ausfall der hydraulischen oder pneumatischen Energieversorgung wird dem Fahrer dadurch angezeigt, daß das Fahrzeug gebremst bleibt, da die Bremsen gegen die Kraft der Verstärkerfeder ohne Druckmitteleinspei­ sung nicht mehr gelöst werden können. Der Fahrer wird somit wirksam gehindert, das Fahrzeug bei einer Störung an der Bremsanlage weiter zu benutzen und dadurch sich und andere zu gefährden. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker hat außerdem den Vorteil, daß bereits kleine Leckagen in der Druckmittelversorgung durch häufiges Anlaufen der Druckmittel­ pumpe erkennbar werden und durch eine Überwachung des Pumpen­ betriebs angezeigt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedan­ kens kann vorgesehen sein, daß die Verstärkerkammer durch ein parallel zum Steuerventil geschaltetes Feststellbremsventil druckentlastbar ist. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker eignet sich somit auch zur Bildung einer Feststellbremse, mit der das Fahrzeug zumindest vorübergehend, beispielsweise beim Halt an einer Verkehrsampel ohne ständige Betätigung des Bremspedals gebremst werden kann. Das Feststellbremsventil kann weiterhin zur Notbremsungen verwendet werden. Dies kann insbesondere bei einem Fahrschulfahrzeug vorteilhaft sein.

Erfindungsgemäß kann weiterhin die Verstärkerkammer durch ein parallel zum Steuerventil geschaltetes Magnetventil einer Bremsschlupfregeleinrichtung mit der Druckmittelquelle ver­ bindbar sein. Auf diese Weise läßt sich der Bremskraftver­ stärker und der ihm nachgeschaltete Hauptbremszylinder während einer Bremsschlupfregelung mit einfachen Mitteln in die Brems­ lösestellung zurückbewegen, um eine größere Sicherheit gegen Bremsausfall bei einer Störung der Bremsschlupfregeleinrich­ tung zu gewährleisten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Brems­ kraftverstärkers besteht darin, daß die Verstärkerkammer durch eine auf der Mantelfläche des Hauptbremszylinders verschiebbar geführte Hülse gebildet ist, die sich im Inneren eines Druck­ federpakets befindet, das über einen Federteller an der Hülse abgestützt ist, wobei der mit der Hülse fest verbundene Ver­ stärkerkolben auf der dem Hauptbremszylinder abgewandten Seite die Hülsenbohrung verschließt. Durch diese Anordnung wird ein im Aufbau besonders einfacher Bremskraftverstärker geschaffen, der einen geringen Einbauraum erfordert. Die Mantelfläche des Hauptbremszylinders, die von der Hülse überfahren wird, kann erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise durch einen Faltenbalg geschützt sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker mit einem Schaltschema seiner hydraulischen Druckmittelversorgung und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Unterdruck-Bremskraftverstärker.

Der in Fig. 1 dargestellte Bremskraftverstärker besteht aus einem Tandemhauptbremszylinder 1 mit einem Druckstangenkolben 2 und einem Schwimmkolben 3. Aufbau und Arbeitsweise des Tandemhauptbremszylinders 1 entsprechen denen üblicher Kon­ struktionen. Auf der Mantelfläche 4 des Hauptbremszylinders 1 ist eine Hülse 5 verschiebbar geführt. Ein Dichtring 6 dichtet die Hülse gegenüber der Mantelfläche 4 ab. Die Hülse 5 be­ findet sich im Zentrum zweier zylindrischer Druckfedern 7, 8, an mit ihrem dem Tandemhauptbremszylinder 1 zugewandten Ende an einem über den Außenumfang der Hülse 5 hinausragenden Federteller 9 abgestützt sind, der fest mit der Hülse 5 ver­ bunden ist. Mit ihrem entgegengesetzten Ende ruhen die Druck­ federn 7, 8 an einer festen Wand 10, an der auch der Tandem­ hauptbremszylinder durch nicht näher dargestellte Mittel befestigt ist. Die Mantelfläche 4 des Tandemhauptbremszylin­ ders 1, auf der sich die Hülse 5 bewegt, ist durch einen Faltenbalg 11 geschützt.

