DE2909685C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraft­ verstärker, bei dem in einem Gehäuse ein Druckraum zwi­ schen einem Arbeitskolben und einem Steuerkolben über ein Zulaufventil mit einer Druckflüssigkeitsquelle und über ein Ablaufventil mit einem Vorratsbehälter verbind­ bar ist, wobei der Arbeitskolben vom Druck im Druckraum verschiebbar ist, beide Ventile als Sitzventile mit zu den Kolbenachsen parallelen Achsen ausgebildet sind, der Ventilsitz des Ablaufventiles vom Arbeitskolben ge­ tragen ist, das Verschlußstück des Ablaufventils auf der dem Druckraum zugewandten Seite seines Ventilsitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben gekuppelt ist und das Verschlußstück des Zulaufventils auf der dem Druck­ raum abgewandten Seite seines Ventilsitzes angeordnet ist und durch eine eigene Schließfeder gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird.

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 Zulauf­ ventil ausgebildet. Das Zulaufventil ist im Steuerkolben und das Ablaufventil ist im Arbeitskolben ausgebildet.

Beide Ventile schließen in gleicher Richtung. Ihre Verschlußstücke sind starr miteinander ver­ bunden 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 Ablaufventils über eine Gummischeibe mit dem Steuerkolben verbunden. Diese wird beim Schließen des Ablaufventils derart verformt, daß das wiederum mit einem Sitz im Steuerkolben ausge­ stattete Zulaufventil öffnet. In beiden Fällen kann es infolge Vibrationen am Fahrzeug dazu kommen, daß trotz unveränderter Lage des Steuerkolbens der Druckraum zwi­ schen 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 räum­ lich hintereinander geschaltet und der Steuerkolben über eine ausreichend große Axiallänge von einer Zulauf-Umfangs­ nut 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 ab­ wechselndes Öffnen und Schließen der beiden Ventile er­ folgt. Bei einem Schieberventil ist aber wegen des unver­ meidlichen Umfangsspalts die Schließwirkung nicht so gut wie bei einem Sitzventil. Die erforderliche genaue Bearbei­ tung führt zu höheren Fabrikationskosten. Außerdem läßt sich auch hierbei eine vorgegebene Baulänge nicht unterschreiten.

Bei einem aus DE-OS 26 09 905 bekannten Bremskraftver­ stärker ist ein durch ein Zulauf- und ein Ablaufventil abgegrenzter Druckraum im Innern eines Arbeitskolbens vorgesehen. Bei Betätigung eines Pedals wird das Auslaß­ ventil geschlossen und das Einlaßventil aufgedrückt, ohne daß eine Überlappung oder ein Totweg auftritt. Die Betätigungsglieder für die Verschlußstücke von Zu­ lauf- und Ablaufventil sind einstückig miteinander ver­ bunden. Das Ablaufventil ist besonders vibrationsempfind­ lich, da es durch die Druckdifferenz zwischen Druckraum­ druck und Ablaufdruck in Öffnungsrichtung belastet wird, ohne daß eine Gegenkraft wirksam wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrau­ lischen Kraftverstärker der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem ein abwechselndes Öffnen und Schließen der Ventile bei Fahrzeugvibrationen ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß auch der Ventilsitz des Zulaufventils vom Arbeitskolben getragen ist, daß das Verschlußstück des Ablaufventils durch eine eigene Schließfeder gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird, daß das Zulaufventil-Verbindungsstück an einem Ende fest mit dem Steuerkolben verbunden und sein anderes Ende zur kraftschlüssigen Kupplung mit dem Verschlußstück des Zulaufventils bestimmt ist, daß das Ablaufventil-Verbindungsstück an einem Ende fest mit dem Verschlußstück des Ablaufventils verbunden und sein anderes Ende zur kraftschlüssigen Kupplung mit dem Steuerkolben bestimmt ist und daß das Zulaufventil- Verbindungsstück und das Ablauf-Verbindungsstück so bemessen sind, daß sich bei einer Relativbewegung von Steuer- und Arbeitskolben ein Überlappungshub ergibt, über den das Zulaufventil und das Ablaufventil geschlos­ sen ist.

Bei dieser Konstruktion erfolgt das Öffnen des Zulaufventils nicht unmittelbar im Anschluß an das Schließen des Ablauf­ ventils. Lediglich durch Bemessung der Verbindungsteile zwischen Steuerkolben und dem jeweiligen Verschlußstück kann man konstruktiv jeden beliebigen Totweg oder Über­ lappungshub 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 Steuer­ kolben untergebracht werden muß, kann die Baulänge kürzer 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 Bremsbetätigung nicht unangenehm bemerkbar macht. Er hat andererseits eine genügende Größe, um ein abwechselndes Öffnen und Scließen der Ventile bei Fahrzeugvibrationen mit Sicherheit auszuschließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Arbeitskolben eine Umfangsnut aufweist, deren axiale Länge etwa dem maximalen Hub des Arbeitskolbens entspricht, ist dafür gesorgt, 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 nut und im Bereich vor der Arbeitskolben-Stirnfläche je eine zur Druckflüssigkeitsquelle 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 Verbin­ dungsleitungen mit ausreichendem Abstand voneinander an­ schließbar sind.

Günstig ist es ferner, wenn sich beide Schließfedern am Arbeitskolben abstützen.

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 ein­ zige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen Kraftverstärker.

