DE3538317A1

DE3538317A1 - Hydraulischer druckverstaerker

Info

Publication number: DE3538317A1
Application number: DE19853538317
Authority: DE
Inventors: Kenji Mishima Shirai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1986-07-24
Also published as: FR2576368A1; GB2169974A; GB8525386D0; JPS61169362A; GB2169974B; FR2576368B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Druckverstärker und insbesondere auf einen solchen Druckverstärker, bei dem zwischen einer rückwärtigen Stirnfläche eines verschiebbar in ein Verstärkergehäuse eingepaßten Arbeitskolbens, der eine Abtriebsstange aufweist, und einer Rückwand des Verstarkergehäuses eine Druckerhöhungskarnmer abgegrenzt ist und wobei eine axiale Zentrumsbohrung eines bewegbar in den Arbeitskolben eingesetzten Steuerschiebers mit der Druckerhohungskammer sowie einer Druckkammer für den Arbeitskolben über eine in diesem Kolben ausgebildete öffnung in und außer Verbindung zu bringen ist.

Ein Kraftfahrzeug ist bekanntlich mit einem Bremssystem ausgerüstet, um die Fahrsicherheit zu gewährleisten. In den letzten Jahren ist die Ausgangsleistung von Kraftfahrzeugen

stark erhöht und das Gewicht der Last, die sie zu tragen imstande sind, ebenfalls gesteigert worden. Als Ergebnis dessen ist die Verwendung von sich auf einen Hauptbremszylinder derjenigen Art, wonach eine auf ein Bremspedal aufgebrachte Kraft unmittelbar auf Radbremsen zur Wirkung gebracht wird, stützenden hydraulischen Bremsen in bezug auf die Lieferung einer Bremskraft von gewünschter Größe unzulänglich und unbefriedigend geworden. Insofern liegt gegenwärtig die Tendenz vor, Unterdruck- oder Hydraulikdruckverstärker, die mit Einrichtungen zur Lieferung einer Verstärkung versehen sind, zu verwenden.

Bremssysteme, in die ein Druckverstärker einbezogen ist, umfassen einen als ein geschlossenes System ausgebildeten Kreis von Leitungen. Insofern werden Bremssysteme dieser Art in ihren Bauteilen standardisiert und weisen einen einfachen Aufbau auf, so daß sie in Massenproduktion gefertigt werden können. Diese Systeme zeigen selten mechanische und elektrische Fehler oder Schäden; ihre Wartung und Prüfung kann ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden. Auf Grund dieser Vorteile finden Unterdruckverstärker eine weite Anwendung. Es wurden auch Fortschritte in der Entwicklung der Technik bei hydraulischen Druckverstärkern erzielt. Beispielsweise weist der in der JP-GM-Offenlegungsschrift Nr. 161 561/82 beschriebene hydraulische Druckverstärker eine Bauart auf, wonach ein Arbeitskolben vorgesehen ist,in dem ein Steuerschieber angeordnet ist, wodurch es möglich ist, die Fahrfähig- und Steuerbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern, indem die Bremsen so betätigt werden, daß ein durch den Hauptbremszylinder hervorgerufener Ruck oder Stoß absorbiert wird.

Obwohl beträchtliche Fortschritte auf dem Gebiet der hydraulischen Verstärkung eines Bremsdrucks gemacht wurden, bleiben noch zu lösende Probleme, um ein zufriedenstellendes, mit hydraulischen Verstärkern ausgestattetes Bremssystem zur Verfügung zu stellen, bestehen.

Eines der Probleme, das sich bei einem hydraulischen Druckverstärker stellt, ist, daß sich der hydraulische Druckverstärker bezüglich der Stabilisierung einer auf das Bremspedal bei einem Bremsvorgang aufgebrachten Kraft schlechter als ein Unterdruckverstärker verhält.

Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm, wobei auf der Abszisse die Kraft F (in kg) aufgetragen ist, die auf ein Bremspedal aufgebracht wird, während auf der Ordinate der Bremsdruck P (in bar) aufgetragen ist. Der Unterdruckverstärker hat, wie die Kurve C zeigt, eine solche Charakteristik, daß, sobald die Kraft P auf das Bremspedal aufgebracht wird, eine sprunghafte Druckerhöhungswirkung P¹ eintritt. Das zeigt, daß der vom Hauptbremszylinder auf die Radbremsen aufgebrachte Druck zur Kraft F im Verhältnis steht, so daß der das Bremspedal mit der Kraft F betätigende Fahrer die Möglichkeit hat, ein Gefühl der Stabilität aufzunehmen.

