DE2909685A1

DE2909685A1 - Hydraulischer kraftverstaerker

Info

Publication number: DE2909685A1
Application number: DE19792909685
Authority: DE
Inventors: Helmut Steffes
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1980-09-25
Also published as: FR2451483A1; GB2045882B; GB2045882A; IT8020514A0; IT1129622B; DE2909685C2; FR2451483B1

Description

-D-

& MRL 1979

ALFRED TEVES GMBH K/C

6000 Frankfurt 2 P 4735

.H. Steifes - 4

Hydraulischer Kraftverstärker

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker, bei dem in einem Gehäuse ein Druckraum zwischen einem Ärbeitskolben und einem Steuerkolben Über ein Zulaufventil mit einer Druckflüssigkeitsquelle und über ein Ablaufventil mit einem Vorratsbehälter verbindbar ist, wobei beide Ventile als Sitzventile mit zu den Kolbenachsen parallelen Achsen ausgebildet sind, der Sitz des Ablaufventils vom Arbeitskolben getragen ist und das Verschlußstück des Ablaufventils auf der dem Druckraum zugewandten Seite des Sitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben gekuppelt ist. Ein solcher Kraftverstärker kann insbesondere als Bremskraftverstärker angewendet werden.

Bei einem bekannten Bremskraftverstärker dieser Art (DE-OS 19 37 317) wird der Steuerkolben vom Bremspedal betätigt, während der Arbeitskolben einstückig mit dem Kolben des Hauptzylinders verbunden ist. Koaxial zum Ventilsitz des Ablaufventils ist am Steuerkolben der Sitz für das Zulaufventil ausgebildet. Beide Ventile schließen in gleicher Richtung. Ihre Verschlußstücke sind starr miteinander verbunden und durch eine gemeinsame Ventilfeder belastet. Wenn bei der Betätigung des Steuerkolbens das Ablaufventil schließt, öffnet das Zulaufventil und umgekehrt. Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist das Verschlußstück des Ablaufventil über

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eine Gummischeibe mit dem Steuerkolben verbünden. Diese wird beim Schließen des Ablaufventile derart verformt, daß das wiederum mit einem Sitz im Steuerkolben ausgestattete Zulaufventil öffnet. In beiden Fällen kann es infolge Vibrationen am Fahrzeug dazu kommen, daß trotz unveränderter Lage des Steuerkolbens der Druckraum zwischen diesem und dem Arbeitskolben wiederholt abwechselnd mit der Druckflüssigkeitsquelle und dem Vorratsbehälter verbunden wird. Darüber hinaus ergibt sich eine nicht unterschreitbare Baulänge, weil die beiden Ventile räumlich hintereinander geschaltet und der Steuerkolben über eine ausreichend große Axiallänge von einer Zulauf-Umfangsnut umgeben sein muß.

Des weiteren ist ein Bremskraftverstärker bekannt (DE-OS 24 61 295), bei dem statt der beiden Sitzventile ein Schieberventil verwendet ist. Bei diesem ist zwischen dem Schließen des einen Ventils und dem öffnen des anderen Ventils ein ausreichend großer Totweg vorhanden, der es ausschließt, daß infolge Fahrzeugvibrationen ein abwechselndes öffnen und Schließen der beiden Ventile erfolgt. Bei einem Schieberventil ist aber wegen des unvermeidlichen Umfangsspalts die Schließwirkung nicht so gut wie bei einem Sitzventil. Die erforderliche genaue Bearbeitung führt zu höheren Fabrikationskosten. Außerdem läßt sich auch hierbei eine vorgegebene Baulänge nicht unterschreiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem sich bei einfacher Konstruktion ein ausreichender Totweg, über den beide Sitzventile geschlossen sind, ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch der Sitz des Zulaufventils vom Arbeitskolben getragen ist, daß das Verschlußstück des Zulauf ventile auf der dem Druck-

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raum abgewandten Seite des Sitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben gekuppelt ist und daß die Verbindungsteile zwischen Steuerkolben und jedem der Verschlußstücke so bemessen sind, daß sich bei einer Relativbewegung von Steuer- und Arbeitskolben ein Überlappungshub ergibt, über den beide Ventile geschlossen sind.

Bei dieser Konstruktion erfolgt das Öffnen des Zulaufventils nicht unmittelbar im Anschluß an das Schließen des Ablaufventils. Lediglich durch Bemessung der Verbindungsteile zwischen Steuerkolben und dem jeweiligen Verschlußstück kann man konstruktiv jeden beliebigen Totweg oder Überlappungshub vorsehen, über den beide Ventile geschlossen sind. Die den Ventilen zugeordneten Strömungskanäle sind lediglich im Arbeitskolben, nicht aber im Steuerkolben vorgesehen. Daher muß nur einer der Kolben entsprechend bearbeitet werden, was Kosten spart. Da weder ein langes Schieberventil vorgesehen noch ein Sitzventil im Steuerkorben untergebracht werden muß, kann die Baulänge kurzer als bisher gehalten werden.

