DE1277046B - Betaetigungseinrichtung, insbesondere fuer Kraftfahrzeugbremsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 60t

Deutsche Kl.: 63 c-53/01

Nummer: 1277 046

Aktenzeichen: P 12 77 046.6-21 (K 49211)

Anmelrietag: 15. März 1963

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen, mit einem Arbeitszylinder, dessen Kolben im Normalbetrieb mit Druckmittel beaufschlagt werden kann, welches durch ein Steuerventil eingesteuert wird, das durch einen kleinen Hub des Bremspedals betätigt wird, und auf dessen Kolben bei Ausfall des Druckmittels die Fußkraft des Fahrzeugführers über das dann in einem größeren Hubbereich arbeitende Bremspedal und eine mit diesem gekuppelte Schubstange zur Einwirkung gebracht werden kann.

Bei bekannten Betätigungseinrichtungen für Kraftfahrzeugbremsen, bei denen das Steuerventil innerhalb des Kolbens im Arbeitszylinder angeordnet ist und die Betätigungseinrichtung sowohl mit der vom Fuß erzeugten Kraft als auch mit der sogenannten Servokraft arbeitet, muß das Pedal am gesamten Bewegungshub des Arbeitskolbens teilnehmen und deshalb während des Normalbetriebes ein kleines Hebelverhältnis, beispielsweise in der Größenordnung von 2 :1, aufweisen. Im Notfall muß dieses kleine Hebelverhältnis der bekannten Betätigungseinrichtung durch einen Hebelmechanismus vergrößert werden, damit die vom Fuß erzeugte Kraft für eine Betätigung der Bremsen ausreichend ist. Hierzu ist ein kompliziertes Hebelgetriebe vorgesehen, durch welches das Hebelverhältnis auf etwa 4:1 oder 5 :1 vergrößert wird.

Es wurde auch bereits eine Betätigungseinrichtung für Kraftfahrzeugbremsen entwickelt, bei welcher während des Normalbetriebes mit Servokraft der Fahrer das Bremspedal lediglich über einen kurzen Hub bewegen muß, um das Steuerventil des Arbeitskolbens zu betätigen. Falls das Druckmittel ausfällt, kann der Fahrer das Bremspedal über den vollen Hubbereich hinweg bewegen, da dieses Bremspedal mit dem Arbeitskolben über ein Gestänge verbunden ist. Bei dieser bekannten Bremseinrichtung muß in nachteiliger Weise das Bremspedal in einer hohen Lage angebracht werden, so daß im Notfall der Fahrer das Bremspedal über den gesamten erforderlichen Hub durchtreten kann.

Nach dem Vorschlag gemäß einem älteren deutschen Patent ist dieser Nachteil dadurch zu verhindern, daß am Pedal ein Schaltglied vorgesehen wird, das derart gestaltet ist, daß — solange das Druckmedium einen Druck aufweist, der oberhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt, — zwischen dem Bremspedal und der Schubstange praktisch eine Leergangverbindung besteht, so daß das Bremspedal gegenüber der Schubstange in ein^ tiefere Lage gebracht werden kann, um das Steuerventil zu betätigen. Wenn Betätigungseinrichtung, insbesondere für
Kraftfahrzeugbremsen

Anmelder:

Kelsey-Hayes Company,
Romulus, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

8000 München 60, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
David T. Ayers jun.,
Birmingham, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 21. März 1962 (181409),
vom 30. April 1962 (191143)

hier der Druck unter einen vorbestimmten Wert abfällt, wird das besagte Schaltglied derart betätigt, daß einmal diese Leergangverbindung aufgehoben wird, so daß zwischen der Schubstange und dem Bremspedal eine starre Verbindung besteht und daß gleichzeitig das Bremspedal angehoben wird.

Durch die Erfindung wird ein völlig anderer Weg zur Lösung dieses Problems beschritten. Erfindungsgemäß ist die Schubstange teleskopartig ausgebildet und weist einen ausfahrbaren Kolben auf, der in Ausfahrrichtung durch eine Feder und in entgegengesetzter Richtung durch das Druckmittel belastet ist, wobei der Kolben und die Feder so bemessen sind, daß bei einem für die Betriebssicherheit ausreichenden Druck des Druckmittels die Feder durch den Kolben zusammengedrückt wird, und wobei der Kolben eine am Ausfahrende einrastende lösbare Sperre trägt. Solange das Druckmittel die Federkraft überwinden kann, befindet sich die Schubstange in der eingefahrenen Stellung, wobei sich das Bremspedal in einer unteren Lage befindet und unmittelbar auf ein Steuerventil einwirken kann. Fällt nun der Druck des Druckmittels unter einen vorbestimmten Wert ab, so wird die Schubstange ausgefahren und in der Endlage durch die Sperre verriegelt. Durch dieses Aus-

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fahren der Schubstange wird einmal das Bremspedal lung und mit gestrichelten Linien in seiner normalen in eine höhere Lage gebracht und zum anderen wird unteren Betriebsstellung dargestellt ist, eine starre Antriebsverbindung zwischen dem Brems- Fig. 2 eine Axialschnittansicht der Betätigungspedal und dem Arbeitskolben hergestellt. einrichtung, wobei die Teile in der Lage dargestellt Es ist zwar bereits eine Anordnung bekannt, bei 5 sind, die diese bei Ausfall des Druckmittels einder mit einem Pedal in einer unteren Stellung über nehmen,

einen hydraulischen Druckkolben ein Ventil gesteuert Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, wobei die

werden kann, wobei dieses Ventil Druckluft in einen Teile in der Normalstellung gezeigt sind, die diese

