DE2348624A1 - Hydraulischer verstaerker, insbesondere bremsverstaerker - Google Patents

Description

Dr. Ing. H. Negendar* Dip«. Ing. H. Heuck - Dipl. Pnys. W. Schmitt DIpI. Ing. E. Graaff s - Dip*. Ing. W. Wehrwrrt

• IübcImii 2, Mozaitstrae· 2S

Tetefon 5380586

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 26. September 1973

Southfield,Mich.43O75,USA Anwaltsakte M-2802

Hydraulischer Verstärker, insbesondere Bremsverstärker

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Verstärker, welcher beispielsweise im Bremssystem eines Fahrzeuges verwendbar ist.

Ein Nachteil der meisten hydraulisch betätigbaren Bremsverstärker besteht darin, daß die Krafthilfe unmittelbar verloren geht, wenn die das Druckmittel dem Verstärker zustellende Pumpe für die Kraft lenkung des Fahrzeuges versagt. Dieser Nachteil wird sehr kritisch beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug eine starke Steigung hinabfährt und der Motor des Fahrzeugs "abstirbt", wodurch der Antrieb der Pumpe für die Kraftlenkung unterbunden ist.

Wie in der üS-PS 3 638 528 besehrieben,wurde bereits vorgeschlagen einen hydraulischen Bremsverstärker mit einer sekundären Druck-

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quelle zu versehen. Diese besteht aus einem Sammler, welcher das bei normalem Lauf der Pumpe für die Kraftlenkung erzeugte Druckmittel speichert, um dieses bei Versagen der Pumpe verfügbar zu haben. Die Kraftunterstützung geht also nicht unmittelbar verloren. Vorrichtungen der im vorstehend genannten Patent beschriebenen Bauart sind jedoch nur bei Bremsverstärkern der sogenannten "parallelen" Bauart einsatzf hig, einer Bauart, bei welcher das die Verbindung des Druckmittels in die Verstärker-Druckkammer steuernde Ventil parallel mit dem Verstärkerkolben geschaltet ist.

Es ist jedoch bereits ein hydraulischer Verstärker für hydraulische Systeme an Fahrzeugen bekannt, welcher der sogenannten "konzentrischen" Bauart entspricht. Ein derartiger Verstärker weist ein Gehäuse mit einer das Gehäuse durchsetzenden Bohrung auf, innerhalb welcher ein Kolben verschiebbar ist und mit einem Ende des Gehäuses zusammenwirkt, um gegenüber diesem Ende eine Druckkammer zu bilden. Ein durch den Kolben getragenes erstes Ventil ist in Relation zum Kolben aus einer ersten, zur Lüftung der Druckkammer dienenden Position in eine zweite Position verlagerbar; das erste Ventil läßt bei Bewegung in die zweite Position in der Folge höhere Drücke aus einer Primärquelle in die Druckkammer gelangen, um den Kolben in Richtung des anderen Endes der Bohrung zu verschieben. Das erste Ventil bewegt sich gemeinsam

j mit dem Kolben, xvenn sich dieser in Richtung des anderen Endes

der Bohrung bewegt.

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j Davon ausgehend ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein durch das Gehäuse getragenes zweites Ventil aufweist, um die Fluidverbindung aus einer sekundären Druckquelle in die Druckkammer zu steuern, daß eine Verbindungseinrichtung auf dem gesamten Bereich der Gleitbewegung des Kolbens betrieblich das erste Ventil mit dem zweiten Ventil verbindet, um das zweite Ventil zu betätigen, wenn das erste Ventil über die zweite Position verlagert wird, und daß die Verbindungseinrichtung ermöglicht, daß sich das erste Ventil relativ zum Gehäuse verlagert, wenn es sich zusammen mit dem Kolben bewegt.

Infolge dieses Merkmals hängt die öffnung des"zweiten Ventils nur von der Position des ersten Ventils bezüglich des Kolbens ab; das zusätzliche bzw. ergänzende und unter Druck stehende Fluid kann in die Verstärkerkammer strömen, sobald es benötigt ist. Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt eine Hilf s-Antriebsquelle für den Bremsverstärker der sogenannten "konzentrischen" Bauart dar, falls die Pumpe für die Kraftlenkung des Fahrzeuges versagen sollte.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels , unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 . ist eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Verstärkers "konzentrischer" Bauart für das Bremssystem eines Fahrzeuges; und '.

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-4 - . 234862Λ ^!

Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie 2-2 in Fig. 1 unter gleichzeitiger schematischer Darstellung der Pumpe für die·Kraftlenkung des Fahrzeuges und des Kraftlenkgetriebes.