Das dem Tandemhauptbremszylinder 1 abgekehrte Ende der Hülse 5 ist durch einen Verstärkerkolben 12 verschlossen, der gegen­ über der Hülsenbohrung abgedichtet ist und über einen Spreng­ ring 13 an der Hülse 5 abgestützt ist. Der Verstärkerkolben 12 weist eine Druckstange 14 auf, die sich durch die von der Hülsenbohrung gebildete Verstärkerkammer 15 und die Stirnwand 16 des Tandemhauptbremszylinders 1 erstreckt und mit ihrem Ende an dem Druckstangenkolben 2 anliegt. Außerhalb der Verstär­ kerkammer 15 ist am Verstärkerkolben 12 eine zweite Druck­ stange 17 angeordnet, die an ihrem Ende ein Steuerventil 18 trägt, das über eine Druckstange 19 durch ein Bremspedal 20 betätigbar ist. Eine Kanalbohrung 21 im Inneren der Druck­ stangen 14, 17 verbindet die Verstärkerkammer 15 mit dem Steuerventil 18.

An das Steuerventil 18 ist eine Druckleitung 22 angeschlossen, die mit einem Druckspeicher 23 in Verbindung steht, der von einer durch einen Elektromotor 24 angetriebenen Pumpe 25 ge­ laden wird. Ein Überdruckventil 26 verbindet die Druckleitung 22 mit einer Rücklaufleitung 27 und begrenzt den Speicherdruck auf einen geeigneten Maximalwert. Die Rücklaufleitung 27 ist an einen drucklosen Behälter 28 und an das Steuerventil 18 angeschlossen.

Parallel zum Steuerventil 18 ist die Verstärkerkammer 15 über eine Leitung 29 mit einem Feststellbremsventil 30 und einem Magnetventil 31 einer Bremsschlupfregeleinrichtung verbunden. Das Feststellbremsventil 30 ist in seiner Grundstellung ge­ schlossen und verbindet in seiner Betätigungsstellung die Verstärkerkammer 15 mit einem Zweig der Rücklaufleitung 27. Das Magnetventil 31 ist in seiner Grundstellung ebenfalls geschlossen und verbindet in seiner Betätigungsstellung die Verstärkerkammer 15 mit der Druckleitung 22.

Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Bremskraftver­ stärkers ist folgende:

In der in der Zeichnung dargestellten Bremslösestellung ist die Verstärkerkammer 15 über das zur Druckleitung 22 offene Steuerventil 18 mit dem Druck im Druckspeicher 23 beauf­ schlagt. Die Hülse 5 befindet sich in ihrer zurückgefahrenen Stellung und die Druckfedern 7, 8 sind maximal gespannt.

Wird das Bremspedal 20 betätigt, so schließt das Steuerventil 18 die Verbindung zur Druckleitung 22 und verbindet die Rück­ laufleitung 27 mit der Verstärkerkammer 15. Hierdurch sinkt der Druck in der Verstärkerkammer 15 ab, so daß die in den gespannten Druckfedern 7, 8 gespeicherte Kraft zur Wirkung kommt und über den Verstärkerkolben 12 und die Druckstange 14 den Druckstangenkolben 2 betätigt, wodurch im Hauptbremszylin­ der 1 in üblicher Weise ein Druck zur Betätigung der Rad­ bremsen erzeugt wird. Der Druck im Tandemhauptbremszylinder 1 wird dabei durch den von der Betätigungskraft abhängigen Druck in der Verstärkerkammer 15 gesteuert, wobei der Druck in der Verstärkerkammer 15 dem Druck im Tandemhauptbremszylinder 1 umgekehrt proportional ist.

