DE1937317A1

DE1937317A1 - Kraftverstaerker fuer Hydraulikanlagen

Info

Publication number: DE1937317A1
Application number: DE19691937317
Authority: DE
Inventors: Hans Erdmann
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1969-07-23
Filing date: 1969-07-23
Publication date: 1971-02-11
Also published as: DE1937317C3; FR2055526A5; DE1937317B2; GB1258225A; JPS4923504B1; US3677006A

Description

ALi¹EBD (EMBS (MBB - Frankfurt (M) 3* Juli 19 69 · '

B, Brdmann - 87

Eraftverstäriteer für Hydraulikanlagen

Die Erfindung bezieht sioh auf einen Eraftverstärker für Hydraulikanlagen, der die ausgeübte Kraft ssur Betätigung insbesondere einer Zweikreis-Bremsanlage duroh einen geapeiahe:r|en Hilfsdruck unterstützt, indem bei Betätigung durah öffnen eines Ventils der Zufluß für das Druckmittel aus der Druckmittelquelle bis zur Wirkfläche des Arbeitskolbens frei gegeben wird.

Kraftverstärker der oben genannten Art sind bekannt, z.B# wird bei Betätigung der Anlage ein$r von zwei unter Vakuum _; stehenden Kammern durch ein über d$n Betätigungsmechanismus! zu öffnendes Ventil atmosphärische luft zugeführt, die im Sinne der Betätigungsrichtung auf 4is verschiebbare !rennwand der Kammern wirkt. '. ;

Eine zweite Kategorie der Kraftverstärker ist die, bei der mit Betätigung der mechanischen Kraftübertragungsmittel ein hydraulischer Druck hinzugeschaltet wird, der den eingeleiteten Arbeitsvorgang unterstützt.

Die deutsche Patentschrift Nr. 1 226 444 schlägt eine Anord>

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nung für ein Pumpenumlaufsystem vor« In einem aus einem Steuerteil und einem Eraftzylinderteil bestehenden Geberzylinder wird duroh die von außen wirkende Kraft im Steuerteil ein hohler Betätigungslcölben verschoben, de seen Stirnfläche nach Überwindung eines bestimmten Spielee Anschlag findet an einer als Ventilsitz wirkenden Fläohe einer in den Arbeitskolben eingelassenen Buchse. Daduroh wird zunächst der Druckmittelflufl von der Pumpe duroh den G-eberzylinder zum Reservebehälter unterbrochen und das von der Pumpe geförderte Druckmittel beaufschlagt die Hingfläche des Betätigungskolbens sowie die Wirkfläche des Arbeitskolbens. Ein mit dem Arbeitskolben fest verbundener Stift ragt mit Spiel in den Hohlraum des Betätigungskolbens und betätigt bei der Verschiebung

einen in einer seitlichen Ausnehmung angeordneten Hebel, der

seinerseits auf eine Kippleiste wirkt, die einen Stößel trägt, der nach Überwindung eines bestimmten: Spiels das Rückschlagventil in deij Leitung zum Druckspeicher öffnet. Da diese Hochdruckleitung durch eine Längsbohrung im Gehäuse des Steuerteils mit dem Druokmittelzufluß verbunden ist, werden der Arbeit skolben. und Betätigungskolben nach Öffnung des Rückschlagventils zusätzlich vom Speicherdruck beaufschlagt, wodurch auch die Reaktionswirkung auf den Fuß des Fahrers entsteht.

Die deutsohe Patentschrift Nr. 1 134 904 schlägt einen Bremskraftverstärker vor, in dessen Zylinder ein Betätigungskolben

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verschiebbar angeordnet ist, der mit einer mit seitlichen Bohrungen versehenen Buchse zusammenarbeitet, so daß je nach Stellung des Betätigungskolbens der Druokmittelumlauf von Pumpe durch Gehäuseraum zum Reservebehälter frei gegeben oder unterbrochen ist. In eine zentrale Bohrung des Betätiguhgskolbens ragt der Schaft eines Ventilkörpers, der sich bei Be- * tätigung der Anlage an die rückwärtige Fläche des Arbeitskolbens anlegt und dessen Durchtrittsböhrung verschließt. Der durch die Unterbrechung des Druckmittelkreislaufs entstehende Druck beaufschlagt die Wirkfläche des Arbeitskolbens im Sinne der Betätigung und die reduzierte Ringfläche am Betätigungs- ι kolben zur Erzeugung der Heaktionskraft, die dem Fahrer ein Gefühl für die aufgebrachte Bremskraft vermittelt. Läßt die äußere Kraft am Bremspedal nach, so bringt eine Rückstellfeder den Arbeitskolben in seine Ausgangsstellung zurück und durch dessen Bohrung findet ein Druckausgleich statt» '

Diese aus einem getrennten Steuerteil und einem Arbeitszylinderteil aufgebauten Bremskraftverstärker nehmen ein großes Bauvolumen ein, und eine hohe Zahl an Bewegungsdichtungen ist notwendig, was die Ansprechempfindlichkeit herabsetzt.