Arbeitszylinder einspeist.. Wenn der Druck dieser für die Betätigung der Bremsen mittels Hilfskraft einDruckluft abfallen sollte, so wird das Pedal bei der io nehmen, und

bekannten Anordnung durch eine Einrichtung in eine F i g. 4 eine vergrößerte Axialschnittansicht eines höhere Lage angehoben, und nunmehr kann ein Ventils der Betätigungsvorrichtung gemäß der Ergrößerer hydraulischer Druck durch Muskelkraft er- findung.

zeugt werden, und dieser größere hydraulische Druck In F i g. 1 ist die Spritzwand 10 eines Kraftfahrwird unmittelbar den Bremsen zugeführt. Bei der be- 15 zeuges dargestellt, an der die insgesamt mit 11 bekannten Einrichtung steht also das Bremspedal dau- zeichnete Betätigungsvorrichtung mittels Schraubenernd über eine Schubstange in Verbindung mit einem bolzen 12 befestigt ist. Die Betätigungsvorrichtung 11 Hydraulikkolben. Eine derartige Anordnung ist korn- umfaßt ein Steuerventil, das in einem Gehäuse 13 anpliziert. geordnet ist und mit einem Betätigungskolben 14 ver-In vorteilhafter Weise kann die Schubstange eine ao sehen ist. Gegen diesen Betätigungskolben 14 kann im Arbeitszylinderkopf verschiebbar gelagerte Zylin- sich der Kopf einer einstellbaren Schraube 15 anlegen, derhülse aufweisen, deren Innenraum über einen die von einem Vorsprung 16 getragen wird, der an radialen Kanal mit einer Druckmittelspeiseleitung einem nach unten hängenden Bremspedal 17 befestigt verbunden ist, und im Innern der Zylinderhülse kann ist. Dieses Bremspedal ist an seinem unteren Ende mit eine Kolbenhülse verschiebbar gelagert sein, wobei 25 einer üblichen Fußraste versehen und ist mittels eines zwischen der Zylinderhülse und der Kolbenhülse eine Bolzens 18 an seinem oberen Ende an einer Halte-Druckfeder angeordnet ist und die Zylinderhülse am rung 19 schwenkbar gelagert. Diese Halterung 19 ist Hubende der Kolbenhülse Rastaussparungen für die an der Spritzwand 10 befestigt. Eine Schubstange 20 von der Kolbenhülse getragene Sperre aufweist. Mit ist mit ihrem hinteren Ende oder einem Bolzen 21 am besonderem Vorteil kann die Kolbenhülse über eine 30 Bremspedal 17 angelenkt. Wie noch beschrieben wer-Leergangverbindung mit dem Bremspedal verbunden den soll, wird diese Schubstange 20 verwendet, um sein. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die eine Betätigung der Bremsen in dem Fall durchzu-Schubstange bei normalem Betrieb der Bremsen führen, daß eine Fehlfunktion in der Druckquelle der überhaupt nicht betätigt wird. Hilfskraft auftritt. Diese Schubstange läuft normaler-In vorteilhafter Weise kann die Kolbenhülse einen 35 weise während der Betätigung der Bremsen mittels Kolbenflansch aufweisen, der in der Zylinderhülse Hilfskraft leer.

verschiebbar gelagert ist und mit dieser eine Arbeits- Mittels Schrauben 24 ist ein Betätigungszylinder 25 kammer begrenzt. In der Kolbenhülse kann ein von am vorderen Ende der Betätigungsvorrichtung 11 beder Vorspannfeder beaufschlagter Kolben mit beson- festigt. Dieser Betätigungszylinder ist vorzugsweise ein derem Vorteil angeordnet sein, der mit der Kolben- 40 Doppelkammerzylinder. Die vordere Kammer dieses hülse eine Kammer bildet, die über eine Bohrung mit Betätigungszylinders ist mit einem Auslaß 26 verder Arbeitskammer verbunden ist, und dieser Kolben sehen, der über Leitungen 27 mit den Vorderradkann Führungskurven tragen, die in der Kolbenhülse bremszylindern 28 verbunden ist. Ein Auslaß 29 vergelagerte Kugeln aufnehmen. Dieser in der Kolben- bindet die hintere Kammer des Betätigungszylinders hülse gelagerte Kolben dient zur Verriegelung der 45 über Leitungen 30 mit den Hinterradbremszylin-Kolbenhülse und zum Aufholen der Leergangverbin- dem 31.

dung. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, weist die Betätigungs-

Um ein eindeutiges Ansprechen der ganzen Brems- vorrichtung 11 einen Stellmotor auf, der als Ganzes

vorrichtung zu ermöglichen, kann es besonders vor- mit 35 bezeichnet ist. Dieser Stellmotor umfaßt einen

teilhaft sein, daß die Druckmittelspeiseleitung abhän- go zylindrischen Körper 36, der eine vordere Wandung

gig von einem vorbestimmten Arbeitsmitteldruck 37 aufweist, an der der Betätigungszylinder 25 befe-

wahlweise mit der Druckquelle oder mit der Atmo- stigtist. Ein hinterer, nach außen ragender Flansch 38

