DE3720780A1 - Hilfskraftunterstuetzer bremsdruckgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremsdruckgeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Brems­ druckgeber ist in der DE-OS 26 05 625 beschrieben. Zwischen dem Arbeitsraum und dem Verstärkerraum sind zwei koaxiale Kolben angeordnet, wobei der innere Kolben mit dem Steuerventil zum Einsteuern von Druck in den Ver­ stärkerraum zusammenwirkt und von der Druckstange un­ mittelbar beaufschlagt werden kann. Ist die Druckmittel­ quelle intakt, so daß Druckmittel in den Arbeitsraum ein­ gesteuert werden kann, dann werden beide Kolben vom Druck im Verstärkerraum verschoben und es erfolgt ein Druckauf­ bau im Arbeitsraum entsprechend der Summe der Wirkfläche des inneren und des äußeren Kolbens. Beide Kolben sind stufig ausgeführt, wobei die Wirkfläche des inneren Kol­ bens, die dem Verstärkerraum zugewandt ist, kleiner ist als die Wirkfläche, die dem Arbeitsraum zugewandt ist. Beim äußeren Kolben ist dies gerade umgekehrt. Dies ent­ spricht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Offenlegungs­ schrift. In den Fig. 2 und 3 sind die Wirkflächen, die Verstärkerraum und dem Arbeitsraum zugewandt sind, gleich. Es ist aber eine Klemmvorrichtung zwischen den beiden Kolben vorgesehen, die bei intakter Druckversorgung des Verstärkerraums in Eingriff gelangt, so daß beide Kolben gemeinsam verschoben werden.

Insbesondere die Klemmvorrichtung besitzt den Nachteil, daß sie sich nicht sicher löst, wenn bei Ausfall der Druckmittelquelle lediglich der innere Kolben von der Druckstange kraftbeaufschlagt verschoben werden soll.

Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, mit einfachen Mitteln ein System zu entwickeln, das sicher arbeitet und den Arbeitsraum bei Ausfall der Druckversorgung mit einer der Fußkraft angepaßten Wirkfläche beaufschlagt.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs genannten Merkmale gelöst.

Da ineinander geschobene Kolben dazu neigen, zu ver­ klemmen, wird vorgeschlagen, jeden Kolben in eine eigene Bohrung zu führen und die Verbindung zwischen den beiden Kolben über ein Joch herzustellen, wobei eine am zweiten Kolben angeformte Stange durch eine Öffnung am Joch hin­ durchgreift und ein Kopf am Ende der Stange ein Zurück­ gleiten verhindert.

In vorteilhafter Weise kann nun die Feder zwischen dem Joch und dem zweiten Kolben angeordnet werden.

Damit bei einem Ausfall der Druckmittelquelle, aus der ein Druckmittel in den Verstärkerraum einsteuerbar ist, der erste Kolben unmittelbar kraftbeaufschlagt werden kann, ist die pedalbetätigte Druckstange auf der gleichen Achse geführt, wie der erste Kolben und kann damit unmittelbar an ihn angelegt werden.

Der bekannte Bremsdruckgeber ist lediglich mit einem Arbeitsraum ausgestattet, um ein zweikreisiges Bremssystem zu realisieren, werden im allgemeinen die Räder der Vorderachse an den Arbeitsraum und die Räder der Hinter­ achse unmittelbar an den Verstärkerraum angeschlossen. Dies hat den Nachteil, daß, falls der Hinterradbremskreis undicht wird, der Verstärker ausfällt, da im Verstärker­ raum kein Druck mehr aufgebaut werden kann, da das Druck­ mittel aus der Leckage entweicht. Es wird daher vorge­ schlagen, einen weiteren Arbeitskolben an den Verstärker­ raum angrenzen zu lassen, der mit seiner anderen Stirn­ seite einen weiteren Arbeitsraum begrenzt.