Der hydraulische Druckverstärker hat dagegen eine Charakteristik, wie sie die Kurve C zeigt, so daß bei Aufbringen der Kraft F auf das Bremspedal eine sprunghafte Erhöhungswirkung P¹ nicht auftritt, was zum Ergebnis hat, daß der Fahrer dazu gezwungen ist,sich bei Niederdrücken des Bremspedals in den Anfangsstufen eines Bremsvorgangs anzustrengen. Der Fahrer ist somit nicht in der Lage, bei Betätigen der Bremse ein Gefühl der Stabilität zu empfangen.

Die Anwendung des hydraulischen Verstärkers hat insofern an dem Nachteil und Mangel gelitten, daß, um die Kraft F von hohem Wert in den Anfangsstufen eines Bremsvorgangs aufzubringen, um einen mit der Kraft F im Einklang stehenden Bremsdruck unter Vermeiden eines Überbremsens sofort nach Anlegen der Kraft F hervorzurufen, eine hoch entwickelte Technik auf Seiten des Fahrers im Betätigen der Bremse erforderlich ist. Ob der hydraulische Druckverstärker, um die ge-

wünschten Wirkungen zu erreichen, zufriedenstellend arbeitet oder nicht, das hängt also von der Erfahrung des einzelnen Fahrers ab. Ist der Fahrer ein Neuling oder kommt das Fahrzeug soeben aus der Fertigung, so leidet der hydraulische Druckverstärker an dem Nachteil, daß die Bremse nicht ruhig und stoßfrei, sondern mit einem plötzlichen Ruck angezogen werden kann.

Wegen dieses Nachteils war der hydraulsiche Druckverstärker, der die oben erwähnten Vorteile bietet, daran gehindert, die gewünschten Wirkungen erreichen zu lassen.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die Lösung des oben genannten, dem Stand der Technik anhaftenden Problems in bezug auf eine durch den Fahrer auf das Bremspedal aufgebrachten Kraft in den Anfangsstufen eines Bremsvorgangs konzipiert. Demzufolge liegt die primäre Aufgabe der Erfindung darin, einen hydraulischen Druckverstärker für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der es möglich macht, während eine Kraft auf das Bremspedal aufgebracht wird, weil der Fahrer eine Notwendigkeit für einen Bremsvorgang sieht, eine Kraft im wesentlichen gleicher Größe von Anfang bis Ende aufzubringen, um einen der aufgebrachten Kraft proportionalen, den Radbremsen anzulegenden Bremsdruck zu ermöglichen, so daß der Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs ruhig und stetig vor sich gehen kann, womit der hydraulische Druckverstärker gemäß der Erfindung einen Beitrag in den vorteilhaften Weiterentwicklungen der Technik auf dem Gebiet der Bremssysteme leistet.

Ein Ziel der Erfindung liegt darin, einen hydraulischen Druckverstärker für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der in einem hydraulischen Druckerhohungskreis ein Druckminderventil aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kraftfahrzeug-Hydraulikdruckverstärkers, wobei der einen Druck-

anstieg bewirkende hydraulische Druckerhöhungskreis parallel mit dem Verstärkungsdruckkreis an eine Hydraulikpumpe angeschlossen ist.

Ferner zielt die Erfindung auf die Schaffung eines hydraulischen Verstärkers für Kraftfahrzeuge ab, wobei ein Stellkolben mit einer öffnung versehen ist, die an den Rücklaufkreis angeschlossen sowie in einer solchen Lage angeordnet ist, daß sie von einem Steuerschieber geöffnet und geschlossen werden kann.

Des weiteren liegt ein Ziel der Erfindung darin, einen hydraulischen Druckverstärker für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem der Stellkolben eine öffnung hat, die mit einer öffnung eines Arbeitskolbens, welche mit einer Druckkammer Verbindung hat, sowie mit einer öffnung und einer axialen Zentrumsbohrung des Steuerschiebers in und außer Verbindung gebracht werden kann.

Um die Aufgabe zu lösen und die Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung einen hydraulischen Druckverstärker vor, bei dem ein hydraulischer Erhöhungsdruck mit einer vorbestimmten Höhe durch eine Hydraulikpumpe von einem Vorratsbehälter durch den Druckerhöhungskreis an eine Druckerhöhungskammer gelegt wird, die zwischen einer rückwärtigen Stirnfläche des in ein Verstärkergehäuse verschiebbar eingepaßten Arbeitskolbens und einer Rückwand des Verstärkergehäuses abgegrenzt ist, welches hinter einem Hauptbremszylinder für Radbremsen des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Arbeitskolben mit dem Hauptbremszylinder in Verbindung steht. Wenn vom Fahrer eine Kraft auf das Bremspedal zu dessen Niederdrücken nicht aufgebracht wird, läuft der Erhöhungsdruck von der Druckerhöhungskammer durch eine öffnung im Stellkolben über die Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter zurück. Muß der Fahrer bremsen und bringt er eine Kraft auf das Bremspedal auf, so bewegt sich der im