Sphäre verbindbar ist. Dabei kann in die Druckmittel- des zylindrischen Körpers 36 ist mittels Schrauben-

speiseleitung (61) ein Umsteuerschieber (161) einge- bolzen 39 (F i g. 1) an einem nach außen ragenden

baut sein, dessen eine Seite durch eine einstellbare 55 Flansch 40 befestigt, der an einem Motorkopfgehäuse

Federkraft und dessen andere Seite durch den Druck- 41 ausgebildet ist. Eine Membran 42 weist eine Um-

mitteldruck beaufschlagt ist. Auf diese Weise ist es fangsverdickung 43 auf, die zwischen den Flanschen

möglich, einen sogenannten Sicherheitsdruck einzu- 38 und 40 eingespannt ist. Der Stellmotor weist einen

stellen, bei dessen Unterschreiten automatisch der In- auf Druck ansprechenden Kolben 44 auf, der mit

nenraum der teleskopartigen Schubstange mit der 60 einem Ringflanschteil 45 versehen ist, über den die

Atmosphäre verbunden wird, so daß die Schubstange Membran 42 abrollt oder sich abwälzt, wenn der

sofort ausgefahren werden kann. Stellmotor betätigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Der auf Druck ansprechende Kolben 44 weist eine

Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. Es senkrechte Wandung 50 auf, gegen die der mittlere

zeigt 65 Teil der Membran 42 anliegt. Mit dieser Wandung 50

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer bildet ein nach vorn sich erstreckender Nabenteil51

Bremsbetätigungseinrichtung, wobei das Pedal mit ein Ganzes. In diesem Nabenteil ist ein hinterer Füh-

ausgezogenen Linien in seiner höheren Betriebsstel- rungszapfen 52 angeordnet, der vom hinteren Kolben

53 des Betätigungszylinders 25 getragen wird. Dieser Kolben verdrängt Druckflüssigkeit aus der hinteren Druckkammer 54 des Betätigungszylinders und ist mit dem vorderen nicht dargestellten Kolben verbunden, um auf diesen eine Kraft zu übertragen, damit dieser Druckflüssigkeit zu den Vorderradzylindern verdrängt. Die Druckflüssigkeit wird den Druckkammern des Betätigungszylinders von einem Vorratsbehälter 55 zugeleitet.

Hinter dem auf Druck ansprechenden Kolben 44 ist eine Hülse 58 angeordnet, die in Lagerteilen 59 des Motorkopfgehäuses 41 verschiebbar ist und die gegenüber diesem Motorkopfgehäuse durch Dichtungen 60 abgedichtet ist, um eine Druckkammer 61 zu bilden, die normalerweise über eine Öffnung 62 mit einer Leitung 63 verbunden ist, die im vorliegenden Fall zu einer Druckquelle für überatmosphärischen Druck führt.

Das vordere Ende der Hülse 58 ist mit einem Kopf 65 ausgerüstet, gegen den der Mittelteil der Membran ao 42 anliegt. Die Membran und der auf Druck ansprechende Kolben sind gegen ihre hintere Grenzstellung, die deren Normalstellung ist, durch eine Rückholfeder 66 vorgespannt. Ein Sprengring 67 begrenzt die Rückwärtsbewegung der Hülse 58 gegenüber dem Motorkopfgehäuse 41.

In das hintere Ende der Hülse 58 ist ein koaxiale Hülse 70 eingeschraubt, und diese Hülse 70 ist an der Hülse 58 befestigt. Das hintere Ende der Hülse 70 ist mit einer inneren ringförmigen Aussparung 71 versehen. Diese Aussparung weist ein nach vorn und innen gekrümmtes vorderes Ende auf, das zu einem noch zu beschreibenden Zweck vorgesehen ist. Innerhalb der Hülse 70 ist axial beweglich eine andere koaxiale Hülse 72 angeordnet. Das vordere Ende dieser Hülse 72 weist einen Ringflanschteil 73 auf und ist gegen die innere Oberfläche der Hülse 70 abgedichtet. Der Ringflanschteil 73 kann das vordere Ende der Hülse 70 berühren, um eine Rückwärtsbewegung der Hülse 72 bei Ausfall der Hilfskraft zu begrenzen.

Die Hülse 72 weist einen inneren Flansch 75 auf, in dem ein Schaft 76 verschiebbar gelagert ist. Dieser Schaft 76 weist eine axiale Bohrung 77 auf, die den Raum innerhalb der vorderen Enden der Hülsen 70 und 72 mit der Atmosphäre, wie noch beschrieben werden soll, verbindet. Der Schaft 76 ist mit einem vorderen Flansch 80 versehen, der gleitend gegenüber der Innenwandung der Hülse 72 abgedichtet ist und der am Flansch 75 zur Anlage gelangt, um die Rückwärtsbewegung des Schaftes 76 zu begrenzen. Eine Feder 81 spannt den Schaft 76 in seine in F i g. 2 dargestellte hintere Stellung vor, und diese Feder ist normalerweise zusammengedrückt, wenn in der Druckquelle, wie noch beschrieben werden soll, Druck vorhanden ist.

