DE3016683A1

DE3016683A1 - Bremsgeraet mit hydraulischer verstaerkung

Info

Publication number: DE3016683A1
Application number: DE19803016683
Authority: DE
Inventors: Helmut 6236 Eschborn Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1981-11-05
Also published as: GB2074679A; SE8102572L; SE448617B; IT1138754B; JPS57939A; IT8121427A0; ES8203051A1; ES501742A0; GB2074679B; FR2481665B1; FR2481665A1; US4404803A

Description

Bremsgerät mit hydraulischer Verstärkung

Die Erfindung betrifft ein Bremsgerät mit hydraulischer Verstärkung zur Erzeugung eines Bremsdruckes in einem Kraftfahrzeug-Bremssystem, mit einer durch'ein Bremspedal über einen Steuerkolben steuerbaren Verstärkereinheit mit Fremdenergie-Hydraulikanschluß zum Antrieb einer Hauptzylindereinheit zwecks Anlegen des Bremsdrucks an Radbremszylinder über zumindest eine der Hauptzylindereinheit nachgeschaltete hydraulische Leitung, wobei zum Vorfüllen derRadbremszylinder entsprechend einer Überwindung des Bremslüftspiels eine mit hydraulischer Fremdenergie betreibbare Bypass-Leitung für den Verstärkerkolben vorgesehen ist, die an den Antriebsdruckraum des Verstärkerkolbens angeschlossen ist und eine Ventilanordnung aufweist, welche nach einem Vorfüllen der Radbremszylinder die Bypass-Hydraulikleitung sperrt. .

Bei einem Bremsgerät der vorgenannten, bereits vorgeschlagenen Bauart ( ältere Patentanmeldung P 29 17 684.9) ist die von der Antriebsdruckseite der Verstärkereinheit wegführende Bypass-Leitung des Verstärkerkolbens mit einem ab-

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geschlossenen Übertragungsdruckraum verbunden, der zwischen Verstärkerkolben und einem nachgeschalteten Arbeitskolben ausgebildet ist, welcher .seinerseits über eine Druckstange auf den (ersten) Hauptzylinderkolben wirkt. Der Hauptzylinderkolben verdrängt.in üblicher Weise bei einem Bremsvorgang Druckflüssigkeit über zumindest eine hydraulische Leitung in die Bremszylinder der einzelnen Bremsen eines Kraftfahrzeuges, und zwar sowohl bei einem Vorfüllen der Bremszylinder (entsprechend einer Überwindung des Bremslüftspiels) , während der Verstärkerkolben im wesentlichen in seiner angestrebten Ausgangslage selbsttätig gehalten wird, als auch beim eigentlichen sich anschließenden Bremsvorgang nach einer Sperrung der Bypass-Leitung, während der Verstärkerkolben entsprechend der Ansteuerung der Bremse durch eine Bedienungsperson fremdkraftunterstützt in Richtung Hauptzylinder bewegt wird und dessen Kolben über den abgeschlossenen Übertragungsdruckraum, den Arbeitskolben sowie dessen Druckstange betätigt. Der Übertragungsdruckraum nach der vorgeschlagenen Lösung erfordert die Ausbildung und Anordnung eines zwischengeschaltenen Arbeitskolbens und einer Druckstange. Ferner muß der Verstärkerkolben mit einer radialen Entlüftungsbohrung ausgebildet sein, die dessen Aufbau kompliziert gestaltet "und dessen Baulänge nachteilig beeinflußt. · ·

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Bremsgeräts der eingangs genannten Art, bei dem nach einer kurzen Anfangsbewegung des Pedals dieses, der Steuerkolben und der Verstärkerkolben bis zum vollständigen Ausgleich aller Totwege im wesentlichen stehenbleiben, und zwar mit Hilfe baulich einfacher Mittel.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß Bypass-Hydraulikleitung und hydraulische Leitung

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über die als Wechselventil ausgebildete Ventilanordnung direkt mit dem/den Radbremszylinder(n) wechselseitig verbindbar sind.

