DE2948427A1 - Hydraulischer verstaerker - Google Patents
Hydraulischer verstaerkerInfo
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Description
ALFRED TEVES GMBH -Ψ- 27. November 1979
Frankfurt am Main ZL/Wh/be
P 484o
J. Beiart - 146 Hydraulischer Verstärker
Zusatz zu Patent
(Patentanmeldung P 28 41 262.6 vom 22.o9.1978).
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Verstärker mit einem Verstärkerkolben, einer Drucksteuereinrichtung,
einem an dem Verstärkerkolben abgestützten Ringkolben und einem relativ zum Ringkolben mittels
eines .... Bremspedals verschieblichen, die Drucksteuereinrichtung betätigenden Kernkolben, wobei der Kernkolben
und der Ringkolben nach Überwindung der Kraft einer Feder zusammenkuppelbar und anschließend als Einheit verschiebbar
sind, insbesondere nach Patent (Patentanmeldung
P 28 41 262.6 vom 22.o9.1978).
In der angegebenen Patentanmeldung ist ein hydraulischer
Verstärker beschrieben, der im wesentlichen aus Verstärkerkolben, einem Kernkolben und einem Ringkolben besteht.
Der Ringkolben ist dabei zum Kernkolben begrenzt beweglich, der Kernkolben wirkt als Steuerschieber im Verstärkerkolben
und mit diesem zusammen als Drucksteuereinrichtung. Der Kernkolben steht in direkter mechanischer Verbindung mit
dem Bremspedal. Wird bei einer derartigen Anordnung, die
einen hydraulischen Verstärker in sogenannter Springerausführung zeigt, in den Druckraum das unter Druck stehende
Druckmittel eingelassen, so wird sich dieser Druck zwangsweise über den Kernkolben auf das Bremspedal fortpflanzen.
Es ist jedoch beabsichtigt, die hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal möglichst geringzuhalten, d.h. den Springereffekt
möglichst steil auszubilden. Durch die in der Haupt-
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anmeldung gezeigten Ausführungen läßt sich die hydraulische
Rückwirkung nur auf ein Minimum begrenzen, das durch den Durchmesser dos Kernkolbens bestimmt ist. Dieser Durchmesser
des Kernkolbens läßt sich bloß auf ein gewisses Maß verkleinern, da er Kanäle zur Drucksteuerung aufnehmen muß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Verstärker nach dem Hauptpatent derart weiterzubilden und
zu verbessern, daß die Rückwirkung auf das Bremspedal im Bereich des Springereffektes möglichst gering , der
Springereffekt also sehr stark ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Kernkolben mittels eines vom Druckmittel des hydraulischen Verstärkers druckbeaufschlagbaren Stiftes vom Bremspedal
verschiebbar ist, wobei der Stift zentral den Ringkolben dichtend durchdringt. Durch diese Anordnung ist sichergestellt,
daß eine hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal nur durch die druckbeaufschlagte Fläche des Stiftes entstehen
kann. Da dieser Stift nur eine geringe mechanische Kraftübertragung sicherstellen muß und ansonsten keinen weiteren
Funktionen unterliegt, insbesondere keine Bohrungen zur Führung von Druckmittel aufweist, kann er in seinem Durchmesser
sehr gering ausgebildet sein. Die hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal ist somit fast gleich Null, der
Springereffekt ist extrem stark ausgebildet.
Ist der Kernkolben druckausgeglichen angeordnet, kann die hydraulische Rückwirkung auf das Bremspedal einzig durch
den verwendeten Durchmesser des Stiftes bestimmt werden.