Stellkolben, der in eine Zentrumsbohrung des Arbeitskolbens eingepaßt ist, angeordnete Steuerschieber vorwärts, um die öffnung im Stellkolben zu schließen und damit den Rücklauf zu unterbrechen, was zum Ergebnis hat, daß der hydraulische Erhöhungsdruck in der Druckerhöhungskammer ansteigt und eine druckverstärkende Druckerhöhungswirkung erzeugt. Als Folge dessen wird der Arbeitskolben vorwärtsbewegt, wobei die öffnungen des Arbeits-, des Stellkolbens sowie des Steuerschiebers und dessen axiale Zentrumsbohrung miteinander in Verbindung gebracht werden, so daß ein in die Druckkammer für den Arbeitskolben vom Vorratsbehälter über den Verstärkungsdruckkreis eingeführter Verstärkungsdruck zur Druckerhöhungskammer weitergeleitet wird. Damit wird ein der auf das Bremspedal einwirkenden Kraft proportionaler Bremsdruck erzeugt und über den Hauptbremszylinder auf die Radbremsen übertragen.

Der erfindungsgemäße hydraulische Druckverstärker, der grundsätzlich zur Verwendung bei Kraftfahrzeug-Bremssystemen geeignet ist, ermöglicht die Erzeugung eines verstärkten Bremsdrucks, der der Kraft, die vom Fahrer zum Niederdrücken des Bremspedals aufgebracht wird, vom Zeitpunkt des Niederdrückens des Bremspedals bis zum völligen Anlegen des Bremsdrucks bzw. der Bremse an das Fahrzeug proportional ist. Somit hat der Fahrer, wenn er eine Kraft aufbringt, um das Bremspedal zu betätigen, das Gefühl eines stabilen und ruhigen Bremsvorgangs.

Das ist einer gesteigerten Sicherheit beim Fahren eines Kraftfahrzeugs förderlich, weil es der erfindungsgemäße Druckverstärker ermöglicht, eine Kraft ruhig auf das Bremspedal allzeit aufzubringen, wobei es gleichgültig ist, ob es sich um einen erfahrenen, geschickten Fahrer handelt oder nicht bzw. ob der Fahrer mit dem Fahrzeug vertraut ist oder nicht, weil der Fahrer bei einem Bremsvorgang immer ein angenehmes Gefühl hat.

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Die Anwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen Druckverstärkers beseitigt die Notwendigkeit, auf Techniken zurückzugreifen, die Erfahrung erfordern, wonach in den Anfangsstadien eines Bremsvorgangs das Bremspedal hart niedergetre¹-ten und dann die auf das Bremspedal aufgebrachte Kraft verringert wird, nachdem der Fahrer mit dem charakteristischen Verhalten des jeweiligen Kraftfahrzeugs vertraut geworden ist. Somit kann die Gefahr, daß eine- nicht notwendige große Kraft in den Anfangsstadien eines Bremsvorgangs auf das Bremspedal aufgebracht werden könnte, was zu einem Anziehen der Bremse mit einem plötzlichen Ruck - also nicht ruhig und glatt führt, vermieden werden.

Das Merkmal der Erfindung, daß der verstärkende hydraulische Druckerhöhungskreis parallel zum hydraulischen Verstärkungsdruckkreis geschaltet ist, ermöglicht es, den Druckerhöhungskreis oder die Druckerhohungsleitung an die zwischen der rückwärtigen Stirnfläche des im Verstärkergehäuse angeordneten Arbeitskolbens und der Rückwand des Verstärkergehäuses abgegrenzte Druckerhohungskammer anzuschließen, so daß hier ein Verstärkungsdruck aufgebracht und damit der Aufbau des Druckverstärkers vereinfacht wird.

Die Anordnung des Stellkolbens zwischen dem Arbeitskolben und dem Steuerschieber bietet dem Stellkolben die Möglichkeit, in ausgewählter Weise den Verstärkungsdruckkrexs oder den Druckerhöhungskreis mit der Druckerhohungskammer zu verbinden, so daß der Steuerschieber zusammen mit einer Antriebs stange als eine Einheit eine Vor- und Zurückbewegung ausführen kann, um sich ruhig und glatt zu bewegen, und zwar so, daß seiner Bewegung nicht mehr Widerstand entgegengesetzt wird als der Widerstand aus der Gleitberührung mit dem Stellkolben. Das läßt wenigstens zu, daß eine im wesentlichen gleichbleibende Kraft auf den Steuerschieber bei Niederdrükken des Bremspedals aufgebracht wird.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Räumliche Angaben in der folgenden Beschreibung sind als auf die jeweilige Figur bezogen zu verstehen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Druckverstärker in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung mit verschiedene Teile des Druckverstärkers verbindenden Hydraulikkreisen;

