DE2753585C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Bremskraftverstärker ist aus der GB 14 41 173 bekannt.

Bei solchen Bremskraftverstärkern besteht das Problem, daß bei in­ takter Druckmitttelversorgung nur ein geringer, lediglich zum Um­ schalten des Steuerventils notwendiger Schalthub am Steuerventil be­ nötigt wird. Bei Ausfall der Druckmittelversorgung sind jedoch be­ sondere meist aufwendige Kunstgriffe notwendig, um die Kopplung des Steuerventils mit dem Verstärkerkolben zu trennen, damit die dann notwendige mechanische Durchsteuerung der Fußkraft auf die Haupt­ zylinderkolben ermöglicht werden kann.

Im speziellen Fall muß eine teuere, beide Hauptzylinder-Kolben auf­ nehmende Schieberhülse verwendet werden, die von einer vorher unter Speicherdruck gespannten Feder in eine neue Ausgangslage gedrückt wird, in welcher dann eine mechanische Druckerzeugung möglich ist.

Desweiteren ist es durch die US-PS 36 38 427 und durch die DE 24 07 296 A1 bekannt, bei einem Bremskraftverstärker, dessen Steuerven­ til über einen Hebel angetrieben wird, bei Ausfall der Hilfskraft das Steuerventil zu fixieren, damit es gleich bei Bremsbeginn einen Abstützpunkt für den Hebel bilden kann. Auf diese Weise wird im Schadensfall kein Pedalweg verschenkt.

Eine andere Einrichtung zeigt die US-PS 40 55 957, bei der bei Aus­ fall der Hilfskraft ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, der im Stromkreis einer Warnlampe liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Bremskraftver­ stärker der eingangs genannten Art dafür zu sorgen, bei Ausfall der Druckmittelversorgung ein Überhub des Steuerventils möglich ist, da­ mit auch ohne Hilfskraft noch Bremsdruck erzeugt werden kann. Gleichzeitig soll selbsttätig ein Hilfskolben in einem Hauptzylinder Abstützung finden, um eine mechanische Durchsteuerung der Fußkraft auf die Hauptzylinderkolben zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Bremskraftverstärker durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs gelöst.

Ein solcher Bremskraftverstärker hat die Vorteile, daß das Steuer­ ventil bei intakter Druckmittelversorgung nur einen zu seinem Um­ schalten notwendigen Hub macht und die Kolben der Hauptbremszylinder dem Ausmaß der Pedalbetätigung voreilen. Bei Ausfall der Druckmit­ telversorung ist ein für die Pedalbetätigung notwendiger Überhub des Steuerventils möglich. Außerdem ermöglicht eine dann selbststätig eingerichtete Abstützung eines Hilfskolbens in einem Hilfszylinder eine mechanische Durchsteuerung der Fußkraft auf die Hauptzylinder­ kolben und eine entsprechende Druckerzeugung.

Besonders vorteilhaft ist der Bremskraftverstärker in der Anwendung bei Blockierschutzeinrichtungen. Er eignet sich besonders für eine Aus­ baustufe mit Pedalverlängerung. Durch die relativ kurzen Pedalwege bei intakter Druckversorgung und durch die Wegverlängerung bei Ausfall der Druckversorgung zur vollen Übertragung der Fußarbeit kann der Fahrgastraum um ca. 5 bis 10 cm besser genutzt werden. Die Ausbaustufe ist darüber hinaus geeignet für eine Kombination mit einem Kupplungskraftverstärker. Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, die Dimensionierung der Hauptzylinderkolben so zu wählen, daß sie beim Ausfall der Druckversorgung zum Bremsen ausreichend Flüssigkeit verdrängen. Damit sind für diesen Fall im Vergleich zu konventionellen Verstär­ kern erheblich geringere Pedalkräfte notwendig. Diese An­ ordnung ist außerdem besonders geeignet für die Funktion mit Antiblockiersystemen. Dabei können die Hauptzylinder­ kolben zur Druckmodulation im Zusammenwirken mit einem Stellglied verwendet werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführung eines hydraulischen Bremskraftverstärkers,

Fig. 2 eine Weiterbildung des Bremskraftverstärkers nach der Fig. 1 mit Pedalwegverlängerung.

Fig. 3 eine andere Bauart des Bremskraftverstärkers,

Fig. 4 noch eine Weiterbildung des Bremskraftverstärkers und

Fig. 5 und 6 eine andere Bauart einer Einzelheit nach der Fig. 4.