Baulich besonders günstige Ausführungsformen sind dadurch gegeben, daß im Gehäuse des Verstärkers ein Druckraum vorgesehen
ist, der durch den Verstärkerkolben und den Ringkolben begrenzt ist. Wird dabei der Ringkolben gegen die
Betatiguncjsrichtung des Verstärkerkolbens an diesem über
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eine nachgiebige Anordnung abgestützt, so kann durch die Auslegung der nachgiebigen Anordnung die Höhe des Springereffektes
genau bestimmt werden. Ist diese Höhe erreicht, so wird sich der Ringkolben, da er ja den Druckraum begrenzt,
entgegen der Betätigungsrichtung soweit verschoben haben,daß er mit dem Stößel des Bremspedals mechanisch in
Verbindung tritt.
Eine besonders einfache Form des Gehäuses ist dadurch gegeben, daß der Ringkolben dicht im Verstärkerkolben gleitet
und der Verstärkerkolben dichtend aus dem Gehäuse herausgeführt ist.
Indem der Stift über eine Feder am Kernkolben abgestützt ist, werden eventuell auftretende Schwingungen bei Betätigen
des Ventils (Ventilflatter) gedämpft. Weiterhin ist sichergestellt, daß der Stift jederzeit vom Druck
im hydraulischen Druckmittelkreis beaufschlagt ist.
Hat die Feder zwischen Stift und Kernkolben eine stärkere Vorspannung bzw. Federkonstante als die Feder zwischen Kernkolben
und Verstärkerkolben, so ist die direkte, feste mechanische Anlage des Stiftes am Kopf des Stößels sichergestellt.
Es können keine zusätzlichen Leerspiele bei Betätigen des Bremspedals auftreten, ein direktes Ansprechen
des hydraulischen Verstärkers ist sichergestellt.
Besonders günstig ist es, wenn der durch das Bremspedal betätigbare Stößel im Ringkolben zentral derart gefesselt
ist, daß er um einen Weg relativ zum Ringkolben verschiebbar ist. Da der Stift den Ringkolben zentral durchdringt, kann
durch diese Anordnung eine gleichzeitige Zentrierung des Stößels zum Stift erreicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft,
da der Stößel einen kugelförmigen Kopf aufweist
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und der Stift aufgrund seines geringen Durchmessers eine relativ gerin.;o Anlagefläche zur Verfügung stellt.
Eine günstige Fesselung des Stiftes ist gegeben, indem dieser formschlüssig mit dem Kernkolben verbunden ist. Ist
der Stift in Kopf und Schaft unterteilt, so kann er mittels einer bajonettartigen Vorrichtung koaxial mit dem Kernkolben
verbunden werden. Hierzu ist vorteilhafterweise im Kernkolben
ein Raum vorgesehen, der durch die im Innenraum liegende Stirnwand des Kernkolbens begrenzt ist und der
Kopf radial zum Kernkolben derart ausgerichtet wird, daß er zumindest teilweise hinter die Stirnwand greift.
Eine günstige Ausbildung einer bajonettartigen Vorrichtung wird dadurch geschaffen, daß die Stirnwand eine zentrale
Bohrung aufweist, die im Durchmesser dem Durchmesser des Schaftes entspricht,wobei die Bohrung über einen Schlitz, der
zumindest den Durchmesser der Bohrung aufweist, mit einer Öffnung in der Stirnwand verbunden ist, wobei die öffnung
für den Kopf des Stiftes passierbar ist.Ist der Kernkolben im Durchmesser sehr gering, so ist es vorteilhaft, die
Öffnung auf dem Umfang des Kernkolbens anzuordnen.
Um eine sichere Anlage zu gewährleisten, wird der Stift
mittelsfeiner im Raum angeordneten Feder, die zwischen Kernkolben und Stift wirkt, an der Stirnwand gehalten.
Eine mögliche Ausführung der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben werden.
Es zeigen
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Verstärker,
Figur 2 ein Diagramm, weiches die Abhängigkeit des Bremsdruckes von der Pedalkraft bei einem
Verstärker gemäß Figur 1 wiedergibt.