Soll die Bremse gelöst werden, so wird die Betätigungskraft am Bremspedal 20 reduziert, wodurch über das Steuerventil 18 erneut Druckmittel aus der Druckleitung 22 in die Verstärkerkammer 15 geleitet wird und die Federn 7, 8 erneut gespannt werden.

Durch Betätigung des Feststellbremsventils 30 kann die Verstärker­ kammer 15 über einen längeren Zeitraum druckentlastet werden, wobei die durch die Federn 7, 8 hervorgerufene Bremswirkung bestehen bleibt. Ebenso kann das Feststellbremsventil zur Notbrem­ sung verwendet werden. Zum Lösen der Feststellbremse wird das Magnetventil 31 aktiviert.

Das Magnetventil 31 wird auch von einer Bremsschlupfregeleinrich­ tung angesteuert, wenn der Bremskraftverstärker betätigt und die Verstärkerkammer 15 teilweise druckentlastet ist. Die Verstärker­ kammer wird hierdurch erneut mit dem vollen Verstärkerdruck beaufschlagt, so daß der Verstärkerkolben 12 und die Hülse 5 in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt werden, obwohl der Fahrer das Bremspedal 20 betätigt. Hierdurch wird für den Fall der Brems­ schlupfregelung eine Sicherheitsbremsstellung geschaffen, die bei Ausfall der Bremsschlupfregeleinrichtung eine erneute Bremsbetä­ tigung gewährleistet.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Unterdruckbremskraftver­ stärker 32 gezeigt, bei dem in einem Gehäuse 33 ein Verstär­ kerkolben 34 axial verschiebbar angeordnet ist, der über eine Druckstange 35 den Kolben 36 eines Hauptbremszylinders 37 be­ tätigt. Der Verstärkerkolben 34 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 33 in eine Verstärkerkammer 38 und eine Unterdruckkammer 39. Die Verstärkerkammer 38 ist über ein mit dem Verstärkerkolben 34 verbundenes Steuerventil 40 mit einer Unter­ druckleitung 41 oder mit der Atmosphäre verbindbar. Die Un­ terdruckkammer 39 ist permanent an die Unterdruckleitung 41 angeschlossen. Zur Betätigung des Steuerventils 40 ist eine Druckstange 42 vorgesehen, die mit einem Bremspedal verbindbar ist. In der Unterdruckkammer 39 befindet sich eine Druckfeder 43, die in der dargestellten Bremslösestellung von der auf den Verstärkerkolben 34 einwirkenden Druckkraft unter Vorspannung gehalten wird.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Unterdruckbremskraftver­ stärkers entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise des hydraulischen Bremskraftverstärkers gemäß Fig. 1. In der dargestellten Bremslösestellung ist die Verstärkerkammer 38 über das Steuerventil 40 an die Atmosphäre angeschlossen, während in der Unterdruckkammer 39 ein Unterdruck herrscht. Wird das Steuerventil 40 betätigt, so wird die Verstärker­ kammer 38 von der Atmosphäre getrennt und mit der Unterdruck­ leitung 41 verbunden. Hierdurch sinkt der Druck in der Ver­ stärkerkammer 38 ebenfalls ab und setzt dadurch die Vorspann­ kraft der Druckfeder 43 frei, die zusammen mit der über die Druckstange 42 eingeleiteten Betätigungskraft über die Druck­ stange 35 auf den Kolben 36 des Hauptbremszylinders 37 über­ tragen wird und diesen betätigt. Der erforderliche Bremsdruck wird dabei über die Stärke der Betätigungskraft an der Druck­ stange 42 gesteuert. Der Druck in der Verstärkerkammer 38 ist dem im Hauptbremszylinder 37 erzeugten Bremsdruck umgekehrt proportional.

Das Lösen der Bremse erfolgt im umgekehrten Sinne. Durch Verringerung der Betätigungskraft an der Druckstange 42 wird die Verstärkerkammer 38 von der Unterdruckleitung 41 getrennt und erneut mit der Atmosphäre verbunden. Hierdurch steigt der Druck in der Verstärkerkammer 38 wieder an und sorgt erneut für das Spannen der Druckfeder 43.