Ein Steuerkurvenring 85 wird vom hinteren Ende des Schaftes 76 getragen und ist mit einer äußeren ringförmigen Nockennut 86 versehen. Das vordere Ende dieser Nockennut ist nach vorn und radial auswärts gekrümmt. Innerhalb dieser Nut ist normalerweise eine Anzahl von Kugeln 87 angeordnet, die derart ausgebildet sind, daß diese längs der inneren Oberfläche der Hülse 70 gleiten können. Wenn kein Druck in der Hilfskraftquelle vorhanden ist, sind diese Kugeln, wie in F i g. 2 gezeigt, radial nach außen in die Aussparung 71 gedrückt. Die Nockennut 86 kann ringförmig sein. Es können aber auch eine Anzahl von in Umfangsrichtung voneinander getrennt angeordneten Nuten vorgesehen sein, die den dargestellten Querschnitt aufweisen, wobei jeweils in jeder Nut eine Kugel 87 angeordnet ist.

Wie bereits ausgeführt, ist die Feder 81, wie in F i g. 3 dargestellt, normalerweise zusammengedrückt. In dieser Normallage der Teile befindet sich das hintere Ende des Flansches 80 im Abstand vom vorderen Ende des inneren Flansches 75, wie in F i g. 3 gezeigt. Der Zwischenraum zwischen den Flanschen 75 und 80 ist in F i g. 3 mit 90 bezeichnet, und dieser Zwischenraum mündet über eine Öffnung 91 in eine Kammer 92, die zwischen den Hülsen 58 und 72 hinter dem Ringflanschteil 73 ausgebildet ist. Die Kammer 92 steht über eine Öffnung 94 mit der ringförmigen Druckkammer 61 in Verbindung.

Die Schubstange 20 (F i g. 2 und 3) ist durch einen abgesetzten Zapfen 96 mit einem Kopf 97 verbunden, der verschiebbar im hinteren Ende der Hülse 72 angeordnet ist. Diese Hülse ist mit einer Schulter 98 versehen, von der das vordere Ende des Kopfes 97 normalerweise, wie F i g. 3 zeigt, im Abstand angeordnet ist, um einen Leergang 99 innerhalb der Grenzen zu schaffen, innerhalb welcher die Schubstange 20 zur Betätigung der Ventileinrichtung beweglich ist, ohne eine Bewegung auf die Hülse 72 oder irgendeinen der mit dieser verbundenen Teile zu übertragen.

Der Ventilbetätigungskolben 14 ist in einem ringförmigen Vorsprung 102 verschiebbar gelagert. Dieser Vorsprung 102 ist mit dem Gehäuse 13 verbunden. Der Ventilbetätigungskolben 14 ist gegen den vernachlässigbaren Widerstand, der durch eine Staubdichtung 103 (F i g. 2) gebildet wird, frei beweglich. Den Vorsprung 102 trägt eine Kappe 104, die mit dem Gehäuse 13 durch Schrauben 104' verbunden ist. Zwischen dem Gehäuse 13 und der Kappe

104 ist eine Membran 105 angeordnet. Der innere Umfang der Membran 105 ist zwischen dem inneren Ende des Ventilbetätigungskolbens 14 und einem von diesem getragenen Kopf 106 befestigt. Die Membran

105 unterteilt das Ventilgehäuse, um zwei Kammern 108 und 109 zu bilden. Die Kammer 108 steht über einen Kanal 110 mit der Druckkammer 111 des Stellmotors 35 in Verbindung.

Ein zweiteiliger Ventilkörper 113 trägt ein Ventil 114, das normalerweise geöffnet ist und bei einer Bewegung des Kopfes 106 mit diesem in Eingriff gelangt. Der Ventilkörper weist ferner ein normalerweise geschlossenes Druckventil 115 auf, das im Eingriff mit der senkrechten Wandung eines Blockes 116 steht, der in der Kammer 108 angeordnet ist. Eine Feder 117 spannt den Kopf 106 in seine Normalstellung vor, und eine Feder 118 spannt den Ventilkörper in seine in F i g. 2 dargestellte Normalstellung vor, in der das Druckventil 115 am Block 116 anliegt.

Eine Vorwärtsbewegung des Zwischenteiles der Membran 105 wird durch den hinteren Teil des Blockes 116 begrenzt. Dieser Block 116 hat eine Aussparung 120, um eine Verbindung zwischen der Kammer 108 und einem Axialkanal 122 zu bilden, wobei dieser Axialkanal 122 im Ventilkörper ausgebildet ist. Der Axialkanal führt zu einer durch einen Luftfilter 124 verschlossenen Öffnung, wobei der Luftfilter die in F i g. 2 gezeigte Form hat. Dieser Luftfilter erstreckt sich über eine öffnung 125, die zur atmosphärischen Kammer 126 des Stellmotors 35 führt.

