DE3543479A1

DE3543479A1 - Bremsdruckgeber fuer eine hydraulische bremsanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3543479A1
Application number: DE19853543479
Authority: DE
Inventors: Juan Belart; Wolfram Dr Seibert; Norbert Ocvirk
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-06-11
Also published as: GB2183762B; GB8627958D0; GB2183762A; JPS62137260A; FR2591169A1; FR2591169B1; US4741161A

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremsdruckgeber für eine hy draulische Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, dessen Arbeitskammer in der Brems lösestellung über ein durch den Betätigungshub des Hauptzy linderkolbens schließbares Ventil mit einem drucklosen Aus gleichsbehälter in Verbindung steht, und mit einem dem Haupt bremszylinder vorgeschalteten, hydraulischen Bremskraftver stärker mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verstärker kolben, der die Verstärkerkammer durchgreift und aus zwei relativ zueinander bewegbaren Kolben von unterschiedlicher Wirkfläche zusammengesetzt ist, die in entgegengesetzten Richtungen vom Druck in der Verstärkerkammer beaufschlagbar sind und Anschläge aufweisen, die ihre Relativbewegung auf ein Maß begrenzen, das wenigstens etwa dem Schließweg des Ventils im Hauptbremszylinder entspricht, wobei beide Kolben in Bremslöserichtung durch federnde Mittel in Anlage anein ander bewegbar sind, und der Kolben kleinerer Wirkfläche an einen Gehäuseanschlag anlegbar ist, nach Patentanmeldung P 35 23 372.9.

Derartige Bremsdruckgeber zeichnen sich dadurch aus, daß zur Einleitung eines Bremsvorgangs nur eine kleine Ansteuerkraft und ein geringer Druck in der Verstärkerkammer erforderlich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß in der Anbremsphase zum Betätigen des Hauptbremszylinders zunächst der Kolben mit größerer hydraulischer Wirkfläche allein wirksam ist, so daß die gesamte größere Wirkfläche zur Verfügung steht, um die erforderliche Verschiebekraft zur Überwindung der Dichtungs reibung und der Rückstellfedern zu erzeugen. Der Kolben kleinerer Wirkfläche bleibt in dieser Anbremsphase in Anlage an dem Gehäuseanschlag und trägt dadurch ebenfalls zur Ver ringerung des anfänglichen Verschiebewiderstands bei. Weiter hin wird durch das Auseinanderfahren der beiden Kolben in der Anbremsphase der Betätigungsweg am Steuerorgan des Brems druckgebers verringert, und eine angenehme Betätigungscharak teristik erzielt.

Bei dem Bremsdruckgeber nach dem Hauptpatent werden die beiden Kolben des Verstärkerkolbens ausschließlich durch den Druck in der Verstärkerkammer auseinandergehalten. Fällt der Druck in der Verstärkerkammer ab oder wird der Bremsdruckge ber über den Aussteuerpunkt hinaus betätigt, so bewegen sich die Kolben wieder aufeinander zu und bewirken dadurch eine Zunahme des Betätigungswegs am Steuerorgan des Bremsdruckge bers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsdruck geber der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kolben des Verstärkerkolbens während eines Betätigungsvor gangs auch bei Abfall des Drucks in der Verstärkerkammer oder bei Überschreiten des Aussteuerpunkts in ihrer auseinander bewegten Stellung gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Kolben einen durch ihr Auseinanderbewegen erweiterba ren Druckraum einschließen, der über einen Ventildurchgang an die Verstärkerkammer angeschlossen ist und daß der Ventil durchgang zumindest bei voller Aussteuerung des Bremskraft verstärkers schließbar ist. Damit lassen sich bei voller Aussteuerung des Bremskraftverstärkers die beiden Kolben hydraulisch gegeneinander verriegeln, so daß der zu Beginn eines Betätigungsvorgangs durch das Auseinanderbewegen der Kolben gewonnene Betätigungsweg auch im Aussteuerpunkt erhal ten bleibt. Bei einem Absinken des Drucks in der Verstärker kammer wird der Aussteuerungspunkt bei entsprechend geringe rer Betätigungskraft erreicht. Die erfindungsgemäße Verriege lung der beiden Kolben ist daher dann bereits bei einem niedrigeren Betätigungsdruck wirksam.

