DE2438469A1

DE2438469A1 - Hydraulischer bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE2438469A1
Application number: DE2438469A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hayashida
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1974-08-09
Publication date: 1975-10-02
Also published as: JPS50125175A; DE2438469B2; DE2438469C3; JPS5326629B2; US3942326A

Description

Patentanwälte Lied!, Dr. Pcntani, Nfith, Zeitler 2A38469 München 22, Steinsdorfstraße 21-22, Telefon 089/29 84 62

B 6850

TOKICO LTD., 6-3, Fujimi 1-chome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken / JAPAN

Hydraulischer Bremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Bremskraftverstärker, insbesondere von demjenigen Typ, der in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs oder dgl. direkt an einen Hauptdruckzylinder angeschlossen ist. Hierbei soll solch eine Vorrichtung, wenn der von einer Druckmittelquelle (einer Hydraulikpumpe oder dgl.) angelieferte Fluidmitteldruck den normalen Zustand aufweist, als Vorrichtung vom sogenannten Nicht-Hub-Typ betätigt werden können (der Hub einer Eingangswelle ist ledig-

5 0 9 8 A O / 0 6 G 9

lieh zum öffnen oder Schließen eines in der Vorrichtung vorgesehenen Ventilmechanismus bestimmt, und zwar unabhängig vom Hub des Hauptdruckzylinders), während andererseits die Vorrichtung, wenn der oben erwähnte Fluidmitteldruck nicht seinen normalen Zustand aufweist, direkt den Hauptdruckzylinder betätigen können soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Bremskraftverstärker zu schaffen, bei dem der für den Ventilmechanismus vorgesehene Ventilstößel in seiner Größe entscheidend verringert ist, so daß hierdurch die Abdichtungsgüte des Ventilmechanismus verbessert und dem Fahrer, d.h. dem Benutzer der Bremse, ein verbessertes Betätigungsgefühl verliehen wird.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen hydraulischen Bremskraftverstärkers ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt den hydraulischen Bremskraftverstärker gemäß der Erfindung im Längsschnitt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die Vorrichtung einen Körper auf, der aus zwei Körperteilen 1', 1" zusammengesetzt ist. Diese Körperteile 1', 1" sind aneinander befestigt und unter Zwischenschaltung eines zylindrischen Abstandsstückes 2 mit einem Hauptdruckzylinder 3 verbunden. Der Körper 1 weist ein vorspringendes Teil 4 auf, das sich vom Teil V in Richtung auf den Hauptdruckzylinder 3 erstreckt.

Ein topf- bzw. becherförmiges Ausgangsteil 5 nimmt verschieblich und abgedichtet den Außenumfang des vorspringenden Teils 4 auf, und zwar derart, daß durch die Bodenwand des Ausgangsteils 5 und durch die

6850 509840/0669

Stirnwand des vorspringenden Teils 4 eine Arbeitskammer 6 gebildet ist. Das Ausgangsteil 5 wird unter der Wirkung einer Feder 7 in Richtung eines Anschlages la des Körpers 1 gedrückt. Das Ausgangsteil 5 weist ein geschlossenes Ende 5a auf und ist einem vorspringenden Teil 8a zugeordnet, das sich von einem Kolben 8 des Hauptdruckzylinders 3 wegerstreckt.

Einer Druckkammer 9 wird von einer Druckmittelquelle, wie beispielsweise einer Hydraulikpumpe oder einem Druckspeicher, über eine Fluideinlaßöffnung 10 Druckmittelfluid zugeleitet. Die Druckkammer 9 ist innerhalb eines im Teil 1' vorgesehenen Hohlteils 11 gebildet. Das Hohlteil 11 besitzt ein Teil 11a mit kleinstem Durchmesser, ein Teil 11b mit vergrößertem Durchmesser und ein Teil lic von wiederum verkleinertem Durchmesser, das an das Ende des Teils 1'' angepaßt ist und in seinem Durchmesser etwas kleiner ist als derjenige des Teils 11b von vergrößertem Durchmesser. Zwischen dem Teil lic von verringertem Durchmesser und der Stirnwand 1" a des Teiles 1" ist ein O-Ring vorgesehen, der die beiden genannten Teile abdichtet.