Links vom Druckventil 115 ist eine Kammer 128 einer Öffnung 162 im Kopf 149 in Verbindung steht, ausgebildet, die, wie noch beschrieben, mit der Hilfs- Diese Öffnung mündet in die Kammer 142, die kraftquelle in Verbindung steht. In der Kammer 128 dauernd zur Atmosphäre hin geöffnet ist. Wie noch ist immer Druck vorhanden, der deshalb leicht über beschrieben werden soll, nehmen die Teile des Vendas Druckventil 115 geleitet werden kann, wenn 5 tils, wenn in der Hilfsquelle Druck vorhanden ist, dieses offen ist, und von dort in die Kammer 108 immer die Stellungen ein, die in F i g. 3 gezeigt sind, und dann in die Druckkammer 111 des Stellmotors Wenn der Druck auf einen vorbestimmten Wert abgelangt, fällt, bewegt sich der Kolben 142 in die Stellung, die

Die Membran 105 wird durch eine Scheibe 130 in den F i g. 2 und 4 gezeigt ist. abgestützt, und eine über die Scheibe greifende Feder io

131 spannt die Membran 105 gegen den Block 116 Betriebsweise

vor. Der Ventilkolben 148 ist in den F i g. 2 und 4 in

Da die beschriebene Bremsbetätigungsvorrichtung seiner wirksamen Stellung dargestellt. Die verschiededurch eine sehr geringe Pedalbewegung gesteuert nen Teile der Einrichtung sind in den Stellungen wird, ist es wünschenswert, Vorrichtungen vorzu- 15 dargestellt, die sie normalerweise einnehmen, und sehen, durch die die fortschreitende Abnutzung der zwar einschließlich des Ventilkolbens 148 in Fig. 3. Bremsbeläge festgestellt werden kann. Zu diesem Es sei bemerkt, daß das rechte Ende des Zylinders Zweck kann ein Meßstab 135, wie dargestellt, am 145 (F i g. 4) mit der Hauptdruckleitung 63 verbun-Körper des auf Druck ansprechenden Kolbens 44 den ist, die zur Druckquelle führt. Unter normalen derart befestigt sein, daß dieser sich nach vorn durch 20 Betriebsbedingungen wirkt der Druck der Quelle eine Öffnung 136 in der Wandung 37 erstreckt. Die gegen das rechte Ende des Kolbens 148 ein und hält Abnutzung der Bremsbeläge kann durch das Maß die Feder 151 zusammengepreßt, wobei der Kolben bestimmt sein, um das sich der Meßstab 135 über 149 gegen das innere Ende des Stopfens 141 anliegt, die Wandung 37 hinaus erstreckt, wenn die Bremsen wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Der O-Ring 154 ist links angelegt sind. 25 von der öffnung 155 (F i g. 3) angeordnet. Druck-

Es ist ersichtlich, daß die Kammer 92 dauernd in medium kann demgemäß von der Quelle durch die Verbindung mit der Hilfskraftquelle steht, wenn in Leitung 63, die Öffnungen 159 und 155 (Fig. 4) und dieser ein normaler Druck vorhanden ist. Der Druck durch die Leitung 156 zur öffnung 62 (F i g. 2 und 3) in den Kammern 90 und 92 wirkt derart, daß die strömen. Dadurch wird der Kammer 61 Druck zuge-Feder 81 zusammengedrückt und unwirksam gehal- 30 leitet. In den Kammern 90 und 92 wird auf diese ten wird, wie noch beschrieben werden soll. Bei Weise Druckquellendruck aufrechterhalten, mit Aus-Betriebszuständen, bei denen der Druck in der Hilfs- nähme von noch zu beschreibenden Fällen, in denen kraftquelle durch Leckstellen oder aus anderen Grün- sich der Kolben 148 in die in F i g. 4 dargestellte Lage den auf einen Wert abfällt, bei dem die Feder 81 bewegt.

noch nicht entspannt wird, bei dem jedoch der Druck 35 Es sei angenommen, daß in der Druckquelle der nicht ausreicht, um den Stellmotor 35 im erforder- volle Druck oder im wesentlichen der volle Druck liehen Ausmaß zum vollen Bremsanlegen zu betäti- vorhanden ist. Dieser Druck ist im Ringraum 90 zwigen, ist es wünschenswert, die Kammer 92 zur sehen den Flanschen 75 und 80 (F i g. 3) vorhanden. Atmosphäre hin zu entlüften, um die Feder 81 wirk- Dieser Druck übt eine nach vorn gerichtete Kraft sam zu machen. In den F i g. 2, 3 und 4 ist ein 40 auf den Flansch 80 und eine nach hinten gerichtete Ventilgehäuse 140 gezeigt, das mit einer Abschluß- Kraft auf den Flansch 75 aus und hält diesen in kappe 141 versehen ist. Innerhalb des Ventilgehäuses Anlage gegen den Nockenring 85, der sich nicht nach ist eine Kammer 142 vorgesehen, die durch eine Öff- hinten bewegen kann, da der zugeordnete Sprengring nung 143 zur Atmosphäre hin entlüftet ist. Das diesen am Schaft 76 festhält. Die nach vorn und rechtsseitige Ende des Ventilgehäuses 140 ist mit 45 hinten gerichteten Drücke, die auf die Flansche 80 einem Zylinder 145 versehen. Das rechte Ende dieses und 75 ausgeübt werden, sind demzufolge im wesent-Zylinders ist mit der Leitung 63 verbunden, die zur liehen ausgeglichen. Durch die Öffnung 91 wird der Hilfskraftquelle führt. Ein Kolben 148 ist im Zylin- Quellendruck in den Kammern 90 und 92 ausgeder 145 gelagert und ist an seinem linken Ende mit glichen. Da die Hülse 70 an der Hülse 58 befestigt einem Kopf 149 versehen. Dier Kopf 149 kann sich 50 ist, wirkt der Druck in der Kammer 92 nach vorn gegen eine Schulter 150 anlegen, die am rechtsseitigen gegen den Flansch 73, um diesen gegen die vordere Ende der Kammer 142 ausgebildet ist. Eine Feder Wandung 65 der Hülse 58 (F i g. 3) zu halten. 151 drückt den Kopf 149 in seine in F i g. 4 darge- Unter der Annahme, daß die Teile die Stellungen,