Wie schon ausgeführt, ist es sinnvoll, den Arbeitsraum, der vom ersten Kolben begrenzt wird, an die Vorderachse, und der Arbeitsraum, der vom weiteren Arbeitskolben be­ grenzt wird, an die Hinterachse anzuschließen. Fällt bei einer solchen Anordnung der Verstärker aus, z.B. weil die Druckmittelversorgung außer Funktion gerät, so können die Vorderräder, mit denen, wegen der bei der Bremsung auf­ tretenden Achslastverlagerung größere Bremskräfte über­ tragen werden, noch ohne Hilfskraftunterstützung abge­ bremst werden.

Für den Fall, daß der Vorderachskreis undicht wird, wird beim Betätigen der Bremse der erste Kolben bis zum An­ schlag am Boden der Bohrung verschoben: Das Bremspedal sackt durch. Sobald der Anschlag am Boden erreicht ist, erfolgt eine Einsteuerung von Druckmittel in den Ver­ stärkerraum, wobei der sich aufbauende Druck den weiteren Arbeitskolben belastet und die Hinterachsradbremsen be­ tätigt werden. Damit dabei ein eingesteuerter Bremsdruck mit einem bestimmten Pedalweg korreliert ist, kann ver­ nünftigerweise ein Simulator in den Kraftfluß Druckstange, erster Kolben, Boden der Zylinderbohrung, eingesetzt werden, so daß ein Pedalgefühl erzeugt wird.

Um den Erfindungsgedanken noch weiter zu verdeutlichen, soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden, und zwar anhand der Fig. 1 bis 3.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Gehäuse 1, das drei Bohrungen aufnimmt, wobei in der Bohrung 2 der Arbeitsraum 8 für den Hinterachsbremskreis und in der Bohrung 3 der Arbeitsraum 9 des Vorderachsbremskreises ausgebildet ist. In der Bohrung 4 ist der Druckraum 10 ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-B der Fig. 1, womit das Zusammenspiel des ersten und zweiten Kolbens verdeutlicht werden kann, und die

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-C, womit die Druckbeaufschlagung der beiden Bremskreise beschrieben werden kann.

Zunächst soll die Fig. 2 näher erläutert werden. In der Bohrung 3 ist ein Arbeitskolben 6 geführt, der zusammen mit der Druckstange 13 und dem Verstärkerkolben 12 den ersten Kolben bildet.

Der Arbeitskolben 6 begrenzt in der Bohrung 3 den Arbeits­ raum 9, der über die Bremsleitungen 41 des ersten Brems­ kreises mit den Radbremsen der Vorderräder verbunden ist (Fig. 3). Am Boden des Arbeitsraums 9 ist ein Schließ­ ventil 38 angeordnet, dessen Schließkörper in der Grund­ stellung des Arbeitskolbens 6 in der Offenstellung ge­ halten wird. Wird der Kolben 6 zur Bremsbetätigung ver­ schoben, legt sich das Schließteil an einen Ventilsitz, so daß die Verbindung des Arbeitsraums 9 mit einem Aus­ gleichsbehälter unterbrochen wird. Der Arbeitskolben 6 wird von einer Rückstellfeder 39 gegen einen Anschlag 37 gedrückt, wodurch die Grund- bzw. Lösestellung des Arbeitskolbens 6 definiert ist.

Der Verstärkerkolben 12 hat einen hülsenförmigen Fortsatz 22, der dichtend durch die Gehäusewand geführt ist. In der Hülsenbohrung ist der Druckstangenkolben 24 dichtend ge­ führt. Der Druckstangenkolben 24 steht in Verbindung mit der Druckstange 25, die von einem nicht dargestellten Pedal betätigt wird.

Das Steuerventil 26 zum Einsteuern von Druck aus einer nicht dargestellten Druckmittelquelle in den Verstärker­ raum 32 ist als Schiebeventil ausgebildet, wobei der Steuerschieber 31 in einer zur Bohrung 3 parallelen Bohrung geführt ist. Steuerschieber 31, Verstärkerkolben 12 und Druckstangenkolben 24 wirken über einen Doppelhebel 27 zusammen. Der Doppelhebel hat einen mittleren Arm 27 a und ein Hebelpaar 27 b. Vom Hebelpaar 27 b ist lediglich ein Hebel dargestellt. Der mittlere Hebel 27 a und das Hebel­ paar 27 b sind über eine Achse 28 miteinander verbunden.