Freiliegend in der Druckkammer 9 ist ein Ventilsitzteil 13 vorgesehen. Dieses besitzt einen Ventilsitz 13a, ein sich nach rechts gemäß der Zeichnung erstreckendes zylindrisches Teil 13b und ein Teil 13c von vergrößertem Durchmesser, das rechts vom Teil 13b vorgesehen und in das den verringerten Durchmesser aufweisende Teil lic des Hohlteils 11 eingepaßt ist, wodurch auf diese Weise in Kombination mit dem O-Ring 12 eine Abdichtung geschaffen wird. Zwischen dem Außenumfang des Teils 13c von vergrößertem Durchmesser und dem Innenumfang des den vergrößerten Durchmesser aufweisenden Teils lib des Hohlteils 11 ist ein Zwischenraum belassen. Das Ventilsitzteil 13 ist mit einem vorspringenden Teil 13d versehen, das sich vom Ventilsitz 13a aus nach

⁶⁸⁵⁰ 5 09840/0669

links erstreckt und durch die Wand des den kleinsten Durchmesser aufweisenden Teils 11a des Hohlteils 11 gelagert ist. Das Ventilsitzteil 13 wird normalerweise unter der Wirkung des Fluidmitteldruckes der Druckkammer 9 nach rechts gedrückt, wodurch sich die Stirnwand des Teils 13c von vergrößertem Durchmesser an der Stirnwand l"a des Körperteils V ' abstützt und hierin gehalten wird.

Eine Stange 14 weist ein Ende 14a von vergrößertem Durchmesser auf, das derart in eine Ausnehmung des vorspringenden Teils 13d des Ventilsitzteiles 13 eingepaßt ist, daß es sich gegen die Schulter des vorspringenden Teiles 13d abstützt und mittels eines Halterings 13' fest mit dem Ventilsitzteil 13 verbunden ist. Das andere Ende 14b der Stange 14 durchsetzt abgedichtet und verschieblich die Bodenwand 4a des vorspringenden Teils 4 und ragt in die Arbeitskammer 6. Die Stange 14 ist mit einer Führungsbohrung 15 versehen, die sich in Längsrichtung der Stange 14 erstreckt.

Ein Ventilstößel 16 ist mit seinem einen Endteil 16a abgedichtet und verschieblich in die Führungsbohrung 15 der Stange 14 eingepaßt und weist auf seiner rechten Seite ein Ventilteil 16b auf. Dieses kann mit dem Ventilsitz 13a des Ventilsitzteils 13 in Berührung gebracht oder hiervon gelöst werden, wodurch auf diese Weise ein Ventilmechanismus gebildet wird. Der Ventilstößel 16 wird unter der Wirkung einer Feder 17 nach rechts, d.h. in eine Richtung gedrückt, in der das Ventilteil 16b gegen den Ventilsitz 13a des Ventilsitzteils 13 gedrückt wird.

Eine Eingangswelle 18 weist Stegteile bzw. Ringschultern sowie ein Teil 18c von verringertem Durchmesser auf. Das Stegteil 18a ist abgedichtet und verschieblich in eine im Teil V' vorgesehene Bohrung 19 eingepaßt, während das Stegteil 18b abgedichtet und verschieblich in einem Hohlteil

