DE2065815A1 - Bremskraftverstaerker fuer eine hydraulische zweikreisbremsanlage fuer fahrzeuge - Google Patents
Bremskraftverstaerker fuer eine hydraulische zweikreisbremsanlage fuer fahrzeugeInfo
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Description
Dipl.-Ing. A. Spalthoff 43 essen ι, den
Patentanwalt Pelmanstraße 31
Postschließfach 1533 Telefon (02141) 772008
17. November 1975
22 352
CLAYTON DEWANDRE CO. LTD. Lincoln, England
Bremskraftverstärker für eine
hydraulische Zweikreisbremsanlage f
für Fahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für eine hydraulische Zweikreisbremsanlage für Fahrzeuge und insbesondere
eine verstärkende hydraulische Anordnung für die Bremsbetätigung, Kupplungsbetätigung oder ähnliche Zwecke. Erfindungsgemäß
wird eine Servo- bzw. Verstärker- und Hauptzylindereinheit geschaffen, bei welcher die Servoeinrichtung
die Eingangsverschiebung sowie die Eingangskraft verstärkt, I wodurch bei Ausfall der Servokraft die Bremsen oder ein anderer
betätigter Mechanismus angelegt werden können bzw. arbeitet, ohne daß eine übermäßige Kraft am Pedal erforderlich
ist. Das erfindungsgemäße zweifach wirkende hydraulische Servo-Aggregat eignet sich insbesondere für die Betätigung
einer Bremsanordnung, welche zwei unabhängige Bremsensätze aufweist und mit einer Kraftquelle für die direkte Betätigung
des einen Bremsensatzes und für die Verstärkung der Handbetätigung des anderen Bremsensatzes arbeitet.
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Erfindungsgemäß werden ein von Hand betätigbarer Hauptzylinder und eine vom Kolben des Hauptzylinders mechanisch
betätigbare Einrichtung vorgesehen, die für die Betätigung einer Ventileinrichtung ausgelegt ist, welche den Druckfluidstrom
zu der Servo-Einrichtung steuert.
Weiterhin ist ein zusätzlicher hydraulischer Zylinder vorgesehen, in dem sich ein Kolben befindet, der durch die Servo-Einrichtung
betätigbar ist und gleichzeitig auf den Druck anspricht, der durch den Hauptzylinder erzeugt wird. Die
Leistung bzw. abgegebene Kraft dieses hydraulischen Zylinders wird zur Betätigung der Bremsen oder eines anderen
Verbrauchers verwendet. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei Ausfall der Servokraft das von dem Hauptzylinder
zugeführte Fluid zwangsweise in einem Bypass den Kolben dieses hydraulischen Zylinders umströmt und direkt zu den
Bremsen oder dem betätigten Mechanismus fließt.
Der Antrieb für die Servo-Einrichtung kann eine hydrostatische hydraulische Anordnung aufweisen, die einen Vorratsbehälter,
eine Pumpe, einen Sammler und eine Ventileinrichtung für die Umleitung des Druckfluids aufweist. Wenn es erforderlich sein
sollte und in dem Fall, wo die Hauptzylindereinheit ein Doppelbremssystem steuert, wird einer der Sätze von Bremsen
durch die volle Kraft der Anordnung unter Steuerung durch das Ventil , das vom Hauptzylinder in Betrieb gesetzt wird,
betätigt, während der andere Satz von Bremsen von der verstärkten abgegebenen Kraft des Hauptzylinders betätigt wird.
Anhand der beiliegenden Zeichnung werden beispielsweise Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Axialschnitt eine erste Ausführungsform.
Fig. 2 bis 4 zeigen in weiteren Einzelheiten Konstruktionsvarianten der zusätzlichen Zylinderservosteuerung von Fig.