In den Zeichnungen ist ein hydraulischer Verstärker 10 dargestellt}, welcher ein Gehäuse 12 -mit einer darin befindlichen Bohrung 14 aufrweist. Ein Kolben 16 ist innerhalb der Bohrung 14 verschiebbar, j wobei ein Ende des Kolbens 16 mit dem entsprechenden Ende der Bohrung 14 zusammenwirkt und mit diesem eine Druckkammer 18 bildet. Eine Stange 20 verbindet das andere Ende des Kolbens 16 mit einem herkömmlichen Kraftfahrzeug-Hautpzylinder (nicht dargestellt), welcher in Fig. 1 an der linken Seite des Gehäuses 12 angesetzt und durch die Stange 20 betätigbar ist, wenn sich der Kolben 16 lach links verlagert.

Die Außenfläche des Kolbens 16 ist mit einem ersten Satz diametral gegenüberliegender und axial sich erstreckender Nuten oder Schlitze 22, 24 versehen, mit einem zweiten Satz diametral gegenüberliegender und axial sich erstreckender Nuten oder Schlitze 26, 28 und mit einem dritten Satz diametral gegenüberliegender und axial sich erstreckender Nuten oder Schlitze 30, 32. Die Nuten bzw. Schlitze 22 und 24 stehen mit dem Auslaß bzw. mit der Hochdruckseite der Pumpe 34 für die Kraftlenkung des Fahrzeuges

j in Verbindung, die Nuten 26 und 28 stehen mit dem Einlaß des

Lenkgetriebes 36 für das Fahrzeug in Verbindung, während die Nuten 30 und 32 mit der Einlaß- oder Niederdruckseite der Pumpe 34|

in Verbindung stehen. Auch der Auslaß des Lenkgetriebes 36 steht" 4098 U/1014 _₅_

mit der Einlaßseite der Pumpe 34 in Verbindung.

Das Gehäuse 12 ist fernerhin mit einer Querbohrung 38 ausgestattet, welche mit der Nut 24 in Verbindung steht. Die Querbohrung 38 verbindet die Nut 24 mit einem Sammler bzw. einem Druckmittelspeicher 40. Der Sammler 40 kann bekannter Ausführungsform entj sprechen, so wie sie in der US-PS 3 282 786 dargestellt und beschrieben ist. Ein Rückschlagventil 42 ist innerhalb der Bohrung 38 befestigt und weist einen Ventilkörper 44 auf, welcher durch eine Feder 48 unter Abdichtung an einen Ventilsitz 46 angedrückt wird, um die Druckmittelverbindung vom Sammler 40 in die Nut 24 zu verhindern, um jedoch die Verbindung in entgegengesetzter Richtung zuzulassen. Ein Plunger 50 ist gleichfalls verschiebbar innerhalb der Bohrung 38 gehalten und radial bezüglich der Bohrung 14 bewegbar; der Plunger 50 erstreckt sich in die Nut 24. Wenn der Plunger 50 in der Bohrung 38 verschoben wird dann drüc]£ das Ende des Plungers den Ventilkörper 44 in vom Ventilsitz 46 abgewandter Richtung, um die Fluidverbindung vom Sammler 40 in die Nut 24 zu ermöglichen, wie nachstehend ausführlich erläutert ist. Am Umfang des Plungers 50 sind Schultern ausgebildet, um die Druckmittelverbindung entlang des Plungers 50 zwischen Bohrung 38 und Nut 24 zu ermöglichen. Ein längliches Element bzw. eine j Stange 52 ist innerhalb der Nut 24 angeorlnet und erstreckt sich ' im wesentlichen auf der gesamten Axiallänge derselben. Wenn der • Kolben verschoben wird bewegt- sich entsprechend die Stange 52 mit diesem. Das Ende des Plungers 50 liegt verschiebbar an der

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Stange bzw. am Element 52 an, so daß sich die Stange in Axialrichtung bezüglich des Plungers verlagern kann. Eine bezüglich der j Bohrung 14 radial gerichtete Bewegung der Stange 52 führt jedoch j

dazu, daß der Plunger 50 in die Bohrung 38 zurückgedrückt wird. j Ein weiterer Plunger 54 erstreckt sich radial durch die Wand des

j Kolbens 16 zwischen einer innerhalb des Kolbens 16 und der Nut 24 gebildeten Bohrung. Ein Ende des Plungers 54 liegt an der Stange : 52 an, so daß die Stange 52 bei radialer Bewegung des Plungers 54 gleichfalls radial bezüglich des Kolbens 16 verlagert wird, um \ entsprechend den Plunger 50 zu beaufschlagen. In gleicher Weise i sind am Plunger 54 Flachteile bzw. Schultern ausgebildet, um die Bohrung 56 mit der Nut 24 zu verbinden. Die Stößel bzw. Plunger 50 und 54 und das Element 52 bilden zusammen eine Gelenkeinrichtung 58, deren Ziveck nachfolgend ausführlicher enautert ist.

