DE2428072A1

DE2428072A1 - Hydraulischer kraftverstaerker

Info

Publication number: DE2428072A1
Application number: DE19742428072
Authority: DE
Inventors: Robert Everett Meyers
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1973-06-13
Filing date: 1974-06-11
Publication date: 1975-01-09
Also published as: AU6939174A; IT1015032B; GB1425676A; JPS5210715B2; FR2233206B1; JPS5035583A; CA1014586A; US3926092A; FR2233206A1; AR199169A1

Description

Patentanwälte

Dr. ing. H. Negendanlc

DipHng H. Hauck - Dipl. Phy_C. VV. Schmitz 2428072

Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. ing. W. Wehnert 8 München 2, Moiarüsiraöe 25 Telefon 5 38 05 86

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center - 11. Juni 1974

Southfield, Mich. 48o75 ,USA Anwaltsakte M-3126

Hydraulischer Kraftverstärker

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker für die Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges und insbesondsre auf einen Kraftverstärker konzentrischer Bauart, der in Serie zwischen einer Strömungsmittelquelle und einem Lenkgetriebe oder einer anderen Einrichtung angeordnet ist.

Es ist allgemein üblich, einen Bremskraftverstärker mit einer hydraulischen Lenkhilfe zu kombinieren, wobei beide aus einer einzigen Quelle mit unter Druck stehendem Strömungsmittel versorgt werden. Diese Aufteilung des hydraulischen Strömungsmittels bzw. _: - drucks zwischen dem Bremskraftverstärker und der Lenkhilfe muß ; so getroffen werden, daß der Betrieb der einen Einrichtung nicht

ι den Betrieb der anderen Einrichtung stört oder gar unwirksam macht j

.Die Aufteilung des Strömungsmxtteldrucks kann mit Hilfe einer ein-Izigen Steuerventileinrichtung mit einem Entlastungsventil erreicht !werden, das seinen Druck auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, der I ein wenig unterhalb des maximalen Drucks in der Anlage liegt , um

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eine vollständige Unterbrechung des StrömungsmittelfTusses zur Lenkhilfe zu verhindern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen in Serie zwischen einer Strömungsmitfcelquelle und einem Lenkgetriebe angeordneten hydraulischen Bremskraftverstärker konzentrischer Bauart zu schaffen, bei dem eine hydraulische Bypass-Einrichtung für das Lenkgetriebe von der Steuerventileinrichtung getrennt ist und bei dem ein hydraulisches Bypass-Ventil für einen ununterbrochenen Strömungsmittelf luß zum Lenkgetriebe von der Kolbenstellung abhängig ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Bypass-Ventil vom Steuerventil zur Bremskraftverstärkung getrennt. Das Bypass-Ventil, das die Aufteilung des Strömungsmittels steuert, steht dabei mit dem Arbeitskolben des Bremskraftverstärkers derart in Verbindung, daß in axialer Richtung die Gesamtlänge des Bremskraft Verstärkers verkürtzt wird.

Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel und anhand der beiliegenden Figur näher erläutert, die schematisch die hydraulische Anlage eines Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker im Längsschnitt zeigt.

Ein konzentrischer hydraulischer Kraftverstärker Io ist in der hydraulischen Anlage eines Fahrzeugs in Serie zwischen der Hochdrucksexte einer Strömungsmittelquelle, z.B. einer Pumpe 12, und

t ' ι

^!eiern Lenkgetriebeventil 1Λ (open center type) geschaltet, das :