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In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Hauptzylinder 1 gezeigt, der
aus einem Stück mit einem Vorratsbehälter 2 besteht. Der Zylinder wird über eine geeignete Verbindung 3 über ein Pedal
betätigt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel bildet der Zylinder mit einem sekundären oder zusätzlichen hydraulischen
Zylinder 4 ein Stück. Der Zylinder 4 hat einen Gleitkolben und eine Auslaßöffnung 6, die direkt mit einem Satz von Bremsen
verbunden ist, beispielsweise mit den vorderen Bremsen eines Fahrzeuges. An der Doppelzylindereinheit ist ein Gehäuse
7 befestigt, das einen Servozylinder 8 enthält, dessen Kolben
9 bei Betätigung zum Anliegen und Verschieben des Gleitkol- i
bens 5 gegen die Wirkung seiner Druckfeder 1o gebracht wird.
Ein Saum 11 am inneren Ende des Gehäuses 7 bildet einen Weg, durch welchen auch das von dem Kolben 12 des Hauptzylinders
verdrängte Fluid zu einer Ringfläche 13 des Kolbens 5 strömt, welche den Eingriffsbereich des Servokolbens 9 umgibt. Der
Kolben 5 ist mit einem Bypass 14 versehen, der sich axial durch ihn hindurchgehend erstreckt. Dieser Bypassdurchlaß ist
bei normalen Betriebsbedingungen durch eine Dichtung 15 am Ende der Stirnfläche des Servokolbens abgeschlossen. Der
Servokolben 9 ist für die Betätigung durch ein mit voller Leistung arbeitendes hydraulisches System, wie vorstehend
erwähnt, bestimmt. Das Gehäuse 7 hat eine Einlaßöffnung 16, der das Fluid unter Druck zugeführt wird, sowie eine Rück- "
flußöffnung 17, die mit dem Vorratsbehälter der Anordnung verbunden ist. Zur Steuerung bzw. Regelung des Druckfluid-
stroms zu dem Servozylinder und zu einem weiteren Satz von
Bremsen, beispielsweise zu den rückwärtigen Bremsen des Fahrzeugs, ist in einer Kammer in dem Gehäuse 7 eine Ventil
anordnung untergebracht, die eine rohrförmige Ventilführung
18, ein unter Federdruck stehendes Teller- bzw. Rohrventil
19, das in der Bohrung der Ventilführung verschiebbar ist, einen Steuerzylinder 2o und einen Steuerkolben 21 aufweist,
der in dem Zylinder 2o verschiebbar ist und eine axiale Bohrung hat, die mit einem konischen Ende des Rohrventilelementes
19 zusammenwirkt. Die Einlaßöffnung 16 ist Ober
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einen Kanal in der Ventilführung 18 mit der Bohrung dieser
Führung verbunden, wobei sich die Bohrung in eine Vorkammer
22 öffnet, von der Kanäle zu einer öffnung 23 führen, die
für die Verbindung mit dem zweiten Satz von Bremsen und
mit dem rückwärtigen Ende des Zylinders 8 hinter dem Servokolben
9 bestimmt ist. Weitere Kanäle 24, 25 in dem Gehäuse
7 bzw« dem S teuer zylinder 2o verbinden die Rückfuhroffnung
17 mit dem Ringraum in dem Zylinder 2o rand umgeben den
Steuerkolben 21, wobei der Ringraum mit der Bohrung und
dem Kolben durch einen radialen Durchlaß 26 verbunden ist. Zwischen dem Steuerkolben 21a und einem Anschlag 33 an dem
Ende einer Stange 34 ist eine vorgespannte umschlossene Fedei 32 angeordnet, die teleskopartig in einer Bohrung in
dem Steuerkolben gleiten kann, wobei der Anschlag normalerweise mit nur geringem Spiel vom Hauptzylinderkolben 12 entfernt
ist. Schließlich ist in einem Kanal 3o, der die Einlaß- und Rückführöffnungen 16, 17 verbindet, ein federbelastetes