Das obere Ende des mittleren Hebels 27 a ist schwenkbar an einem gehäusefesten Punkt 29 gelagert. Das untere Ende 30 des mittleren Hebels 27 a ist in einem Schacht im Druck­ stangenkolben 24 eingelassen und wird bei einer Ver­ schiebung des Druckstangenkolbens 24 mit verschoben. Das Hebelpaar 27 b wirkt mit seinem einen Ende mit dem Ver­ stärkerkolben 12 und mit seinem anderen Ende mit dem Steuerschieber 31 zusammen.

An dieser Stelle soll zunächst die Funktionsweise des Ver­ stärkers erläutert werden. Beim Niedertreten des Pedals wird die Druckstange 25 und damit der Druckstangenkolben 24 in der Darstellung gemäß der Fig. 2 nach links ver­ schoben. Der mittlere Hebel 27 a wird mit seinem unteren Ende vom Druckstangenkolben 24 mitgenommen und schwenkt dabei um den oberen Lagerpunkt 29. Die Achse 28 fährt auf einer Kreisbahn um den oberen Lagerpunkt 29. Da der untere Teil des Hebelpaars 27 b zunächst noch am nicht ver­ schobenen Verstärkerkolben 12 festliegt, schwenkt der obere Teil des Hebelpaars 27 b nach links und verschiebt den Steuerschieber in eine Position, in der die Verbindung des Verstärkerraums 32 zum Rücklaufbehälter (nicht dar­ gestellt) unterbrochen wird und die Verbindung zur Druck­ mittelquelle (ebenfalls nicht dargestellt) hergestellt ist. Nun strömt Druckmittel aus der Druckmittelquelle in den Verstärkerraum 32 und durch den sich aufbauenden Druck wird der Verstärkerkolben 12 nach links verschoben. Dabei wird der untere Teil des Hebelpaars 27 b nach links mit­ genommen und der obere Teil wandert nach rechts, wodurch der Steuerschieber in eine Position gelangt, in der der Verstärkerraum 32 sowohl vom Druckluftbehälter als auch von der Druckmittelquelle abgetrennt ist. Durch weiteres Niedertreten des Bremspedals kann der Druck im Verstärker­ raum sukzessive erhöht werden. Gleichzeitig baut sich auch im Arbeitsraum 9 ein Druck auf, der an die angeschlossenen Radbremsen weitergeleitet wird.

Parallel zum Arbeitskolben 6 bzw. zur Bohrung 3 ist im Ge­ häuse 1 eine weitere Bohrung 4 vorgesehen, die den vom Druckkolben 7 begrenzten Druckraum 10 verbindet. Der Druckraum 10 ist über einen Druckmittelkanal 11 mit dem Arbeitsraum 9 verbunden. Der Druckkolben 7 wirkt mit dem zweiten Verstärkerkolben 15 zusammen, der über einen Schaft 18 verfügt. Am ersten Verstärkerkolben 12 ist ein Joch 16 mit einer Bohrung 17 befestigt, durch den der Schaft 18 hindurchragt. Ein Kopf 19 am Schaft 18 ver­ hindert ein Zurückgleiten. Zwischen dem Joch und dem zweiten Verstärkerkolben 15 ist eine Feder 20 angeordnet, die den zweiten Verstärkerkolben 15 gegen das Joch 16 vor­ spannt. Durch den Kopf 19 ist ein maximaler Abstand zwischen dem zweiten Verstärkerkolben 15 und dem Joch 16 definiert. Wird nun im Verstärkerraum 32 beim Betätigen der Bremse ein Druck aufgebaut, so wirkt dieser nicht nur auf den ersten, sondern auch auf den zweiten Verstärker­ kolben 15 und bewirkt dessen Verschiebung, und damit eine Verschiebung des Druckkolbens 7, im Sinne einer Ver­ kleinerung des Druckraumes 10. Die Feder 20 erfüllt dabei die folgende Funktion: Der Druckaufbau im Arbeitsraum 9 bzw. im Druckraum 10 auf der einen Seite und im Ver­ stärkerraum 32 auf der anderen Seite erfolgt in etwa gleichzeitig. Die Kolbenkombination 7, 15 ist daher druck- bzw. kraftausgeglichen, so daß nicht unbedingt eine Verschiebung dieser Kombination resultiert. Um den nötigen Kraftüberschuß zur Verfügung zu stellen, ist die Druck­ feder 20 vorgesehen, die beim Zusammendrücken die er­ forderliche Kraft zur Überwindung der Reibungskräfte und die nötige weitere Kraftdifferenz zum Verschieben der Kolbenkombination 7, 15 zur Verfügung stellt. Dazu kann die Feder relativ schwach ausgelegt werden.