stellte Betriebslage. die in F i g. 3 gezeigt sind, einnehmen, kann der

Der Kolben 148 weist einen O-Ring 154 auf. 55 Druck, der über die Leitung 170 in der Kammer 128 Rechts von der in Fig. 3 dargestellten Normallage vorhanden ist zur Betätigung des Motors 35 verwendes O-Rings 154 ist im Ventilgehäuse 140 eine det werden. Das Druckventil 115 ist geschlossen, Öffnung 155 vorgesehen, die über eine Leitung 156 während das atmosphärische Ventil 114 geöffnet ist. mit der Druckkammer 61 (F i g. 2 und 3) in Ver- Die Motorkammer 111 ist zur Atmosphäre hin über bindung steht. Rechts vom O-Ring 154 weist der 60 den Kanal 110, die Kammer 108 und den Ventil-Kolben 148 einen verminderten Durchmesser auf, so körperkanal 122 geöffnet.

daß ein ringförmiger Kanal 158 gebildet wird, der Der Motor 35 wird durch ein Herunterdrücken des

über eine Bohrung 159 mit dem rechten Ende des Pedals 17 aus der in F i g. 3 dargestellten Stellung Zylinders 145 und damit mit der Leitung 63 in Ver- betätigt. Der Kopf 15 (F i g. 3), der zur Anlage gegen bindung steht. 65 das Ventilbetätigungselement 14 gelangt, bewegt den

Links vom O-Ring 154 weist der Kolben 148 eben- Kopf 106, um das Ventil 114 zu schließen. Dadurch falls einen verminderten Durchmesser auf, so daß wird die Motorkammer 111 von der Atmosphäre geein ringförmiger Kanal 161 gebildet wird, der mit trennt. Eine geringere weitere Bewegung des Brems-

pedals bewegt den Ventilkörper 113, um das Druckventil 114 zu öffnen und um auf diese Weise Druck in die Motorkammer 111 einzulassen. Der Motorkolben 44 bewegt sich dann, um die Kolben im Betätigungszylinder 25 derart anzutreiben, daß durch diese Bremsflüssigkeit in die Radbremszylinder verdrängt wird.

Wie bereits ausgeführt, ist die Einrichtung derart ausgelegt, daß der Kolben 53 ausschließlich durch die Hilfskraft betätigt wird. Demzufolge ist lediglich eine sehr geringe Bewegung des Ventilbetätigungselementes 14 erforderlich. Diese Bewegung erfolgt vollständig innerhalb der Grenzen des Leergangsraumes 99 (F i g. 3). Der der Kammer 108 über das Ventil 115 zugeleitete Druck wirkt gegen die linke Seite des Kopfes 106 ein, um anfangs der Bewegung des Ventilmechanismus einen Widerstand entgegenzusetzen und um auf das Bremspedal eine Reaktionskraft zu übertragen. Eine zweite Reaktionsstufe ist vorgesehen, wenn der Druck in der Kammer 108 in ausreichender Weise angestiegen ist, um gegen die Membran 105 einzuwirken. Der Membranendruck wird über den inneren Umfang der Membran auf das Ventilbetätigungselement 14 übertragen. Die Reaktion ist proportional dem Betätigungsgrad des Motors.

Der Fahrer kann sehr leicht die gewünschte maximale Bremsanlegung durch eine Bewegung des Bremspedals feststellen. Das Bremspedal gibt etwas nach, wenn die gewünschte Bremsung erreicht ist. Der Druck in den Kammern 90 und 92 hält die Feder 81 zusammengedrückt, so daß die Bremsanlegung lediglich durch den Motor 35 erfolgt.

Es sei angenommen, daß ein Druckverlust in der Quelle auftritt oder daß ein Druckabfall bis auf einen Wert vorhanden ist, der unterhalb des Wertes liegt, der für die vollständige Servobetätigung der Bremsen erforderlich ist. Die Feder 151 (F i g. 4) kann nun den verminderten Druck rechts vom Kolben 148 überwinden. Der Kolben wird in die Lage verschoben, die in den F i g. 2 und 4 dargestellt ist. Die Leitung 156 (F i g. 2) öffnet nun die Kammer 61 über die Öffnung 155 (F i g. 4) zur Atmosphäre hin. Diese Öffnung erfolgt über den Ringkanal 161 und die Öffnungen 162 und 143. Dadurch wird in den Kammern 90 und 92 (F i g. 3) ein atmosphärischer Druck ausgebildet, und die Feder 81 dehnt sich aus, sobald der Druck gegen den Flansch 80 geringer ist als die durch die Feder 81 ausgeübte Kraft. Demgemäß wird der Flansch 80 zur Anlage gegen den Flansch 75 gebracht. Diese Bewegung des Flansches 80 bewegt den Nockenring 85 in der gleichen Richtung, und die Nockenaussparung 86 drückt die Kugeln 87 gegen die Wandungen der Hülse 70. Da sich die Kugeln 87 nicht radial nach außen bewegen können, wird die Kraft direkt auf die rechte Seite der Kugelführungsöffnungen in der Hülse 72 übertragen. Dadurch wird die Hülse 72 nach rechts bewegt. Der Druckabfall in der Kammer 92 entspannt den Druck, der gegen den Flansch 73 einwirkt. Wenn sich der Flansch 80 nach rechts bewegt, werden der Nockenring 85, die Kugeln 87 und die Hülse 72 in der gleichen Richtung bewegt.