Hilfs- bzw. Entlastungsventil 29 angeordnet.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen s
Im Betriebszustand wird bei der mit einer Kraftquelle versehenen hydraulischen Anlage das Fluid bei Betätigung des
HauptZylinders durch dessen Kolben 12 verdrängt und strömt
durch den Raum 11, den Bypassdurchlaß 14 im Kolben 5 und von
dort zu den mit der öffnung 6 verbundenen Bremsen. Gleichzeitig überträgt der Hauptzylinderkolben, sobald er mit
dem Anschlag 33 in Kontakt kommt, einen Schub über den
Anschlag und die Feder 34 auf den Steuerkolben 21, der dadurch in Fig. 1 nach links verschoben wird. Dadurch kommt
der Kolben 21 in Eingriff mit dem Rohrventil 19 und hebt es von seinem Sitz am Ende der Ventilführung 18, so daß das
unter Druck stehende Fluid jetzt von der öffnung 16 über die
Ventilführungsbohrung und die Kammer 22 zu der mit der öffnung 23 verbundenen Bremse strömen kann. Von der Kammer 22
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wird jedoch ebenfalls Durckfluid zu dem rückwärtigen Ende des Servozylinders geleitet, wodurch der Servokolben in die
Eingriffslage mit dem Gleitkolben verschoben wird, so daß der Bypassdurchlaß 14 im Kolben 5 durch die Wirkung der
Dichtung 15 in dem Servokolben verschlossen wird. Auf diese Weise wird ein schneller Betrieb bzw. Arbeitsablauf des
ganzen Kraftsystems und dadurch der Servo- und Unterbrechungsanordnung
am Gleitkolben erreicht. Die eingeschlossene Feder ermöglicht es, die fortgesetzte Verschiebung des
Hauptzylinders auszugleichen und ist zusätzlich zu der Druckfeder 35 des Hauptzylinders vorgesehen. ^
Danach wirkt durch den Hauptzylinderkolben in den Raum 11
verdrängtes Fluid auf die Ringfläche 13 des Gleitkolbens 5, wodurch der auf den Kolben 5 durch den Servokolben 9 ausgeübte
Schub erhöht wird.
Sollte nun die Hauptzylinderhydraulik ausfallen, so verschiebt
eine fortgesetzte Bewegung am Bremspedal den Hauptzylinderkolben 12, so daß das ganze Kraftsystem in Betrieb genommen
wird, um den mit der öffnung 23 verbundenen Satz von Bremsen zu betätigen. Bei Ausfall des ganzen Kraftsystems strömt von
dem Hauptzylinderkolben 12 verdrängtes Fluid durch den Bypassdurchlaß
14 in den Kolben 5 und dann direkt zu den mit der % öffnung 6 verbundenen Bremsen. Wenn die Handkraft nicht mehr
wirkt, kehren der Hauptzylinderkolben 12, der Steuerkolben 21 und das Rohrventil 19 in ihre ursprünglichen Lagen unter der
Wirkung ihrer Druckfedern zurück, wobei der Servo-zylinder und die mit der öffnung 23 verbundenen Bremsen zur Rückkehrseite
des mit voller Kraft arbeitenden Systems über eine Kammer 22, eine Bohrung 31 im Rohrventil, die Bohrung in dem Steuerkolben
21, Kanäle 25, 26 und die öffnung 17 entlüftet werden.
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Man sieht, daß die Verfügbarkeit von Fluid aus dem Kraftsystem zur Druckbeaufschlagung des Servozylinders nicht nur
die von Hand aufzubringende Kraft verringert, die bei dem Hauptzylinder zur Erreichung einer gewünschten Druckabgabe
von dem zusätzlichen Zylinder 4 aufgebracht werden muß, sondern auch die erforderliche Bewegung des Hauptzylinderkolbens,
die für das Erreichen einer vorher festgelegten Verschiebung aus dem zusätzlichen Zylinder erforderlich ist.