Das Schließen des Ventildurchgangs erfolgt bei dem erfin dungsgemäßen Bremsdruckgeber vorzugsweise mit Hilfe des Steuerorgans des Bremskraftverstärkers. Dies gewährleistet einen einfachen Aufbau des Bremsdruckgebers.

Um zu verhindern, daß bei einem schnellen Betätigen des Bremsdruckgebers der Ventildurchgang geschlossen wird, bevor die beiden Kolben sich auseinanderbewegt haben, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Druckraum parallel zu dem Ventildurchgang durch einen Kanal mit der Verstärker kammer verbunden sein, der ein zum Druckraum hin öffnendes Rückschlagventil enthält. Wird der Ventildurchgang vorzeitig geschlossen, so strömt über das Rückschlagventil so lange aus der Verstärkerkammer Druckmittel nach, bis die beiden Kolben ihre auseinandergefahrene Stellung erreicht haben.

Ein einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Bremskraftver stärkers kann gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedan kens dadurch erreicht werden, daß der Kolben kleinerer Wirk fläche die Verstärkerkammer durchgreift und eine Längsbohrung aufweist, die zum Hauptbremszylinder hin durch den Kolben größerer Wirkfläche verschlossen ist. Dabei kann in Wei terbildung dieses Erfindungsgedankens die Längsbohrung den Kolben kleinerer Wirkfläche durchdringen und in ihrem Haupt bremszylinder abgewandten Ende ein kolbenartiges Betätigungs element enthalten, das ein Verschlußelement für den im Inneren der Längsbohrung ausgebildeten Ventildurchgang bildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur einen Längs schnitt durch den Hauptbremszylinder und die Verstärkerkammer eines erfindungsgemäßen Bremsdruckgebers, der zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremsanlage vorgesehen ist.

Der in der Zeichnung dargestellte Bremsdruckgeber besteht aus einem Bremskraftverstärker 1 und einem Hauptbremszylinder 2, die in einem gemeinsamen Gehäuse 3 angeordnet sind. Zur Betätigung des Bremskraftverstärkers 1 ist ein Bremspedal 4 vorgesehen, das über eine Druckstange 5 auf eine kolbenartige Steuerstange 6 mit einer Querbohrung 7 einwirkt. Die Steuer stange 6 ragt in eine Verstärkerkammer 8 und ist in einer Längsbohrung 9 eines Stufenkolbens 10 geführt und abgedich tet. Der Stufenkolben 10 ist mit seinem dem Bremspedal 4 zugewandten Ende in einer Bohrung 11 in der Wand des Gehäuses 3 abgedichtet und geführt und liegt mit einem Anschlagbund 12 an der Innenwand des Gehäuses 3 an. Im Bereich der Quer bohrung 7 weist der Stufenkolben 10 einen Längsschlitz 13 auf, in den ein nicht dargestellter Scherenhebel radial einsteckbar ist, der mit einem Hebelarm in den Längsschlitz 13 und mit einem zweiten Hebelarm in die Querbohrung 7 eingreift. Mit Hilfe des Scherenhebels ist eine Relativ bewegung zwischen der Steuerstange 6 und dem Stufenkolben 10 an ein ebenfalls nicht dargestelltes Steuerventil übertrag bar, das eine Steuerung des Verstärkerdrucks in der Verstär kerkammer 8 bewirkt.

Auf der dem Bremspedal 4 abgewandten Seite ist der Stufen kolben 10 mit einem Kolbenkopf 14 versehen, der in einer Stufenbohrung 15 einen Kolben 16 enthält, dessen axiale Bewegbarkeit durch eine Anschlagfläche 17 und einen Spreng ring 18 begrenzt ist. Die Stufenbohrung 15 steht mit der Längsbohrung 9 über einem Ventildurchgang 19 in Verbindung, der durch die Steuerstange 6 verschließbar ist. Hierzu ist auf der der Steuerstange 6 zugewandten Seite des Ventil durchganges 19 ein Dichtelement 20 vorgesehen, an das die Steuerstange 6 mit ihrer Stirnfläche 21 anlegbar ist. Unmit telbar angrenzend an das Dichtelement 20 mündet in die Längsbohrung 9 eine Verbindungsbohrung 22, die die Längsboh rung 9 mit der Verstärkerkammer 8 verbindet.