In einem Gehäuse 1 ist eine große Bohrung 2 mit einem End­ abschnitt 3 und eine kleine Bohrung 4 vorgesehen. In der großen Bohrung 2 ist ein Arbeitskolben 5 verschiebbar, in der kleinen Bohrung 4 ein Steuerkolben 6. Die große Bohrung 2 ist im Bereich des Endabschnitts 3 mit einem Endstück 7 abgeschlossen, das eine Dichtung 8 trägt, durch welche eine vom Arbeitskolben 5 betätigte Schubstange 9 abgedichtet herausgeführt ist. Diese Schubstange kann mit ihrem freien Ende beispielsweise den Kolben eines Hauptzylinders einer Bremsanlage betätigen. Strichpunktiert ist eine Stützhülle 10 eingetragen, mit der die Schubstange 9 geführt werden kann. Eine Feder 11 hält den Arbeitskolben 5 im drucklosen Zustand in der veran­ schaulichten rechten Endlage. Der Steuerkolben 6 ist mit einem Lagerstück 12 versehen, in welches eine Schubstange 13 eingreift, die beispielsweise mit einem Bremspedal ver­ bunden ist. Eine Feder 14 versucht, den Steuerkolben 6 nach rechts zu drücken, wenn keine Pedalkraft wirkt. Zwischen Ar­ beitskolben 5 und Steuerkolben 6 befindet sich ein Druckraum 15. Der in ihm wirkende Druck multipliziert mit der Quer­ schnittsfläche 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 Schließfeder 19 sowie ein Ablaufventil 20 mit Ventilsitz 21, Verschlußstück 22 und Schließfeder 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 27 hindurchgreift, 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 31 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 vor der Stirnfläche des Arbeitskolbens 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 verschlossenen Ablaufbohrung 37 versehen.

Im Betrieb wird der Steuerkolben 6 durch Betätigung der Schubstange 13 nach links geschoben. Hierbei erfolgt zu­ nächst das Schließen des Ablaufventils 20. Demzufolge wird der bisher unter Atmosphärendruck stehende Druckraum 15 vom Vorratsbehälter getrennt. Während des nächsten Ab­ schnitts der Verschiebebewegung des Steuerkolbens 6 er­ gibt sich ein Totweg oder Überlappungshub, über den das Zulaufventil 16 und das Ablaufventil 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 ge­ schlossen. Die so erzielte Stellung des Arbeitskolbens 5 wird daher beibehalten. Wenn nun der Druck auf die Schub­ stange 13 nachläßt, bewegt sich der Steuerkolben unter dem Einfluß des auf seiner Querschnittsfläche lastenden hydrau­ lischen 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 gleich­ zeitiger Verdrängung der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 15 über den 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 sein muß. Sämtliche Strömungskanäle für die Ventile sind im Arbeitskolben 5 vorgesehen. Insgesamt ergibt sich daher ein einfach aufgebauter Kraftverstärker kurzer Baulänge mit aus­ reichendem Totweg.

Claims (4)

1. Hydraulischer Kraftverstärker, bei dem in einem Ge­ häuse ein Druckraum zwischen einem Arbeitskolben und einem Steuerkolben über ein Zulaufventil mit einer Druckflüssigkeitsquelle und über ein Ablaufven­ til mit einem Vorratsbehälter verbindbar ist, wobei der Arbeitskolben vom Druck im Druckraum verschiebbar ist, beide Ventile als Sitzventile mit zu den Kolben­ achsen parallelen Achsen ausgebildet sind, der Ventil­ sitz des Ablaufventils vom Arbeitskolben getragen ist, das Verschlußstück des Ablaufventils auf der dem Druckraum zugewandten Seite seines Ventilsitzes angeordnet und bis zum Erreichen der Schließstellung kraftschlüssig mit dem Steuerkolben gekuppelt ist und das Verschlußstück des Zulaufventils auf der dem Druckraum abgewandten Seite seines Ventilsitzes angeordnet ist und durch eine eigene Schließfeder gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auch der Ventilsitz (17) des Zulauf­ ventils (16) vom Arbeitskolben (5) getragen ist, daß das Verschlußstück (22) des Ablaufventils (20) durch eine eigene Schließfeder (23) gegen seinen Ventilsitz (21) gedrückt wird, daß das Zulauf­ ventil-Verbindungsstück (25) an einem Ende fest mit dem Steuerkolben (6) verbunden und sein anderes Ende zur kraftschlüssigen Kupplung mit dem Verschlußstück (18) des Zulaufventils (16) bestimmt ist, daß das Ablaufventil-Verbindungsstück (27) an einem Ende fest mit dem Verschlußstück (22) des Ablaufventils (20) verbunden und sein anderes Ende zur kraftschlüs­ sigen Kupplung mit dem Steuerkolben (6) bestimmt ist und daß das Zulaufventil-Verbindungsstück (25) und das Ablaufventil-Verbindungsstück (27) so bemessen sind, daß sich bei einer Relativbewegung von Steuer- und Arbeitskolben ein Überlappungshub ergibt, über den das Zulaufventil (16) und das Ablaufventil (20) geschlossen ist.

2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungshub 1,0 bis 1,5 mm beträgt.

3. Hydraulischer Kraftverstärker, bei dem der Arbeitskol­ ben eine Umfangsnut aufweist, deren axiale Länge etwa dem maximalen Hub des Arbeitskolbens entspricht, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druckraum (15) abgewandte Seite des einen Ventilsitzes (17) mit der Umfangsnut und diejenige des andern Ventilsitzes (21) 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 Vorrats­ behälter führende Verbindungsleitung (31, 35) auf­ weist.

4. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Schließfedern (19, 23) am Arbeitskolben (5) abstützen.