Fig. 2 zeigt gegenüber Fig. 1 eine abgeänderte Äusfüitrüngsforro,
bei welcher der Gleitkolben des sekundären hydraulischen Zylinders und der Servokolben durch ein aus einem
Stück bestehendes Kolbenelement ersetzt sind, das eine Trennventileinrichtung für die Steuerung der Strömung durch den
Bypassdurchlaß aufweist. Wie gezeigt, besteht das Äquivalent des Gleitkolbens aus einer Erweiterung oder aus einem Kopf
36 an dem vorderen Ende des Servokolbens 9a, wobei ein axialer Bypassdurchalß 37 in dem Kolbenkopf eine Verbindung
an einem Ende mit radialen Durchlässen 38, die dauernd mit dem Abgabe- bzw. Auslaßende des von Hand betätigten Hauptzylinders
verbunden ist, und am anderen Ende mit einer Gegenbohrung 39 herstellt, in der ein Stößelventil 4o untergebracht
ist. Dieses Ventil arbeitet mit einem Ringsitz um den Bypassdurchlaß 37 zusammen und ist durch eine Feder auf
seinen Sitz gedrückt. Der Schaft 41 des Stößelventils wird für die Axialbewegung in einer Rohrführung 42 gehalten, die
sich nach innen von dem Außenende des Zylinders erstreckt und die Axialbewegung des Stößelventils in einer Richtung begrenzt.
Die Anordnung ist derart getroffen, daß bei Annäherung des Doppelkolbenaufbaus an seinem rückwärtigen Anschlag, d. h.
die Begrenzung seiner Bewegung in der Richtung für die Freigabe der Bremsen, das Stößelventil festgelegt wird und sich
der Sitz vom Vnetil wegbewegt, so daß der Bypassdurchlaß geöffnet wird. Wenn sich jedoch der Kolben nach vorwärts unter
der Servokraft bewegt, berührt er das Ventil und verschließt
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den Bypass, wobei das Ventil auf seinem Sitz während des
Restes der Kolbenvorwärtsbewegung ruhen bleibt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein
Doppelkolbenaufbau verwendet wird. Der Servozylinder 8b bei diesem Beispiel ist auf der Einheit entgegengesetzt angeordnet,
so daß die mit der Bremse verbundene Öffnung 6b am linken Ende des Gehäuses in Fig. 3 angeordnet ist. Bei dieser
Konstruktion wird aus der Kammer 22 durch einen Durchlaß 43 Fluia £üx· die earvokraft zum Servozylinder hinter der Rückseite
oder den Ring eines vergrößerten Kopfes 44 am vorderen
Ende des Servokolbens 9b geführt, während vom Hauptzylinder verdrängtes Fluid über die Durchlässe 45 zu dem rückwärtigen
Ende des Servokolbens geleitet wird. Der Kolben 9b hat eine axiale Bohrung 46, die durch ihn hindurchgeht und sich zu
ihrem rückwärtigen Ende hin vergrößert, um ein federbelastetes Stößelventil 47 aufzunehmen, welches den Fluidstrom durch
die Bohrung steuert. Wenn sich der Kolben an seinem rückwärtigen Anschlag befindet, liegt der Schaft 48 des Ventils an der
Endwand des Zylinders an und das Ventil wird von seinem Sitz entfernt gehalten, wodurch die Fluidverbindung des Hauptzylinders
mit der Bohrung 46 in Verbindung gebracht wird, die an ihrem vorderen Ende in den zusätzlichen hydraulischen
Zylinder vor dem Kolben mündet. Sobald sich jedoch der Kolben vorwärts unter der Servokraft bewegt, kann sich das Ventil
47 unter seiner Federbelastung schließen und bleibt während des Restes des Kolbenhubs geschlossen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Abänderung der Konstruktion gemäß Fig. 1. Mit dieser Konstruktion soll die Leistung des Zusatzaggregats
bzw. der Verstärkungseinrichtung bei geringen Eingangsbelastungen in Betrieb verbessert werden. Dies wird