Ein hydraulischer Bremskraftverstärker 1 hat ein Gehäuse 2, in dem parallel nebeneinander drei mehrfach abgesetzte Bohrungen 3, 4 und 5 für ein Steuerventil 6 und zwei Hauptzylinder 7 und 8 vorgesehen sind. Auf dem Gehäuse 2 sitzt ein Nachfüllbehälter 9 mit drei Kammern 10, 11 und 12. Die Kammer 10 ist über einen Kanal 13 an das Steuerventil 6 angeschlossen, die Kammer 11 hat über einen Kanal 14 Verbindung mit dem Hauptzylinder 8 und die Kammer 12 ist über einen Kanal 15 mit einem Raum 16 verbunden, der auf einer Seite des Bremskraftverstärkers 1 liegt, in den alle drei Bohrungen 3, 4 und 5 ausmünden und der durch einen Abschlußdeckel 17 nach außen abgeschlossen ist.

Der Deckel 17 trägt zwei durch Druck betätigbare Schalter 18 und 19, von denen der eine (18) in der Höhe des oberen Hauptzy­ linders 8 und der andere (19) in der Höhe des Steuerventils 6 angeordnet ist. Der Schalter 18 wird durch einen Kolben 20 be­ tätigt, der die Endwand eines Zylinders 21 bildet, an den der Kanal 14 angeschlossen ist und in den ein Ende 22 eines Kolbens 23 des Hauptzylinders 8 abgedichtet eintauchen kann. Eine Rückholfeder 24 für den Kolben 23 ist in einer Federkammer 25 angeordnet, die über einen Auslaß 26 an einen Bremskreis II angeschlossen ist.

Der Schalter 19 wird durch das Ende einer Kolbenstange 27 be­ tätigt, die mit einem Speicher-Schaltkolben 28 verbunden ist. Der Schaltkolben 28 ist gleichachsig zum Steuerventil 6 in der Bohrung 5 angeordnet und unter Speicherdruck gegen die Kraft einer Feder 29 bewegbar. Ein Speicherdruck-Arbeitszylinder hat die Bezugszahl 30. Der Kolben 28 trägt einen Stößel 31, der in eine Entlastungskammer 32 hineinragt. Diese ist einerseits an den Kanal 13, andererseits üer ein von dem Stößel 31 aufstoßbares Ventil 33 mit einem Abstützzylinder 34 und über ein von einem Stößel 61 schließbares Ventil 62 mit einem Hilfszylinder 63 im Hauptzylinder 7 verbindbar.

Der Abstützzylinder 34 ist gleichachsig zum Steuerventil 6 angeord­ net und trägt an seiner Zylinderwand eine Ringdichtung 35, in die ein Abstützkolben 36 eintauchen kann. Dieser Abstützkolben 36 ist einstückig mit einem Schieber 37 des Steuerventils 6 verbunden, dessen anderes Ende aus dem Gehäuse 2 herausragt und eine Gummi­ feder 38 trägt.

Die Gummifeder 38 ist zwischen das eine Ende eines Joches 39 und einer am Joch befestigten Mitnahme 40 eingespannt. Mittig trägt das Joch 39 den Hilfskolben 42, der die bewegliche Wand des Hilfszylinders 63 darstellt. Der Hilfszylinder 63 ist in einem Sekundärkolben 64 angeordnet, der gleichachsig zu einem Kolben 43 des zweiten Hauptzylinders 7 angeordnet ist. Der Kolben 43 ist gegen die Kraft einer Feder 44 im Hauptzylin­ der 7 bewegbar. Eine Federkammer 45 ist über einen Auslaß 46 an einen Bremskreis I angeschlossen. Sie wird von einer Kolbenstange 47 durchdrungen, die in eine Ringdichtung 48 eintauchen kann und deren Ende durch einen zum Raum 16 hin und zu diesem zurück flüssigkeitsdurchlassenden Kopf 49 geführt ist.

Das Joch 39 ist gegenüber dem Gehäuse 2 durch eine Feder 41 abgestützt. Das andere Ende des Joches 39 steht einem Stangen­ ansatz 50 des Hauptzylinderkolbens 23 mit Axialspiel gegenüber. Außerdem greift ein Pedal 51 etwa mittig am Joch 39 an. Hinter den Kolben 23 und 43 liegen rückwärtige Kammern 52 und 53, die getrennt oder gemeinsam über ein Blockierschutz-Stellglied 66 mit einer Druckwechselkammer 54 des Steuerventils 6 verbindbar sind.