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Der Verstärker nach Figur 1 hat ein Gehäuse 1, das über
einen Druckmittelanschluß 2 an einen ständig unter Druck stehenden, nicht dargestellten Druckmittelspeicher angeschlossen
ist. Der Verstärkerkolben 3 ist mittels Dichtungen 4, 5 druckmitteldicht im Gehäuse 1 gleitbar
angeordnet. In Längsrichtung zwischen den Dichtungen 4, 5 trägt der Verstärker-kolben eine umlaufende Nut 6, so daß
zwischen Verstärkerkolben undteehäuse ein Einlaßraum 7 entsteht, der über den Druckmittelanschluß 2 mit Druckmittel
gespeist wird. Der Verstärkerkolben ist stufig ausgebildet und ragt mit seinem im Durchmesser geringer als der übrige
Kolben ausgebildeten Abschnitt 8 aus dem Gehäuse 1 heraus. Mittels einer Dichtung 9 ist der Innenraum des Gehäuses
gegen die Atmosphäre abgedichtet.Im Verstärkerkolben ist eine zentral angeordnete, stufig ausgebildete Bohrung 1o eingebracht,
die zum Stößel 11 offen ist. Im mit geringstem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt 12 der Stufenbohrung 1o
gleitet der Kernkolben 13, wobei der Abschnitt 12 der Bohrung über einen Durchlaß 14 mit einem drucklosen Raum 15
verbunden ist. Der drucklose Raum 15 steht direkt mit einem Rücklaufbehälter in Verbindung, aus dem der nicht dargestellte
Druckspeicher gespeist wird. Über die Bohrungen 16,17 ist der Innenraum 18 des mit größerem Durchmesser ausgebildeten
Abschnitts der Stufenbohrung 1o mit dem drucklosem Raum verbunden.
Über die öffnungen 19 ist der Druckraum 2o ebenfalls drucklos gehalten. Der Druckraum 2o ist begrenzt durch die
Stufe 21 des Verstärkerkolbens 3 zum Abschnitt 8, den Verstärkerkolben 3 selbst und durch das Gehäuse 1 des hydraulischen
Verstärkers.
Das im Innenraum 18 freiliegende Ende 22 des Kernkolbens 13 umgreift den Rand 23 eines Stiftes 24, der den Ringkolben
25 zentral durchdringt. Der Stift 24 ist relativ zum Kernkolben in Betätigungsrichtung 26 gegen eine Feder 27, die
zwischen Kernkolben und Stift wirkt, vom Stößel 11 verschiebbar. Der Raum 28, der sich durch das bündige Umgreifen
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des Stiftrandes 23 ergibt, ist über die Öffnung 29 mit dem
Innenraum 18 direkt verbunden.
Der Ringkolben 25 seinerseits umgreift einen am Ende 22 des Kernkolbens 13 vorgesehenen Bund 3o derart, daß
im Sinne einer Totgangkupplung der Kernkolben 13 und der Ringkolben 2 5 begrenzt zueinander verschiebbar sind.
Der Ringkolben, der den Innenraum 18 zur Atmosphäre begrenzt, gleitet mittels einer im Verstärkerkolben 3 angeordneten
Dichtung 31 druckmitteldicht im Innenraum 18. Der Ringkolben ist über seinen Umfang leicht stufig ausgebildet,
so daß zwischen der Dichtung 31 und der Stufe zu dem mit größerem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt,
begrenzt durch den Verstärkerkolben 3, ein Raum 32 entsteht. Dieser Raum steht über eine Längsnut 33 im Außenumfang
des Ringkolbens 25 mit dem Innenraum 18 des Verstärkerkolbens in Verbindung. Der Raum dient der Aufnahme
einer federnden Abstützung, mit der der Ringkolben nachgiebig am Verstärkerkolben abgestützt ist. Diese federnde
Abstützung besteht aus einer Feder 34, die an der Stufe des Ringkolbens anliegt. Die Feder 34 hält eine Scheibe
an einem Vorsprung 4 3 des Verstärkerkolbens 3. So wird bei einer Bewegung des Ringkolbens entgegen der Betätigungsrichtung 26 die. Feder zusammengedrückt, bei einer Bewegung
in Betätigungsrichtung 26 wird die Feder 34 entspannt, jedoch nur bis die Scheibe 36 am Vorsprung 37 des Ringkolbens
zur Anlage kommt.