dadurch erreicht, daß die Durchlaßeinrichtung von dem Hauptzylinder zu der Ringfläche des sekundären Kolbens durch die
Wirkung von Druckfluid verschlossen wird, das von dem Kraftsystem zugeführt wird, und zwar zu einem Zeitpunkt bevor sich
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COPY BAD ORIGINAL
der Kolben von seiner "los" Stellung bewegt. Wie gezeigt,
ist der Kolben 5c des sekundären hydraulischen Zylinders 4c auf einem Rohrverbindungsstück 49 ausgebildet, das an dem
vorderen Ende eines hohlen Servokolbens 9c angebracht ist. Das Innere des Verbindungsstücks ist durch einen Ring von
öffnungen 5o unmittelbar hinter dem Kolben 5c dauernd mit
den Durchlaßexnrxchtungen 11c, die von dem Hauptzylinder
kommen, und durch einen weiteren Ring von öffnungen 51 vor dem Kolben 5c mit dem vorderen Ende des Zylinders 4c verbunden,
wodurch die öffnung 6c für die Bremsenverbindung verkörpert ist. Zwischen den beiden Ringen von öffnungen 5o,
ist das Verbindungsstück mit einem ringförmigen Sitz 52 versehen, mit welchem ein Stößelventil 53 zusammenwirkt, das auf
einem Schaft 54 sitzt, der für die Axialbewegung in der Bohrung des Servokolbens geführt ist, wobei das rückwärtige
Ende offen ist. Eine schwache Feder 55 drückt das Stößelventil von seinem Sitz weg. Dadurch wird bei "los" Stellung
des Servokolbens der Hauptzylinder mit der öffnung 6c über die beiden Ringe von öffnungen 5o, 51 und das Innere des Verbindungsstücks
56 verbunden. Sobald jedoch das Steuerventil des Kraftsystems betätigt wird, wird Druckfluid über einen
Durchlaß 56 zu dem rückwärtigen Ende des Servozylinders geführt. Wenn die Federbelastung auf das Ventilelement 53,
geringer ist als die auf den Servokolben wirkende, bewegt sich das Element so, daß zuerst das Stößelventil 53 auf
seinem Sitz 53 schließt und die Bremsverbindung 6c vom Hauptzylinder getrennt wird. Danach bewegt sich die aus Servokolben
und sekundärem Kolben kombinierte Anordnung als Einheit, um die erforderliche Bremsbetätigung zu bewirken.
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Claims (9)
1. Hydraulische Verstärkeranordnung für die Betätigung
von Fahrzeugbremsen oder dergleichen, gekennzeichnet durch einen von Hand betätigbaren Hauptzylinder (1),
durch eine von dem Kolben (12) des Hauptzylinders mechanisch betätigbare Einrichtung zur Betätigung
einer Ventileinrichtung, welche den Druckfluidstrom zu einer Servoeinrichtung reguliert, sowie durch einen ä
zusätzlichen hydraulischen Zylinder (4) mit einem Kolben (5), der durch die Servoeinrichtung (9) betätigbar
ist und ebenfalls auf den von dem Hauptzylinder (1) erzeugten Druck anspricht, wobei die abgegebene
Kraft des hydraulischen Zylinders (4) zur Betätigung der Bremsen oder anderer Verbraucher verwendet
wird und die Anordnung so getroffen ist, daß bei Ausfall der Servokraft das von dem Hauptzylinder (1)
kommende Fluid in einem Bypass zum Kolben (5) des hydraulischen Zylinders (4) geführt ist und direkt zu
den Bremsen oder anderen Verbrauchern strömt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, "
daß die von Hand betätigbare Einrichtung einen Anschlag (33) und eine vorgespannte Feder (32) aufweist,
die zwischen dem Hauptzylinderkolben (12) und der Ventilbetätigungseinrichtung angeordnet ist und so
arbeitet, daß eine schnelle mechanische Betätigung der Ventileinrichtung bewirkt wird, wenn der Hauptzylinder
(1) betätigt wird.