Die Stufenbohrung 15 und der Kolben 16 schließen einen Druckraum 23 ein, der parallel zum Ventildurchgang 19 über eine Anschlußbohrung 24 und ein zum Druckraum 23 öffnendes Rückschlagventil 25 mit der Verstärkerkammer 8 in Verbindung steht. Das Druckmittel in der Verstärkerkammer kann daher sowohl über die Verbindungsbohrung 22, die Längsbohrung 9 und den Ventildurchgang 19 als auch über die Anschlußbohrung 24 und das Rückschlagventil 25 in den Druckraum 23 gelangen. Ein Zurückströmen des Druckmittels aus dem Druckraum 23 in die Verstärkerkammer 8 ist nur über den offenen Ventildurchgang 19 möglich.

Die hydraulischen Wirkflächen des die Verstärkerkammer 8 durchgreifenden Stufenkolbens 10 sind so bemessen, daß durch einen Druck in der Verstärkerkammer 8 an dem Stufenkolben 10 eine kleine, in Bremslöserichtung wirkende, resultierende Kraft hervorgerufen wird, durch die der Stufenkolben 10 mit seinem Anschlagbund 12 gegen das Gehäuse 3 gedrückt wird. Die erforderliche Betätigungskraft zur Betätigung des Hauptbrems zylinders 2 wird somit ausschließlich durch die hydraulische Wirkfläche des Kolbens 16 erzeugt.

Der Hauptbremszylinder 2 enthält einen Hauptzylinderkolben 31, der mit seinem einem Ende in einer Vertiefung 32 im Kolben 16 gelagert und abgestützt ist und der mit seinem anderen Ende eine Arbeitskammer 33 des Hauptbremszylinders 2 begrenzt. An die Arbeitskammer 33 sind Radbremsen 34 ange schlossen. Der Hauptzylinderkolben 31 hat eine Zentralbohrung 35, in der ein Ventilsitz 36 angeordnet ist, der mit einem in der Zentralbohrung 35 axial verschiebbar geführten Verschluß element 37 ein Zentralventil bildet, über das in der in der Zeichnung dargestellten Offenstellung die Arbeitskammer 33 mit einer Ausgleichskammer 26 verbunden ist, die an einen Nachlaufbehälter 27 angeschlossen ist. Die Ausgleichskammer 26 befindet sich zwischen der Verstärkerkammer 8 und der Arbeitskammer 33 und bildet einen Raum, in den der Kolbenkopf 14 bei einem Betätigungsvorgang eintauchen kann. Das Ver schlußelement 37 des Zentralventils wird mit Hilfe eines Teleskopgestänges 38, einer Hauptzylinder-Rückstellfeder 39 und einer Ventilfeder 40 in Offenstellung gehalten.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Bremsdruckgebers näher erläutert, wobei vom Bremslösezustand ausgegangen wird, in dem seine beweglichen Teile die in der Zeichnung dar gestellte Position einnehmen. In dieser Stellung sind die Arbeitskammer 33 des Hauptbremszylinders 2 und die Verstär kerkammer 8 des Bremskraftverstärkers 1 drucklos. Das Zen tralventil 36, 37 ist offen und die Hauptzylinder-Rückstell feder 39 drückt über den Hauptzylinderkolben 31 und den Kolben 16 den Stufenkolben 10 mit seinem Anschlagbund 12 gegen das Gehäuse 3.