Fig. 2 und 3 zu Fig. 1 gleichartige Schnitte durch den Druckverstärker in verschiedenen Zuständen, wenn die Bremse betätigt wird;

Fig. 4 ein Diagramm über die Beziehung zwischen der an einem Bremspedal zu dessen Niederdrücken aufgebrachten Kraft und dem in einem hydraulischen Druckverstärker nach dem Stand der Technik erzeugten Bremsdruck;

Fig. 5 ein Diagramm über die Beziehung zwischen der Antriebsstange des Arbeitskolbens und dem dem Steuerschieber entgegengesetzten Widerstand;

Fig. 6 ein Diagramm über die Beziehung zwischen dem Erhöhungsdruck und dem Bremsdruck in dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Druckverstärker.

Der hydraulische Druckverstärker für ein Kraftfahrzeug weist ein Verstärkergehäuse 2 auf, das hinter einem (nicht gezeigten) Hauptbremszylinder, der an die Vorder- und Hinterradbremsen angeschlossen ist, angeordnet und mit diesem verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist über Dichtungsringe 4 ein Arbeitskolben 3 gleitbeweglich aufgenommen, wobei eine Rückstellfeder 7 zwischen einem stirnseitigen Stopfen 5 und einem Federteller 6 im vorderen Abschnitt des Gehäuses -2 angeordnet ist. Eine Abtriebsstange 8 erstreckt sich vom Federteller 6 durch den Stopfen 5 und ist an den Hauptbremszylinder angeschlossen. Eine Antriebsstange 9 einer mit dem Bremspedal am Boden nahe des (nicht gezeigten) Fahrersitzes

verbundenen Schubstange durchsetzt die rückwärtige Stirnwand des Verstärkergehäuses 2.

Zwischen der hinteren Stirnfläche des Arbeitskolbens 3 und der rückwärtigen Stirnwand des Gehäuses 2 ist eine Druckerhöhungskammer 10 abgegrenzt, an die ein Druckerhöhungseinlaß 12 mit einem als Rückschlagventil dienenden Kugelventil 11 angeschlossen ist.

Der Arbeitskolben 3 ist an seinem mittigen Abschnitt eingezogen, um zwischen diesem eingezogenen Kolbenabschnitt und der Seitenwandung des Verstärkergehäuses 2 eine Druckkammer 13 zu schaffen, die mit einem im Bereich des Hubes des Arbeitskolbens 3 liegenden Verstärkungsdruckeinlaß 14 in Verbindung steht.

Im Inneren des Arbeitskolbens 3 ist eine axiale Zentrumsbohrung 15 ausgebildet. Ferner ist im vorderen oder linken Teil des Arbeitskolbens 3 ein Schlitz 16 ausgearbeitet, der über eine Vorratskammer 17, die sich zwischen dem Arbeitskolben und dem Stopfen 5 befindet, mit einem Rücklaufanschluß 18 in Verbindung steht. In die Zentrumsbohrung 15 des Kolbens 3 ist verschiebbar ein Stellkolben 19 eingepaßt, der in seinem vorderen Endabschnitt einen Kanal 20 aufweist, welcher mit dem Schlitz 16 des Kolbens 3 in und außer Verbindung gebracht werden kann.

Im mittigen Teil des Stellkolbens 19 ist eine radiale Öffnung 21 ausgebildet, die immer mit einer radialen Öffnung 22, welche im mittigen Teil des Arbeitskolbens 2 vorhanden ist, in Verbindung steht.

Der Stellkolben 19 weist an seiner rückwärtigen Stirnseite eine Stirnfläche auf, die so gestaltet ist, daß ein im rückwärtigen Teil des Arbeitskolbens 3 ausgebildeter, einwärts

ra-gender Greiferbund 23 mit dieser Stirnfläche in und außer Anlage kommen kann. Zwischen die rückwärtige Stirnseite des Kolbens 3 und dem vorderen oder inneren Ende der Antriebsstange 9 ist eine Feder 24 angeordnet.

Ein mit einer axialen Zentrumsbohrung 26 ausgestatteter Steuerschieber 25 ist in das Innere des Stellkolbens 19 eingefügt und mit Bezug zu diesem verschiebbar. In einem mittigen Bereich des Steuerschiebers 25 ist eine radiale öffnung 27 ausgebildet, um die Zentrumsbohrung 26 in und außer Verbindung mit der radialen öffnung 21 des Stellkolbens 19 zu bringen. Im rückwärtigen Bereich des Steuerschiebers 25 ist ein Durchtritt 28 vorhanden, der mit der Druckerhöhungskammer 10 in Verbindung ist.