5098U)/0669

des Ventilsitzteils 13 geführt ist. Das Stegteil 18b begrenzt zusammen mit dem Ventilstößel 16 im Innern des Hohlteils des Ventilsitzteils 13 eine Zwischenkammer 20. Diese wird dann mit der Druckkammer 9 in Strömungsverbindung gebracht, wenn das Ventilteil 16b des Ventilstößels 16 vom Ventilsitz 13a gelöst ist; diese Strömungsverbindung ist jedoch normalerweise durch den Ventilmechanismus 16b, 13a blockiert bzw. unterbrochen. Die Eingangswelle 18 ist mit einem vorspringenden Teil 18d versehen, das sich vom Stegteil 18b ins Innere der Zwischenkammer 20 erstreckt, wobei das Ende des vorspringenden Teils 18d in der Nähe des Ventilsitzes 13a des Ventilsitzteiles 13 angeordnet ist. Die Stirnfläche des Stegteiles 18b der Eingangswelle 18 stützt sich gegen einen Anschlag 21 ab, der an dem den vergrößerten Durchmesser aufweisenden Teil 13c des Ventilsitzteiles 13 vorgesehen ist; auf diese Weise wird die nach rechts erfolgende Bewegung der Eingangswelle 18 gesteuert. Die Eingangswelle 18 steht unter der Wirkung einer Feder 22, welche die Eingangswelle 18 in ihre aus der Zeichnung ersichtliche Ausgangsstellung zu drücken versucht.

Ein Durchlaß 23 verbindet über die im Ventilstößel 16 vorgesehene Führungsbohrung 15 die Arbeitskammer 6 mit der Zwischenkammer 20. Demgegenüber verbindet ein Durchlaß 24 die in der Eingangswelle 18 vorgesehene Zwischenkammer 20 mit einem nicht dargestellten Speicherbehälter, wobei der Durchlaß 24 über einen Ringraum 25 mit einer Fluidauslaßöffnung 26 verbunden ist. Der Ringraum 25 kann mit der Druckkammer 9 in Strömungsverbindung gebracht werden; wenn sich jedoch die Druckmittelquelle in ihrem normalen Zustand befindet, ist der hohle Ringraum 25 gegenüber der Druckkammer 9 abgesperrt, und zwar mittels des den vergrößerten Durchmesser aufweisenden Teils 13c des Ventilsitzteils 13 sowie des O-Ringes 12, wobei diese Teile als Dichtungsglieder dienen.

6850 5098 4 0/066

? A 3 8 4 6

Ih dem innerhalb der Zwischenkammer 20 angeordneten Endteil des Ventilstößels 16 ist ein Ventil 16c vorgesehen, während in dem vorspringenden Teil 18d der Eingangswelle 18 ein Ventilsitz 27 vorgesehen ist. Das Ventil 16c und der Ventilsitz 27 können miteinander in Berührung gebracht oder voneinander gelöst werden, wodurch auf diese Weise ein Ventilmechanismus geschaffen ist, der den Durchlaß 24 öffnet oder schließt, so daß dadurch auch die Strömungsverbindung zwischen der Zwischenkammer 20 und dem Speicherbehälter hergestellt oder unterbrochen werden kann.

Der beschriebene hydraulische Bremskraftverstärker funktioniert folgendermaßen:

Wenn durch den Fahrer eines Fahrzeuges auf das Bremspedal eine Betätigungskraft aufgebracht und dadurch der hydraulische Bremskraftverstärker, der in der Zeichnung in seiner Ruhestellung dargestellt ist, in seine Betriebsstellung gebracht wird, wird die Eingangswelle 18 nach links verschoben. Durch diese nach links erfolgende Bewegung der Eingangswelle 18 wird der Ventilsitz 27 in Eingriff mit dem Ventil 16c des Ventilstößels 16 gebracht, so daß dadurch die Strömungsverbindung der Fluidauslaßöffnung 26 mit der Zwischenkammer 20 und der Arbeitskammer 6 unterbrochen wird. Durch die weiterhin nach links erfolgende Bewegung der Eingangswelle 18 wird auch der Ventilstößel 16 in derselben Richtung bewegt, wodurch das Ventilteil 16b vom Ventilsitz 13a des Ventilsitzteiles 13 gelöst wird; hierdurch werden die Druckkammer 9 und die Zwischenkammer 20 in Strömungsverbindung miteinander gebracht. Demgemäß wird auch durch den Durchlaß 23 und die Führungsbohrung DruckmittelfIuid in die Arbeitskammer 6 eingeleitet, so daß das Ausgangsteil 5 nach links bewegt und hierdurch auch der Kolben 8 des Hauptdruckzylinders 3 in derselben Richtung betätigt wird. Auf diese Weise wird der Bremsvorgang durchgeführt.

