DE2329840C3 - Hydraulischer Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem an einem Hauptzylinder befestigten Gehäuse, in dem in einem dem Hauptzylinder zugewandten Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers ein mit dem Hauptzylinderkolben kraftschlüssig verbundener Arbeitskolben und in einem an den genannten Bohrungsabschnitt anschließenden Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers ein mit einer Betätigungsstange verbundener Steuerkolben dichtend geführt ist, wobei in den Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers ein zu einer Hochdruckquelle führender Durchflußkanal mündet und wobei der Arbeitskolben auf seiner dem Steuerkolben zugewandten Seiten eine Arbeitskammer begrenzt, die in der Ruhestellung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist und die bei einer Verschiebung des Steuerkolbens vom Vorratsbehälter getrennt und mit der Hochdruckquelle verbunden wird.

Ein solcher Kraftverstärker ist beispielsweise durch die US-PS 33 54 788 bekannt. Bei diesem bekannten Kraftverstärker ist der Steuerkolben in einer Bohrung im Arbeitskolben verschiebbar. Bei einer Betätigung der Betätigungsstange wird der Steuerkolben zunächst relativ zum Arbeitskolben verschoben, bis die Verbindung Arbeitskammer-VorratsbehäUer abgesperrt ist und die Arbeitskammer mit Druckflüssigkeit gefüllt ist. Erst nach dieser ersten Betätigungsphase beginnt der Druckaufbau im Hauptzylinder. Bei diesem bekannten Verstärker vergeht somit eine gewisse Zeitspanne zwischen dem Bewegungsbeginn der Betätigungsstange und dem Bewegungsbeginn des Hauplzylinderkolbens, während dieser Zeitspanne kann der Fahrer nicht fühlen, wie sich seine Betätigung des Sleuerkolbens auswirkt.

Aus der DT-OS 14 80 072 ist ein Bremsventil für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt, bei dem der mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung verbundene Steuerkolben in einer Gehäusebohrung gleitet, in deren ίο Wand nicht nur der Durchflußkanal zu einer Hochdruckquelle ausmündet, sondern auch der Durchlaß zur Niederdruckscite. Dabei weist der Steuerkolben zwei Steuerkanten zur Steuerung der Öffnungsquerschnitte der zur Hochdruckquclle bzw. zum Vorratsbehälter führenden Kanäle auf.

Es entsteht somit dort keine Zeitverzögerung zwischen dem Bewegungsbeginn des Steuerkolbens und dem Druckai'fbau im Bremssystem. Es handelt sich bei diesem bekannten Bremsventil jedoch nicht um einen Kraftverstärker, der oben genannten Gattung, da dort der Druckaufbau in der Bremsanlage nichl über einen dem Steuerteil nachgeschalteten Hauptzylinder erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Kraftverstärker der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sofort bei der Betätigung der Betätigungsstange und damit der Bewegung des Steuerkolbens an dem mit der Betätigungsstange verbundenen Pedal die Reaktionskraft des Hauptzylinderkolbens spürbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zum Vorratsbehälter führende Kanal ebenfalls in den Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers mündet und daß der Steuerkolben zwei Steuerkanten zur Steuerung der Öffnungsquerschnitte der zur Hochdruckquelle bzw. zum Vorratsbehälter führenden Kanäle aufweist und daß ferner in der Ruhestellung der Arbeitskolben an der Stirnseite des Steuerkolbens anliegt.

Dadurch ist erreicht, daß der Steuerkolben sofort zu Beginn eines Bremsvorganges den Arbeitskolben durch mechanische kraftschlüssige Koppelung so lange vor sich herschiebt bis durch den Steuerkolben selbst der Weg der Hochdruckflüssigkeit zu der Arbeitskammer freigegeben wird und diese mit Druckmittel gefüllt wird.

Der Hauptzylinderkolben wird also sofort mechanisch vorn Bremspedal ohne jede Verzögerung verschoben und der Fahrer fühlt direkt die Bewegung des Hauptzylinderkolbens. Die Reaktionskraft des Hauptzylinderkolbens wird mechanisch über den Arbeitskolben und den Steuerkolben direkt auf das Bremspedal rückübertragen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet. Diese Maßnahme ist zwar an sich bekannt, sichert jedoch in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches jederzeit ein weiches, gefühlvolles und stoßfreies Bremsen trotz direkter kraftschlüssiger Rückkoppelung des Bremspedales mit dem Hauptzylinderkolben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt teilweise schematisch den vertikalen Axialschnitt eines Kraftverstärkers für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage und

<>5 F i g. 2 zeigt in entsprechender Darstellung wie die F i g. 1 eine andere Ausführungsform.

Bei dem Kraftverstärker gemäß F i g. 1 ist das Gehäuse 1 fest mit dem rückwärtigen Ende eines

Hauptzylinders A/ verbunden, der einen Teil einer Bremseinrichtung für Kraftwagen bildet und an sich bekannt ist.