An das Verstärkergehäuse 2 sind Hydraulikkreise 29 in einem geschlossenen System angeschlossen, und zwar sind das ein hydraulischer Verstärkungsdruckkreis 34, über den ein Vorratsbehälter 30 mit dem Verstärkungsdruckeinlaß 14 verbunden und in den eine von einem Motor 31 angetriebene Hydraulikpumpe 32 sowie ein Rückschlagventil 33 eingebaut sind, sowie ein zu dem Verstärkungsdruckkreis 34 parallel geschalteter hydraulischer Druckerhöhungskreis 36, in den eine Drossel 35 sowie ein Druckminderventil 37 eingebaut sind, die mit dem Vorratsbehälter 30 sowie dem Druckerhöhungseinlaß 12 verbunden und einem Teil des Verstärkungsdruckkreises 34 nachgeschaltet sind. Zwischen den Vorratsbehälter 30 und den Verstärkungsdruckkreis 34 ist ein Entlastungsventil 38 eingesetzt. Parallel zum Entlastungsventil 38 sind mit dem Verstärkungsdruckkreis 34 ein Speicher 39 und ein Druckschalter 40 verbunden. Eine Rücklaufleitung 41 verbindet den Rücklaufanschluß 18 mit dem Vorratsbehälter 30.

Die Arbeitsweise des hydraulischen Druckverstärkers mit dem oben beschriebenen Aufbau wird im folgenden erläutert.

Wenn das Fahrzeug fährt und der Fahrer die Bremse nicht betätigt, so fördert die Hydraulikpumpe 32 Flüssigkeit mit vorbestimmter Druckhöhe vom Vorratsbehälter 30 zum Verstärkungsdruckkreis 34 und zu dem von diesem abzweigenden, parallelen hydraulischen Druckerhöhungskreis 36.

Die dem Verstärkungsdruckkreis 34 zugeführte Flüssigkeit wird als hydraulischer Verstärkungsdruck in die Druckkammer 13 eingeführt, da keine Kraft auf das Bremspedal einwirkt und die Antriebsstange 9 somit den Steuerschieber 25 nicht verschiebt, so daß die öffnung 27 des Steuerschiebers 25 nicht mit der öffnung 21 im Stellkolben 19 übereinstimmt und keine Verbindung zwischen den öffnungen 21 sowie 27 besteht. Dadurch wird das Entlastungsventil 38 dazu gebracht, die von der Pumpe 32 geförderte Flüssigkeit über das Rückschlagventil 3 3 sowie das Entlastungsventil 38 im Kreis zum Vorratsbehälter 30 fließen zu lassen, ohne daß auf den Arbeitskolben 3 ein Druck ausgeübt wird.

Die dem Druckerhöhungskreis 36 zugeführte Flüssigkeit wird im Druck auf eine vorbestimmte Höhe, worauf noch eingegangen werden wird, durch das Druckminderventil 37 herabgesetzt, bevor sie durch den Druckerhöhungseinlaß 12 unter öffnung des Rückschlagventils 11 in die Druckerhöhungskammer 10 eintritt, in der somit ständig der Erhöhungsdruck mit dieser niedrigen Höhe ansteht.

Da, wie gesagt wurde, der Steuerschieber 25 keinem Schub von Seiten der Antriebsstange 9 ausgesetzt ist, schließt das vordere Ende dieses Schiebers 25 den Kanal 20 im Stellkolben 19 nicht ab, so daß die Druckerhöhungskammer 10 über die axiale Zentrumsbohrung 26 des Steuerschiebers 25 und den schlitz 16 im Arbeitskolben 3 mit der Vorratskammer 17 sowie dem Rücklaufanschluß 18 verbunden ist. Das hat zum Ergebnis, daß die vom Vorratsbehälter 30 dem Druckerhöhungskreis 3 6 züge-

führte Flüssigkeit von der Druckerhöhungskammer IO über den Durchtritt 28, die Bohrung 26, den Kanal 20, den Schlitz 16, die Vorratskammer 17 und den Rücklaufanschluß 18 zum Vorratsbehälter 30 umläuft.

Es ist klar, daß der Druck in der Druckerhöhungskammer 10 auf die rückwärtige Stirnfläche des Arbeitskolbens 3 einwirkt, auch wenn auf das Bremspedal eine Kraft nicht aufgebracht wird.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Diagramm ist auf der Abszisse der Hydraulikdruck P¹ (in bar) in der Druckerhöhungskammer 10 und auf der Ordinate die Belastung F (in kg) aufgetragen. Wie zu sehen ist, ist die Ausgangscharakteristik des Arbeitskolbens 3, die durch die Gerade C₁ angegeben ist, derart, daß ein Druck P₁ (Erhöhungsdruck), der auf den Arbeitskolben 3 aufgebracht wird, eine Kraft erzeugt, die geringfügig kleiner ist als die Summe der Gegenwirkung der Antriebsstange 9, der von der Feder 24 angelegten Kraft und des der Schiebe- oder Gleitbewegung entgegengesetzten Widerstandes C-,, wie das im Diagramm angedeutet ist.