Der Ringkolben trägt weiterhin eine Dichtung 38, die den Ringkolben gegen den Stift 24 abdichtet.
Auf der dem Innenraum abgewandten Stirnseite des Ringkolbens ist der Kugelkopf 39 des Stößels 11 in dem Ringkolben fest
eingebracht. Die Fesselung des Stößels 11 ist derart vorgesehen, daß die Stirnseite des Kopfes einen Abstand χ bis
zur Anlage am Ringkolben aufweist. Der Stift 24 liegt in allen Betriebsstellungen am Kopf 39 des Stößels mechanisch an,
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Der Kernkolben 13 trägt im Innenraum 18 über seinem Umfang einen Bund 4o, an dem eine Feder 41 anliegt, die sich an der
Stufe 42 im Verstärkerkolben 3 abstützt. Je nach Auslegung und Dimensionierung der Federn 27 und 41 wird der Kernkolben
13 in Ruhestellung am Ringkolben 25 anliegen oder die Stirnseite des Kernkolbens wird von der Stirnseite des Ringkolbens
einen Abstand aufweisen.
In der gezeigten Ruhestellung der Anordnung ist die Ruhelage des Verstärkerkolbens durch die Rückstellfeder 44 definiert,
die den Verstärkerkolben mit seiner Stufe 4 5 am Gehäuse 1 hält. Durch diese Lage ist auch die Stellung des Kernkolbens
13 definiert, da sich dessen Rückstellfeder 41 am Verstärkerkolben abstützt. Da die Feder 27 in Bezug auf die
Feder 41 steifer ausgebildet ist, wird der Stift 24 in der gezeigten Stellung liegen und dabei den Kopf 39 des Stößels
11 in der gezeigten rechten Stellung halten. Durch die Lage des Stößels, der mechanisch mit dem Ringkolben 25 verbunden
ist, wird dieser ebenfalls in seiner Ruhestellung fixiert.
In der gezeigten Ruhestellung sind die radialen Bohrungen 47, die den Verstärkerkolben 3 durchdringen und den Innenraum
12 mit dem Einlaßraum 7 verbinden, durch den Kernkolben 13 geschlossen. Ebenso sind die im Kernkolben angeordneten
radialen Bohrungen 48, die mit der Bohrung 16 in Verbindung
stehen, durch den Verstärkerkolben verschlossen.
Zum Schütze der im Innenraum der Stufenbohrung 1o angeordneten
.Teile ist eine Schutzkappe 5o vorgesehen, die in einer Nut des Gehäuses liegt und den Stößel 11 fest umgreift.
Die Funktionsweise der Anordnung soll im Zusammenhang mit dem Diagramm aus Figur 2 beschrieben werden.
