DE3912936A1 - Hydraulischer verstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Verstärker, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger gattungsgemäßer hydraulischer Verstärker ist bereits aus der Patentanmeldung P 28 41 262.6-21 be­ kannt.

In der angegebenen Patentanmeldung ist ein derartiger hy­ draulischer Verstärker beschrieben, der in einem Verstär­ kergehäuse einen Verstärkerkolben aufnimmt, mit einem im Verstärkerkolben angeordneten Bremsdrucksteuerventil, dessen Steuerteil über ein Betätigungsorgan mit einer mechanischen Betätigungskraft beaufschlagbar ist und rela­ tiv zum Verstärkerkolben bewegbar ist, wobei in Abhängig­ keit von der Stellung des Steuerteiles eine Verbindung zu einem Vorratsbehälter oder einer Druckspeicherquelle her­ gestellt ist. Soll bei einer derartigen Anordnung, die einen hydraulischen Verstärker in sogenannter Springaus­ führung zeigt, in den Verstärkerraum des unter hohem Druck stehenden Druckmittel einströmen, so erfolgt die Druckein­ speisung in den Verstärkerraum, wie auch die gewünschte, charakteristische Springerfunktion und die daraus resul­ tierende Rückwirkung auf das Bremspedal wegabhängig. Es ist jedoch beabsichtigt, die hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal möglichst unabhängig vom Betätigungsweg zu steuern, sowie möglichst gering zuhalten, d.h. den Sprin­ gereffekt möglichst intensiv auszubilden. Durch die be­ kannte Ausführung läßt sich die hydrauliche Rückwirkung nur auf ein Minimum begrenzen, daß im wesentlichen durch den druckbeaufschlagten Wirkdurchmesser des Steuerteiles bestimmt ist. Dieser Durchmesser des Steuerteiles läßt sich nur auf ein gewisses Maß verkleinern, da er Kanäle zur Drucksteuerung aufnehmen muß. Außerdem ist es als nachteilig anzusehen, daß der Ringkolben zwischen dem Ver­ stärkergehäuse und dem Steuerteil zwei Ringdichtungen be­ nötigt, um den Verstärkerraum gegen Atmosphäre abdichten zu können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen hydrau­ lischen Verstärker der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden und zu verbessern, daß unter Verwendung von kostengünstigen, einfachen Funktionsmitteln und unter Ge­ währleistung der Funktionssicherheit, die Rückwirkung auf das Bremspedal im Bereich des Springereffektes möglichst gering und wegeunabhängig erfolgt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Um eine gute Abdichtung des Rückschlagventiles im Verstär­ kerkolben zu erreichen, sieht die Ausgestaltung des Erfin­ dungsgegenstandes vor, das Rückschlagventil als Kugelsitz­ ventil auszuführen und die Dichtfläche trichter- bzw. ke­ gelförmig verjüngt in einer vorzugsweise zylinderförmigen Durchtrittsöffnung im Endabschnitt des Verstärkerkolbens anzuordnen.

Zur Unterstützung der Dicht- und Führungseigenschaften der Kugel im Rückschlagventil ist es vorteilhaft, eine Schrau­ ben- oder Spiralfeder auf das Kugelelement einwirken zu lassen, wobei gleichzeitg durch die Wahl der Federsteifig­ keit die Charakteristik der auf das Betätigungsorgan rück­ wirkenden Kraft günstig beeinflußt werden kann, ohne maß­ gebliche Eingriffe in die Verstärkerkonstruktion hinnehmen zu müssen.

Zum Zwecke einer einfachen, aber dennoch präzise funktio­ nierenden Druckentlastung im Rückstellraum sieht die Wei­ terbildung des Erfindungsgegenstandes vor, den erforder­ lichen Druckabbau über eine in Richtung des Verstärker­ raumes öffnende Dichtlippe einer Ringmanschette vorzuneh­ men. Hierdurch kann durch die Verwendung von kostengün­ stigen Serienmanschetten auf einfache Weise die Funktions­ anforderung an den Verstärker erfüllt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispieles hervor.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längshalbschnitt durch eine vorteilhafte Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Verstärkers

Fig. 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Bremsdruckes von der Pedalkraft gemäß des erfindungsgemäßen Verstärkers zeigt.

Die Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen, hydraulischen Verstärkers im Längshalb­ schnitt, wonach ein in einem Verstärkergehäuse 20 axial verschiebbarer und radial geführter Verstärkerkolben 1 axial das hülsenförmige Steuerteil 17 des Bremsdruck­ steuerventiles umgreift, so daß dieses über eine im Betä­ tigungsorgan 2 geführte Kolbenstange bewegbar ist. Für die radiale Abdichtung zwischen dem Betätigungsorgan 2 und dem Verstärkerkolben 1 mittels der Ringmanschette 13 und der radialen Gleitflächenabdichtung des im Verstärkerkolben 1 koaxial angeordneten, beweglichen Steuerteiles 17 ver­ bleibt ein an den Verstärkerraum 4 angrenzender, jedoch absperrbarer Rückstellraum 3, der über ein Rückschlagven­ til 5 mit dem Verstärkerraum 4 hydraulisch verbindbar ist. Mit einem radialen, dem Rückstellraum 3 zugewandten Bund 14 am Betätigungsorgan 2 verharrt dieser unter Einwirkung der auf dem Steuerteil 17 angeordneten Druckfeder 21 an einem, im Verstärkerkolben 1 befestigten Anschlagring 22.