Es sei nun angenommen, daß der Fahrer eine Notwendigkeit zum Abbremsen des Fahrzeugs sieht und das (nicht gezeigte) Bremspedal niederdrückt. Dadurch wird die als Schubstange wirkende Antriebsstange 9 vorwärtsbewegt, wie Fig. 2 zeigt, so daß der Steuerschieber 25 gegen die Kraft der Feder 24 ebenfalls eine Vorwärtsbewegung ausführt.

Wenn eine Kraft auf das Bremspedal einwirkt, dann bewegen sich der Steuerschieber 25 und die Antriebsstange 9 zusammen im wesentlichen unmittelbar nach der Krafteinwirkung auf das Bremspedal vorwärts, d.h. nach links, und das vordere Ende des Steuerschiebers 25 verschließt sofort den im vorderen Endabschnitt des Stellkolbens 19 ausgebildeten Kanal 20, wie

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Fig. 2 zeigt. Das hat zur Folge, daß der Erhöhungsdruck in der Kammer 10 daran gehindert ist, durch den Durchtritt 28, die Bohrung 26 im Steuerschieber 25, den Kanal 20 im Stellkolben 19, den Schlitz 16 im Arbeitskolben 3 und die Vorratskammer 17 zum Rücklaufanschluß 18 zu fließen. Somit steigt der Erhöhungsdruck in der Kammer 10 sofort auf einen höheren Wert an, was eine Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens 3 bewirkt.

Da der Erhöhungsdruck in der Druckerhöhungskammer 10 das Bestreben hat, über die vorbestimmte Höhe hinaus anzusteigen, wird das Rückschlagventil 11 in die Schließlage gedrückt, um einen Anstieg im Erhöhungsdruck zu vermeiden.

Der Stellkolben 19 ist so ausgelegt, daß seine rückwärtige Stirnfläche eine Querschnittsfläche D₁ hat, die geringer ist als die Querschnittsfläche D» einer Schulter an seinem vorderen Endabschnitt in unmittelbarer Nähe des Arbeitskolbens 3. Somit hat der auf den vorderen Endabschnitt des Stellkolbens 19 über den Durchtritt 28 sowie die Zentrumsbohrung 26 im Steuerschieber 25 einwirkende Erhöhungsdruck einen hohen Wert als Gesamtdruck, so daß der Stellkolben 19 stationär bleibt, bis der Greiferbund 23 am Arbeitskolben 3 eine Vorwärtsbewegung ausführt und den Stellkolben 19 gegen die Kraft der Feder 7 vorwärtsbewegt. Dadurch kommt der Erhöhungsdruck in der Druckerhohungskammer 10 zu einem plötzlichen Anstieg, so daß der Arbeitskolben 3 vorwärtsbewegt wird, wie oben beschrieben wurde.

Wenn die erwähnte Druckerhöhungswxrkung dem Fahrer das Gefühl vermittelt, die Bremse weiter zu betätigen, so drückt er das Bremspedal weiter nieder, in welchem Fall dem Arbeitskolben 3 ein gleichbleibender Druck vermittelt wird, was der Fahrer bemerkt oder nicht bemerkt, so daß die Antriebsstange 9 mit konstanter Geschwindigkeit eine kontinuierliche Vorwärtsbewegung ausführt. Nach Ausführung dieses Vorgangs bewegt sich auch der Steuerschieber 25 mit der konstanten

Geschwindigkeit vorwärts.

Auch wenn der Erhöhungsdruck in der Druckerhöhungskammer Io auf den Arbeitskolben 3 aufgebracht wird, so fährt der Steuerschieber 25 in seiner Vorwärtsbewegung fort, bis die Öffnung 27 im Steuerschieber 25 mit der Öffnung 21 im Stellkolben 19 übereinstimmt.

Wenn sich die Öffnungen 27 und 21, wie Fig. 3 zeigt, miteinander decken, dann bewegt der Erhöhungsdruck den Arbeitskolben 3 vorwärts, wobei der Greiferbund 2 3 am rückwärtigen Ende des Arbeitskolbens 3 den Stellkolben 19 mitnimmt, so daß die Öffnung 22 im Arbeitskolben 3 zur Deckung mit der Öffnung 21 im Stellkolben 19 kommt. Dadurch werden die Öffnungen 22, 21 und 27 miteinander verbunden. Das hat zur Folge, daß die zwischen dem Arbeitskolben 3 und dem Verstärkergehäuse 2 abgegrenzte Druckkammer 13 mit der Zentrumsbohrung 26 des Steuerschiebers in Verbindung kommt, so daß der Hydraulikdruck im Verstärkungsdruckkreis 3 4 in die Druckerhöhungskammer 10 über die Druckkammer 13, die Öffnungen 22, 21 sowie 27, die Zentrumsbohrung 26 im Steuerschieber 25 und den Durchtritt 28 eingeführt wird. Das ermöglicht eine Verstärkung des durch die Pumpe 32 vom Vorratsbehälter 30 zugeführten, auf den Arbeitskolben 3 aufgebrachten Hydraulikdrucks, so daß der Arbeitskolben 3 eine Vorwärtsbewegung ausführen muß. Dadurch wird bewirkt, daß die Abtriebsstange 8 des Arbeitskolbens 3 über den Hauptbremszylinder den Bremsdruck an die Bremsen der Räder legt.