Mit Vorteil beträgt der Überlappungshub 1,0 bis 1,5 mm. Dieser Totweg ist einerseits klein genug, daß-er sich bei der ßremsbetätigung nicht unangenehm bemerkbar macht. Er hat andererseits eine genügende Größe, um ein abwechselndes Öffnen und Schließen der Ventile bei Fahrzeugvibrationen mit Sicherheit auszuschließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Arbeitskolben eine Umfangsnut aufweist, deren axiale Länge etwa dem maximalen Hub des Arbeitskolbens entspricht, daß die dem Druckraum abgewandte Seite des einen Ventilsitzes mit der Umfangsnut und diejenige des anderen Ventilsitzes mit der dem Druckraum abgewandten Stirnseite des Arbeitskolbens verbunden ist, und daß das Gehäuse im Bereich der Umfangs-

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nut und im Bereich vor der Arbeitskolben-Stirnfläche je eine zur DruckflHssigkeitsquelle bzw. zum Vorratsbehälter führende Verbindungsleitung aufweist. Durch Ausnutzung der Umfangsnut und des Raumes vor der Arbeitskolben-Stirnfläche erhält man eine gedrungene Bauform, bei der trotzdem die beiden Verbindungsleitungen mit ausreichendem Abstand voneinander anschließbar sind.

Günstig ist es ferner, wenn den Verschlußstücken beider Ventile sich am Arbeitskolben abstützende Schließfedern zugeordnet sind und wenn das eine Ende des Zulauf ventil-Verbindungsstücks fest mit dem Steuerkolben, das eine Ende des Ablaufventil-Verbindungsstücks fest mit dem Verschlußstück des Ablaufventils verbunden und die jeweils anderen Enden zur kraftschlüssigen Kupplung mit dem Verschlußstück des Zulaufventils bzw. mit dem Steuerkolben bestimmt sind. Die Verschlußstücke liegen in ihrer Schließstellung immer mit einer durch ihre Feder vorgegebenen Kraft am Sitz an. Die kraftschlüssige Kupplung mit dem Steuerkolben erfolgt ,jeweils erst zu Beginn der Öffnungsbewegung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftverstärker.

In einem Gehäuse 1 ist eine große Bohrung 2 mit einem Endabschnitt 3 und eine kleine Bohrung 4 vorgesehen. In der großen Bohrung ist ein Arbeitskolben 5 verschiebbar, in der kleinen Bohrung ein Steuerkolben 6. Die große Bohrung ist im Bereich der Erweiterung 3 mit einem Endstück 7 abgeschlossen, das eine Dichtung 8 trägt, durch welche eine vom Arbeitskolben '? betätigte Schubstange 9 abgedichtet herausgeführt ist. Diese Schubstange kann mit ihrem freien Ende beispielsweise den Kolben eines Hauptzylinders einer Bremsanlage betätigen. Strichpunktiert ist eine Stützhülse 10 eingetragen, mit der

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die Schubstange 9 geführt werden kann. Eine Feder 11 hält den Arbeitskolben 5 im drucklosen Zustand in der veranschaulichten rechten Endlage. Der Steuerkolben 6 ist mit einem Lagerstück 12 versehen, in welches eine Schubstange 13 eingreift, die beispielsweise mit einem Bremspedal verbunden ist. Eine Feder 14 versucht, den Steuerkolben 6 nach rechts zu drücken, wenn keine Pedalkraft wirkt. Zwischen Arbeitskolben 5 und Steuerkolben 6 befindet sich ein Druckraum 15. Der in ihm wirkende Druck multipliziert mit der Querschnitts fläche des Arbeitskolbens 5 ergibt die Kraft, die über die Schubstange 9 weitergeleitet werden kann.

Im Arbeitskolben 5 befindet sich ein Zulaufventil 16 mit Ventilsitz 17, Verschlußstück 18 und Ventilfeder 19 sowie ein Ablaufventil 20 mit Sitz 21, Verschlußstück 22 und Ventilfeder 23. Mit dem Steuerkolben 6 ist eine Traverse

24 verbunden, an der ein Zulaufventil-Verbindungsstück

25 befestigt ist und die einen Schlitz 26 aufweist, durch welchen ein am Verschlußstück 22 befestigtes Ablaufventil-Verbindungsstück 27lAndurchgreift, das am freien Ende einen Kopf 28 trägt. Der Arbeitskolben 5 weist eine Umfangsnut 29 auf, die über eine Radialbohrung 30 mit dem Zulaufventil 16 verbunden ist und mit einer zu einer Druckflüssigkeitsquelle, wie Pumpe oder Druckspeicher, führenden Verbindungsleitung im Gehäuse 1 während des gesamten Hubs des Arbeitskolbens 5 in Verbindung steht. Die Zulaufrichtung ist durch den Pfeil Z angedeutet. Das Ablaufventil 20 steht über eine Axialbohrung 32 mit einem Bohrungsraum 33 vorder Stirnfläche des Kolbens 5 in Berührung. Dieser Bohrungsraum ist über eine mit einem Anschlußstutzen 34 versehene Verbindungsleitung 35 mit einem Vorratsbehälter verbunden. Die Ablaufrichtung entspricht dem Pfeil A. Außerdem ist der Bohrungsraum mit einer durch eine Schraube 36 verscHossenen Ablaufbohrung 37 versehen.