Bei diesem Bremsgerät wird nach einer kurzen Bewegung des Bremspedals anfangs die hydraulische Freradenergie in die Bypass-Leitung des Verstärkerkolbens geleitet und über das entsprechend geschaltete Wechselventil bei Sperrung der hydraulischen Leitung des Hauptzylinders direkt den Radbremszylindern zugeführt, bis im gesamten Bremssystem die Bremsflächen aufliegen und ein Gegendruck aufgebaut wird. Erst dann schaltet das Wechselventil in die andere Stellung bei Sperrung der Bypass-Leitung und Freigabe der hydraulischen Leitung. Der zur Erzielung dieses Effekts erforderliche Pedalweg ist unabhängig von den gerade vorhandenen Totwegen im Bremssystem. Der Verstärkerkolben bleibt bis zum Umschalten des Wechselventils weitgehend stillstehend. Entsprechend klein kann sein Gesamthub bemessen sein. Im Gegensatz zu der vorgenannten anderweitig vorgeschlagenen Ausführungsform eines Bremsgeräts braucht kein abgeschlossener Übertragungsdruckraum mit Arbeltskolben und zugehöriger Druckstange zwischen dem eigentlichen Verstärker und Hauptzylinder vorgesehen zu sein. Entsprechend kürzer kann das Bremsgerät nach der Erfindung gebaut werden. Darüber hinaus kann zwischen der dem Antriebsdruckraum abgewandten Verstärkerkolbenseite und der zugewandten Hauptzylinderkolbenseite eine radiale Ausgleichsbohrung mit angeschlossenem Ausgleichsbehälter vorgesehen werden, so daß die radiale Ausgleichsbohrung des Verstärkers nach der bereits vorgeschlagenen Ausführungsform entfallen kann, mit dem Vorteil einer entsprechenden baulichen Vereinfachung und Verkürzung der Baulänge des Verstärkers. Das Bremsgerät kann im Grundaufbau einfach und kostengünstig gefertigt und nach dem Baukastenprinzip variabel gestaltet werden.

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Beispielsweise kann die Gesamteinheit in einfacher Grundkonzipierung einer Bremse ohne Bypass-Leitung'und Wechselventil gestaltet sein, während diese Zusätze ein Bremsgerät verbesserter Ausführungsform kennzeichnen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Unabhängigkeit der für ein. Überwinden des Bremslüftspiels erforderlichen Vorfüllmenge von Kolbenwegen. Die Bremszylinder werden auf einfache Weise mengenunabhängig solange vorgefüllt/ bis kein Totraum mehr vorhanden ist, und anschließend mit der hydraulischen Leitung geschaltet. Demgegenüber, ist bei der bereits vorgeschlagenen Ausführungsform die für ein Vorfüllen benötigte Druckmittelmenge konstant, was bei der konstruktiven Auslegung des Arbeitskolbens zu berücksichtigen ist. Als Hydraulikmedium verwendet das erfindungsgemäße Bremsgerät ein Monofluid, das zugleich Bremsflüssigkeit und. Verstärkerfluid ist. Entsprechend einfach kann die Gesamtvorrichtung ausgelegt werden, beispielsweise mit gemeinsamen Vorrätsbehältern für Brems- und Verstärkerkreis sowie mit wenigeren Abdichtstellen im Vergleich zu dem bereits vorgeschlagenen Bremsgerät, das für zwei Medien bestimmt ist und demzufolge Medientrennung mit zusätzlichen Abdichtungen erfordert.

Es ist bekannt (DE-PS 602 118), den Radbremszylinderkolben direkt mit hydraulischer Fremdenergie zwecks Überwindung von Totwegen bei Bremsen zu beaufschlagen. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch nicht als Bremsgerät mit hydraulischer Bremskraftunterstützung ausgelegt und verwendet ein abhängig vom Bremspedalweg schaltbares Ein-Aus-Ventil für ein Ein- und Abschalten der Fremdenergie, das naturgemäß keine weichen Schaltvorgänge ermöglicht und demnach einer Bedienungsperson ein nur unzureichendes Bremsgefühl vermittelt. Das Bremspedal wird im Betrieb in einer Zwischenstellung solange durch eine Arretierungsvorrichtung festgestellt gehalten, solange Fremdenergie in der ersten Betriebsphase

