DE2926392C2

DE2926392C2 - Hydraulischer Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE2926392C2
Application number: DE19792926392
Authority: DE
Inventors: Werner 4047 Dormagen Steprath
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1979-06-29
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2926392A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremseinrichtung, bestehend aus einem Gehäuse mit einem darin verschiebbar gelagerten, hand· oder fußbetätigten Stößel sowie einem unter Wirkung einer Druckfeder stehenden Hauptbremskolben innerhalb eines Hauptbremszylinder zur Beaufschlagung von Bremszylindem mit Bremsflüssigkeit, wobei der Hauptbremskolben vom Stößel getrennt ist.

Bei Bremskraftverstärkern befindet sich im Verbindungsgestänge zwischen einem Bremspedal und dem ίο Hauptbremszylinder ein Zylinder, der mittels einer Fremdenergie, meist Druckluft oder Drucköl, die Stangenkraft verstäxkt Dabei sind das Bremspedal und der Hauptbremskolben, meist nach einem kurzen Steuerweg (Totweg), formschlüssig miteinander verbun den. Diese Kraftverstärker gehören zu der Gattung der Folgekolbensysteme. Der Pedalweg ist also mit oder ohne Hilfskraft gleich groß, was bedeutet, daß diese Bremskraftverstärker einen zu großen Pedalweg aufweisen.

Zum Stand der Technik gehören ferner Bremsventile. Hierbei wird das Drucköl aus einer Druckölquelle beim Bremsen unmittelbar in die Bremszylinder geleitet Vom Bremspedal wird lediglich das Bremsventil betätigt Dazu ist nur ein kurzer Weg notwendig. Der Bremsdruck wird meist auch auf eine Räche des Betätigungsstößels geleitet, so daß die Bremskraft als Gegenkraft am Bremspedal fühlbar ist Hydraulik-Steuervorrichtungen mit Bremsventilen haben den Nachteil, daß durch das unmittelbare Fördern des Öls aus der Hydraulikanlage in die Bremse auch Luft und

Schmutz mit in die Bremse gelangen können, wodurch

die einwandfreie Funktion der Bremse beeinträchtigt wird.

Die Erfindung geht aus von der durch die DE-AS

23 29 840 bekannten Bauart eines hydraulischen Kraftverstärkers für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage, bei der ebenfalls Stößel und Hauptbremskolben getrennt sind. Der Hauptbremskolben wirkt hierbei jedoch nicht als hydraulisches Trennelement Die bekannte Anlage ist weiterhin nur für einen geschlossenen, als Konstant-Druck-Anlage betriebenen Hydraulikkreis ausgelegt und hat demzufolge eine andere Wirkungsweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem keine Luft und kein Schmutz zur Bremse gelangt und bei dem der Pedalweg verhältnismäßig klein ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadinch gelöst, daß der Hauptbremskolben als hydraulisches Trennelement zwischen einem

so die Bremsflüssigkeit aufnehmenden Raum des Hauptbremszylinders und einer durch ein Steuerteil des Stößels androsselbaren, zur Bremskraftverstärkung dienenden Druckmittelströmung einer Hilfskraft-Druckmittelpumpe ausgebildet ist

Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einem hydraulischen Kraftverstärker, der die Vorteile eines Bremskraftverstärker^ einerseits und der Bremsventil andererseits übernimmt, ohne aber deren Nachteile aufzuweisen. Damit erhält man einen hydraulischen Kraftverstärker, der sich durch eine ausgezeichnete Kraftverstärkung und gleichzeitige Wegeverkürzung ohne zusätzlichen Steuerweg, d.h. ohne Hubverlust bei nicht unterstützter Bremsung, auszeichnet

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine im Hauptbremszylinder angeordnete Gehäusebohrung für den Stößel im Bereich eines Einlasses und eines Auslasses für das Hilfskraft-Druck-

mittel mit Ringausnehmungen versehen ist, die in der Ruhestellung des Stößels mittels des Steuerteils des Stößels hydraulisch miteinander verbunden sind. Dieser Steuerteil übernimmt dabei die Funktion eines Bremsventils. Durch entsprechendes Betätigen des Stößels und damit des Steuerteils ist eine entsprechende Drosselung zwischen dem Einlaß und Auslaß und damit eine adäquate Druckbeaufschlagung des Hauptbremskoibens möglicii.