Wie oben bemerkt wurde, ist der Verstärkungsdruck höher als der Erhöhungsdruck, so daß der Verstärkungsdruck in der Druckerhöhungskammer 10 das Rückschlagventil 11 in die Schließstellung zwingt, um zu vermeiden, daß der hohe Verstärkungsdruck auf den Druckerhöhungskreis 36 einwirkt.

Wenn der Verstärkungsdruck ansteigt, dann wird der Stellkolben 19 durch den Greiferbund 23 am rückwärtigen Ende des sich vorwärts verlagernden Arbeitskolbens 3 mit vorwärtsbewegt, so daß sich beide Kolben 3 und 19 relativ zum Steuerschieber 25 vorwärts verschieben. Dadurch kommt die öffnung 27 des Steuerschiebers 25 aus der mit der öffnung 21 im Stellkolben 19 übereinstimmenden Lage, was zur Folge hat, daß der Verstärkungsdruck, der über den Verstärkungsdruckanschluß 14 in die Druckkammer 13 eingeführt wird, daran gehindert wird, in die Druckerhöhungskammer 10 zu gelangen. Auch ist der Kanal 20 am vorderen Endabschnitt des Stellkolbens 19 noch versperrt, weil er sich hinter dem vorderen Ende des Steuerschiebers 25 befidnet, so daß der Verstärkungsdruck in der Druckerhöhungskammer 10 wegen des blockierten Kanals

20 nicht über den Durchtritt 28 sowie die Zentrumsbohrung 26 im Steuerschieber zur Vorratskammer 17 und damit zum Rücklaufanschluß 18 gelangen kann. Dadurch wird der Verstärkungsdruck in der Druckerhöhungskammer 10 im Gleichgewicht gehalten.

Wenn der Fahrer weiter einen Druck auf das Bremspedal ausübt, so wird die Antriebsstange 9 weiter vorwärtsbewegt. Dadurch wird eine Vorwärtsbewegung des Steuerschiebers 25 hervorgerufen, was zur Folge hat, daß die öffnung 27 mit der öffnung

21 im Stellkolben 19 zur Deckung kommt, um ein Eintreten des Verstärkungsdrucks von der Druckkammer 13 wieder über die Zentrumsbohrung 26 des Steuerschiebers 25 in die Druckerhöhungskammer 10 zu ermöglichen. Damit wird die den Arbeitskol^ ben 3 vorwärtsbewegende Kraft erhöht, so daß ein verstärkter Bremsdruck übertragen und über den Hauptbremszylinder auf die Radbremsen aufgebracht wird.

Der oben beschriebene Vorgang wird selbsttätig wiederholt, so daß ein Bremsvorgang mit einem auslegungsgemäß verstärkten Bremsdruck ausgeführt werden kann.

Wenn der Fahrer den auf das Bremspedal aufgebrachten Druck aufhebt, da ein weiteres Bremsen unnötig ist, so wird das Bremspedal durch einen (nicht gezeigten) Ruckstellkolben in seine Ausgangs lage zurückgeführt, womit sich die Antriebsstange 9 zusammen mti dem Bremspedal zurückbewegt. Das bewirkt eine Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens 3 mit dem Stellkolben 19 zusammen unter der Kraft der Rückstellfeder 7, womit der Steuerschieber 25 zurückbewegt wird, so daß der Kanal am vorderen Endabschnitt des Stellkolbens 19 geöffnet wird. Da der Steuerschieber 25 an der Stirnseite der Antriebsstange

9 fest ist, bewegt sich dieser als eine Einheit mit der Antriebsstange 9, so daß der Kanal 20 augenblicklich geöffnet - im anderen Fall geschlossen - wird. Der in der Druckerhöhungskammer 10 auf einen hohen Wert angehobene Verstärkungsdruck kann bei öffnen des Kanals 20 abfallen, d.h., er läuft über den Durchtritt 28, die Zentrumsbohrung 26, den Kanal 20, den Schlitz 16, die Vorratskammer 17, den Rücklaufanschluß und die Rücklaufleitung 41 zum Vorratsbehälter 30 ab, was zum Ergebnis hat, daß der Druck in der Druckerhöhungskammer

10 auf den ursprünglichen Pegel fällt.