6850 509840/0669

Da die Eingangswelle 18 während der oben beschriebenen Bewegung in ihrem Druckaufnahmeteil den Druck aufnimmt, der in die Arbeitskammer 6 eingegeben worden ist, wird auch dem Fahrer mittels der Eingangswelle 18 eine Reaktionskraft oder ein entsprechendes Betätigungsgefühl vermittelt. Wenn während der oben erwähnten Bewegung die Reaktionskraft, die sich aufgrund des auf die Eingangswelle 18 einwirkenden Fluidmitteldruckes ergibt, etwas größer wird als die Betätigungskraft, die auf die Eingangswelle 18 durch den Fahrer des Fahrzeuges aufgebracht wird, wird die Eingängswelle 18 etwas nach rückwärts (nach rechts) bewegt, wobei als Folge hiervon der Ventilstößel 16 unter der Wirkung des Fluidmitteldruckes und der Feder 17 ebenfalls nach rückwärts bewegt wird, so daß sich das Ventilteil 16b genau auf den Ventilsitz 13a aufsetzt und hierdurch die Strömungsverbindung zwischen der Druckkammer 9 und der Zwischenkammer 20 unterbrochen wird. Dieser Vorgang wird innerhalb des Bereiches der elastischen Deformation des Ventilsitzes 27 durchgeführt, weswegen auch der Ventilsitz 27 und das Ventil 16c des Ventilstößels 16 in Berührung miteinander bleiben.

Wenn die auf das Bremspedal aufgebrachte Eingangskraft nicht mehr ausgeübt wird, wird die Eingangswelle 18 unter der Wirkung des Fluidmitteldruckes und der Rückholfeder 22 nach rückwärts (nach rechts gemäß der Zeichnung) bewegt, bis das Stegteil 18b mit dem Anschlag 21 in Berührung kommt. Demgemäß löst sich auch der Ventilsitz 27 der Eingangswelle 18 vom Ventil 16c des Ventilstößels 16, wodurch die Zwischenkammer 20 und die Fluidauslaßöffnung 26 in Strömungsverbindung miteinander gebracht werden. Es wird daher auch das Ausgangsteil 5 nach rückwärts verschoben, wodurch das in der Arbeitskammer 6 enthaltene Druckmittelfluid zur Auslaßöffnung 26 hin ausgetragen wird, bis das Ausgangsteil 5 unter der Wirkung der Feder 7 und einer nicht dargestellten, für den Kolben 8 des Hauptdruckzylinders, 3 vorgesehenen Rückholfeder an den Anschlag la anschlägt.

509840/0 6 69

Wenn die Betätigungskraft abrupt und plötzlich auf das Bremspedal aufgebracht wird, wird das Ventilteil 16b vom Ventilsitz 13a gelöst und für einen kurzen Zeitraum in beträchtlichem Ausmaß hiervon entfernt, so daß eine große Menge des in der Druckkammer 9 enthaltenen Druckmitte If luids in die Zwischenkammer 20 strömt und auf die Eingangs welle 18 und das Ausgangsteil 5 eine Stoßbelastung ausübt. Dies führt zu einer instabilen Bewegung der Eingangswelle 18 und des Ausgangsteils 5. Dieses Problem wird jedoch erfindungsgemäß durch den Umstand vermieden, daß in der Eingangswelle 18 das vorspringende Teil 18d und daß außerdem das Ventilsitzteil 13 vorgesehen ist.

Im einzelnen bedeutet dies folgendes:

Selbst wenn der Fahrer des Fahrzeugs abrupt und plötzlich die Betätigungskraft auf das Bremspedal aufbringt, bleibt das Ventilsitzteil 13 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Stellung, und zwar solange, wie sich die Druckmittelquelle in ihrem normalen Zustand befindet. Wenn sich demgemäß einmal das vorspringende Teil 18d der Eingangswelle 18 am Ventilsitz 13 abstützt, wird die Eingangswelle 18 nicht mehr weiter in derselben Richtung bewegt. Es besteht daher nicht die Gefahr, daß das Ventilteil 16b in größerem Ausmaß im Abstand vom Ventilsitz 13a angeordnet bzw. verschoben wird. In diesem Fall ist daher das Öffnen bzw. der Öffnungsweg des Ventils etwa gleich groß wie oder geringfügig größer als der für denjenigen Fall gegebene Öffnungsweg, bei dem dem Bremspedal die Betätigungskraft allmählich aufgebracht wird.