Von Vorteil ist es, wenn im Steuerteil des Stößels eine ι ο Längsbohrung vorhanden ist, die einerseits mit der dem Stößel zugewandten Seite des Hauptbremskolbens und andererseits mit einer Querbohrung im Steuerteil verbunden ist, die über am Außenumfang des Steuerteils in axialer Richtung verlaufende Kanäle mit den beiden Ringausnehmungen in Verbindung steht. Der Querschnitt dieser Kanäle ist so bemessen, daß die Abflußgeschwindigkeit so hoch wird, daß in der Längsbohrung und damit auch auf der dem Stößel zugewandten Seite des Hauptbremslrolbens kein Restdruck vorhanden ist, wenn sich der Stößel in der Ruhelage befindet

Von besonderem Vorteil ist es, wenn im Steaerteil ein im Bereich einer weiteren Querbohrung eingesetztes, die Längsbohrung aufweisendes Düsenstück, zusammen mit einer koaxialen, konisch erweiterten, sich zwischen den beiden Querbohrungen erstreckenden Verbindundgsbohrung eine Ringdüse bildet.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen 5 bis 7. Dabei ist es aus der DE-AS 20 33 681 bekannt, zwischen der Zentralbohrung im Hauptbremskolben und dem Raum für die Bremsflüssigkeit ein unter der Wirkung einer Feder stehendes Rückschlagventil anzuordnen. Aus der DE-OS 23 47 282 ist es im übrigen bekannt, das Gehäuse für den Stößel und den Hauptbremszylinder einstückig auszubilden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Kraftverstärkers in seiner Ruhestellung, F i g. 2 den Kraftverstärker in der Anbremsstellung,

F i g. 3 den Kraftverstärker in der Normalbremsstellung,

F i g. 4 den Kraftverstärker in der nichtunterstützten Bremsstellung und

Fig.5 eine abgewandelte Ausführungsform des Kraftverstärkers in der Ruhestellung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 weist der Kraftverstärker ein Gehäuse 1 auf, welches mit einem Einlaß 2 für eine Hilfsöl zur Bremskraftunter-Stützung fördernde Druckmittelpumpe P und einem zu einem Tank Tführenden Auslaß 3 versehen ist. In einer abgesetzten Gehäusebohrung ist in einer Bohrung 21 kleineren Durchmessers ein hand- oder fußbetätigter Stößel 8 mit einem die Funktion eines Bremsventils übernehmenden Steuerteil 12 und in einer Bohrung 22 größeren Durchmessers ein Hauptbremskolben 10 eines einstückig mit dem Gehäuse 1 ausgebildeten Hauptbremszylinders 9 verschiebbar gelagert. In axialer Höhe des Einlasses 2 und des Auslasses 3 sind im Gehäuse 1 Ringausnehmungen 23 und 24 vorgesehen. Zwischen einer in der nichtbetätigten Ruhelage des Stößels 8 im Bereich der Ringausnehmung 23 am Steuerteil 12 angeordneten Steuerkante 4 und einer im Bereich der Ringausnehmung 24 am Steuerteil 12 angeordneten hs Steuerkante 27 erstreo':in sich am Außenumfang des Steuerteils Längskanäle 28. Dadurch kann ständig ein Hilfsölstrom von der Druckmittelpumpe P über den Einiaß 2 entlang der Längskanäle 28 und über den Auslaß 3 zum Tank fließen.