Im Betrieb wird der Steuerkolben 6 durch Betätigung der Schubstange 13 nach links geschoben. Hierbei erfolgt zunächst das Schließen des Ablaufventils 20. Demzufolge wird

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bisher unter Atmosphärendruck stehende Druckraum 15 vom Vorratsbehälter getrennt. Während des nächsten Abschnitts der Verschiebebewegung des Steuerkolbens 6 ergibt sich ein Totweg oder Überlappungshub, über den beide Ventile 16 und 20 geschlossen sind. Erst dann erfolgt ein Öffnen des Zulaufventils 16. Der Druckraum 15 wird durch Druckflüssigkeit gefüllt und der Arbeitskolben 5 nach links verschoben, bis der Steuerkolben.6 nicht mehr weiter bewegt wird. Dann schließt sich das Zulaufventil 16, wenn sich der Arbeitskolben 5 noch ein kleines Stück weiter bewegt hat. Wegen des Totweges bleibt aber das Ablaufventil 20 geschlossen. Die so erzielte Stellung des Arbeitskolbens 5 wird daher beibehalten. Wenn nun der Druck auf die Schubstange 13 nachläßt, bewegt sich der Steuerkolben unter dem Einfluß des auf seiner Querschnittsfläche lastenden hydraulischen Drucks und der Feder 14 nach rechts. Hierdurch öffnet sich das Ablaufventil 20. Der Arbeitskolben folgt dem Steuerkolben unter dem Einfluß der Feder 11 bei gleichzeitiger Verdrängung der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 1^r:> überdsn Bohrungsraum 33 zum Vorratsbehälter nach rechts.

Man erkennt, daß der Steuerkolben 6 eine verhältnismäßig kurze Länge hat und insbesondere in dem den Steuerkolben umgebenden Gehäuseteil keine Verbindungsleitung vorgesehen R°in muß. .'"!amtliche Strömungskanäle für die Ventile sind im Arbeitskolben 5 vorgesehen. Insgesamt ergibt sich daher ein einfach aufgebauter Kraftverstärker kurzer Baulänge mit ausreichendem Totweg..

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BAD ORIGINAL

Claims

ALFRED TEVES GMBH a HRZ. WT 2909685

Frankfurt am Main K/C

P 4735

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Patentansprüche

( 1.] Hydraulischer Kraftverstärker, bei dem in einem Gehäuse ein Druckraum zwischen einem Arbeitskolben und einem Steuerkolben über ein Zulaufventil mit einer Druckflüssigkeitsquelle und über ein Ablaufventil mit eines Vorratsbehälter verbindbar ist, wobei beide Ventile als Sitzventile mit zu den Kolbenachsen parallelen Achsen ausgebildet sind, der Sitz des Ablaufventils vom Arbeitskolben getragen ist und das Verschlußstück des Ablaufventils auf der dem Druckraum zugewandten Seite des Sitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Sitz (17) des Zulaufventils (16) vom Arbeitskolben (5) getragen ist, daß das Verschlußstück (18) des Zulaufventils auf der dem Druckraum (15) abgewandten Seite des Sitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben (6) gekuppelt 1st und daß die Verbindungsteile (25, 27) zwischen Steuerkolben und jedem der Verschlußstücke so bemessen sind, daß sich bei einer Relativbewegung von Steuer- und Arbeitskolben ein überlappungshub ergibt, über den beide Ventile (16, 20) geschlossen sind.
2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungshub 1,0 bis 1,5 mm beträgt.

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3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (5) eine Umfangsnut (29) aufweist, deren axiale Länge etwa dem maximalen Hub des Arbeitskolbens entspricht, daß die dem Druckraum (15) abgewandte Seite des einen Ventilsitzes (17) mit der Umfangsnut Und diejenige des anderen Ventilsitzes (23) mit der dem Druckraum abgewandten Stirnseite des Arbeitskolbens verbunden ist, und daß das Gehäuse (1) im Bereich der Umfangsnut und im Bereich vor der Arbeitskolben-Stirnfläche je eine zur Druckflüssigkeitsquelle bzw. zum Vorratsbehälter führende Verbindungsleitung (31, 35) aufweist.
4. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Verschlußstticken (18, 22) beider Ventile (16, 20) sich am Arbeitskolben

(5) abstützende Schließfedern (19, 23) zugeordnet sind und daß das eine Ende des Zulaufventil-Verbindungsstücks (25) fest mit dem Steuerkolben (6), das eine Ende des Ablaufventil-Verbindungsstticks (27) fest mit dem Verschlußstück des Ablaufventile verbunden und die jeweils anderen Enden zur kraftschlüssigen Kupplung mit dem Verschlußstück (18) des Zulaufventils bzw. mit dem Steuerkolben bestimmt sind.

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