- nicht dargestellt - in bekannter Weise mit den Fahrzeugrädern verbunden ist. Der Bremskraftverstärker Io weist ein Gehäuse 16 mit einem Einlaß 18, einem Auslaß 2 ο und einer Rückführöffnung 2 2 auf. Der Einlaß 18 ist mit der Hochdruckseite der Pumpe 12 über eine Leitung 24 verbunden. Der Auslaß 2o ist mit der Einlaßseite des Lenkgetriebes I¹I über eine Leitung 26 verbunden. Eine Rohrleitung 2 8 \erbindet die Rückführöffnung 2 2 mit einer Rückführleitung 3o, die ihrerseits das Lenkgetriebe 14 mit der Einlaß- bzw. Vorratsbehälter seite der Pumpe 12 verbindet. Das Gehäuse 16 des Brems* kraftverstärkers weist eine Bohrung 32 auf, in der ein von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbarer Arbeitskolben 34 angeordnet ist. Der Kolben 34 teilt das Gehäuse in eine Verstärkerkamer 36 und eine Rückführkammer 38. Ein Verschlußstück 4o schließt in dichtender Weise das eine Ende der Gehäusebohrung 32 ab, wodurch die Druck- bzw. Verstärkerkammer 36 gebildet wird, in die das eine Ende des Kolbens ragt. Außerdem schließt ein Verschlußstück 42 in dichtender Weise das andere Ende der Gehäusebohrung 32 ab, wodurch die Rückführkammer 38 gebildet wird, in die das andere Ende des Kolbens raglr. Der Kolben 34 ist äntriebsmäßig mit einem Zweikreis-Hauptbremszylinder 44 über eine kraftübertragende, koaxiale Stange 46 zur Betätigung der Vorderbremsen 48 und der Hinterbremsen 5o verbunden. Das Verschlußstück 42 ist mit einer Öffnung 52 für die Aufnahme einer Dichtung 54 versehen, durch

sich verschiebbar diefötange 46 erstreckt. Eine Feder 56 drückt die Stange 46 in ihre gelöste Stellung, wie in der Figur gezeigt ist. ' Die Feder 46 befindet sich mit einem Ende in Anschlag mit einem Federhalter 58, der auf der Stange 46 befestigt ist, und mit dem

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ianderen Ende in Eingriff mit dem Verschlußstück 42. Dadurch wird ein Ende der Stange innerhalb der Bohrung 32 gehalten, sodaß sie antriebsmäßig mit dem Arbeitskolben verbunden ist, wenn dieser sich innerhalb der Bohrung in seiner ersten Stellung befindet, wie gezeigt ist.

Eine von der Stellung des Kolbens in der Bohrung abhängige hydraulische Bypass-Einrichtung 6o reguliert den Einlaßdruck zwischen einem vorgegebenen unteren und einem oberen Wert bzw. steuert den Strömungsmittelfluß zum Auslaß. Die Bypass-Einrichtung 6o weist eine ringförmige Schulter 6 2 auf, die in der Bohrung 32 zwischen dem Einlaß 18 und dem Auslaß 2o und an der Verbindungsstelle ringförmiger Nuten 64 und 66 ausgebildet ist. Die Bypass-Einrichtung weist ferner eine Schulter 6 8 auf, die am Außenumfang des Kolbens 34 zwischen den in ihren Durchmessern 7o und 72 abgestuften Abschnitten gegenüber der ringförmigen Schulter 62 angeordnet ist und sich von dieser in axialer Richtung auf Abstand befindet, wenn der Kolben seine erste Stellung einnimmt, in der ein Strömungsmittel-durchfluß möglich ist. Die Schultern 6 2 und 6 8 weisen jeweils geneigte Seitenflächen 74 und 7 6 auf, die einander gegenüberliegen, wodurch ein fester Spalt gebildet wird, der entsprechend dem zur Schaffung des vorgegebenen unteren Grenzwerts des Einlaßdruckes benötigten Druckabfall bemessen ist, wenn sich der Kolben, wie gezeigt, in seiner ersten Stellung befindet. Der Durchmesser 72 am äußeren Abschnitt der Schulter 68 ist kleiner als der Innendurchmesser der ringförmigen Schulter 62, sodaß zwischen den beiden Durchmessern ein Spalt bzw- Zwischenraum A gebildet wird, wodurch die Schulter 6 8 durch

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die Schulter 62 bewegt werden kann, wenn der Kolben zur Schaffung des vorgegebenen oberen Grenzwerts für den Einlaßdruck in seine zweite Stellung verschoben wird. Der Spalt bzw. der Zwischenraum A der zwischen diesen beiden Schultern 62 und 68 bei einer Verschiebung des Kolbens nach links in der Figur entsteht, ist durch die bestimmt, der . - das Lenkgetriebe an den

Anforderungen/die /Bremskraftverstärker undViDruck- und Strömungsmxtteldurchfluß stellen.