Wenn die Funktion der Druckmittelquelle gestört ist, findet der beschriebene, sich aufgrund dos Fluidmitteldruckes ergebende Vorgang nicht statt, sondern es wird die auf das Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft dem Hauptdruckzylinder direkt übertragen.

6850 50 9 8 40/06 6 9

Wenn die Druckmittelquelle in ihrer Funktion gestört ist, wird der Druck innerhalb der Druckkammer 9 abgesenkt, so daß sich das Ventilsitzteil in der gleichen Richtung wie der Ventilstößel 16, nämlich in der Ventilöffnungsrichtung, bewegen kann. Wenn daher das Bremspedal betätigt wird, wird auch die Eingangswelle 18 nach links bewegt, worauf dann das vorspringende Teil 18d der Eingangswelle 18 in Berührung mit dem Ventilsitzteil 13 kommt. Darauf kommt auch das linke Ende 14b der Stange 14, die sich einstückig zusammen mit dem Ventilsitzteil 13 bewegt, in Berührung mit dem geschlossenen Ende 5a des Ausgangsteils 5, wodurch das Ausgangsteil 5 betätigt wird.

In diesem Fall, d.h. wenn das Ventilsitzteil 13 nach links bewegt wird, wird das Teil 13c mit vergrößertem Durchmesser vom O-Ring 12 gelöst, wodurch die Druckkammer 9 über den Ringraum 25 mit dem Speicherbehälter in Strömungsverbindung kommt; hierdurch kommen auch die Arbeitskammer 6 und die Zwischenkammer 20 über die Druckkammer 9 in Strömungsverbindung mit dem Speicherbehälter. Das innerhalb dieser Kammern 6, 9 und 20 enthaltene Druckmittelfluid übt auf die Bewegung des Ventilsitzteiles 13 keinerlei Wirkung aus.

Wenn das Bremspedal nicht mehr betätigt wird, wird das Ausgangsteil 5 unter der Wirkung der Feder 7 und der für den Kolben 8 des Hauptdruckzylinders 3 vorgesehenen Rückholfeder nach rechts in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, wodurch auch die Stange 14, das Ventilsitzteil und die Eingangswelle 18 in ihre Ausgangsstellungen zurückverbracht werden.

Hieraus wird deutlich, daß mittels der beschriebenen Vorrichtung der Hauptdruckzylinder 3 direkt betätigt werden kann, wenn die Druckmittelquelle in ihrer Funktion ausgefallen oder gestört ist. Da an der in diesem

⁶⁸⁵⁰ 509840/0669

FaIl erfolgenden Betätigung des Ausgangsteils 5 der Ventilstößel 16 nicht teilnimmt, kann der Ventilstößel 16 in seiner Größe entscheidend verkleinert werden, was zur Folge hat, daß einerseits zwischen dem Ventilstößel 16 und dem Ventilsitz 13a die Abdichtung entscheidend verbessert wird und andererseits auch eine schwache Feder 17 verwendet werden kann. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des Ventilsitzes 27 zu verlängern, da die hierauf ausgeübte Kraft verkleinert ist.

Der beschriebene hydraulische Bremskraftverstärker weist u.a. die folgenden Vorteile auf:

a) Da der Ventilstößel 16 in seiner Größe verkleinert ist, wird nicht nur zwischen dem Ventilstößel 16 und dem Ventilsitz 13a eine verbesserte Abdichtungsgüte erzielt, sondern es läßt sich auch eine schwächere Feder 17 verwenden, was eine verlängerte !lebensdauer des Ventilsitzes 27 zur Folge hat.