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Wird das Bremspedal 4 6 niedergedrückt, so wird sich der Stößel im Kin<jkoiben relativ zu diesem bewegen und den
Stift 24 i.n BeLätigugsrichtung 26 verschieben. Da die
Feder 27 steifer ausgebildet ist als die Feder 41, wird infolge der Verschiebung des Stiftes 24 der Kernkolben in
Betätigungsrichtung mitgenommen. Hierbei wird der Kernkolben die Öffnung 14 verschließen und den Innenraum 18
vom drucklosen Raum 15 trennen. Gleichzeitig wird die Bohrung 48 unter die Bohrung 47 zu liegen kommen, so daß Druckmittel
aus dem Einlaßraum 7 durch die Bohrungen 47,48 und die Bohrungen 16 und 17 in den Innenraum 18 gelangt.. Über
die Öffnung 19 wird sich der aufbauende Druck in den Druckraum 2o fortpflanzen. Der nun anstehende Druck wirkt auf den Verstärkerkolben
in Richtung der Betätigungsrichtung und wird über das Kraftabgabeglied 4 9 z.B. den Kolben eines Hauptbremszylinder
einer Bremsanlage kraftbeaufschlagen. Gleichzeitig
wird der hydraulische Druck auf den Ringkolben 2 wirken und diesen entgegen der Kraft der Feder 34 entgegen
der Betätigungsrichtung leicht verschieben, bis die auf die wirksame Fläche im Innenraum 18 wirkenden Druckkräfte
im Gleichgewicht mit der Federkraft 34 stehen. Der Kernkolben 13 selbst wird, da er druckausgeglichen ist, keine
Kräfte an seine Umgebung weitergeben. Nur der Stift 24 wird die auf ihn wirkenden Druckkräfte auf den Kopf 39 des
Stößels 11 und somit auf das Bremspedal 46 weitergeben. Der Fahrer wird also bei geringer Pedalkraft bereits einen
relativ hohen Bremsdruck erzielen. Dieses ist besonders vorteilhaft bei schweren Fahrzeugen mit automatischen Getrieben,
bei denen auch bei Stillstand des Fahrzeuges eine relativ hohe Bremskraft aufgebracht werden muß.
Im Diagramm läßt sich der erzeugte Bremsdruck anhand der eingesteuerten
Pedalkraft ablesen. Die Eingangspedalkraft, mit K1 bezeichnet, bei/'nc-ch kein Bremsdruck ansteht, ist im
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wesentlichen durch die Feder 41 bestimmt. Je nach Fahrzeugtyp
könnte die erforderliche Eingangspedalkraft durch den Einbau einer entsprechenden Feder vorgegeben werden.
Der Anstieg im Diagramm von A nach B ist im wesentlichen durch die hydraulische Kraft bestimmt, die dem Fahrerfuß bei
Betätigung des hydraulischen Verstärkers entgegensteht. In der gezeigten Ausführung ist der Anstieg vom Punkt A zum
Punkt B relativ steil, da die Auswirkung der hydraulischen Kräfte auf das Bremspedal infolge des geringen Durchmessers
des Stiftes 24 relativ klein ist... Auch hier könnte durch.bauliche Maßnahmen, z. B. durch die Wahl von verschiedenen
Durchmessern des Stiftes, eine spezielle fahrzeugspezifisch erwünschte Steigung von Punkt A nach Punkt B
eingestellt werden. Im Punkt B ist der hydraulische Verstärker soweit ausgesteuert, daß der Kopf 39 des Stößels
im Ringkolben 25 zur Anlage kommt, das vorgegebene Spiel χ somit aufgebraucht ist. Zur weiteren Krafterhöhung am Ausgangsglied
49 des hydraulischen Verstärkers muß nun jedoch der gesamte Kolben 25 entgegen der hydraulischen Kraft im
Innenraum 18 verschoben werden. Dies hat, wie in dem Diagramm leicht festzustellen ist, erheblich höhere Pedalkräfte
zur Folge.
Bei Ausfall des hydraulischen Verstärkers ist weiterhin sichergestellt, daß ein mechanisches Betätigen der Bremsanlage
möglich ist. Nach Überwindung des Spieles χ wird der Ringkolben 25 zusammen mit dem Stößel sofort in Anlage
an den Kernkolben 13 gebracht, der seinerseits am Verstärkerkolben
3 zur mechanischen Anlage gebracht werden kann. Somit ist eine mechanische Verbindung ve.u Kraftabgabeglied
49 zum Bremspedal 46 sichergestellt.