In Betriebslösestellung des Verstärkerkolbens 1 steht der Verstärkerraum 4 über die Längsbohrung 18 und der stirn­ seitig ausgebildeten Steuerkante am Steuerteil 17 mit dem unter Behälterdruck stehenden radialen Durchlaß 24 im Ver­ stärkerkolben 1 in Verbindung. Bei Betätigung der Kolben­ stange verschiebt sich das mittels Sprengring im Betäti­ gungsorgan 2 verankerte Steuerteil 17 gegen die Wirkung der Druckfeder 21 in Verstärkungsrichtung und verschließt zunächst mit der stirnseitigen Steuerkante 23 den unter Behälterdruck stehenden radialen Durchlaß 24 des Verstär­ kerkolbens 1. Bei Überdeckung der radialen Steueröffnung 25 im Steuerteil 17 mit dem radial über den Ringraum 26 des Verstärkerkolbens 1 einmündenden Druckmittelkanälen 27 gelangt das Druckspeichermittel in die Längsbohrung 18 des Steuerteiles 17 und über einen radial abgewinkelten Ver­ bindungskanal 19 in den Verstärkerraum 4. Unter Einwirkung des relativ hohen Speicherdruckes auf die, in der Fig. 1 rechts dargestellte Stirnfläche des Verstärkerkolbens 1, erfolgt die hydraulische, hilfskraftunterstützte Verschie­ bung des Verstärkerkolbens 1 in Betätigungsrichtung, wobei abhängig von der Federvorspannkraft des als Kugelventil ausgebildeten Rückschlagventils 5 eine druckabhängige Ein­ steuerung von Speicherdruckmittel in den Rückstellraum 3 und damit eine Rückstellung des Betätigungsorganes 2 er­ folgt. Das federbelastete Kugelventil ist in der Wandung des Verstärkerkolbens 1 in Richtung des Rückstellraumes 3 auf einfache Weise mittels dem als Sprengring ausgebil­ deten Anschlagkörper 11 gesichert. Die hydraulische Rück­ wirkung auf das Betätigungsorgan 2 erzeugt den gewünschten Springereffekt.

Bei Entlastung des Betätigungsorganes 2 verschließt infol­ ge der Federvorspannkraft die Kugel des Rückschlagventiles 5 die Druckmittelverbindung 7 zwischen Verstärkerraum 4 und Rückstellraum 3, da in der Betriebslösestellung das Steuerteil 17 das Einströmen des Druckspeichermittels in den Verstärkerraum 4 unterbricht, so daß bei Freigabe des Durchlasses 24 zum Vorratsbehälter 28 der Verstärkerraum 4 druckentlastet ist. Das durch die Schließbewegung des Rückschlagventiles 5 im Rückstellraum 3 eingeschlossene Druckmittelvolumen entweicht somit über die dem Verstär­ kerraum 4 zugewandten, druckentlasteten Dichtlippenfläche nach Abheben der Dichtlippe 16 vom Bund 14 des Betäti­ gungsorganes 2 in den Verstärkerraum 4. Damit ist auf ein­ fache Weise ein Rückströmen des Fluides zum Vorratsbehäl­ ter 28 gewährleistet.

Fig. 2 zeigt ein Bremsdruck- Pedalkraftdiagramm, wobei auf der Ordinate der ausgesteuerte Bremsdruck von der über der Abszisse dargestellten und angesteuerten Pedalkraft gra­ phisch aufgetragen ist. Zu Beginn der Verstärkerbetätigung müssen zunächst im wesentlichen die hydrostatischen Kräf­ te, die Federkräfte und die Haftkräfte in den Führungen des Verstärkers überwunden werden, so daß zunächst unter Einwirkung geringer Pedalkräfte zunächst keine hydrau­ lische Verstärkung erzeugt wird. Die Auswirkung der hy­ draulischen Kräfte auf die Steigung der Kennlinie ist zwangsläufig durch die Wirkflächengeometrie der bewegten Teile festgelegt. Durch entsprechende bauliche Maßnahmen kann ein fahrzeugspezifischer Kennlinienverlauf ermöglicht werden. Nach Freigabe der hydraulischen Verbindung zwi­ schen dem vom Druckspeichermittel beaufschlagten Ringraum 26 und dem Verstärkerraum 4 über die Längsbohrung 18 des Steuerteiles 17 erfolgt ein tendenziell steiler Anstieg der Kennlinie und damit die Erzeugung der hyraulischen Verstärkung bei relativ geringer aufzuwendender Pedal­ kraft. Der weitere abgeknickte Verlauf der Kennlinie mit geringer Steigung erklärt sich durch das Überströmen des Druckspeichermittels vom Verstärkerraum 4 über das druck­ abhängig öffnende Rückschlagventil 5 zum Rückstellraum 3, so daß durch die Speicherdruckbeaufschlagung der ringför­ migen Stirnfläche am Betätigungsorgan 2 eine maßgebliche Pedalkraftsteigerung zur Erzielung eines höheren Verstär­ kerdruckes erforderlich ist. Die sprunghafte Änderung der Steigungscharakteristik im Kennlinienverlauf und damit die Lage der Unstetigkeitsstelle im Kurvenzug kann folglich auf verblüffend einfache Weise durch die Federvorspann­ kraft des druckabhängig arbeitenden Rückschlagventiles 5 beeinflußt werden, wodurch eine optimale Anpassung des Verstärkers an die fahrspezifischen Bedürfnisse gewährlei­ stet ist.