Durch die gemeinsame Verschiebung der Kolben 6 und 7 wird schon auf einem relativ kurzen Weg eine große Volumenver­ drängung aus den Räumen 9 und 10 bewerkstelligt und ein entsprechend hoher Bremsdruck in den angeschlossenen Rad­ bremsen erzeugt. Fällt nun die Druckmittelversorgung aus, sei es, daß die Druckmittelpumpe nicht mehr angetrieben wird oder aber eine Zuführungsleitung unterbrochen bzw. undicht ist, so wird beim Betätigen des Bremspedals die Druckstange 25 und der Druckstangenkolben 24 verschoben, wodurch dieser sich unmittelbar an den Verstärkerkolben 12 anlegt. Das Ventil 26 wird zwar betätigt, es erfolgt aber kein Einströmen von Druckmittel in den Verstärkerraum 32. Nunmehr wird der Verstärkerkolben 12 und damit der Kolben 6 verschoben und im Arbeitsraum 9 bzw. 10 ein Druck auf­ gebaut. Der Druck ist proportional der Fußkraft und wird bestimmt durch die Wirkungsfläche des Kolbens 6. Der Kolben 10 verbleibt in seiner Grundposition, die durch den Anschlag 36 definiert ist, da eine entsprechende Ver­ schiebungskraft, die bei intakter Druckmittelversorgung durch den Druck im Verstärkerraum 32 hervorgerufen wird, fehlt. Die Länge des Schafts 18 ist so gewählt, daß selbst beim vollständigen Durchtreten des Pedals das Joch 16 nicht zur Anlage an den zweiten Verstärkerkolben 15 ge­ langt. Da die Feder 20 relativ schwach ausgelegt ist, treten auch keine nennenswerten Federkräfte auf, die von der Fußkraft zu überwinden wären.

Im folgenden soll nun die Fig. 3 näher erläutert werden, wobei der obere Teil der Darstellung dem oberen Teil der Fig. 2 entspricht. Im unteren Teil ist die Bohrung 4 dargestellt, die, begrenzt vom weiteren Arbeitskolben 5, den Arbeitsraum 8 herstellt. Der Arbeitsraum ist über eine Druckmittelleitung 42 des Bremskreises 2 an die Radbremsen der Hinterachse angeschlossen.

Der Arbeitskolben 5 steht mit einem Stufenkolben 33 in Verbindung, der einen Druckmittelraum 35 begrenzt, der über einen Druckmittelkanal 34 an den Verstärkerraum 32 ständig angeschlossen ist. Wird nun, wie beschrieben, in den Verstärkerraum 32 Druckmittel eingesteuert, so wird der sich aufbauende Druck auch im Druckmittelraum 35 vor­ handen sein, wodurch der Kolben 33 und damit der Arbeits­ kolben 5 verschoben wird und im Arbeitsraum 8 ebenfalls ein Druck aufgebaut wird, den die Bremsleitung 42 an die Radbremszylinder weiterleitet. Fällt nun der Bremskreis 2 aus, z.B. weil die Druckmittelleitung 42 undicht ist, so wird der Arbeitskolben 5 bis zum Anschlag verschoben. Da aber genügend Druckmittel aus der Druckmittelquelle nach­ geliefert wird, um den Druckmittelraum 35 mit Druckmittel zu füllen, wird dieses Ereignis nicht am Bremspedal spürbar. Weiterhin wird erreicht, daß bei Ausfall des Hinterachsbremskreises die Verstärkung nicht ausfällt, da Arbeitsraum 8 und Verstärkerraum 32 durch die Kolbenkombination 5, 33 hydraulisch voneinander getrennt sind.

