-
Hydraulischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeugbremsen Die Erfindung
betrifft einen hydraulischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeugbremsen, bei
dem aus zwei vom Bremspedal betätigten Verdrängerpumpen Bremsflüssigkeit in zwei
zu den Radzylindern führenden Druckleitungen über eine hydraulische Umschaltvorrichtung
gefördert wird, die beim Erreichen eines vorbestimmten Druckes eine der Druck-Leitungen
von den Radzylindern durch den Hub eines federbelasteten Hilfskolbens abschaltet.
-
Bekanntlich kommt es bei der hydraulischen Betätigung von Fahrzeugbremsen
darauf an, zunächst unter relativ geringem Druck die Radzylinder mit Bremsflüssigkeit
aufzufüllen, so daß die Bremsbakken zur Anlage kommen, und dann unter erhöhtem hydraulischem
Druck auf die Bremsbacken einzuwirken. Bei modernen Fahrzeugbremsen, insbesondere
bei Scheibenbremsen, sind relativ hohe Bremsdrücke erforderlich, bei denen das hydraulische
Druckübertragungssystem nicht mehr als starr angesehen werden kann, sondern durch
die Elastizität der Bremsschläuche, der Kolbenmanschetten und .des Bremsbelages
so nachgiebig wird, daß auch zur Erzeugung des erforderlichen Bremsdruckes ein nicht
unbeträchtliches Volumen an Bremsflüssigkeit verdrängt werden muß. Es sind hydraulische
Bremskraftverstärker bekannt, bei denen die geschilderte Funktion dadurch verwirklicht
wird, daß aus zwei vom Bremspedal betätigten Verdrängungspumpen Bremsflüssigkeit
in zwei zu den Radzylindern führende Druckleitungen über eine hydraulische Umschaltvorrichtung
gefördert wird, die beim Erreichen eines vorbestimmten Druckes eine der Druckleitungen
von den Radzylindern durch einen federbelasteten Hilfskolben abschaltet. Es gelangt
also bei Betätigung des Bremspedals zunächst das aus beiden Verdrängerpumpen geförderte
Bremsflüssigkeitsvolumen in die Radzylinder, bis die Bremsbacken anliegen. Dann
entsteht Druck unter einem federbelasteten Hilfskolben, der die eine der Druckleitungen
von den Radzylindern abschaltet, so daß beim weiteren Durchtreten des Bremspedals
nur noch das von der anderen Verdrängerpumpe geförderte Bremsflüssigkeitsvolumen
druckerzeugend in den Radzylindern wirksam wird. Die Abschaltung der einen Druckleitung
von den Radzylindern ist in verschiedener Weise bekannt, beispielsweise durch Öffnen
eines Auslaßventils oder durch Schließen eines Absperrventils, wodurch die eine
Verdrängerpumpe, die über ein nachgiebiges Federglied mit dem Bremspedal verbunden
ist, hydraulisch blockiert wird.
-
Bei bekannten Bremskraftverstärkern dieser Art erfolgt die Abschaltung
der einen Druckleitung von den Radzylindern, sobald ein bestimmter Druck unter dem
abschaltenden Hilfskolben entstanden ist. In der Praxis haben sich indessen solche
Bremskraftverstärker nicht bewährt, weil bei schnellem Durchtreten des Bremspedals
infolge des in den Druckleitungen vorhandenen. Strömungswiderstandes der zum Abschalten
der einen Druckleitung erforderliche Druck schon entsteht, ehe die Radzylinder mit
Bremsflüssigkeit aufgefüllt sind. Das nach Abschaltung der einen Druckleitung noch
zur Verfügung stehende, von der zweiten Verdrängerpumpe in die nicht abgeschaltete
Druckleitung geförderte kleinere Bremsflüssigkeitsvolumen reicht dann nicht mehr
aus, um die Radzylinder aufzufüllen, so daß überhaupt kein Bremsdruck entstehen
kann. Es sind .daher Bremskraftverstärker bekanntgeworden, bei denen zur Vermeidung
dieses Übelstandes. Radzylinder mit zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers verwendet
werden, die nach Erreichen eines vorbestimmten Druckes im Radzylinder hydraulisch
miteinander gekuppelt werden. Derartige Bremskraftverstärker erfordern einen komplizierten
Aufbau der Radzylinder. Praktisch kann auch nie erreicht werden, daß die Bremskraftverstärkung
bei einer solchen Anordnung in allen Radzylindern der vier Räder gleichzeitig erfolgt,
so daß die Bremsen in gefährlicher Weise ungleich ziehen.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Zylinder
des Hilfskolbens als Ausweichraum für das in die abgeschaltete Druckleitung geförderte
Bremsflüssigkeitsvolumen dient und daß der Hilfskolben bei seiner durch eine an
sich bekannte hydraulische Drosselvorrichtung verzögerten Abschaltbewegung zugleich
mit dem Abschalten der Druckleitung ein Ventil öffnet, das einen die Drosselvorrichtung
umgehenden Kanal freigibt.