Das Gehäuse 1 des Kraftverstärkers hat eine zylindrische Bohrung mit einem Bohrungsabschnitt 2 s kleineren Durchmssscrs und einem Bohrungsabschniit 3 größeren Durchmessers. In dem Bohrungsabschnitt 2 mit kleinerem Durchmesser ist ein Steuerkolben 4 dicht anliegend und gleitend angeordnet, dessen Umfang im Abstand von seinen Enden einen ringförmigen Öldurchflußkanal 5 aufweist. Der Steuerkolben 4 steht mit dem äußeren Ende einer Betätigungsstange 7 in Verbindung, die ihrerseits mit einem Bremspedal od. dgl. verbunden ist. In der die Bohrungsabschnittc 2 und 3 umgebenden Wand des Gehäuses 1 sind ein Durchflußkanal Il für Hochdrucköl, der an einen mit einer Ölpumpe 10 verbundenen Druckölspeicher 8 angeschlossen ist und ein Durchflußkanal 12 für Niederdrucköl vorgesehen, der mit einem ölbehälter 9 in Verbindung steht. Die Kanäle 11 und 12 münden mit ihrem anderen Ende in den Bohrungsabschnitt 2 mit dem kleineren Durchmesser und werden im Betrieb durch die Gleitbewegung des Steuerkolbens 4 geöffnei und geschlossen, wie später im einzelnen beschrieben wird.

In dem Bohrungsabschnitt 3 mit dem größeren Durchmesser ist ein Arbeitskolben 6 dicht anliegend und gleitend angeordnet, zwischen dem und dem Steuerkolben 4 beim Betrieb im Bohrungsabschnitt 3 eine mit Öl gefüllte Arbeitskammer a verbleibt. Der Steuerkolben 4 ist mit einem sich axial erstreckenden Durchflußkanal 13 ausgestattet, der die Arbeitskammer .-i mit dem ringförmigen Öldurchflußkanal 5 des Steuerkolbens 4 verbindet. Auf diese Weise liegt die auf der einen Seite der Arbeitskammer a gelegene, dem Öldruck ausgesetzte Fläche des Arbeitskolbens 6 der Endfläche des Steuerkolbens 4 gegenüber, die einen kleineren Durchmesser als die dem Öldruck ausgesetzte Fläche des Antriebskolbens 6 hat.

Der Arbeitskolben 6 ist durch eine Verbindungsstange 14 mit dem in dem Hauptzylinder M gleitenden Hauptzylinderkolben P verbunden, so daß eine nach innen gerichtete Axialbewegung des Arbeitskolbens 6 über die Verbindungsstange 14 auf den Hauptkolben P übertragen wird.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen reinen den Hauptzylinder M mit Arbeitsöl versorgenden ölbehälter T; das Bezugszeichen S bezeichnet eine in dem Hauptzylinder M vorgesehene Schraubenfeder, die den Hauptzylinderkolben P in seine normale, unwirksame Lage zurückdrückt, und das Bezugszeichen W bezeichnet einen mit dem Hauptzylinder M in Verbindung stehenden und aus diesem mit Bremsdrucköl versorgten Rad-Bremszylinder.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des in Fig.! dargestellten Kraftverstärkers beschrieben. Wenn der Fahrer auf das nicht dargestellte Bremspedal tritt, um die Bremse zu betätigen, wird durch die Betätigungsstange 7 der Steuerkolben 4 und der an ihm anliegende Arbeitskolben 6 gemäß der Darstellung in der Fig. 1 nach links bewegt. Dadurch wird zunächst der Durchflußkanal 12 für Niederdrucköl geschlossen, während der Durchflußkanal 11 für Hochdrucköl zunächst noch geschlossen bleibt. Wenn das Bremspedal weiter herabgedrückt wird, wird der Durchflußkanal 11 für Hochdrucköl geöffnet und in Verbindung mit dem ringförmigen öldurchflußkanal 5 gebracht, so daß das in dem Druckölspeicher 8 vorhandene Hochdrucköl in den ringförmigen Öldurchflußkanal 5 einströmen und dann durch den axialen Durchflußkanal 13 in die Arbeitskammer a einströmen kann. Nunmehr drückt das Hochdrucköl gegen das rechte Ende des Arbeitskolben 6 und das diesem benachbarte Ende des Steuerkolbens 4. Ais Ergebnis wird der Arbeitskolben 6, dessen den Öldruck aufnehmende Fläche größer ist als die des Steuerkolbens 4, nach links vom Steuerkolben weg bewegt. Dadurch wird mittels der Vcrbindungsstange 14 der Hauptzyliiiderkolben P verschoben, während gleichzeitig die an die Arbeitskammer α grenzende Endfläche des Steuerkolbens 4 der Kraft des rückwirkenden öldrukkes als Bremsreaktion ausgesetzt ist.