Durch eine zwischen den Ringausnehmungen 23 und 24 angeordnete Querbohrung 29 im Steuerteil 12 und eine hierin mündende zentrale Längsbohrung 7 ist der Einlaß 2 mit der einen Seite des Hauptbremskolbens 10 des Hauptbremszylinders 9 verbunden. Dabei bildet eine in dieser Seite in den Hauptbremskolben 10 eingeformte Aushöhlung eine als Hilfsölzylinder dienende Zylinderkammer 30. Axial hinter dieser Zyünderkammer 30 ist der Hauptbremskolben 10 in seinem Durchmesser abgesetzt und er enthält eine Radialbohrung sowie eine zentrale Längsbohrung, die über ein Rückschlagventil 17 in den zur Aufnahme einer als Druckfeder 15 ausgebildeten Rückholfeder entsprechend ausgebildeten Bremsflüssigkeitsraum 11 mündet. Der Bremsflüssigkeitsraum 11 steht in der Ruhelage des Stößels 8 über eine Ausgleichsbohrung 16 mit einem Bremsflüscigkeitseinlaß 13 eines nicht dargestellten Bremsflüssigkeitstanks in Verbind!.-.*£. Endseitig stützt sich die Druckfeder 15 an einem den Br-rmsflüssigkeitsraum 11 des Hauptbremszylinders 9 abschließenden Einsatzstück ab, vor dem vom Bremsflüssigkeitsraum 11 ein Ausgang 14 zu nicht dargestellten Bremszyiindern ausmündet

Die Steuervorrichtung arbeitet wie folgt: Zum Bremsen wird der Stößel 8 ausgehend von der in F i g. 1 dargestellte Ruhelage mitteis eines nicht dargestellten Bremspedals in das Gehäuse 1 verschoben. Dabei wird der Hauptbremskolben 10 mitverschoben.

Wie aus der in Fig.2 wiedergegebenen Anbremsphase der Steuervorrichtung hervorgeht, hat der Hauptbremskolben 10 des Hauptbremszylinders 9 inzwischen die vom Bremsflüssigkeitseinlaß 13 in den Bremsflüssigkeitsraum 11 des Hauptbremszylinders 9 einmündende Ausgleichsbohrung 16 überfahren, so daß Bremsflüssigkeit unter Druck zu den Bremszylindern gelangt. Durch das Einschieben des Stößels 8 nähert sich die im Steuerteil 12 vorhandene Steuerkante 4 der rechten Steuerkante 5 der Ringausnehmung 23, wodurch der Hilfsstrom von der Druckmittelpumpe P am Auslaß 3 zum Tank Thin gedrosselt wird. Sobald am Ende der Anbremsphase diese beiden Steuerkanten nur noch einen geringen Spalt bilden, pflanzt sich der angestaute Druck durch die zentrale Längsbohrung 7 des Steuerteils 12 fort, was zur Folge hat, daß ein Teil des Hilfsöls in den Raum zwischen dem Steuerteil 12 und dem Hauptbremskolben 10 vor die Zylinderkammer 30 gelangt. Der Hauptbremskolben des Hauptbremszylindors 9 eilt nun, wie dies in F i g. 3 veranschaulich ist, dem Stößel 8 vor, bis der zum Bremsen notwendige Druck auf beiden Seiten des Hauptbremskoibens 10 aufgebaut ist

Dieser Druck wirkt auch auf die Stirnseite des Steuerteils 12 und erzeugt über den Stößel 8 die am Bremspedal fühlbare Gegenkraft Das Übersetzungsverhältnis der Bremskraftverstärkung ist durch das Flächenverhältiiis des Hauptbremskolbens 10 des Hauptbremszylinders 9 zum Steuerteil 12 bzw. zum Stößel 8 gegeben.

Der Querschnitt der Längskanäle 28 ist so bemessen, daß die Abflußgeschwindigkeit des Hilfsöls so hoch isi, daß in der Längsbohrung 7 und damit in der als Hilfsölzylinder dif senden Zylinderkammer 30 kein Restdruck vorhanden ist, wenn sich der Stößel 8 in der Ruhelage befindet.

Fällt aus irgendeinem Grund die Versorgung mit Hilfsöl aus, eilt der Hauptbremskolben 10 nicht vor, d. h.

der Stößel 8 und das hiermit in Verbindung stehende Bremspedal müssen dem Weg des Hauptbremskolbens IO folgen, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Der Fahrer wird durch einen solchen zu großen StöOelweg vom Ausfall dieser Unterstützung in Kenntnis gesetzt.