Eine Ventilspindel 60 ist verschiebbar innerhalb der Bohrung 56 gehalten und mit Nuten 62, 64 als auch mit Ansätzen bzw. Schultern 66, 67 und 68 ausgebildet. Diese wirken mit entsprechenden Nuten 70, 72 und mit Schultern 74, 76 an der Wand der Bohrung 56 zusammen, um die Verbindung in Richtung der Druckkammer 18 zu steuern. Die Nut 70 steht mit der Nut 24 und infolgedessen mit der Auslaß- oder Hochdruckseite der Pumpe 34 in Verbindung. In vergleichbarer Weise ist die Nut 62 mit den Nuten 26 und 28 und infolgedessen mit dem Einlaß des Kraftlenkgetriebes 36 in Verbin dung. i)ie Nut 72 steht mit denMiten 50 und 32 und infolgedessen mit dem Einlaß bzw. der Niederdruckseite der Pumpe 34 in Verbin-

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dung. Die Nut 64 steht über einen Kanal 78 mit der Druckkammer 18 in Verbindung. Eine Nocken- oder Steuerfläche 80 ist an einem Ende einer Nut 81 zwischen den Schultern 66 und 67 der Ventilspindel 60 ausgebildet. Wenn letztere ausreichend verschoben wird, kommt die Steuerfläche 80 mit der Kante des Plungers 54 in Berührung, wodurch diese radial bezüglich des Kolbens 16 verlagert

t j wird. In entsprechender Weise werden die Stange 52 und der weitere

Plunger 50 in vorstehend erläuterter Weise verschoben.

Die Ventilspindel 60 wird durch eine Eingangsstange 82 verschoben, von welcher ein Ende (nicht dargestellt) mit dem gewöhnlichen Bremspedal innerhalb des Fahrerabteils verbunden ist. Das andere Ende der Stange liegt an der Ventilspindel 60 an, um diese zu verlagern. Eine Feder 84 drückt die Ventilspindel 60 und infolgedessen die Eingangsstange 82 gemäß Fig. 1 nach rechts, so daß von der Eingangsstange 82 getragene Anschläge 86 an entsprechende, durch den Kolben 16 getragene Anschläge 88 angelegt werden. Auf diese Weise wird die entlastete Position der Ventilspindel 60 bestimmt. Der Kolben 16 unddie innerhalb des Kolbens getragene Ventilspindel 60 werden durch die Bremsrückholfeder 60 gemäß Fig. 1 nach rechts verspannt, so daß das rechts befindliche Ende des Kolbens 16 normalerweise an .das Ende der Bohrung 14 angelegt wird. Dieser Zustand entspricht der Bremsenfreigabeposition des Kolbens 16.

Der Verstärker 10 arbeitet wie folgt:

S Die verschiedenen Bestandteile des Bremsverstärkers 10 sind in ι 4098U/10U

den Fign. 1 und 2 in derjenigen Position wiedergegeben, welche sie bei Freigabe der Bremsen des Fahrzeuges einnehmen. In dieser-Position steht die Nut 70 mit der Nut 76 in Verbindung, so daß im wesentlichen das gesamte von der Pumpe 34 in den Verstärker einströmende Fluid unmittelbar an das Kraftlenkgetriebe 36 weitergeleitet wird. In vergleichbarer Weise besteht eine Verbindung zwischen der Druckkammer 18 und der Niederdruckseite der Pumpe 34, wobei die Verbindung über den Kanal 78, die Nuten 74 und 72 und die Schlitze bzw. Nuten 30 und 32 besteht. Beim Anlegen der Bremse;