Auch bei dem Unterdruckbremskraftverstärker gemäß Fig. 2 kann ein Feststellbremsventil 44 vorgesehen sein, durch das der Unterdruckbremskraftverstärker auch als Feststellbremszylinder verwendbar ist. Das Feststellbremsventil 44 verbindet bei seiner Betätigung die Unterdruckleitung 41 mit der Atmosphäre, wodurch die Druckdifferenz am Verstärkerkolben 34 aufgehoben wird, so daß die Vorspannkraft der Druckfeder 43 den Kolben 36 betätigen kann.

• Bezugszeichenliste:  1 Tandemhauptbremszylinder
   2 Druckstangenkolben
   3 Schwimmkolben
   4 Mantelfläche
   5 Hülse
   6 Dichtung
   7 Druckfeder
   8 Druckfeder
   9 Federteller
  10 Wand
  11 Faltenbalg
  12 Verstärkerkolben
  13 Sprengring
  14 Druckstange
  15 Verstärkerkammer
  16 Stirnwand
  17 Druckstange
  18 Steuerventil
  19 Druckstange
  20 Bremspedal
  21 Kanalbohrung
  22 Druckleitung
  23 Druckspeicher
  24 Elektromotor
  25 Pumpe
  26 Überdruckventil
  27 Rücklaufleitung
  28 Behälter
  29 Leitung
  30 Feststellbremsventil
  31 Magnetventil
  32 Unterdruckbremskraftverstärker
  33 Gehäuse
  34 Verstärkerkolben
  35 Druckstange
  36 Kolben
  37 Hauptbremszylinder
  38 Verstärkerkammer
  39 Unterdruckkammer
  40 Steuerventil
  41 Unterdruckleitung
  42 Druckstange
  43 Druckfeder

Claims (5)

1. Bremskraftverstärker zur Betätigung eines Hauptbremszylin­ ders, insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem in einer Verstärkerkammer angeordneten Verstärker­ kolben, einer hydraulischen oder pneumatischen Druckmittel­ quelle und einem Steuerventil, durch das die Verstärkerkammer mit der Druckmittelquelle verbindbar und der Druck in der Verstärkerkammer proportional zu einer Betätigungskraft steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verstärker­ kammer (15, 39) in der Bremslösestellung der volle Verstärker­ druck eingesteuert ist und den Verstärkerkolben (12, 34) in Bremslöserichtung beaufschlagt, daß zur Bremsbetätigung der Druck in der Verstärkerkammer (15, 38) über das Steuerventil (18, 40) absenkbar ist und daß am Verstärkerkolben (12, 38) in Bremsbetätigungsrichtung eine oder mehrere vorgespannte Federn (7, 8, 43) abgestützt sind.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verstärkerkammer (15, 38) durch ein parallel zum Steuerventil (18, 40) geschaltetes Feststellbremsventil (30, 44) druckentlastbar ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerkammer (15) durch ein parallel zum Steuerventil (18) geschaltetes Magnetventil (31) einer Bremsschlupfregeleinrichtung mit der Druckmittelquelle (25) verbindbar ist.

4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerkammer (15) durch eine auf der Mantelfläche (4) des Hauptbremszylinders (1) verschiebbar geführte Hülse (5) gebildet ist, die sich im Inneren eines Druckfederpakets (7, 8) befindet, das über einen Federteller (9) an der Hülse (5) abgestützt ist, und daß der mit der Hülse (5) fest verbundene Verstärkerkolben (12) auf der dem Hauptbremszylinder (1) abgewandten Seite die Hülsen­ bohrung verschließt.

5. Bremskraftverstärker nach Anpruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mantelfläche (4) des Hauptbremszylinders (1), die von der Hülse (5) überfahren wird, durch einen Faltenbalg (11) geschützt ist.