Bei einer Betätigung des Bremspedals 4 wird zunächst die Steuerstange 6 in der Zeichnung nach links verschoben und über den nicht dargestellten Scherenhebel das ebenfalls nicht dargestellte Steuerventil des Bremskraftverstärkers 1 ge öffnet, wodurch der Druck in der Verstärkerkammer 8 anzu steigen beginnt. Dieser Druck gelangt zugleich über den offenen Ventildurchgang 19 und parallel dazu über das Rück schlagventil 25 in den Druckraum 23 und beaufschlagt somit die gesamte Querschnittsfläche des Kolbens 16, der dadurch nach links in Betätigungsrichtung verschoben wird, während der Stufenkolben 10 durch die in entgegengesetzter Richtung wirksame, resultierende Kraft in Anlage am Gehäuse 3 gehalten wird. Die Wirkfläche des Kolbens 16 ist so bemessen, daß be reits ein verhältnismäßig geringer Druck von 3 bar ausreicht, um die Dichtungsreibung und die Federkräfte zu überwinden und den Hauptzylinderkolben 31 zu betätigen.

Entsprechend dem weiteren Anstieg des Drucks in der Verstär kerkammer 8 verschieben sich der Kolben 16 und der Hauptzy linderkolben 31 weiter in Betätigungsrichtung, bis der Ventilsitz 36 am Verschlußelement 37 zur Anlage kommt und dadurch das Zentralventil geschlossen wird. Etwa gleichzeitig gelangt der Kolben 16 in Eingriff mit dem Sprengring 18 im Kolbenkopf 14 und wird dadurch in Betätigungsrichtung mit dem Stufenkolben 10 gekuppelt. Hierdurch bilden der Stufenkolben 10 und der Kolben 16 im weiteren Betätigungsverlauf eine Bewegungseinheit, wobei die auf den Stufenkolben 10 in Bremslöserichtung einwirkende, resultierende Druckkraft von der Betätigungskraft des Kolbens 16 überwunden wird. Die hydraulische Wirkfläche in der Verstärkerkammer 8, die für die Erzeugung der auf den Hauptzylinderkolben 31 einwirkenden Betätigungskraft maßgebend ist, ergibt sich dabei aus der Differenz der wirksamen Querschnittsflächen des Stufenkolbens 10 und des Kolbens 16. Die Betätigungskraft am Bremspedal entspricht jeweils der Kraft, die durch die Beaufschlagung der Steuerstange 6 mit dem Verstärkerdruck erzeugt wird.

Durch das alleinige Vorlaufen des Kolbens 16 in der Anfangs phase der Betätigung ist der Leerweg des Bremspedals 4 bei der Einleitung eines Bremsvorgangs zunächst auf den Weg be schränkt, der zum Öffnen des Steuerventils des Bremskraft verstärkers 1 benötigt wird. In Verbindung mit dem geringen Ansteuerdruck, der zur Verschiebung des Kolbens 16 erfor derlich ist, wird eine für Fahrzeugbremsanlagen günstige Betätigungscharakteristik erzielt.

Da bei einer schnellen und kräftigen Betätigung der Steuer stange 6 der Ventildurchgang 19 geschlossen werden kann, be vor der Kolben 16 den Sprengring 18 erreicht, ist ein Füllen des Druckraums 23 parallel zum Ventildurchgang 19 über die Anschlußbohrung 24 und das Rückschlagventil 25 möglich. Dadurch ist sichergestellt, daß der Kolben 16 auch bei einer schnellen Betätigung der Steuerstange 6 den Sprengring 18 erreicht und zu einer entsprechenden Herabsetzung des Be tätigungswegs am Bremspedal 4 beiträgt.

Wird bei einer Bremsbetätigung der Aussteuerpunkt des Brems kraftverstärkers erreicht, indem die Betätigungskraft am Bremspedal 4 weiter gesteigert wird, während der in die Verstärkerkammer 8 eingesteuerte Druck bereits seinen Maxi malwert erreicht hat, so legt sich die Stirnfläche 21 der Steuerstange 6 an dem Dichtelement 20 an und verschließt dadurch den Ventildurchgang 19. Die über die Steuerstange 6 eingeleitete Betätigungskraft kann auf diese Weise über das im Druckraum 23 eingeschlossene Druckmittel auf den Kolben 16 und den Hauptzylinderkolben 31 übertragen werden. Die Stei gerung der Betätigungskraft über den Aussteuerpunkt des Bremskraftverstärkers hinaus ist daher ohne Wegverlust möglich. Die gleiche Wirkungsweise ergibt sich, wenn während eines Betätigungsvorgangs der Druck in der Verstärkerkammer teilweise oder vollständig abfällt. Auch dann legt sich die Stirnfläche 21 der Steuerstange 6 an das Dichtelement 20 an und ermöglicht dadurch eine Kraftübertragung über das im Druckraum 23 eingeschlossene Druckmittel, bis der Betäti gungsvorgang beendet wird. Der Fahrer wird dadurch nicht durch ein plötzliches Nachgeben des Bremspedals 4 während eines Bremsvorganges überrascht.