-
Das hat zur Folge, daß auch bei schnellem Durchtretendes Bremspedals
die Bremsflüssigkeit die Radzylinder unter allen Umständen erst auffüllen kann,
ehe
die Abschaltung der einen Druckleitung erfolgt, daß aber andererseits der Hilfskolben
nach erfolgtem Abschaltvorgang frei beweglich ist, so daß der Zylinder des Hilfskolbens
einen Ausweichraum für das in die von den Radzylindern abgeschaltete Druckleitung
geförderte Bremsflüssigkeitsvolumen bilden kann. Der Grad der zu- diesem Zwecke
erforderlichen Verzögerung hängt von der Länge der Druckleitungen und deren Strömungswiderstand
ab.
-
Man kann die Verzögerung dadurch herbeiführen, daß der federbelastete
Hilfskolben von Druck nicht unmittelbar, sondern mittelbar über eine die Verzögerung
bewirkende Drosselöffnung, z. B. eine Kapillare, beaufschlagt ist.
-
Man kann jedoch auch vorsehen, daß der federbelastete Hilfskolben
mit einem hydraulischen Dämpfungskolben verbunden ist, der Dämpfungsflüssigkeit
über eine die Verzögerung bewirkende Drosselöffnung verdrängt.
-
Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit weiteren
.erfinderischen Einzelheiten beschrieben. Es zeigt Fi g. 1 ein Schema der .hydraulischen
Bremsanlage, F i g. 2 einen Schnitt durch die Umschaltvorrichtung, Fig.3 im Schnitt
eine hier verwendete Drosselschraube, F i g. 4 eine schematische Darstellung einer
anderen Ausführungsform der Umschaltvorrichtung und F i g. 5 diese in einem anderen
Betriebszustand. Vom Bremspedal 1 wird ein im allgemeinen als »Hauptzylinder« bezeichnetes
hydraulisches Verdrängungsaggregat betätigt, das mit einem Stufenkolben ausgerüstet
sein kann oder auch aus zwei voneinander getrennten Verdrängerpumpen 2, 3 besteht.
An jede der Verdrängerpumpen 2, 3 ist eine Druckleitung 4, 5 angeschlossen, die
in noch zu beschreibender Weise über eine Umschaltvorrichtung 6 und elastische Leitungen
7 an die Radzylinder 8 der Vorderradbremsen und Radzylinder 9 der Hinterradbremsen
angeschlossen sind. Beim Betätigen des Bremspedals 1 wird die Bremsflüssigkeit aus
den Verdrängerpumpen 2, 3 über die Druckleitungen 4, 5 und die Leitungen 7 nach
den Radzylindern 8, 9 verdrängt und diese bis zum Anlegen der nicht dargestellten
Bremsbacken aufgefüllt. Dann entsteht in der Umschaltvorrichtung 6 Druck, durch
den in noch zu beschreibender Weise die Druckleitung 5 von den Radzylindern 8, 9
abgeschaltet wird, so daß nunmehr bei weiterem Durchtreten des Bremspedals 1 nur
das aus der Verdrängerpumpe 2 verdrängte Volumen über die Druckleitung 4 zu den
Radzylindern 8, 9 gelangt und dort den erforderlichen Bremsdruck von maximal etwa
120 at erzeugt. Die vom Fuß auf das Bremspedal l ausgeübte Kraft wird dadurch hydraulisch
verstärkt, daß nur noch die auf die Kolbenfläche der Verdrängerpumpe 2 ausgeübte
Kraft .auf die Radzylinder 8, 9 übertragen wird.
-
Die Umschaltvorrichtung 6 ist in F i g. 2 vergrößert im Schnitt dargestellt.
In einem Gehäuse 10 ist ein Druckraum 11 vorgesehen, an den die Druckleitung 5 angeschlossen
ist. Der Druckraum 11 ist durch ein in das Gehäuse 10 eingeschraubtes Verteilerstück
12 abgeschlossen, in dem ein durch eine Feder 13 belasteter Ventilverschlußkörper
14 angeordnet ist, der einen Ventildurchlaß 15 beherrscht. Der Ventildurchlaß 15
stellt eine Verbindung zwischeu dem Druckraum 11 und einem Verteilerraum 16 her,
an den einerseits die Druckleitung 4, andererseits sämtliche Verbindungsleitungen
7, die zu den Radzylindern 8, 9 führen, angeschlossen sind.