Eine Rückwärtsbewegung der Hülse 72, d. h. eine Bewegung der Hülse bei der Darstellung in F i g. 3 nach rechts, führt zu zwei Ergebnissen. Einmal wird der Leergang 99 aufgeholt, und diese Bewegung wird über das Glied 97 auf die Stoßstange 20 übertragen, um das Bremspedal 17 in die Stellung zu bewegen, die in F i g. 1 in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Wenn der Flansch 73 gegen die Hülse 70 zur Anlage gelangt, bewirkt die fortgesetzt ausgeübte Kraft auf den Flansch 80, daß dieser zur Anlage am Flansch 75 gelangt (F i g. 2). Während dieser Bewegung drückt der Nockenring 85 die Kugeln 87 nach außen in die Nut 71 hinein. Alle Teile nehmen nun die in F i g. 2 dargestellten Lagen ein. Der obere Rand des Nockenrings 85 liegt nun radial innerhalb der Kugeln 87, um diese in ihrer Betriebsstellung, die in F i g. 2 gezeigt ist, zu verriegeln.

Wenn der Fahrer nun das Bremspedal 17 aus der in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten hohen Stellung herunterdrückt, wird die ausgeübte Kraft vom Glied 97 über die Schulter 98, über die Kugeln 87 auf die Hülsen 70 und 58 übertragen. Diese Kraft wird auf den Motorkolben 44 über den Mittelteil der Membran 42 übertragen. Dadurch kann der Fahrer die Bremsen durch einen Pedaldruck vollständig anlegen. Die Kraft wird vom Schwenkpunkt 21 abgeleitet, und das Hebelverhältnis kann beispielsweise 5,5:1 betragen. Dieses Hebelverhältnis ist mit üblichen Hebelverhältnissen bei pedalbetätigten Bremssystemen vergleichbar. Wenn also das Servosystem ausfällt, ist deshalb zur Betätigung des Bremspedals nicht mehr Kraft erforderlich, als dies bei üblichen Systemen der Fall ist. In der in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten hohen Pedalstellung ist der Kopf der einstellbaren Schraube 15 frei, so daß sich dieser über den Bereich des Pedalhubes bewegen kann, ohne daß dieser in Berührung mit dem Ventilbetätigungselement 14 gelangt.

Es sei angenommen, daß das Pedal, wie im vorstehenden beschrieben, in die hohe Stellung bewegt wurde und daß der Druck in der Quelle wiederhergestellt ist. Alle Teile der Einrichtung kehren dann in ihre in F i g. 3 dargestellte Normallage zurück. Wenn der Druck wieder hergestellt ist, bewegt dieser den Flansch 80, um die Feder 81 zusammenzupressen. Eine derartige Bewegung findet wegen des in der Kammer 90 wiederhergestellten Druckes statt. Diese Bewegung wird auf den Nockenring 85 durch den Sprengring übertragen, und wenn sich die Nockennut 86 gegenüber den Kugeln 87 in die in F i g. 3 dargestellte Lage bewegt hat, können sich die Kugeln frei radial nach innen bewegen. Diese Bewegung wird durch eine Bewegung der Hülse 72 nach links bewirkt. Die Hülse ist demgemäß frei, um sich weiterzubewegen, nachdem die Kugeln 87 freigegeben sind. Der in der Kammer 92 gegen den Flansch 73 einwirkende Druck ruft eine Kraft hervor, die die Hülse 72 nach vorn bewegt. Dabei werden der Flansch 80, der Nockenring 85 und die Kugeln 87 mitgeführt. Die Feder 81 wird zusammengepreßt, bis die Hülse 72 gegen den Kopf 65 anliegt, und der Flansch 80 bewegt sich, wie in F i g. 3 gezeigt, in die Lage links vom Flansch 75. Auf diese Weise werden die Teile nach der Wiederherstellung des Druckes in der Druckquelle in ihre Normalstellung zurückgeführt.

Die Feder 81 ist verhältnismäßig stark und kann beispielsweise eine Kraft von 25 kp ausüben, wenn diese zusammengepreßt ist, und eine Kraft von 12,5 kp, wenn diese, wie in F i g. 2 gezeigt, ausgedehnt ist. Die Ventileinrichtung 140 dient als Dämpfer, um den Austritt von Luft aus den Kammern

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90 und 92 bei einem plötzlichen Druckabfall in der Leitung etwas zu verzögern. Die Freigabe der Feder erfolgt daher sehr schnell, jedoch nicht schlagartig.