Etwas anders ist die Situation, wenn der Vorderachsbrems­ kreis ausfällt. Dann wird der Kolben 6 so lange weiter verschoben, bis das Druckmittel aus dem Raum 9 und 10 aus dem Leck in der Druckmittelleitung 41 vollständig heraus­ gedrückt wird. Das Bremspedal fällt durch. Sobald der Kolben 6 am Boden des Arbeitsraums 9 anliegt, erfolgt ein Druckaufbau im Verstärkerraum 32 mittels des Steuerventils 26, der in den Raum 35 weitergeleitet wird und dort den Hinterachsbremskreisdruck beaufschlagt. Damit ein Pedal­ gefühl verbleibt, also eine Korrelation zwischen einem Pedalweg und einem Bremsdruck, ist am Boden des Arbeits­ raums 9 ein Wegsimulator vorgesehen, der aus einem elastischen Teil besteht. Dieses Teil wird entsprechend den Kräften auf den Verstärkerkolben 12 zusammengedrückt, so daß in einem gewissen Rahmen eine Abhängigkeit zwischen dem Druck im Verstärkerraum 32 und dem Pedalweg entsteht.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß die Ver­ stärkerkolben 12 und 15 einen größeren Durchmesser auf­ weisen als die Arbeitskolben 6 und 7. Dadurch entstehen Ringräume 14 und 21, die mit der Atmosphäre verbunden sind. Dies hat den Vorteil, daß nicht nur eine geeignete Übersetzung zwischen dem Druck im Verstärkerraum und dem Druck im Arbeitsraum 9 erzeugt werden kann, sondern diese Anordnung ermöglicht es auch, mit verschiedenen Druck­ mitteln zu arbeiten. In den Bremskreisen wird man vorzugsweise eine Bremsflüssigkeit einsetzen, während im Verstärkerraum 32 ein Hydrauliköl eingesetzt wird, wobei die Qualität von Bremsflüssigkeit und Hydrauliköl jeweils so ausgewählt werden können, wie dies die Einsatzbedingungen fordern.

In den Figuren ist ein Bremsdruckgeber vorgestellt, der zuverlässig arbeitet und in bezug zu den ihm zugeordneten Funktionen preisgünstig herzustellen ist. Die Funktionen sind 1. eine Notbremsmöglichkeit mit dem vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Mindestabbremsung auch bei Ausfall der Druckmittelversorgung, 2. die Möglichkeit, auch bei Aus­ fall eines Bremskreises den anderen Bremskreis mit Druck zu beaufschlagen und 3. ist eine häufige Fehlerquelle für den Ausfall der Druckmittelversorgung unterbunden: Der Hinterachsbremskreis ist nicht unmittelbar an den Ver­ stärkerraum 32 angeschlossen, so daß bei einer Leckage in diesem Kreis die Verstärkerfunktion nicht unterbunden ist.

• Bezugszeichenliste:  1 Gehäuse
   2 Bohrung
   3 Bohrung
   4 Bohrung
   5 Arbeitskolben
   6 Arbeitskolben
   7 Druckkolben
   8 Arbeitsraum
   9 Arbeitsraum
  10 Druckraum
  11 Druckmittelkanal
  12 erster Verstärkerkolben
  13 Druckstange
  14 Ringraum
  15 zweiter Verstärkerkolben
  16 Joch
  17 Bohrung
  18 Schaft
  19 Kopf
  20 Feder
  21 Ringraum
  22 hülsenförmiger Fortsatz
  23 axiale Bohrung
  24 Druckstangenkolben
  25 Druckstange
  26 Steuerventil
  27 Doppelhebel
  27 a mittlerer Hebel
  27 b Hebelpaar
  28 Achse
  29 gehäusefeste Lagerung
  30 untere Ende des mittleren Hebels
  31 Steuerschieber
  32 Verstärkerraum
  33 Druckkolben
  34 Druckmittelkanal
  35 Druckraum
  36 Anschlag
  37 Anschlag
  38 Schließventil
  39 Rückstellfeder
  41 Bremsleitung, Bremskreis 1
  42 Bremsleitung, Bremskreis 2