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eines BremsVorgangs benötigt wird. Dadurch wird das Bremsgefühl weiter verschlechtert. Das gesamte System ist für einen praktischen Betrieb kaum geeignet, da eine unkontrollierte Zuleitung der Fremdenergie zu den Bremszylindern in einer konstanten Zwischenstellung eines stehengelassenen Pedals möglich ist, was eine unkontrollierte Vollbremsung zur Folge hat.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht ein druckabhängig schaltbares 2-Weg/2-Stellungs-Wechselventil als Ventilanordnung vor. Der Schaltdruck, bei dem das Wechselventil schaltet, kann je nach den Gegebenheiten gewählt werden.

Zweckmäßigerweise weist der Schaltdruck des Wechselventils einen Grenzwert auf, der in etwa der unteren Grenze des wirksamen Bremsdrucks entspricht. Die Bremsflächen des Bremssystems liegen hier zwar aufeinander, es treten aber noch keine großen Bremskräfte auf.

Für ein Kraftfahrzeug mit automatischem Getriebe sollte der Grenzwert einem Bremsdruck entsprechen, der gerade 2ur Erzeugung eines das Leerlaufdrehmoment des Kraftfahrzeugs überwindenden Bremsmoments ausreicht. Auf diese Weise kann das Kraftfahrzeug durch leichtes Antippen des Pedals, beispielsweise an einer Ampel,festgehalten werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Wechselventil die Leitung, Bypass-Leitung oder hydraulische Leitung, mit dem .Radbremszylinder selbsttätig schaltet, welche den höheren Druck aufweist. Hierbei.kann das Wechselventil sehr einfach gestaltet werden, und zwar ohne Zusatzgeräte (Druckmeß- und Schalteinrichtungen), die üblicherweise für ein Umschalten

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erforderlich sind. Das selbsttätig schaltende Wechselventil ist äußerst zuverlässig im Betrieb. Bei Betätigung des Bremspedals wird ein bestimmter Druck von Null bis zu einer gewissen Größe angesteuert. Dabei wird die Bypass-Leitung durch Fremdenergie beaufschlagt und mit (geringem) Strömungsdruck belegt, wodurch das .Wechselventil die Bypass-Leitung zum Radbremszylinder schaltet. Ist das Bremsspiel überwunden, wird ein Gegendruck wirksam, der bei weiterer Bremsbetätigung eine kontinuierliche Zunahme des Drucks in der hydraulischen Leitung bewirkt, welcher bei Überschreiten des (geringen) Strömungsdrucks in der Bypass-Leitung eine selbsttätige Umschaltung des Wechselventils verursacht, die hydraulische Leitung der Hauptzylindereinheit an die Bremse anlegt und dadurch das Kraftfahrzeug gebremst wird. Bei einem Losen der Bremse bleibt das Wechselventil in der eingestellten Bremsstellung, und das Monofluid fließt aus den Bremszylindern zurück in den Hauptzylinder und gegebenenfalls weiter in einen an dem Hauptzylinder in bekannter Weise angeschlossenen Vorrat-Ausgleichsbehälter.

Wenig Leitungswege zu den einzelnen Radbremszylindern eines in einem Kraftfahrzeug installierten Bremssystems sind zu verlegen, wenn das Wechselventil nicht in Bremszylindernähe, sondern im Bereich der Hauptzylindereinheit angeordnet ist.

Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich, wenn das Wechselventil in einer Hauptzylinder-Verstärker-Einheit baulich integriert angeordnet ist. .

Insbesondere sind so viele Wechselventile vorgesehen, wie hydraulische Leitungen im Bremssystem konzipiert sind.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bremsgeräts mit zugehöriger Schaltanordnung zeigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Verstärkereinheit Io in bekannter Weise an eine Hauptzylindereinheit 2o angeflanscht.