Ein mittlerer Durchgang 78 innerhalb des Kolbens 34 steht in Verbindung mit der Verstärkerkamer 36. Eine Steuerventileinrichtung 8o ist koaxial im Durchgang 78 angeordnet und steuert die Verbindung zwischen den Kammern 36 und 38, um den Kolben je nach Betätigung eines Pedals 82 zu verschieben, das betriebsmäßig mit einem verschiebbaren .Kolbenventil 8 4 der Steuerventileinrichtung 8o durch ein Gestänge verbunden ist, das eine Schubstange 86 und eine T-Schlitzverbindung 8 8 aufweist. Der mittlere Durchgang 78 ist mit inneren ringförmigen Ausnehmungen 9o und 9 2 versehen, durch die ein dazwischenliegender BUnd 9 3 bestimmt ist. Ein Kanal 94 im. Kolben verbindet die Ausnehmung 9ο mit der Rückführkammer 38 , und ein radialer Kanal 96 im Kolben verbindet die Ausnehmung 9 2 mit der ringför-

migen Nut 64 ,wobei letztere andauernd mit dem Einlaß 18 in Verbindung steht. Das Kolbenventil 84 ist mit einem Bund 98,versehen, ^:

I der in Gleitkontakt mit dem Bund 9 3 steht. DerBund 98 hat eine vor-j gegebene axiale Länge, um den Strömungsmxtteldurchfluß durch die Ringförmigen Ausnehmungen 9ο und 9 2 zu steuern, d.h. zu der Rückführkammer 38 und der Verstärkerkamer 36 in Abhängigkeit der Stellun des Kolbenventils 84. Ein sich in axialer Richtung durch das Kolben

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ventil 84 erstreckender abgestufter Längskanal löo verbindet einen diametralen Kanal Io2 in der T-Schlitzverbindung 88 mit einem Hohlraum Io4, der sich im Durchgang auf der linken Seite des Kolbenventils befindet. Der Kanal Io2 steht in Verbindung mit der Verstärkerkammer 36 . Eine Rückstellfeder Io6 im Hohlraum Io4 des mittleren Durchgangs ist zwischen dem Kolben 81 und einem Endabschnitt bzw. Sitz Io5 des Kolbens 34 eingespannt, üer Sitzkörper Io5, der das eine Ende des Durchgangs 78 verschließt, ist für eine begrenzte axiale Bewegung zwischen einem Anschlags- bzw. Haltering Io8 , der im Durchgang befestigt ist, und einem darin ausgebildeten ringförmigen Anschlag Ho verschiebbar angeordnet. Die Feder Io6 drückt das Kolbenventil 84 in ihre gelöste Stellung, in der ein Flansch 112 der T-Schlitzverbindung 88 an einen mit einem Schurz 116 des Kolbens 34 verschraubten Ring 114 anschlägt. Der Sitz Io5 bewegt sich in axialer Richtung unter dem Einfluß der resultierenden Kraft zwischen der Kolbenfeder 56 und der Rückstellfeder Io6. In der gelösten Stellung des Bremskraftverstärkers ist die Kraft der Rückstellfeder Io6 größer, wodurch der Sitz Io5 gegen den Anschlagsring Io8 gedrückt wird. Es sei jedoch bemerkt, daß diese resultierende Kraft kleiner als die Kraft ist, die zur Bewegung des mit der Stange 46 antriebsmäßig verbundenen Kolbens des Hauptbremszylinders benötigt wird. Dadurch, daß der verschiebbare Sitz Io5 zwischen der Stange 46 und dem Kolben 34 in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist, ergibt sich eine begrenzte axiale Bewegung des Kolbens gegenüber der Stange, bevor antriebsmäßig ein Eingriff zwischen der Stange und dem Kolben hergestellt ist, sodaß sich der Kolben unter dem Einfluß des vorgegebenen unteren Drucks in seine zweite Stellung

bewegt, in der der vorgegebene höhere Einlaßdruck aufgebaut wird. Die Einrichtung, mit der eine begrenzte axiale Bewegung zwischen dem Kolben und der Stange bewirkt wird, nimmt eine Belastung des Kolbens vorweg, bevor die Bypass-Einrichtung 60 den für die Betätigung der Stange 46 und des Kolbens im Hauptbremszylinder benötigten höheren Einlaßdruck aufgebaut hat. Außerdem brauchen aufgrund des verschiebbaren Sitzes Io5 die Herstellungstoleranzen des Bremskraftverstärkers nicht genau überwacht zu werden, um eine korrekte Antriebs verbindung zwischen dem Kolben 34 und der Stange 46 sicherzustellen.