-
über dem Druckraum 11 ist im Gehäuse 10 ein Zylinderraum 17 vorgesehen,
in dem ein Hilfskolben 18 gleitet. Der Schaft 18' des Hilfskolbens 18 trägt einen
Federteller 19, an den sich eine in einem Federhaus 20 geführte Druckfeder
21 abstützt, deren Vorspannung durch axiale Verstellung eines Federgegenlagers 22
von außen einstellbar ist. An dem federbelasteten Hilfskolben 18 ist eine den Boden
17' des Zylinders 17 durchdringende Ventilhülse 23 befestigt, deren Rand 23' auf
einer Fläche 14' des Ventilverschlußkörpers 14 aufliegt. Die Feder 21 überwindet
die Feder 13, so .daß der Ventildurchgang 15 durch den von der Ventilhülse 23 niedergedrückten
Ventilverschlußkörper 14 offengehalten wird.
-
In der Ventilhülse 23 ist ein Durchlaßkanal 24 vorgesehen, der durch
Querbohrungen 25 der Ventilhülse 23 mit dem Zylinderraum 17 unterhalb . des Hilfskolbens
18 in Verbindung steht. In den Boden ,17' des Zylinderraumes 17 ist eine mit einer
Drosselöffnung 26 versehene Drosselschraube 27 eingeschraubt, die eine Verbindung
zwischen den Druckraum 11 und dem unterhalb des Hilfskolbens 18 liegenden
Teil des Zylinderraumes @17 herstellt.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Umschaltvorrichtung ist folgende:
Beim Betätigen des Brems pedals 1 wird Bremsflüssigkeit einerseits durch die Druckleitung
4 und den Verteilerraum 16 unmittelbar in die Radzylinder 8, 9 gefördert. Andererseits
gelangt Bremsflüssigkeit auch über die Druckleitung 5, den Druckraum 11, den Ventildurchgang
15 und den Verteilerraum 16 ebenfalls zu den Radzylindern 8, 9. Diese werden also
aufgefüllt, bis die Bremsbacken zur Anlage kommen.
-
Wenn bei Betätigung des Bremspedals 1 im Druckraum 11 ein Druck entsteht,
der am Hilfskolben 18 die Kraft der Druckfeder 21 überwinden könnte, tritt infolge
des Druckgefälles an der Drosselöffnung 26 Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum 11
unter den Hilfskolben 18. Der erhöhte Druck im Druckraum 11 beaufschlagt den Hilfskolben
18 aber nicht unmittelbar, sondern mittelbar über- die Drosselöffnung 26, so daß
eine Verzögerung der Bewegung des Hilfskolbens 18 einsetzt. Die verzögert einsetzende
Bewegung des Hilfskolbens 18 hat zur Folge, daß der Ventildurchgang 15 durch den
Ventilverschlußkörper 14 abgeschlossen, die Druckleitung 5 also von den Radzylindern
8, 9 abgeschaltet wird. Im gleichen Augenblick, in dem der Ventilverschlußkörper
14 abschließt, hebt sich der Rand 23' der Ventilhülse 23 ab, so daß der Durchlaßkana124,
25 frei wird und nunmehr Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum 11 unter Umgehung der
Drosselöffnung 26 unverzögert unter den Hilfskolben 18 gelangen kann. Das aus der
Verdräänngerpumpe 3 über die Druckleitung 5 geförderte überflüssige Bremsflüssigkeitsvolumen
kann daher in den Zylinderraum 17 ausweichen und den Hilfskolben 18 gegen die Druckfeder
21 verschieben. Wesentlich ist, daß der Einsatz der Bewegung des Hilfskolbens 18
bis zum Abschluß des Ventildurchganges .15 - durch die hydraulische Drosselung in
der Drosselöffnung 26 verzögert wird.
-
Beim schnellen Durchtreten des Bremspedals 1 kann es nämlich vorkommen,
daß im Druckraum 11 hoher Druck entsteht, ehe die aus den Verdrängerpumpen
2,
3 verdrängte Bremsflüssigkeit Zeit gehabt hat, die Radzylinder 8, 9 aufzufüllen
und die Strömungswiderstände im Verteilerstück 12 und den Leitungen 7 zu überwinden.