Die Verstärkereinheit 10 weist in einem Gehäuse 11 hintereinander, gemäß Zeichnung von rechts nach links, einen mit einem Bremspedal 8 verbundenen Steuerkolben 9. mit einem Steuerschieber 13, einen den Steuerschieber 13 aufnehmenden Verstärkerkolben 12 und eine an diesem befestigte Druckstange 23 für eine Betätigung des nachgeschalteten Hauptzylinderkolbens auf. Eine den Steuerschieber 13 des Steuerkolbens 9 umschließende erste Rückstellfeder 14 stützt sich gegen einen Bund des Steuerkolbens 9 und auf der diesem Bund zugewandten Kolbenseitenfläche des Verstärkerkolbens 12 ab, während eine zweite als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 15 zwischen der anderen Verstärkerkolbenseite und dem zugehörigen Axialende des Verstärkergehäuses 11 elastisch gespannt ist.

Der Verstärkerkolben 12 weist in bekannter Weise einen Radialeinlaß 16 mit einer äußeren Umfangskammer auf, die mit einem Fremdenergie-Hydraulikanschluß P in Verbindung steht. Ferner besitzt der Verstärkerkolben 12 eine zur zweiten Rückstellfeder 15 gerichtete Ausgleichsbohrung 22, die mit dem Steuerschieber 13 des Steuerkolbens 9 in bekannter Weise zusammenwirkt: Nimmt der Steuerschieber seine in der Zeichnung gezeigte Stellung bei einer Nichtbetätigung des Bremspedals 8 ein, ist die Ausgleichsbohrung

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22 über die mittige Durchgangsbohrung 18 des Steuerschiebers mit dem Antriebsdruckraum 19 der Verstärkereinheit verbunden, indem die erste Rückstellfeder 14 angeordnet ist. Hierbei ist der Radialeinlaß 17 des Steuerschiebers nicht mit dem Radialeinlaß 16 des Verstärkerkolbens 12 verbunden und demzufolge der Fremdenergier-Hydraulikanschluß P abgeschlossen.

Bei Betätigung des Bremspedals 8 verschiebt sich der Steuerkolben 9 zusammen mit dem Steuerschieber 13 gemäß Zeichnung nach links und verschließt die Ausgleichsbohrung 22 bei Öffnung des Fremdenergie-Hydraulikanschlusses P, der dann über die Radialeinlässe 16 und 17 mit dem Antriebsdruckraum 19 in Verbindung steht, der seinerseits einen Ausgang aufweist, an den.eine Bypass-Leitung 1 des Verstärkerkolbens 12 angeschlossen ist, deren Funktion nachfolgend noch erläutert wird. Der die zweite Rückstellfeder 15 aufnehmende Zylinderraum der Verstärkereinheit 10 weist eine radiale Ausgleichsöffnung mit einem Anschluß an einen Vorratsbehälter B auf. -

Die der Verstärkereinheit 10 nachgeschaltete Hauptzylindereinheit 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Tandem-Hauptzylinderanordnung ausgebildet und weist in einem Gehäuse 21 einen ersten sowie einen zweiten Hauptzylinderkolben 26 bzw. 27 für eine Betätigung zweier Bremskreise auf. Beide Hauptzylinderkolben 26 und 27 werden durch entsprechende Druckfedern, eine dritte Rückstellfeder 28 bzw. eine vierte Rückstellfeder. 29 zur Verstärkerseite hin vorgespannt. Im montierten Zustand der Anordnung drückt der erste Hauptzylinderkolben 26 in bekannter Weise gegen die Druckstange 23 des Verstärkerkolbens 12, die in einer mittigen Pfanne des ersten.Hauptzylinderkolbens aufgenommen ist. Demnach werden bei Nichtbetätigung des Bremspedals 8 -