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 5 ist im Steuerteil 12 ein die Längsbohrung 7 aufweisendes Düsenstück 6 eingeschraubt. Das Düsenstock 6 ist als rohrförmige Ringdüse mit am Außenumfang konisch verlaufendem Umriß ausgebildet und von einer Verbindungsbohrung 32 umgeben, so daß Hilfsöl entlang der Ringdüse und durch die Längsbohrung 7 vor den Hauptbremskolben IO strömen kann, sobald in der Anbremsphase die Steuerkanten 4 und 5 sich einander genähert haben und der Hilfsölstrom auf den zum Bremsen notwendigen Druck angedrosselt worden ist. Außerdem ist bei der Ausführungsvariante nach F i g. 5 in axialer Höhe der Ringausnehmung 24 eine parallel zur Querbohrung 29 verlaufende weitere Querbohrung 31 angeordnet. Hierdurch kann, solange sich die Querbohmng 29 noch innerhalb der Ringausnehmung 23 befindet und ungedrosselt ist, Hilfsöl von der Druckmittelpumpe über die Querbohmng 31 entlang der Ringdüse und der leicht konisch erweiterten Verbindungsbohrung 32 und die Querbohrung 29 zum Tank Fströmen.

Das Düsenstück 6 ist in Verbindung mit der Verbindungsbohrung 32 so ausgelegt, daß am Düsenstück eine vergleichsweise hohe Abflußgeschwindigkeit auftritt, die sicherstellt, daß in der Längsbohrung 7 und damit auch in der Zylinderkammer 30 ein geringer Unterdruck entsteht, durch den ein Restdruck in der Ruhestellung der Steuervorrichtung verhindert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Kraftverstärker für eine Kraftfahrzeug-Bremseinrichtung, bestehend aus einem Gehäuse mit einem darin verschiebbar gelagerten, hand- oder fußbetätigten Stößel sowie einem unter Wirkung einer Druckfeder stehenden Hauptbremskolben innerhalb eines Hauptbremszylinders zur Beaufschlagung von Bremszylindern mit Bremsflüssigkeit, wobei der Hauptbremskolben vom Stößel getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremskolben (10) als hydraulisches Trennelement zwischen einem die Bremsflüssigkeit aufnehmenden Raum (11) des Hauptbremszylinders (9) und einer durch ein Steuerteil (12) des Stößels (8) androsselbaren, zur Bremskraftverstärkung dienenden Druckmittelströmung einer Hilfskraft-Druckmittelpumpe ^ausgebildet ist

Z Hydrai;üscher Kraftverstärker nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Gehäusebohrung (21) für den Stößel (8) im Bereich eines Einlasses (2) und eines Auslasses (3) für das Hilfskraft-Druckmittel mit Ringausnehmungen (23 und 24) versehen ist, die in der Ruhestellung des Stößels (8) mittels des Steuerteils (12) des Stößels (8) hydraulisch miteinander verbunden sind

3. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerteil (12) des Stößels (8) eine Längsbohrung (7) vorhanden is', die einerseits mit der dem Stößel (8) zugewandten Seite des Hauptbremskolbens (10) und andererseits mit einer Querbciirung (29) im Steuerteil (12) verbunden ist, dit über am Außenumfang des Steuerteils (12) in axialer Rk'itung verlaufende Kanäle (28) mit den beiden Ringausnehmungen (23 und 24) in Verbindung steht

4. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3, gekennzeichnet durch ein im Steuerteil (12) im Bereich einer weiteren Querbohrung (31) eingesetztes, die Längsbohrung (7) aufweisendes Düsenstück (6), das zusammen mit einer koaxialen, konisch erweiterten, sich zwischen den beiden Querbohrungen (29 und 31) erstreckenden Verbindungsbohrung (32) eine Ringdüse bildet

5. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbremskolben (10) des Hauptbremszylinders (9) an der dem Stößel (8) zugewandten Seite eine Kammer (30) aufweist, in die die zentrale Längsbohrung (7) einmündet

6. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Zentralbohrung im Hauptbremskolben (10) und dem Raum (U) für die Bremsflüssigkeit in an sich bekannter Weise ein unter der Wirkung einer Feder stehendes Rückschlagventil (17) angeordnet ist

7. Hydraulischer Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) für den Stößel (8) und der Hauptbremszylinder (9) in an sich bekannter Weise einstückig ausgebildet sind.