Die Anlagen vom Pumpenumlauftyp haben außerdem den Nachteil, · ' daß die Förderleistung der Pumpe z.B. im Falle einer Panikbremsung möglicherweise nicht mehr ausreicht, genügend Druck-

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mittel zur Kraftverstärkung zu fördern. Durch die hohe äußere Kraft am -Bremspedal wird dann der Arbeitszylinder durch den Betätigungszylinder mechanisch verschoben, wodurch ein Unterdruck im Kaum zwischen Pumpe und Arbeitskolben entsteht, was eine metallische Berührung der Kolbenflächen und ein Ausschäumen des Öls zur Folge hat. Aus diesen G-ründen ist eine Pumpe mit für Ausnahmefälle genügend hoher Förderleistung vorzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile auszuschalten und einen zuverlässig arbeitenden Bremskraftverstärker kompakter Bauweise mit einer reduzierten Zahl von Bewegung sdichtungen zu schaffen, der mit einer Pumpe geringer Förderleistung auskommt.

P Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Speicherzuschaltventil im Steuerschieber, über den eine Verbindung von der Druckquelle zum Raum vor dem Steuerschieber besteht, angeordnet ist und mit einem den Druckmitteldurohgang vom Raum vor dem Steuerschieber über den Arbeitskolben zum Ausgleichsbehälter steuernden Druckausgleichsventil zusammenarbeitet, derart, daß nach dem Schließen des Druckausgleichsventils das Zuschaltventil sioh öffnet und umgekehrt.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Arbeitskolben mit dem Hauptzylinderkolben einstückig ausgebildet. Der Raum vor

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dem Steuerschieber ist mit einem Arbeitskreis der Hydraulikanlage ζ ♦ B. einem Bremskreis direkt verbunden.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung sind der Ventilkörper, der den DruGkmitteldurahgang vom Saum vor dem Steuer- f Schieber durch den Arbeitskolben zum Ausgleichsbehälter steu- ä ert und der Ventilkörper, der den unter Speieherdruck stehenden Raum im Steuerschieber in Ruhestellung verschließt, durch ■'"-;" ein Verbindungsglied miteinander verbunden, das durch die von Γ der Stirnseite des Steuerschiebers in den innenraum führende Bohrung hindurchragt, so daß eine Abhängigkeit in Bezug auf Bewegung der Ventilkörper entsteh^,

In einer änderen Ausführung weist ;der Steuerschieber eine %τι

■ ■ - ■ ■ ' I - ■-.".-.-■. ^: Arbeitsrichtung offene zylindrische Bohrung auf, deren Ver~

bindung zur unter Speioherdruck stehenden Querbohrung duroh [

einen Vendlkörper gesteuert wird,; wobei dieser von einem fcn | ."■ - - - ■-■-■■-■■"■ j ■ . - . - -. ,- ^:- ;; -" ■ " ;j der zylindrischen Bohrung dioht arigeordneten öummiteil, daß in Arbeit ir iohtung an einem Anschlag; des Ventilkö3?pers anliegt, fest umeoiloasen wird, tmd siöh eiii die Bohrung verBohließender, das iruokauBgleiohsventil tragender fopfkolben auf dem Gummiteiljabstützt· ν ·

Hauptzylinder, Servoeinheit und Druokmittelq.ueile, z.B. ein ι Speicher, sind vorzugsweise zu einer Baueinheit vereinigt.

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Die Druckmittelciuelle z.B. ein Speicher, ist an den Hauptzylinder angegossen oder an einem Fortsatz angeschraubt.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsbeispiele zu und ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

figur 1 zeigt den Mngss.ohnitt durch einen erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker mit am Gehäuse ""angegossenen Druckmittelspeieher.