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sämtliche Kolben des Hauptzylinders und des Verstärkers aufgrund der Ausbildung der Rückstellfedern 14, 15, 28, in ihre (gemäß Zeichnung rechte) Ausgangsstellung gedrängt. In dieser Lage geben der erste Hauptzylinderkolben 26 sowie der zweite Hauptzylinderkolben 27 Schnüffellöcher und 31 frei, die die Arbeitsräume der Zylinder, an die die hydraulischen Leitungen 2, 3 für die Radbremszylinder 6, 7 angeschlossen sind, mit dem Vorratsbehälter B verbinden. Der Vorratsbehälter B ist sowohl als Ausgleichsbehälter für den Tandem-Hauptzylinder als auch als Ausgleichsbehälter für den Verstärker vorgesehen und weist innere Trennwände 32 auf, so daß bei Ausfall eines hydraulischen Bremskreises der andere funktionstüchtig erhalten bleibt. Vorratsbehälter B ist über ein nicht dargestelltes Speisepumpensystem mit dem Fremdenergie-Hydraulikanschluß P verbunden. Die an die Arbeitsräume der Hauptzylindereinheit 20 angeschlossenen hydraulischen Leitungen 2, 3 enthalten Wechselventile 4, 5 mit jeweils einem weiteren Anschluß für die an den Antriebsdruckraum 19 der Verstärkereinheit 10 angeschlossene Bypass-Hydraulikleitung 1, wobei jedes Wechselventil 4 bzw. 5 ferner mit einem Radbremszylinderpaar 6 bzw. 7 hydraulisch verbunden ist. Die Wechselventile sind als 2-Weg/2-Stellungs-Ventile ausgebildet und im Betrieb druckabhängig schaltbar, und zwar schaltet jedes Wechselventil die Leitung - Bypass-Hydraulikleitung 1 oder hydraulische Leitung 2, 3 - zum Verbraucher, welche den höheren Druck aufweist.'

Nachfolgend wird die Punktionsweise

des Bremsgeräts beschrieben. Wird das Bremspedal so weit gemäß Zeichnung nach links getreten, daß der Radialeinlaß 17 des Steuerschiebers 13 mit dem Radialeinlaß 16 des Verstärkerkolbens 12 bei Sperrung der Ausgleichsbohrung 22 verbunden wird, wird eine Verbindung zwischen dem Fremdenergie-Hydraulikanschluß P über den Antriebsdruckraum des Verstärkers mit der Bypass-Leitung 1 hergestellt und

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ein geringer Strömungsdruck in dieser Leitung aufgebaut, der die Wechselventile 4, 5 so schaltet, daß bei Sperrung der hydraulischen Leitungen 2, 3 die Bypass-Hydraulikleitung 1 mit den Radbrems zylindern 6, 7 verbunden ist. Die Fremdenergie in der beaufschlagten Bypass-Leitung verschiebt die Kolben der Radbremszylinder so lange,- bis sämtliche Totwege im Bremssystem überwunden und die Bremsbeläge an den Scheiben oder Trommeln der Bremse angelegt sind und sich ein Gegendruck aufbaut. In dieser Betriebsphase bleiben Steuerkolben und. Verstärkerkolben im wesentlichen stehen. Der Auf-, bau eines Gegendrucks beimRadbrems zylinder bewirkt zusammen mit einem weiteren Niedertreten des Bremspedals 8 eine Verschiebung des Verstärkerkolbens 12 gemäß Zeichnung nach links, und es betätigt die mit dem Verstärkerkolben 12 verbundene Drucks tange. 23 den ersten Hauptzylinderkolben 26 . bei gleichzeitiger Betätigung des zweiten Hauptzylinderkolbens 27, so daß die Schnüffellöcher 3O, 31 geschlossen werden und der Druck in den hydraulischen Leitungen 2, 3 (stationäre Bremskreise 1 und 2) ansteigt. Wird der Druck in den hydraulischen Leitungen 2, 3 größer als in der Bypass-Leitung 1 (dynamischer Kreis), schaltet das Wechselventil den Hauptzylinder an die -Radzylinder bei Sperrung der Bypass-Leitung 1. In dieser Betriebsphase tritt Bremswirkung ein. Da nunmehr-die Bypass-Leitung gesperrt ist, wird die in den Antriebsdruckraum 19 strömende hydraulische Fremdenergie für eine Betätigung der Bremse ausgenützt. Wird das Bremspedal 8 freigegeben, bewirken die Rückstellfedern 14, 15, 28 und 29 eine Zurückstellung des Bremspedals 8 gemäß Zeichnung nach rechts bei gleichzeitiger Zurückstellung sämtlicher Kolben in die Ausgangslage, wobei der Fremdenergie-Hydraulikanschluß. abgeschlossen ist und die mittige Durchgangsbohrung 18 des Steuerschiebers 13 eine Verbindung vom Antriebsdruckraum 19 über die Ausgleichsbohrung 22 zum Ausgleichsraum 24 sowie zum Vorratsbehälter B