Bezugszeichenliste

 1 Verstärkerkolben
 2 Betätigungsorgan
 3 Rückstellraum
 4 Verstärkerraum
 5 Rückschlagventil
 6 Endabschnitt
 7 Druckmittelverbindung
 8 Öffnung
 9 Ventilsitzfläche
10 Kugelelement
11 Anschlagkörper
12 Federmittel
13 Ringmanschette
14 Bund
15 Ausnehmung
16 Dichtlippe
17 Steuerteil
18 Längsbohrung
19 Verbindungskanal
20 Verstärkergehäuse
21 Druckfeder
22 Anschlagring
23 Steuerkante
24 Durchlaß
25 Steueröffnung
26 Ringraum
27 Druckmittelkanäle
28 Vorratsbehälter
29 Druckspeicherquelle

Claims (14)

1. Hydraulischer Verstärker, insbesondere für Kraft­ fahrzeugbremsanlagen mit einem in einem Verstärker­ gehäuse angeordneten Verstärkerkolben, der einen Verstärkerraum begrenzt, einem im Verstärkerkolben , angeordneten Bremsdrucksteuerventil, dessen Steuer­ teil von einer Betätigungskraft beaufschlagbar und relativ zum Verstärkerkolben bewegbar ist, wobei in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerteiles zum Verstärkerkolben eine Verbindung des Verstärkerrau­ mes entweder zu einem Vorratsbehälter oder zu einer Druckspeicherquelle herstellbar ist, und mit einem Ringraum, der am Außenrand des Verstärkerkolbens ei­ ne Verbindung zu einer Druckspeicherquelle und dem Bremsdrucksteuerventil aufweist, die mittels Dich­ tungen den Verstärkerkolben abdichten, wobei das Bremsdrucksteuerventil mit einem Betätigungsorgan zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Verstärkerkolben (1) und dem Betätigungsorgan (2) angeordneter Rückstellraum (3) gegenüber dem Verstärkerraum (4) hydraulisch ab­ sperrbar ist.

2. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Absperrung zwischen dem Rückstellraum (3) und dem Verstärkerraum (4) durch ein Rückschlagventil (5) herstellbar ist.

3. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rück­ schlagventil (5) in Richtung des Verstärkerraumes (4) sperrend wirkt.

4. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (5) vorzugsweise als feder­ belastetes Kugelsitzventil ausgeführt ist.

5. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (5) in einem dem Verstär­ kerraum (4) zugewandten Endabschnitt (6) des Ver­ stärkerkolbens (1) angeordnet ist.

6. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (6) des Verstärkerkolbens (1) von einer radial angeordneten Druckmittelverbindung (7) durchdrungen ist, die in Richtung des Rückstell­ raumes (3) eine abgestuft erweiterte Öffnung (8) mit zylinderförmiger Gestalt aufweist.

7. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderför­ mige Öffnung (8) in Richtung des Verstärkerraumes (4) mit einer kegelförmig verjüngten Ventilsitz­ fläche (9) in die Druckmittelverbindung (7) mit kon­ stantem Querschnitt einmündet.

8. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmig verjüngende Kegelsitzfläche (9) das Kugelelement (10) aufnimmt.

9. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Rückstellraum (3) angrenzende Öffnung (8) einen radial einsetzbaren Anschlagkörper (11) aufnimmt.

10. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlagkörper (11) und dem Kugelelement (10) ein Federmittel (12), insbesondere eine Schrauben- oder Spiralfeder einspannbar ist.

11. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringmanschette radial abdichtend auf einem dem Verstärkerkolben (1) zugewandten Bund (14) des Betätigungsorgans (15) geführt ist.

12. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringman­ schette (13) in einer Ausnehmung (15) im Endab­ schnitt (6) des Verstärkerkolbens (1) gehalten ist.

13. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmanschette (13) mit ihrer Dichtlippe (16) abhängig vom Druckverhältnis zwischen Rück­ stellraum (3) und Verstärkerraum (4) einen für das Überströmen aus dem Rückstellraum (3) in den Ver­ stärkerraum (4) erforderlichen Ringspalt freigibt.

14. Hydraulischer Verstärker nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil (17) von einer koaxial angeord­ neten Längsbohrung (18) durchdrungen ist, die sich an einen rechtwinklig zur Längsbohrung (18) des Steuerteiles (17) einmündenden Verbindungskanal (19) im Betätigungsorgan (2) druckmitteldicht anschließt.