3Figur 2 zeigt den Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

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Figur 5 zeigtJ einen Bremskraftverstärker mit angeschraubtem Druokmittelspeicher. ;

Gemäß ffigur t sind Zylindergehäuse 1 cfes Bremskraftverstärkers; und Gehäuse 2 des Druckmittelspeioher^ aus einem Stück gegossen. Am Bodenfdes Zylindergehäuses 1, ian dem der Anschluß für die Bremsleitung zu den Bremszylinder4 einer Achse vorgesehen ieti stützt sich eine Feder 3 al* und lJLält den Arbeitskolben 4»Ί der durch eine Dichtmanschette gegen 4^ie Zylinderwand abgedichtet ist, in Ausgangsstellung. Vom Arbeitsraum 5 zwischen Arbeitskplben 4 und Zylinderboden führt ein Sohnüffellooh 6' in der Gehäusewand zum Ansohluß 7 an den Ausgleichsbehälter.

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Duroh eine Ausnehmung am Kolbenumfang entsteht ein Ringraum zwischen Arbeitskolben 4 und Zylinderwand, der sogenannte Nachsaugraum 8, der ebenfalls duroh eine Bohrung 9 im Gehäuse mit dem' Ausgleichsbehälter in Verbindung steht. Auch ist der · Innenraum des Zylinders an die-ser Stelle etwas erweitert, so daß die Wirkflache 10 des Arbeitskolbens 4 größer ist als seine Stirnfläche 11, wodurch sich eine gewisse Druckübersetzung ergibt. Von der Wirkfläche 10 aus ist eine Sackbohrung 12 in den Arbeitskolben 4 eingearbeitet, die durch eine Querbohrung 13 Verbindung mit dem Nachsaugraum 8 hat. Die Bohrung 12 ist an ihrer Mündung konisch ausgebildet, so daß sie mit dem kegligen Kopf 14 eines Doppelventilkörpers zusammenarbeitet. Der Arbeitskolben 4 stützt sich mit Abstützrippen, die am Umfang der Wirkfläche angebracht sind, an einem Absatz des Zylindergehäuses ab; von dem entstehenden Zwischenraum geht ein Anschluß 15 zu den Hadbremszylindern der zweiten Achse ab. Im anschließenden verengten Teil des Zylindergehäuses 1 ist der Steuerschieber 16 abgedichtet geführt. Eine Längsbohrung 17 erweitert sich innerhalb dieses Steuerschiebers zu einem kleinen Hohlraum 18, der in Bewegungsrichtung durch den zweiten Kegelverschluß 19 des Ventilkörpers vom oben beschriebenen Bremssystem getrennt ist. Das Verbindungsstück zwischen den beiden Ventilgliedern 14, 19 ragt mit Spiel durch die Öffnung des Steuerschiebers. Eine im Hohlraum 18 angeordnete Feder hält den Ventilkörper in Ausgangsstellung

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d.h. das Ventil 19 geschlossen. Von der Bohrung 17 führt eine Querbohrung 20 in einen durch eine Ausnehmung im Zylindergehäuse entstehenden Ringraum 21, der über die Bohrung 22 ständig mit dem Druckmittelspeicher verbunden ist. Das Druckmittel wird durch eine Pumpe über ein Rückschlagventil aus dem Vorratsbehälter in den Speicher gefördert. Im Beispiel nach Figur 1 ist der an den Bremskraftverstärker angegossene Speicher durch eine verschiebbare, an den Seiten abgedichtete Trennwand 23 in zwei Kammern unterteilt, von denen die eine mit vorgespanntem Gas gefüllt ist, während die andere den eigentlichen Druckmittelraum bildet.

Im Beispiel nach Figur.3 ist der'Druckmittelspeicher an einem Portsatz des Bremskraftverstärkergehäuses angeschraubt.

Die Wirkungsweise dieser Anlage ist folgende: In Ausgangstellung ist das Ventil 19 geschlossen und trennt die· unter Speicherdruck stehenden, untereinander hydraulisch verbundenen Räume 21, 18 der Steuereinheit von der Arbeitseinheit des Bremskraftverstärkers, bestehend aus den beiden Bremskreisen und dem Arbeitszylinder. Das Ventil H ist geöffnet, so daß in allen Räumen der Arbeitseinheit das Bremsmedium drucklos steht. Wird der Steuerschieber 16 von außen verschoben, so bewegt sich unter .dem im Raum .Tu herrschenden Speicherdruck der Ventilkörper 14, 19 mit, bis der Ventilke-