An den mit der Nachfüllbehälterkammer 10 verbundenen Kanal 13 ist eine Saugleitung 55 angeschlossen, die sowohl zum Stellglied 66 als auch zu einer Pumpe 56 führt. Von dieser Pumpe 56 nimmt eine Druckleitung 57 ihren Ausgang, die sowohl zu einem Speicher 58 als auch über einen Zweig 59 in den Speicherdruck-Arbeits­ zylinder 30 führt. Pumpe 56 und Speicher 58 bilden eine Druckbe­ schaffungseinrichtung 56/58 des Bremsverstärkers 1. Der Druck­ leitungszweig 59 hat über einen Längskanal 60 Verbindung mit dem Steuerventil 6. Zwischen den beiden hydraulischen Kreisen I und II kann im Bremsverstärker 1 auch eine hydraulische Ausgleichsvor­ richtung 100 vorgesehen sein.

Wirkungsweise

Beim Betätigen des Pedals 51 bewegen sich das Joch 39 und der Schieber 37 nach links, bis das Steuerventil 6 umgeschaltet hat. Druckmittel von der Druckbeschaffungseinrichtung 56/58 wird in die Kammern 52 und 53 eingesteuert und die beiden Kolben 23 und 43 bewegen sich weiter nach links, indem sie der Pedalbewegung voreilen. Beide Bremskreise I und II werden über die Auslässe 26 und 46 und über das Stellglied 66 mit Druckmittel versorgt. Es wird gebremst.

Der Schieber 37 taucht mit seinem Abstützkolben 36 abgedichtet in den Abstützzylinder 34 ein und ist durch das weitgehend in­ kompressible Medium damit arretiert. Bei weiterer Bewegung des Pedals 51 wird nun die Wegfeder 38 zusammengedrückt, und der Fahrer bekommt über die Wegfeder 38 ein Gefühl für die wirksame Bremskraft. Der Schalter 18 mißt den Bremsdruck und der Schalter 19 greift den Speicherdruck ab.

Fällt der Speicherdruck unter einen gewissen Wert, so muß eine Verbindung des Jochs 39 mit den beiden Kolben 23 und 43 herge­ stellt werden, d. h. der Anschlag für den Schieber muß aufgehoben werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Schaltkolben 28 unter der Kraft der Feder 29 nach rechts geht und mit seinem Stößel 31 das Ventil 33 aufstößt. Dann ist die Geschlossenheit des Abstütz­ zylinders 34 und damit sein Arretierungsvermögen aufgehoben, sein Inhalt entspannt sich zum Nachfüllbehälter 9. Die Folge ist, daß sich der Schieber 37 weiter in das Gehäuse 2 hineinbewegen kann.

Wenn das Ventil 33 aufgestoßen wird, schließt der Stößel 61 gleichzeitig das Ventil 62. Dann bildet die hydraulische Füllung des Hilfszylinders 63 eine inkompressible Abstützung für den Hilfskolben 42. Nach Überwindung des dargestellten Axialspiels wird dann in den Hauptzylindern 7 und 8 eine mechanisch/hydraulische Einrichtung zum Durchsteuern geschaffen. Die Bremsen werden dann ohne Verstärkung betätigt. Die genannte Einrichtung kann auch rein mechanisch oder rein hydraulisch sein.

Tritt eine Blockiergefahr ein, so sorgt das Stellglied 66 für eine entsprechende Entlastung der Bremsleitungen, die zu den blockierverdächtigen Rädern führen.

Die Fig. 2 zeigt weitgehend den gleichen Bremskraftverstärker wie in Fig. 1, jedoch mit einer Pedalwegverlängerungseinrichtung. Eine solche Pedalweg-Verlängerungseinrichtung gestattet dem Bremspedal bei Hilfskraftausfall einen größeren Hub, um über den Weg die fehlende Hilfskraft zumindest teilweise zu ersetzen. Für die der Bauart nach der Fig. 1 entsprechenden Teile werden die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Hier liegt bei einem Bremskraftverstärker 71 ein Sekundärkolben 64′, an einem Arm 72 einer das Verstärkergehäuse längs durchdringenden Stange 73 an. Diese Stange 73 trägt an ihrem anderen Ende einen anderen Arm 74, der an einem über Federn 75 und 76 in seinen Bewe­ gungen gedämpften und auf die Kolbenstange 27′ des Speicher-Schalt­ kolbens 28′ aufgesetzten Kolbenglied 77 anliegt. Etwa in ihrer Mitte ist die Stange 73 mit einem zwischen zwei Ringdichtungen liegenden Steuerteil 78 für ein Ventil 79 versehen, das eine Verbindung einer Kammer 53′ mit der Druckwechselkammer 54′ überwacht. Die Stange 73 bildet mit ihren Armen 72 und 74 eine Pedalverlän­ gerungseinrichtung 72, 73, 74. Fällt bei dieser Bauart die Druckbeschaffungseinrichtung aus, so wird die Stange 73 nach rechts verschoben, und das Pedal 51′ wird weiter in den Fahrerraum hineinbewegt, d. h. der Pedalweg wird verlängert. Gleichzeitig schließt das Ventil 79 die Verbindung der Kammer 53′ mit der Druckwechselkammer 54′, so daß die Kammer 53′ weitgehend inkompressibel wird.