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über die Ausgleichsöffnung 25 herstellt. Bei einem Lösen
der Bremse bleibt die Stellung des Wechselventils 4, 5 in
der gezeigten Stellung erhalten, so daß das Hydraulikfluid aus den Radbremszylindern in den Hauptzylinder zurückströmt und bei Freigabe der Schnüffellöcher 30, 31 gegebenenfalls dem Vorratsbehälter B zugeführt wird.

Als Hydraulikfluid findet ein sogenanntesMonofluid Verwendung, das zugleich Bremsflüssigkeit und verstärkerfluid
ist.

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Leerseite

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Claims

ALFRED TEVES GMBH Frankfurt am Main HK/kl P 4900 H. Steffes - 7 Patentansprüche

1. Bremsgerät mit hydraulischer Verstärkung zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einem Kraftfahrzeug-Bremssystem, mit einer durch ein Bremspedal über einen Steuerkolben steuerbaren Verstärkereinheit mit Fremdenergie-Hydraulikanschluß zum Antrieb einer Hauptzylindereinheit zwecks Anlegen des Bremsdrucks an Radbremszylinder über zumindest eine der HauptZylindereinheit nachgeschaltete hydraulische Leitung, wobei zum Vorfüllen der Radbremszylinder entsprechend einer Überwindung des Bremslüftspiels eine mit hydraulischer Fremdenergie betreibbare Bypass-Leitung für den Verstärkerkolben vorgesehen ist, die an den Antriebsdruckraum des Verstärkerkolbens angeschlossen ist und eine Ventilanordnung aufweist, . welche nach einem Vorfüllen der Radbremszylinder die Bypass-Hydraulikleitung sperrt, dadurch g e k en nze ichnet, daß Bypass-Hydraulikleitung (1) und hydraulische Leitung (2, 3) über die als Wechselventil (4, 5) ausgebildete Ventilanordnung direkt mit dem/den Radbremszylinder(η) (6, 7) wechselseitig verbindbar sind.

2. Bremsgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η-

z ei chnet, daß das 2-Weg/2-Stellungs-Wechselventil (4, 5) druckabhängig schaltbar ist.

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3. Bremsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltdruck des Wechselventils (4, 5) einen Grenzwert aufweist, der in etwa der unteren Grenze des wirksamen Bremsdrucks entspricht. :

4. Bremsgerät nach Anspruch 3, dadurch g e k en n-

z e i c h η e t, daß der Grenzwert einem Bremsdruck entspricht, der gerade zur Erzeugung eines das Leerlaufdrehmoment des Kraftfahrzeugs überwindenden Bremsmoments ausreicht. ■ · ' ,

5. Bremsgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (4, 5) die Leitung, Bypass-Leitung (1) oder hydraulische Leitung (2, 3), mit dem Radbremszylinder (6, 7) selbsttätig schaltet, welche den höheren Druck aufweist.

6. Bremsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e ηη ζ e i c h η e t, daß das-Wechselventil·" (4, 5) im Bereich der Hauptzylindereinheit (20) angeordnet ist. ■ ■ ,·

7. Bremsgerät nach Anspruch 6, dadurch g e k e n.nzeichne t, daß das Wechselventil (4, 5) in einer Hauptzylinder-Verstärker-Einheit baulich-integriert " angeordnet ist. .

8. Bremsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Anzahl der vorhergesehenen hydraulischen Leitungen (2, 3) Wechselventile (4, 5) vorgesehen sind.

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