Während ohne die Ventileinrichtung 140 die Feder 81 lediglich bei einem Druckabfall in der Quelle auf einen Druck, der im wesentlichen dem Atmosphärendruck gleicht, freigegeben werden könnte, bewirkt die Ventileinrichtung 140, daß die Feder 81 wirksam wird, wenn der Druck in der Quelle zu gering ist, um eine volle Betätigung der Bremsen zu bewirken. Mit anderen Worten, die Funktion der Feder 81 beim Anheben des Bremspedals ist unabhängig von einem Abfall in der Druckleitung 63 auf den Atmosphärendruck oder auf einen Druck etwas oberhalb des Atmosphärendruckes, da ein Druckabfall in der Druckleitung 63 auf einen vorbestimmten Wert die Feder 151 (Fig. 4) wirksam macht, um die Druckkammern 90 und 92 mit der Atmosphäre zu verbinden.

Wenn ein Druckabfall eintritt, nachdem der Fah- ao rer begonnen hat, das Bremspedal aus der mit strichpunktierten Linien in F i g. 1 dargestellten Lage herauszubewegen, kann das Bremspedal nicht in seine hohe Stellung bewegt werden, falls der Fahrer eine wesentliche Kraft auf das Bremspedal ausübt. Unter diesen Bedingungen bewegt die Feder 81 den Schaft 76 und den Nockenring 85 nach rechts und drückt die Kugeln 87 nach außen gegen die Hülse 70. Die Kraft der Feder 81 holt den Leergang 99 auf. Bei einem niedergetretenen oder teilweise durchgetretenen Pedal kann deshalb der Fahrer eine Kraft vom Glied 97 auf die Schulter 98, über die Hülse 72, die Kugeln 87, den Nockenring 85, das Glied 76 und den Flansch 80 auf die Feder 81 ausüben. Durch die Verhinderung einer weiteren Rückwärtsbewegung des hinteren Endes derselben wird die Feder 81 gezwungen, eine Kraft auf den Kolben 44 auszuüben und dadurch die Bremsen anzulegen. Das Hebelverhältnis ist dasselbe wie bei einer Pedalbetätigung der Bremsen. Der Unterschied ist darin zu sehen, daß die Kraft auf den Kolben 44 durch die Feder 81 übertragen wird.

Claims (7)

Patentansprüche: 45

1. Betätigungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsen, mit einem Arbeitszylinder, dessen Kolben im Normalbetrieb mit Druckmittel beaufschlagt werden kann, welches durch ein Steuerventil eingesteuert wird, das durch einen kleinen Hub des Bremspedals betätigt wird, und auf dessen Kolben bei Ausfall des Druckmittels die Fußkraft des Fahrzeugführers über das dann in einem größeren Hubbereich arbeitende Bremspedal und eine mit diesem gekuppelte Schubstange zur Einwirkung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (20, 58, 70, 72, 97) teleskopartig ausgebildet ist und einen ausfahrbaren Kolben (72) aufweist, der in Ausfahrrichtung durch eine Feder (81) und in entgegengesetzter Richtung durch das Druckmittel belastet ist, daß der Kolben und die Feder so bemessen sind, daß bei einem für die Betriebssicherheit ausreichenden Druck des Druckmittels die Feder durch den Kolben zusammengedrückt wird, und daß der Kolben eine am Ausfahrende einrastende, lösbare Sperre (71, 87) trägt.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange eine im Arbeitszylinderkopf (59) verschiebbar gelagerte Zylinderhülse (58, 70) aufweist, deren Innenraum über einen radialen Kanal (94) mit einer Druckmittelspeiseleitung (61, 62, 63) verbunden ist, daß im Innern der Zylinderhülse (58, 70) eine Kolbenhülse (72) verschiebbar gelagert ist, daß zwischen der Zylinderhülse (58) und der Kolbenhülse (72) eine Druckfeder (81) eingesetzt ist und daß die Zylinderhülse (70) Rastaussparungen (71) aufweist, in die von der Kolbenhülse getragene Sperrkugeln (87) am Hubende der Kolbenhülse einrasten.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (72) über eine Leergangverbindung (97, 98, 99) mit dem Bremspedal (17) verbunden ist.

4. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenhülse (72) einen Kolbenflansch (73) aufweist, der in der Zylinderhülse (58) verschiebbar gelagert ist und mit dieser eine Arbeitskammer (92) begrenzt.

5. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenhülse (72) ein von der Vorspannfeder (81) beaufschlagter Kolben (80) verschiebbar gelagert ist, der mit der Kolbenhülse (72) eine Kammer (90) bildet, die über eine Bohrung (91) mit der Arbeitskammer (92) verbunden ist, und daß dieser Kolben (80) Führungskurven (86) für die in der Kolbenhülse (72) gelagerten Sperrkugeln (87) trägt.

6. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelspeiseleitung (61) abhängig von einem vorbestimmten Arbeitsmitteldruck wahlweise mit der Druckmittelquelle oder mit der Atmosphäre verbindbar ist.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelspeiseleitung (61) ein Umsteuerschieber (161) eingebaut ist, dessen eine Seite durch eine einstellbare Federkraft und dessen andere Seite durch den Druckmitteldruck beaufschlagt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 839 450; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 087 475, . 104 363, 1111967, 1113 375;
französische Patentschrift Nr. 951764; USA.-Patentschriften Nr. 2 450 160, 2 964 909.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 226 895.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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