Der oben beschriebene Bremskraftverstärker arbeitet, wie folgt:

Wenn die Pumpe 12 läuft und das Bremspedal 82 gelöst ist, nehmen die Bauteile des BremskraftVerstärkers die in der Figur gezeigte Lage ein. Das Strömungsmit te]/f ließt dann von der Pumpe 12 zum Einlaß 18 und über·die Bypass-Einrichtung 60, den Auslaß 2o, das Lenkgetriebe 14 und die Rückführ leitung 3o zurück zur Pumpe. Die Verstärkerkammejr

1 36 ist mit der Rückführöffnung 22 durch den diametralen Kanal Io2 _; den abgestuften Längskanal loo, die ringförmige Ausnehmung 9o , den I Kanal 94 und die Rückführkammer 38 verbunden. Der in der ringförmigen Nut 64, dem radialen Kanal 96 und der ringförmigen Ausnehmung 9 2 wirkende Einlaß-Rückdruck befindet sich dann auf einem gewissen ^! vorgegebenen unteren Grenzwert, wie er durch die Anforderungen an die Anlage hinsichtlich der Teilung des Strömungsmittels zwi-schen !

dem Bremskraftverstärker und dem Lenkgetriebe bestimmt ist. Der

1 Bund h)8 überlappt die ringförmige Ausnehmung 92, wodurch eine Ver-

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bindung mit der Verstärkerkammer 36 verhindert wird.Bei Niederdrücken des Pedals 82 bewegt sich das Kolbenventil 8 4 nach links , wodurch der Bund 98 die Ausnehmung 9o schließt, also die Verbindung mit der Verstärkerkammer abgeschnitten wird, und die Ausnehmung öffnet, also die Verbindung mit der Verstärkerkammer 36 herstellt. Dabei wird die Verstärkerkammer 3 6 mit dem jetzt auf dem vorgegebenen unteren Wert befindlichen Einlaß-Rückdruck in der ringförmigen Nut 6 4 verbunden, der auf den Kolben wirkt und ihn nach links aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung verschiebt. Durch die anfängliche Verschiebung des Kolbens in seine zweite Stellung wirdder Zwischenraum zwischen dem Sitz Io5 und dem Anschlag Ho geschlossen. Dadurch kann der Kolben vom vorgegebenen unteren Druck verschoben werden, bevor tatsächlich irgendein Lastwiderstand auftritt.

Durch die Bewegung des Kolbens in seine zweite Stellung wird der
Spalt zwischen den Schultern 62 und 6 8 kleiner, sodaß der Widerstand für den Strömungmitteldurchfluß zwischen dem Einlaß und dem Auslaß größer wird und der Einlaß-Rückdruck in der ringförmigen Nut 6 4 über den vorgegebenen unteren Wert ansteigt. Durch eine weitere Bewegung des Kolbenventils nach links wird die Verstärkerkammer
36 diesem erhöhten Rückdruck ausgesetzt, wodurch sich der Kolben
weiter in die zweite Stellung bewegt, sodaß die Drosselung des
Strömungsmitteldurchflusses durch den Spalt A zwischen den Schultern weiterhin zunimmt und der vorgegebene obere Grenzwert des
Einlaß-Rückdrucks dadurch aufgebaut wird, der zum stärkeren Abbremsen zur Verfügung steht.

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Claims

Patentansprüche

( 1.^Hydraulischer Kraftverstärker mit einem Gehäuse, das eine mit einem Einlaß und einem Auslaß in Verbindung stehende Bohrung aufweist, einer mit derBohrung in hydraulischer Verbindung stehenden Verstärkerkammer.im Gehäuse und mit einem in der Bohrung aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebbaren Kolben, der mit einem Ende der Verstärkerkammer ausgesetzt ist und einen den Einlaß der Verstärkerkammer verbindenden Durchgang in der Mitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Stellung des Kolbens (34) in der Bohrung (32) abhängige hydrau-j lische Bypass-Einrichtung (6o) vorgesehen ist, um den Strömungs-jmittel-Einlaßdruck zwischen einem unteren und einem oberen : vorgegebenen Wert zu steuern und um außerdem einen kontinuierlijchen Strömungsmxttelfluß zum Auslaß (2o) zu erhalten, sowie ein! Steuerventil (8o), das verschiebbar und koaxial im Durchgang

(78) des Kolbens zur Steuerung der Strömungsmittelverb inlung zwi

i sehen dem Einlaß (18) und der Verstärkerkammer (36) angeordnet '

ist, um den Kolben zu verschieben, und eine auf das Steuerventil und den Kolben wirkende elastische Einrichtung, mit der das : Ventil in eine Stellung gedrückt wird, in der die Verbindung