bzw. der Bremsen wird die Ventilspindel 60 gemäß Fig. 1 nach links verlagert, so daß die Schulter 68 mit der Schulter 74 überlappt und die Fluidverbindung von der Druckkammer 18 in Richtung des Einlasses bzw. der Niederdrucksete der Pumpe 34 beendet. Gleichzeitig bewegt sich die Schulter 67 in von der Schulter 74 abgewandter Richtung, um die Nut 70 mit der Nut 64 und infolgedessen über den Kanal 78 mit der Druckkammer 80 zu verbinden. Etwa zur gleichen Zeit ist die zwischen dem Ende der Schulter 66 und dem Ende der Schulter 76 gebildete öffnung beträchtlich reduziert, so daß die Fluidverbindung zwischen der Nut 70 und der Nut 62 eingeschnürt bzw. beschränkt ist. Es entwickelt sich dadurch ein höherer Druck innerhalb der Nut 70, welcher wie vorstehend erwähnt in die Druckkammer 18 gelangt. Der Druck innerhalb der Kammer 18 wirkt am rechten Ende des Kolbens 16 und drückt diesen gemäß Fig. 1 nach links. Da diese Bewegung auf den vorstehend genannten Hauptzylinder (nicht dargestellt) mit Hilfe der Stange 20 übertragen wird führt die Betätigung des Kolbens 16 in normaler Weise zum Anlegen der Bremse.

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Der in der Nut 70 infolge der Einschnürung der Verbindung zwischen der Nut 70 und der Nut 62 entwickelte hohe Druck gelangt gleichfalls in den Sammler 40, da die Querbohrung 38 über den Schlitz 24 gleichfalls mit der Nut 70 verbunden ist. Das Rückschlagventil 42 ermöglicht natürlich die Fluidverbindung aus der Nut 24 in den Sammler 40, verhindert jedoch die Verbindung in entgegengesetzter Richtung* Unter hohem Druck stehendes Fluid wird sogar in den Sammler 40 eingeleitet, wenn die Bremsen des Fahrzeuges frei-gegeben sind, falls das Kraftlenkgetriebe 36 des Fahrzeuges betätigt wird und sich ein Gegendruck im hydraulischen System ausbildet. Es wird also zu jedem Zeitpunkt ein vollständig geladener Sammler bzw. Druckspeicher sichergestellt, während die Pumpe 34 für die Kraftlenkungdes Fahrzeuges normal aAeitet.

Wenn der Hochdruck-Ausgang der Pumpe 34 für die Kraftlenkung infolge einer Fehlfunktion ausbleibt, so beispielsweise dann, wenn der Motor des Fahrzeuges abstirbt, dann verschiebt der Fahrer bei Bremsenbetätigung die Ventilspindel 60 um einen kleinen zusätzlichen Abstand nach links (Fig. 1) . Beim Verschieben der Ventilspindel kommt die Nocken- oder Steuerfläche 80 in Berührung mit dem Ende des Plungers 54, so daß der Plunger 54 entlang der Steuerfläche 80 nach oben gleitet. Der Plunger 54 wird dabei radial bezüglich des Kolbens 16 nach außen verschoben. Diese j radiale, nach außen gerichtete Bewegung des Plungers 54 wird über j das Element bzw. die Stange 52 auf den Plunger 50 übertragen, wo-

durch dieser den Ventilkörper 44 vom Ventilsitz 46 abhebt, um

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den Druckmittelinhalt des Speichers bzw. Sammlers 40 über die Nuten 70 und 64 und den Kanal 78 in die Druckkammer 18 gelangen zu lassen. Der aus dem Sammler 40 in die Druckkammer 18 gelangende Druck des Fluids führt daraufhin in normaler Weise zum Anlegen der Bremsen, indem der Kolben 16 wie vorstehend erwähnt verschoben wird. Wenn der Kolben 16 beim Anlegen der Bremsen unter Antrieb durch den Sammler 40 oder unter Antrieb des Primärdrucks der Pumpe 34 verschoben wird dann kann sich die Stange 52 auf der gesamten Axialbewegung des Kolbens 16 axial bezüglich des Plungers 15 verlagern. Falls jedoch zu irgendeinem Zeitpunkt während der Bewegung des Kolbens 16 Bedarf am Druck des Fluids im Sammler 40 besteht, dann wird durch zusätzliche Verschiebung der Ventilspindel 60 das Verbindungs- bzw. Gelenksystem 58 betätigt, um den benötigten Druck des Fluids aus dem Sammler 40 in die Druckkammer 18 gelangen zu lassen.