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BAD ORiGfNAL

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gel 14 zur Anlage an die konisch ausgebildete Innenfläche der Bohrung 12 gebracht ist, wodurch der Bremskreis mit dem Anschluß 15 vom Reservebehälter hydraulisch- getrennt wird. Each Schließen des Ventils 14 hebt sich der Ventilkegel 19 von seinem Anschlag im Raum 18 des Steuerschiebers und gibt den Durchfluß frei für das Druckmittel aus dem Speicher bzw. aus dem Ringraum 21 durch die Bohrung 20, 17 zur Bremsleitung der Radzylinder einer Achse (Anschluß 15). Außerdem'beaufschlagt das Druckmittel die Wirkfläche 10 des Arbeitskolbens 4. Hat die Dichtmanschette seiner Stirnfläche 11 das Schnüffelloch 6 überfahren, wird durch die Bewegung des Arbeitskolbens 4 das Druckmittel im Arbeitsraum 5 komprimiert, so daß auch die Bremsbeläge an den Rädern der zweiten Achse zur Anlage gebracht werden.

läßt die äußere Kraft am Bremspedal nach, so wird der Steuerschieber 16 durch eine Feder 24 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, das Ventil 19 wird geschlossen und damit der Arbeitsteil vom Druckspeicher getrennt, das Ventil 14 wird geöffnet, so * daß Druckmittel aus dem Bremskreis am Anschluß 15 durch die Bohrung 12 und 13 und den Machsaugraum 8 des HauptZylinders zum Vorratsbehälter strömen kann. Der Arbeitskolben 4 v/ird durch die Feder 3 in Ausgangsstellung gebracht und der nötige Druckausgleich im zweiten Bremskreis erfolgt durch das Schnüffelloch 6.

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Figur 2, zeigt für eine im übrigen gleiche Anlage eine ■Abwandlung des Speicherzuschaltventils, das wiederum im Steuerschieber angeordnet ist. Der Steuerschieber 30 weist auf der dem Arbeitskolben zugewandten Seite eine offene zylindrische Bohrung 34 auf, die durch eine Bohrung mit einer Querbohrung 32 des Steuerschiebers 30 verbunden ist. Diese Querbohrung 32. führt wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel in einen Ringraum, der Verbindung zum Druckmittelspeieher hat. Das Ventilverschlußstück 33 verschließt in Ruhestellung den Durchtritt von Querbohrung 32 in die Bohrung 34·

In Anschlag gehalten wird der Ventilkörper durch eine Schraubenfeder 35> die sich an einer den Ventilkörper hinter dem Kegelkopf umfassenden Federteller 36 und an einem Anschlag 37 innerhalb der Bohrung 34 abstützt. Der Anschlag 37 ist im Beispiel nach Figur 2 ein in halber Hohe der zylindrischen Bohrung 34 in eine Mute eingelassener Ring. An der einen Seite des Anschlages 37 liegt eine Abstützplatte 3O₅ die zusammen mit einer Reaktionsscheibe 39 ein Grummiteil 40 einschließt, das den Ventilkörper 33 fest umschließt. Die Reaktionsscheibe 39 hat einen geringeren Durchmesser als der Hohlraum des Steuerschiebers 30, so daß sieh ein Topfkolben 41, der den Hohlraum·abschließt, auf dem'Rand des Gummiteils 40 abstützt. An der Stirnseite des Topfkolbens 41,der durch eine Hülse 42 am Herausgleiten aus dem Steuerschieber 30 gehindert wird, ist

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eine kegelige Spitze 43.. angebracht ,".die mit der Durchtrittsbohrung im Arbeitskolben zum Nachsaugraum als Druckausgleichventil zusammenarbeitet. Bohrungen im Ventilverschluß stück und an der Stirnseite des Topfkolbens ermöglichen bei geöffnetem Ventil 33 den Durchtritt des Druckmittels aus dem Speicher bis zur Wirkfläche des Arbeit skolbeiis 31·

Das zwischen zwei Scheiben ,gehaltene und den Ventilkörper 33 umfassende Gummiteil 40 bewirkt bei Betätigung der Anlage eine Übersetzungsänderung zwischen Ansteuerkraft und Ventil-Hebelkraft, sowie eine Umkehrung der Bewegungsrichtung. Wenn nämlich der Steuerschieber verschoben wird, so schließt das Ventil 43 zunächst den Rücklauf in den Reservebehälter, sodann preßt der Topf kolben 41 das Gummiteil 40 am Rand in Längsrichtung zusammen, so daß es in seinem mittleren Bereich in Bewegungsrichtung des Steuerschiebers ausweicht und das Ventilverschlußstück 33 mitnimmt. So wird durch eine geringe Pußicraft der Speicherdruck durch die erfindungsgemäße Gummihydrostatik zugeschaltet, wodurch die Beaufschlagung der Bremskolben in ien Bremskreisen wie oben beschrieben erfolgt.