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3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung (9) von einem
hydrostatischen mit voller Leistung arbeitenden hydraulischen System betätigt wird, welches auch die Kraft
zur Betätigung eines zweiten Verbrauchers unter Steuerung der Ventileinrichtung erzeugt.
4. Anordnung nach Anspruch 3 in Verwendung mit einem Zwei-,
fachbrems sy s tem, dadurch gekennzeichnet,, daß- ein Satz
von Bremsen durch das mit voller Kraft arbeitende Hydrauliksystem unter Steuerung des Hauptzylinders (1)
betätigt wird, wobei die Wirkung durch die Ventileinrichtung erfolgt, und der andere Satz von Bremsen durch
die verstärkte Kraft des HauptZylinders (1) durch den
zusätzlichen hydraulischen Zylinder (4) betätigt wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Servoeinrichtung einen.Kolben (9) aufweist, der für das Anliegen und Verschieben des Kolbens
(5) des zusätzlichen hydraulischen Zylinders (4) bestimmt ist, wobei der von dem Hauptzylinder (1) erzeugte
Druck auf eine Ringfläche (13) des Kolbens (5) des zusätzlichen Zylinders (4) wirkt, welche den Eingriff
sbereich des Servokolbens (9) umgibt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassumströmung des Kolbens (5) des hydraulischen
Zylinders (4) durch von dem Hauptzylinder (1) verdrängtes Fluid über einen Durchlaß (14) in dem Kolben (5)
erfolgt, wobei der Durchlaß (14) durch den Servokolben (9) abgedichtet wird, wenn letzterer mit dem Kolben (5)
des hydraulischen Zylinders (4) in Eingriff ist und ihn verschiebt.
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7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung einen Kolben
(9) aufweist, der zusammen mit dem Kolben (5) des zusätzlichen hydraulischen Zylinders (4) einen
Doppelkolbenaufbau bildet, wobei ein Bypassdurchlaß in dem Doppelkolbenaufbau durch ein Ventil gesteuert
wird, welches automatisch schließt, wenn der Kolbenifbau sich aus der "Bremsen los"-Stellung wegbewegt.
8. Anordnung nach einem~~Täör_Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung einen Kolben (9) aufweist, der zusammen mit dem Kolben (5) des zusätzlichen
hydraulischen Zylinders (4) einen Doppelkolbenaufbau bildet, wobei Druckfluid des Servosystems
zu der Rückseite eines vergrößerten Kopfes an dem Aufbau gerichtet ist, während von dem Hauptzylinder (1)
verdrängtes Fluid zu dem vorderen Ende des zusätzlichen hydraulischen Zylinders (4) über einen Durchlaß
geleitet wird, der sich durch den Doppelkolbenaufbau erstreckt, und wobei Ventileinrichtungen
für das Zusammenwirken mit einer Endwand des Hydraulikzylinders (4) vorgesehen und so betätigbar sind,
daß der Durchlaß abgeschlossen wird, sobald der Doppelkolbenaufbau sich unter der Servokraft aus
der "Bremsen los"-Stellung entfernt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die durch den in
dem Servosystem erzeugten Druck für das Verschliessen des Durchlasses von dem Hauptzylinder (1) zu
dem sekundären Hydraulikzylinder (4) betätigbar ist.
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1o. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung einen Kolben (9) aufweist,
der zusammen mit dem Kolben (5) des sekundären hydraulischen Zylinders (4) einen Doppelkolbenaufbau
bildet, wobei der Kolbenaufbau hohl ist und einen Bypassdurchlaß an einer Stelle aufweist, durch welchen
Fluid von dem Hauptzylinder (1) zu dem sekundären hydraulischen Zylinder (4) vor dem Kolbenaufbau geführt
wird, und der Kolbenaufbau ein Stößelventilelement aufnimmt, das auf den Druck anspricht, der
in dem Servosystem entwickelt wird, und das mit einem Sitz in dem Kolbenaufbau zusammenwirkt, um den
Durchlaß zu verschließen.
609812/0363
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