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Claims (9)

Patentansprüche

1.!Hydraulischer Verstärker mit einem eine Bohrung aufweisenden Gehäuse, innerhalb welchem ein Kolben verschiebbar ist und mit einem Ende der Bohrimg zusammenwirkend mit diesem eine dazwischen befindliche Druckkammer bildet, mit einem vom Kolben getragenen ersten Ventil, welches aus einer die Druckkammer lüftenden Position relativ zum Kolben in eine zweite Position verschiebbar ist und welches "in der Folge aus einer Primärdruckquelle höhere Drücke in die Druckkammer gelangen läßt, wenn es sich in Richtung, der zweiten Position bewegt, um den Kolben in Richtung des anderen Bohrungsendes zu verschieben, wobei .das erste Ventil zusammen mit dem Kolben bewegbar ist, wenn dieser in Richtung des anderen Bohrungsendes gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein durch das Gehäuse (12) getragenes zweites Ventil (42) aufweist, um die Fluidverbindung aus einer sekundären Druckquelle in die

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Druckkammer (18) zu steuern, daß eine Verbindungseinrichtung (58) auf dem gesamten Bereich der Gleitbewegung des Kolbens (16) betrieblich das erste Ventil (60) mit dem zweiten Ventil (42) verbindet, umdas zweite Ventil zu betätigen, wenn das erste Ventil über die zweite Position verlagert wird, und daß die Verbindungseinrichtung ermöglicht, daß sich das erste Ventil relativ zum Gehäuse (12) verlagert, wenn es sich zusammen mit dem Kolben bewegt.

2. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) eine mit der ersten Druckmittelquelle (34) verbundene Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung j aufweist, daß das erste Ventil (60) die Fluidverbindung zwi- j

sehen der Einlaßöffnung, der Auslaßöffnung und der Druckkammer (18) steuer- daß der Kolben (16) erste, axial sich I

erstreckende Schlitze (22,24) aufweist, welche die Einlaßöffnung auf dem gesamten Bereich axialer Bewegung des Kolbens mit dem ersten Ventil verbinden, daß zweite, axial sich erstreckende Schlitze (26-32) des Kolbens auf dem gesamten Bereich axialer Kolbenbewegung die Auslaßöffnung mit dem ersten Ventil verbinden, und daß sich die Verbindungseinrichtung (58) durch einen (24) der Schlitze erstreckt.

3. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder- oder Verbindungseinrichtung (58) einen ersten Plunger (54) umfaßt, welcher

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durch den Kolben {16) getragen und bewegbar ist, wenn sich das erste Ventil (60) über die zweite Position bewegt, ferner einen zweiten Plunger (50), welcher bewegbar ist, um das zweite Ventil (42) zu öffnen, und ein Element (52), welches die Plunger verbindet, um die Bewegung des ersten Plungers auf den zweiten Plunger zu übertragen, und daß das Element (52) parallel zur Achse der Bohrung (14) eine Relativbewegung des ersten Plungers bezüglich des zweiten Plungers zuläßt.

4. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,daß sich der erste Plunger (54) durch die Wand des Kolbens (16) im wesentlichen radial gerichtet erstreckt, daß das erste Ventil (60) Mittel (80) aufweist, um den Plunger im wesentlichen radial gerichtet zu verlagern, wenn sich das erste Ventil über die zweite Position bewegt, daß der zweite Plunger (50) im wesentlichen radial gerichtet bewegbar ist, um das zweite Ventil (42) zu öffnen; und daß das Element' (52) eine Axialbewegung des ersten Plungers bezüglich des zweiten Plungers zuläßt, jedoch eine Radialbewegung des ersten Plungers überträgt, um den zweiten Plunger im wesentlichen radial gerichtet zu verlagern.

5. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (52) durch den Kolben (16) getragen und mit diesem bewegbar ist.

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6. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (52) in einem (24) der Schlitze gehalten ist, und daß die zweite Druckmittelquelle (40) Fluid in die ersten Schlitze (22,24) einleitet, wenn das zweite Ventil (42) geöffnet ist.

7. Hydraulischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Druckmittelquelle aus einer Einrichtung (40) besteht, welche Fluid unter üruck speichert.

8. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 7, für das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle eine durch den Motor des Fahrzeuges angetriebene Pumpe (34) ist, und daß die das Fluid unter Druck speichernde Einrichtung (40) dur,ch den Druckmittelausgang der Pumpe geladen wird, wenn diese normal arbeitet.

9. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckauslaß der Pumpe (34) mit dem Druckmittelspeicher (40) verbunden ist, um diesen bei normalem Lauf der Pumpe mit Druckmittel zu laden, und daß eine Einrichtung (44,46,48) die Fluidverbindung vom Auslaß der Pumpt in den Druckmittelspeicher zuläßt, jedoch die Verbindung in entgegengesetzter Richtung verhindert.

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