Würde bei einer solchen vorzeitigen Druckentwicklung im Druckraum 11 der Ventildurchgang
15 durch den Hilfskolben 18 sofort unverzögert abgeschlossen werden, dann reicht
das durch die Druckleitung 4 allein geförderte Bremsflüssigkeitsvolumen nicht mehr
zum Auffüllen der Radzylinder 8, 9 und zur Bremsdruckentwicklung aus. Durch den
bei Druckentwicklung im Druckraum 11 verzögerten Abschluß des Ventildurchganges
15 wird erreicht, daß das aus der Druckleitung 5 kommende Bremflüssigkeitsvolumen
auch bei vorzeitiger Druckentwicklung im Druckraum 11 noch zum Auffüllen der Radzylinder
8, 9 beitragen kann. Um die durch die Drosselöffnung 26 bewirkte Verzögerung möglichst
gering machen zu können, d. h. eine technisch leichter herstellbare größere Drosselöffnung
26 verwenden zu können, ist es zweckmäßig, die Umschaltvorrichtung 6 möglichst nahe
bei den Radzylindern 8, 9, insbesondere in .der Nähe der Radzylinder 8 der Vorderräder
anzuordnen.
-
In F i g. 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Drosselschraube
27 vergrößert dargestellt. Die Drosselöffnung 26 besteht aus einer langen Bohrung
von 0,8 bis 1 mm Durchmesser, in die ein an den Enden abgekanteter Draht 26' unverlierbar
eingelegt ist. Durch Wahl eines geeigneten Drahtdurchmessers kann die Drosselwirkung
abgestimmt werden, Während der Fahrt wird der Draht 26' durch Erschütterungen hin-
und herbewegt, wodurch die Drosselöffnung 26 saubergehalten wird. Diese Selbstreinigungswirkung
kann dadurch unterstützt werden, daß an dem Draht 26' zur Vergrößerung seiner Massenträgheit
ein Gewicht 26" befestigt wird.
-
In F i g. 4 und 5 .ist eine Umschaltvorrichtung schematisch dargestellt,
bei der ein Hilfskolben 118 vom Druck im Druckraum 111 unmittelbar beaufschlagt
ist. An den Druckraum 111 ist die Druckleitung 5 angeschlossen, während die Druckleitung
4 und die zu den Radzylindern 8, 9 führenden Leitungen 7 an den Verteilerraum 116
angeschlossen sind. Zu dem Ventildurchgang 115 gehört ein Ventilverschlußkörper
114, der von einem Stößel 100 des Hilfskolbens 118 offengehalten wird. Mit
dem Hilfskolben .118 ist ein Dämpfungskolben 101 fest verbunden, der eine Drosselöffnung
126 mit eingelegtem Draht 126' aufweist. Der Dämpfungskolben 101 bzw. der Hilfskolben
118 ist durch eine Druckfeder 121 belastet. Im Dämpfungskolben 101 ist ferner ein
Durchlaßkanal 124 vorgesehen, der von einem Ventilverschlußkörper 102 verschlossen
ist. Der Ventilverschlußkörper 102 steht unter dem Einfluß einer Feder 103 und ist
in einer Hülse 104 geführt. Entsteht im Druckraum 111 ein Druck, der die Kraft der
Belastungsfeder 121 überwinden kann, so kann der Hilfskolben 118 diesem Druck nur
verzögert nachgeben, da Dämpfungsflüssigkeit aus dem Raum 105 vom Dämpfungskolben
101 durch die Drosselöffnung 126 verdrängt werden muß. Infolgedessen muß
der Ventildurchgang 115 mit Verzögerung geschlossen, d. h. die Druckleitung 5 erst
dann von den Radzylindern 8, 9 angeschaltet werden, wenn die Radzylinder 8, 9 aufgefüllt
sind. Hat der Hilfskolben 118 verzögert die in F i g. 5 dargestellte Lage erreicht,
bei der der Ventildurchgang 115 geschlossen ist, dann ist gleichzeitig der Durchlaßkana1124
des Dämpfungskolbens 101 durch den von der Hülse 104 zurückgehaltenen Ventilverschlußkörper
102 geöffnet worden. Die Dämpfungsflüssigkeit kann nunmehr aus dem Raum 105 ungedrosselt
durch den Durchlaßkanal 124 hindurchtreten, so daß sich der Hilfskolben 118 mit
dem Dämpfungskolben 101 frei bewegen und dem Druck im Druckraum 111 nachgeben kann.
Das in die Druckleitung 5 geförderte Bremsflüssigkeitsvolumen kann dann unter dem
ausweichenden Hilfskolben 118 in den Zylinderraum 11.7 ausweichen.