Bezugszeichenliste 1 Bremskraftverstärker
2 Hauptbremszylinder
3 Gehäuse
4 Bremspedal
5 Druckstange
6 Steuerstange
7 Querbohrung
8 Verstärkerkammer
9 Längsbohrung
10 Stufenkolben
11 Bohrung
12 Anschlagbund
13 Längsschlitz
14 Kolbenkopf
15 Stufenbohrung
16 Kolben
17 Anschlagfläche
18 Sprengring
19 Ventildurchgang
20 Dichtelement
21 Stirnfläche
22 Verbindungsbohrung
23 Druckraum
24 Anschlußbohrung
25 Rückschlagventil
26 Ausgleichskammer
27 Nachlaufbehälter
28 -
29 -
30 -
31 Hauptzylinderkolben
32 Vertiefung
33 Arbeitskammer
34 Radbremse
35 Zentralbohrung
36 Ventilsitz
37 Verschlußelement
38 Teleskopgestänge
39 Rückstellfeder
40 Ventilfeder

Claims

1. Bremsdruckgeber für eine hydraulische Bremsanlage, insbe sondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Hauptbremszylinder, dessen Arbeitskammer in der Bremslösestellung über ein durch den Betätigungshub des Hauptzylinderkolbens schließbares Ventil mit einem drucklosen Ausgleichsbehälter in Verbindung steht, und mit einem dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten, hydraulischen Bremskraftverstärker mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Verstärkerkolben, der die Verstärkerkammer durchgreift und aus zwei relativ zueinander bewegbaren Kolben von unterschiedlicher Wirkfläche zusammengesetzt ist, die in entgegengesetzten Richtungen vom Druck in der Verstärkerkam mer beaufschlagbar sind und Anschläge aufweisen, die ihre Relativbewegung auf ein Maß begrenzen, das wenigstens etwa dem Schließweg des Ventils im Hauptbremszylinder entspricht, wobei beide Kolben in Bremslöserichtung durch federnde Mittel in Anlage aneinander bewegbar sind und der Kolben kleinerer Wirkfläche an einen Gehäuseanschlag anlegbar ist, nach Patentanmeldung P 35 23 372.9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (10, 16) einen durch ihr Auseinanderbewegen erweiterbaren Druckraum (23) einschließen, der über einen Ventildurchgang (19) an die Verstärkerkammer (8) angeschlos sen ist und daß der Ventildurchgang (19) zumindest bei voller Aussteuerung des Bremskraftverstärkers (1) schließbar ist.

2. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Ventildurchgangs (19) mit Hilfe des Steuerorgans (6) des Bremskraftverstärkers (1) erfolgt.

3. Bremsdruckgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckraum (23) parallel zu dem Ventil durchgang (19) durch einen Kanal (24) mit der Verstärker kammer (8) verbunden ist, der ein zum Druckraum (23) hin öffnendes Rückschlagventil (25) enthält.

4. Bremsdruckgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) kleinerer Wirk fläche die Verstärkerkammer (8) durchgreift und eine Längs bohrung (15) aufweist, die zum Hauptbremszylinder (2) hin durch den Kolben (16) größerer Wirkfläche verschlossen ist.

5. Bremsdruckgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (15, 9) den Kolben (10) kleinerer Wirk fläche durchdringt und in ihrem dem Hauptbremszylinder (2) abgewandten Ende ein kolbenförmiges Betätigungselement (6) enthält, das ein Verschlußelement für den in der Längsbohrung (15, 9) ausgebildeten Ventildurchgang (19, 20) bildet.