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zwischen dem Einlaß und der Verstärkerkapner abgeschnitten ist,
2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische" Bypass-Einrichtung (6o) in der Bohrung (32) zwischen dem Einlaß (18) und dem Auslaß (2o) angeordnet ist.
3. Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Bypass-Einrichtung (6o) eine Ringschulter (6 2) in der Bohrung (32) des Gehäuses (16) und eine Schulter (6 8) am Außenumfang des Kolbens aufweist, die der Ringschulter gegenüber liegt und in axialer Richtung von der Ringschulter um eine vorgegebene Strecke auf Abstand gehalten ist, wenn sich der Kolben in seiner ersten Stellung befindet, um den unteren Einlaßdruck wert vorzugeben, wobei die Schulter am Außenumfang des Kolbens ehen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser der¹ Ringschulter ist, sodaß die Schulter am Außenumfang des Kolbens durch die Ringschulter hindurchführbar ist, wenn sich der Kolben zur Vorgabe des oberen Einlaßdruckwerts in seine zweite Stellung bewegt.
4. Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern einander zugewandte ,geneigte Seitenflächen aufweisen.
5. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Kolben (34) ferner eine kraftübertragende Stange (46) vorgesehen ist, die mit einem Ende antriebs- ι

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mäßig mit dem Kolben verbunden ist und mit dem andren Ende mit einem Hauptbremszylinder (44) und einer Einrichtung (Io5) im Durchgang C78) des Kolbens verbindbar ist, wobei diese Einrichtung betriebsmäßig zwischen dem einen Ende der Stange und dem Kolben geschaltet ist, um eine begrenzte axiale Bewegung des Kolbens gegenüber der Stange zu bewirken, bevor dazwischen ein Eingriff zur Mitnahme der Stange stattfindet, sodaß der Kolben aus der ersten Stellung unter dem Einfluß des vorgegebenen unteren Drucks in die zweite Stellung bewegt werden kann, in der der vorgegebene obere Druckwert zur gleichzeitigen Bewegung der Stange und des Kolbens verfügbar ist.
6. Kraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Schaffung der begrenzten axialen Bewegung zwischen der Stange (46) und dem Kolben (34) einen Sitzkörper (Io5) aufweist, der im Durchgang (78) des Kolbens gegenüber dem Steuerventil (84) verschiebbar gelagert ist und antriebsmäßig in Eingriff mit der Stange (46) steht, wobei im Durchgang ein Haltering (Io8) angeordnet ist, gegen den der Sitzkörper durch;

i die elastische Einrichtung (Io6) geduckt wird, wenn der Kolben

(34) sich in seiner ersten Stellung befindet, und wobei ein Anschlag ClIo-) im Durchgang (78) vorgesehen ist, der in axialer Richtung vom Sitzkörper um eine vorgegebene Strecke zum Ein- ' griff mit dem Sitzkörper bei einer Verschiebung des Kolbens in seine zweite Stellung auf Abstand gehalten ist, sodaß der Kolben antriebsmäßig mit dem Sitzkörper (Io5) und der Stange verbunden ist.

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7. Kraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung aus einer Schraubenfeder (Io6) im mittleren Durchgang (78) des Kolbens besteht, die zwischen dem Steuerventil (8o) und dem Sitzkörper (Io5) angeordnet ist.
8. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (8o) ein Kolbenventil (84) aufweist, das mit einem einzigen Bunde (98) versehen ist, der die Verbindung zwischen der Verstärkerkammer (36) und einem Paar axial auf Abstand gehaltener ringförmiger Ausnehmungen (9o, 92) gesteuert, die im mittleren Durchgang ausgebildet sind und mit dem Einlaß (18) und einer Rückführöffnung (22) verbunden sind.
9. Kraftverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein von einem Pedal betätigbares Gestänge mit einer T-Schlitzöerbindung (88) zur betriebsmäßigen Verbindung mit dem Kolbenventil (84) vorgesehen ist, wobei das Kolbenventil einen , Längskanal (loo) und die T-Schlitzverbindung einen diametralen Kanal (Io2) aufweist, der die Verstärkerkammer (36) mit dem einen Ende des Längskanals verbindet, dessen anderes Ende in den mittleren Durchgang (7 8) mündet.

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