Die Fig. 6 zeigt ein Diagramm über die Beziehung zwischen dem bei Aufbringen einer Kraft auf das Bremspedal erzeugten Erhöhungs- und Bremsdruck. Auf der Abszisse ist die Kraft F (in kg), auf der Ordinate ist die Belastung P (in bar) aufgetragen. Unmittelbar nach dem Niederdrücken des Bremspedals wird an die Druckerhöhungskammer 10 ein Erhöhungsdruck P-gelegt, so daß ein Bremsdruck C./der im Verhältnis zu der auf das Bremspedal aufgebrachten Kraft verstärkt ist,unmittelbar zur Wirkung kommen kann. Somit braucht sich der Fahrer zum Niederdrücken des Bremspedals nicht anzustrengen, da er nicht das Gefühl hat, daß das Bremspedal schwer geht, wie es bisher mit hydraulischen Druckverstärkern nach dem Stand der Technik der Fall gewesen ist. Der Fahrer ist in der Lage, die Bremse ruhig und mit einem angenehmen Gefühl während des

Niederdrückens des Bremspedals zu betätigen, so daß der Bremsvorgang ruhig sowie stoßfrei und nicht mit einem plötzlichen Ruck ausgeführt werden kann.

Gemäß der Erfindung weist ein hydraulischer Druckverstärker für Kraftfahrzeuge ein Verstärkergehäuse auf, in dem eine über ein Rückschlagventil an einen hydraulischen Druckerhöhungskreis angeschlossene Druckerhöhungskammer und eine an einen hydraulischen Verstärkungsdruckkreis angeschlossene Druckkammer ausgebildet sind. Ein Stellkolben ist zwischen einen Arbeitskolben sowie einen Steuerschieber eingesetzt und wird mit einer Rücklaufleitung in sowie außer Verbindung gebracht. Der Druckerhöhungskreis, der Verstärkungsdruckkreis und die Rücklaufleitung sind alle an einen Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit angeschlossen.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugte Ausführungsform wörtlich und zeichnerisch dargelegt wurde, so ist sie auf diese spezielle Ausführungsform nicht begrenzt. Sie kann auch nicht nur auf Bremsen, sondern ebenfalls auf Kupplungen Anwendung finden.

Claims

Patentansprüche

Hydraulischer Druckverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, mit einem in dieses Gehäuse verschiebbar eingepaßten Arbeitskolben, mit dessen frontseitiger Stirnfläche eine Abtriebsstange verbunden ist, * mit einer zwischen einer weiteren Stirnfläche des Arbeitskolbens sowie einer Rückwand des Verstärkergehäuses abgegrenzten Druckerhöhungskammer und mit einem verschiebbar in den Arbeitskolben eingepaßten Steuerschieber, der eine axiale Zentrumsbohrung sowie eine radiale Öffnung aufweist, die mit der Druckerhöhungskammer sowie über eine im Arbeitskolben ausgebildete Öffnung mit einer Druckkammer für den Arbeitskolben in und außer Verbindung zu bringen sind, gekennzeichnet

- durch einen hydraulischen Druckerhohungskreis (36), der an seinem einen Ende an einen Vorratsbehälter (30)

für Hydraulikflüssigkeit und an seinem anderen Ende an die Druckerhöhungskammer (10) über ein Rückschlagventil (11) angeschlossen ist,

- durch einen hydraulischen Verstärkungsdruckkreis (34), der an seinem einen Ende an den Vorratsbehälter (30) und an seinem anderen Ende an die Druckkammer (13) angeschlossen ist,

- durch einen zwischen den Arbeitskolben (3) und den Steuerschieber (25) eingefügten Steilkolben (19) und

- durch eine mit dem Vorratsbehälter (30) verbundene Rücklaufleitung (41), die mit dem Stellkolben (19) in und außer Verbindung zu bringen ist.
2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den hydraulischen Druckerhöhungskreis (36) ein Druckminderventil (37) eingebaut ist.
3. Druckverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Druckerhöhungskreis (36) und der hydraulische Verstärkungsdruckkreis (34) miteinander parallel geschaltet und an eine Hydraulikpumpe (32) angeschlossen sind.
4. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (19) mit der Rücklaufleitung (41) über einen Kanal (20) verbunden ist, der an einer Stelle ausgebildet ist, in der er durch den Steuerschieber (25) zu öffnen und zu schließen ist.
5. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben (19) mit einer weiteren öffnung (21) versehen ist, die mit der im Arbeitskolben (3) ausgebildeten, mit der mit der Druckkammer (13) verbundenen öffnung (21) und mit der radialen öffnung (27) sowie der axialen Zentrumsbohrung (26) im Steuerschieber (25) zur Deckung zu bringen ist.