Palis der Speicher, die Pumpe oder die Speicherzuleitung defekt gehen sollten, ist eine Bremsung in einem Bremskreis möglich, in dem Druck durch rein mechanische Verschiebung des Arbeitskolbens aufgebaut wird. Die Stirnfläche des Steuer-

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Schiebers legt sicli dann durch eine erhöhte mechanische Kraft an die Wirkfläche des Arbeitskolbens an und betätigt mit dessen Verschiebung die Bremsen der Räder einer Achse, vorzugsweise der Hinterachse.

Besonderer Vorteil der Erfindung ist die kompakte Bauweise durch die Anordnung des Speicherzuschaltventils im Steuerschieber und die Vereinigung von Hauptzylinder, Servoeinrichtung und Speicher und den Rücklauf in den Behälter durch den ÜTachsaugraum des Arbeitskolbens.

Die Anlage läßt sich durch eine kleine äußere Kraft betätigen, nur drei Bewegungsdichtungen sind notwendig. Außerdem genügt eine Pumpe mit niedriger Förderleistung, da sie lediglich zum Aufladen des Speichers dient.

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Claims

ALFRED I¹EOJS^-OMBH Prankfurt (M) 9. Juli 1969

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Patentansprüche

f1.^Kraftverstärker für Hydraulikanlagen, der die ausgeübte Kraft zur Betätigung insbesondere einer (Zweikreis-) Bremsanlage durch einen gespeicherten Hilfsdruck unterstützt, indem bei Betätigung durch Öffnen eines Ventils der Zufluß für das Druckmittel aus' der Druokmittelquelle bis zur Wirkfläche des Arbeitskolbens frei gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherzuschaltventil (19 j 33) im Steuerschieber (16, 30) über den eine Verbindung von der Druekquelle zum Raum vor dem Steuerschieber besteht, angeordnet ist und mit einem den Druckmitteldurchgang vom Baum vor dem Steuerschieber (16, 30) über den Arbeitskolben (4) zum Ausgleichsbehälter steuernden Druckausgleichsventil (.14, 43) zusammenarbeitet, derart, daß nach dem Schließen des Druckausgleichsventils (14, 43) ^: das Zuschaltventil Öffnet und umgekehrt.
2. Kraftverstärker nach Anspruch' 1 dadurch gekennzeichnet,

daß der Arbeitkolben (4) mit dem Hauptzylinderkolben ein- · stückig ausgeführt ist.
3. Kraftverstärker nach einem oder beiden der vorangehenden ■ Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Raum vor dem

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Steuerschieber (16, 30) mit einem Arbeitskreis der Hydraulikanlage direkt verbunden ist.
4. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (14) j der den D.ruckmitteldurchgang vom Raum vor dem Steuerschieber (16) durch den Arbeitskolben (4) zum Ausgleichsbehälter steuert und der Ventilkörper (19)> der den unter Speicherdruck stehenden Raum (18) im Steuerschieber (16) in Ruhestellung verschließt, durch ein Verbindungsglied Verbunden sind, das durch die von der Stirnseite des Steuerschiebers (16) in den Raum (18) führende Bohrung hindurchragt, so daß eine Abhängigkeit in Bezug auf die Bewegung der |Tentilkörper entsteht.
5. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (30) eine in Arbeitsrichtung offene zylindrische-Bohrung (34) aufweist, deren Verbindung zur unter Speicherdruck stehenden Querbohrung (32) durch einen Ventilkörper (33) gesteuert wird, wobei dieser von einem in der Bohrung (54) dicht angeordneten G-ummiteil (40) > das in Arbeitsrichtung ' an einem Anschlag (39) des Ventilkörpers (53) anliegt, fest umschlössen wird, und sich ein die Bohrung (34) verschließender, das Druckausgleiohventil (43) tragender Topfkolben (41) auf dem Grummit eil (40) abstützt.

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6. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder," Servoeinheit und Druckmittelquelle z.B. ein Speicher zu einer Baueinheit vereinigt sind.

"f. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle z.B. ein Speicher an den Hauptzylinder angegossen ist.

&. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet,, daß die Druckmittelquelle z.B. ein Speicher an einem Portsatz des Hauptzylinders angeschraubt ist.

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Leersei t e