Wenn anschließend die Bremspedalkraft verringert wird und die Kraft des auf den Arbeitskolben 6 einwirkenden Drucköls von der Rückfüh[kraft der Feder 5 übertroffen wird, werden der Arbeitskolben 6 und der Steuerkolben 4 durch den in seine Ausgangslage zurückkehrenden Hauptkolben Pnach rechts zurückbewegt. Bei der Rückwärtsbewegung schließt der Steuerkolben 4 zuerst den Durchflußkanal II für das unier hohem Druck stehende Öl und verbindet dann den Durchflußkanal 12 für das unter niederem Druck stehende Öl mit dem ringförmigen Öldurchflußkanal 5 und über den axialen Durchflußkanal 13 mit der Arbeitskammer a. Nunmehr kann das früher in die Arbeitskammer eingeströmte Öl in den ölbehälter 9 zurückströmen und der Kraftverstärker kehrt in seine Ausgangslage zurück, in der der Arbeitskolben 6 am Steuerkolben anliegt. Die Rückwärtsbewegung des Steuerkolbens 4 wird durch einen Anschlag 18 begrenzt.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung des Kraftverstärkers nach Fig. 1. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in F i g. I.

Die abgewandelte Form des Kraftverstärkers weist grundsätzlich die gleiche Konstruktion auf, aber mit ihr soll der auf den Fahrer ausgeübte öldruckstoß verringert werden, um ihm zu ermöglichen, das Bremspedal oder andere Betätigungsglieder sanft zu betätigen. Um dies zu erreichen, ist der Steuerkolben 4 an seinem äußeren, rechten Ende mit einem axial verlaufenden, zylindrischen Hohlraum 15 ausgestattet, in dem ein Tragelement 17 dicht anliegend und gleitend angeordnet ist. Eine Schraubenfeder 16 oder ein äquivalentes federndes Glied liegt zwischen dem Boden des Hohlraumes 15 und dem Tragelement 17 und drückt das letztgenannte nach außen bis zur Anlage an dem benachbarten Ende der Betätigungsstange 7, die mit einem nicht gezeichneten Bremspedal verbunden ist.

Beim Betrieb fließt dann, wenn der Steuerkolben 4 bei seiner Vorwärtsbewegung in eine axiale Lage gelangt, in der der ringförmige, im Steuerkolben 4 axial verlaufende öldurchflußkanal 5 mit dem in der Wand des Gehäuses 1 befindlichen Durchflußkanal 11 für Hochdrucköl verbunden ist, Hochdrucköl in den ringförmigen Durchflußkanal 5 und drückt gegen dessen rechte Stirnwand. Dabei wird auf den Steuerkolben ein mehr oder weniger großer Stoß ausgeübt. Dieser auf die Betätigungsstange 7 übertragene Stoß wird durch die aus der Schraubenfeder 16 und dem Tragelement 17 bestehende federnde Verbindung zwischen dem Steuerkolben 4 und der Betätigungsstange 7 gedämpft. Mit anderen Worten, der auf den Steuerkolben 4 ausgeübte ölstoß wird im wesentlichen von der Schraubenfeder 16 aufgenommen und der Fahrer kann das Bremspedal sanft betätigen.

Die Bremsanlage ist auch dann noch funktionsfähig, wenn der Kraftverstärker wegen Schaden in der ölzufuhr einsrhlipRlirh rW ninnmr,« ιλ ,,r,.,.:-b

geworden ist, was zum Wegfall eines Druckölaufbaues in der Arbeitskammer a führt. Denn in diesem Fall wird die auf die Betätigungsstange 7 wirksame Pedalkraft unmittelbar durch den Steuerkolben 4 und den Arbeitskolben 6 auf den Hauptzylinderkolben P im Hauptzylinder Λ-/übertragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !. Hydraulischer Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem an einem Hauptzylinder befestigten Gehäuse, in dem in einem dem Hauptzylinder zugewandten Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers ein mit dem Hauptzylinderkolben kraftschlüssig verbundener Arbeitskolben und in einem an den genannten Bohrungsabschnitt anschließenden Bührungsabschniti kleineren Durchmessers ein mit einer Betätigungsstange verbundener Steuerkolben dichtend geführt ist, wobei in den Bohrungsabschnitt kleineren Durchmessers ein zu einer Hochdruckquellc führender Durchflußkunal mündet und wobei der Arbeitskolben auf seiner dem Steuerkolben zugewandten Seite eine Arbeitskammer begrenzt, die in der Ruhestellung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist und die bei einer Verschiebung des Steuerkolbens vom Vorratsbehälter gefrennt und mit der Hochdruckque/Ie verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Vorratsbehälter (9) führende Kanal (12) ebenfalls in den Bohrungsabschnitt (2) kleineren Durchmessers mündet und daß der Steuerkolben zwei Steuerkanten zur Steuerung der Öffnungsquerschnitte der zur Hochdruckquelle (8) bzw. zum Vorratsbehälter (9) führenden Kanäle (11 und 12) aufweist und daß ferner in der Ruhestellung der Arbeitskolben (6) an der Stirnseite des Steuerkolbens (4) anliegt.
2. 2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kraftübertragung von der Betätigungsstange (7) auf den Steuerkolben (4) über eine Feder (16) erfolgt.