Bei Beendigung der hydraulischen Kraftaufbringung auf das Kraftabgabeglied 49 werden sich die Kolben durch die Federn
in ihre Ruhelage zurück begeben und dabei den Innenraum 18 sowie den Druckraum 2o wieder mit dem drucklosen Raum 15
verbinden.
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Claims (1)
- /948427ALFRED TEVES GMBH 27. November 1979Frankfurt am Main . ZL/Wh/beP 484oJ. Beiart - 146 Patentansprüche.1 Hydraulischer Verstärker mit einem Verstärkerkolben, einer Drucksteuereinrichtung, einem an dem Verstärkerkolben abgestützten Ringkolben urd einem relativ zum Ringkolben mittels eines Bremspedals verschieblichen, die Drucksteuereinheit betätigenden Kernkolben, wobei der Kernkolben und der Ringkolben nach Überwindung der Kraft einer Feder zusammenkuppelbar und anschließend alsEinheit verschiebbar sind, insbesondere nach Patent(Patentanmeldung P 28 41 262.6 vom 22.o9.1978), dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkolben (13) mittels eines vom Druckmittel des hydraulischen Verstärkers druckbeaufschlagbaren Stiftes (24) vom Bremspedal (46) betätigbar ist, wobei der Stift (24) zentral den Ringkolben (25) dichtend durchdringt.2. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernkolben druckausgeglichen angeordnet ist.3. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) des Verstärkers ein Druckraum (18) vorgesehen ist, der durch den Verstärkerkolben (3) und den Ringkolben (2 5) begrenzt ist.4. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (2 5) gegen die Betätigungsrichtung (26) des Verstärkerkolbens (3) an diesem über eine nachgiebige Anordnung (34,35,36, 37,43) abgestützt ist.130028/0004 /2r L ant*. L Ui. ι- cuu πα α«5. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (25) dicht im Verstärkerkolben (3) gleitet und der Verstärkerkolben (3) dichtend aus dem Gehäuse (1) herausragt.6. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (24) über eine Feder (27) am Kernkolben (13) abgestützt ist.7. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (27) zwischen Stift (24) und Kernkolben (13) eine stärkere Vorspannung bzw. Federkonstante aufweist als die Feder (33) zwischen Kernkolben (13) und Verstärkerkolben (3).8. Hydraulischer Verstärker nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Bremspedal (46) betätigbarer Stößel (11) im Ringkolben (25) zentral derart gefesselt ist, daß er um einen Weg (x) relativ zum Ringkolben (25) verschiebbar ist.9. Hydraulischer Verstärker nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (24) formschlüssig mit dem Kernkolben (13) verbunden ist.1o. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift !24) sich in Kopf und Schaft unterteilt und der Stift (24) koaxial mittels einer bajonettartigen Vorrichtung mit dem Kernkolben (13) verbunden ist./3130028/0004ALFRED TEVES GMBII Ρ· 484οFrankfurt am Main .2 9Λ8427— 3 —11. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß im Kernkolben ein Raum (28] angeordnet ist, der durch die im Innenraum (18) liegende Stirnwand des Kernkolbens (13) begrenzt ist und der Kopf radial zum Kernkolben (13) derart ausgerichtet wird, daß er zumindest teilweise hinter die Stirnwand greift.12. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand eine zentrale Bohrung aufweist, die im Durchmesser dem Durchmesser des Schaftes entspricht,wobei die Bohrung über einen Schlitz, der zumindest den Durchmesser der Bohrung aufweist, mit einer Öffnung in der Stirnwand verbunden ist, wobei die Öffnung für den Kopf des Stiftes (24) passierbar ist.13. Hydraulischer Verstärker nach Anspruch, 12, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung auf dem Umfang des Kernkolbens (13) angeordnet ist.14. Hydraulischer Verstärker nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift mittels einer im Raum (28) angeordneten Feder (27), die zwischen Kernkolben (13) und Stift (24) wirkt, an der Stirnwand gehalten ist.130028/0004
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