Claims (10)

1. Fußkraftbetätigter, hilfskraftunterstützter Brems­ druckgeber mit einem Verstärkerraum, in den mittels eines Steuerventils Druckmittel einsteuerbar ist, mit einem Arbeitsraum, der an mindestens einen Radbrems­ zylinder anschließbar ist, und mit zwei Kolben, die den Verstärkerraum und den Arbeitsraum voneinander trennen, wobei jeder Kolben mit der einen Stirnfläche an den Arbeitsraum und mit der anderen Stirnfläche an den Verstärkerraum angrenzt und der erste Kolben mit dem Steuerventil zusammenwirkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verschiebung des ersten Kolbens (6, 13, 12) im Sinne einer Verkleinerung des Arbeitsraumes (9) (Bremsbetätigung) gegen die Kraft einer am zweiten Kolben (7, 15) abgestützten Feder (20) erfolgt und daß die Feder den zweiten Kolben (7,15) gegen einen Anschlag (16) am ersten Kolben (6, 13, 12) vorspannt und daß die Federkraft gerade so ausgelegt ist, daß auftretende Reibungskräfte am zweiten Kolben (7, 15) kompensiert sind.

2. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (6, 13, 12; 7, 15) in achsparallelen Bohrungen (3, 4) geführt sind und am ersten Kolben ein Joch (16) mit einer Durchbohrung (17) befestigt ist, daß der zweite Kolben einen Schaft (18) aufweist, der die Durch­ bohrung (17) durchgreift und am Ende mit einem Kopf (19) versehen ist, der ein Zurückgleiten des Schaftes (18) aus der Durchbohrung (17) verhindert.

3. Bremsdruckgeber nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckfeder (20) zwischen dem Joch (16) und dem zweiten Kolben (7, 15) angeordnet ist.

4. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der pedalkraftbeauf­ schlagte Druckstangenkolben (24) mit dem Steuerventil (26) zusammenwirkt und an den ersten Kolben (6, 13, 12) anlegbar ist.

5. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein weiterer Kolben (5, 33) in einer Bohrung (2) verschiebbar ist, wobei die eine Stirnseite des Arbeitskolbens einen weiteren Arbeitsraum (8) begrenzt, der an mindestens eine Rad­ bremse anschließbar ist, und die andere Stirnseite an den Verstärkerraum (32) angrenzt.

6. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste und zweite Kolben stufig ausgebildet sind, wobei der sich bildende Ringraum (14 bzw. 21) mit der Atmosphäre verbunden ist.

7. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Kraftfluß Druck­ stange (24), erster Kolben (6, 13, 12), Boden der Bohrung (3) ein Wegsimulator eingeschaltet ist.

8. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wegsimulator aus einem Teil mit elastischen Eigenschaften besteht, der am Boden des Arbeitsraums (9) angeordnet ist und daß der erste Kolben (6, 13, 12) nach Zurücklegen eines be­ stimmten Weges an das Teil anlegbar ist.

9. Bremsdruckgeber nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Arbeitsraum (9), der vom ersten Kolben (6, 13, 12) begrenzt wird, an die Radbremszylinder der Vorderachse und der Arbeitsraum (8), der vom weiteren Arbeitskolben (5, 33) begrenzt ist, an die Radbremszylinder der Hinterachse ange­ schlossen sind.

10. Bremsdruckgeber nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bohrungen (8, 9) in einem Gehäuse achsparallel ausgebildet sind.