b) Da der Hub der Eingangswelle 18 durch das Ventilsitzteil 13 begrenzt ist, und zwar unabhängig davon, ob die Betätigungskraft allmählich oder abrupt und plötzlich auf das Bremspedal aufgebracht wird, wird dem Fahrer des Fahrzeuges ein ausgezeichnetes Betätigungsgefühl vermittelt. Dies trägt zu einem vergrößerten Sicherheitsfaktor bei, insbesondere in dem Fall, in dem die beschriebene Vorrichtung als Bremsvorrichtung bei einem Kraftfahrzeug oder dgl. zur Anwendung gelangt.

c) Der beschriebene Bremskraftverstärker ist derart ausgebildet, daß er im normalen Zustand der Druckmittelquelle als Vorrichtung des sogenannten Nicht-Hub-Typs betätigt werden kann, während die Vorrichtung bei einer Störung oder bei einem Ausfall der Druckmittelquelle

509840/0669

den Hauptdruckzylinder direkt betätigt; dies hat zur Folge, daß einerseits der Fahrer nicht ermüdet und daß andererseits die Sicherheit weiter verbessert wird.

d) Bei einer Störung der Druckmittelquelle Übt das innerhalb der Druckkammer 9, der Arbeitskammer 6 und der Zwischenkammer 20 enthaltene Druckmittelfluid keinerlei Wirkung auf die Bewegung des Ventilsitzteiles 13, so daß sich das Bremspedal leicht und gleichmäßig betätigen läßt.

509040/0869

Claims

7438469

Patentansprüche

Iy Hydraulischer Bremskraftverstärker, gekennzeichnet durch einen Körper (1), ein verschieblich im Körper (1) geführtes Ausgangsteil (5), eine zwischen dem Ausgangsteil (5) und dem Körper (1) gebildete Arbeitskammer (6), eine Druckkammer (9), die im Körper (1) gebildet ist und von einer Druckmittelquelle eingeleitetes Druckmittelfluid aufnimmt, ein in der Druckkammer (9) angeordnetes Ventilsitzteil (13), das durch den Fluidmitteldruck der Druckkammer (9) normalerweise gegen den Körper (1) gedrückt ist, eine fest mit dem Ventilsitzteil (13) verbundene Stange (14), die sich ins Innere der Arbeitskammer (6) erstreckt, eine sich axial durch die Stange (14) hindurch erstreckende Führungsbohrung (15), einen Ventilstößel (16), der ein mit einem Ventilsitz (13a) des Ventilsitzteiles (13) zusammenwirkendes Ventilteil (16b) aufweist und dadurch einen normalerweise geschlossenen Ventilmechanismus (16b, 13) bildet sowie abgedichtet und verschieblich in die Führungsbohrung (15) eingepaßt ist, eine Eingangswelle (18), die nahe dem einen, von der Arbeitskammer (6) abgewandten Ende des Ventilstößels (16) im Körper (1) vorgesehen ist, eine zwischen der Eingangswelle (18) und dem Ventilstößel (16) begrenzte Zwischenkammer (14), die über den Ventilmechanismus (16b, 13a) mit der Druckkammer (9) verbindbar ist, einen im Ventilstößel (16) vorgesehenen Durchlaß (23), mittels dem die Zwischenkammer (20) über die Führungsbohrung (15) mit der Arbeitskammer (6) verbindbar ist, und einen in der Eingangswelle (18) vorgesehenen Durchlaß (24), mittels dem die Zwischenkammer (20) mit einem Speicherbehälter verbindbar ist, wobei diese Strömungsverbindung unterbrochen ist, wenn die Eingangswelle (18) betätigt ist und mit dem Ventilstößel (16) in Eingriff steht.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) innerhalb eines Bremssystems koaxial an einem

⁶⁸⁵⁰ 50904G./0669

7438463

Hauptdruckzylinder (3) befestigt ist und daß mittels des Ausgangsteils (5) ein Kolben (8) des Hauptdruckzylinders (3) betätigbar ist.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (9) mit dem Speicherbehälter verbindbar ist, wenn der Fluidmitteldruck in der Druckkammer (9) abgefallen und das Ventilsitzteil (13) aufgrund der Betätigung der Eingangswelle (18) aus seiner Ausgangsstellung wegbewegt worden ist.

509040/0669

Leerseite