Die Fig. 3 zeigt schließlich eine gegenüber der Bauart nach der Fig. 1 nur wenig abgewandelte Bauart.

Bei diesem Bremskraftverstärker 81 ist der Abstützkolben 36 nach der Fig. 1 vom Schieber 37 getrennt. Er ist als besonderer Kolben 82 ausgebildet und der Kraft einer Feder 83 ausgesetzt. Außerdem ist der Kolben 82 mit einem Ventil 84 kombiniert. Diese Bauart bewirkt, daß durch die größere Kolbenfläche der Druck im inkompressiblen Raum bei voller Pedalbetätigung kleiner ist als im Fall der Bauart nach der Fig. 1. Durch das Ventil 84 ist die Beanspruchung der Kolbendichtung gering.

Die in der Fig. 4 dargestellte Weiterbildung eines Bremskraftver­ stärkers 85 hat ein Joch 86, das flüssigkeitsdicht mit dem Verstärkergehäuse verbunden ist. Die so geschaffene Kammer 87 ist über ein Schnüffelventil 88 mit einem Hilfszylinder 89 ver­ bunden. Das Schnüffelventil 88 dient zum Entlasten vom Zylin­ dervolumen und zum Verhindern eines Unterdruckes bei niedrigen Außentemperaturen. Am Joch 86 ist eine Stange 90 befestigt, die mit einem Federglied 98 versehen ist und die das Verstärkerge­ häuse durchdringt und die mit ihrem Ende einen Stopplichtschal­ ter 91 betätigen kann. Dieser Schalter 91 ist gemeinsam mit den bereits beschriebenen Schaltern 18 und 19 am Deckel 17 angeordnet.

Die Stange 90 hat einen Nocken 92, der über einen Hebel 93 ein gewöhnlich in Offenstellung befindliches Ventil 94 schließen kann. Außerdem ist bei dieser Bauart ein Spei­ cherdruck-Schaltkolben 95 mit einem Schließventil 96 ver­ sehen und die Druckleitung 57 kann über ein Überdruckven­ til 97 kurzgeschlossen werden. Die Ventile 33 und 62 sind die gleichen wie bei dem Bremskraftverstärker 1.

Bei dieser Bauart hebt das Ventil 33 die Blockierung des Stößels 6 auf, wenn die Druckmittelversorgung ausfällt.

Das Ventil 62 sorgt dafür, daß die Gummi-Wegfeder 38 ausge­ schaltet wird wenn die Druckmittelversorgung ausfällt. Gleichzeitig erlaubt es die direkte Kopplung des Bremspe­ dals 51 mit dem Sekundärkolben 64. Dabei sollte die Arbeits­ weise der beiden Ventile 33 und 62 so abgestimmt sein, daß 62 schließt bevor 33 öffnet.

Bei kurzzeitigem Ausfall der Druckmittelversorgung während der Bremsung sorgt das Schließventil 96 dafür, daß eine in der Zwischenzeit eventuell wieder funktionierende Druckmittel­ versorgung keine Einwirkung auf den Speicher-Schaltkolben 95 hat. Damit werden wechselnde Verhältnisse ausgeschaltet, die entstehen, wenn im genannten Fall die Pumpe nur noch einen Teil ihrer Leistung erbringt.

Das Ventil 94 arbeitet mit dem Schließventil 96 derart zu­ sammen, daß es die Druckmittelversorgung erst dann wieder zu­ schaltet, wenn die Bremse gelöst wurde.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, daß es auch möglich ist, die Ventile 94 und 96 unmittelbar an den Steuerschieber zu verlegen. Ein solcher Steuerschieber 101 muß dann zwei Steuerkanten 102 und 103 haben, die diese genannten Ven­ tile 94 und 96 ersetzen. Dabei steuert die Steuerkante 103 eine Verbindung mit einer Entlastungsstelle 104.

Sollte während einer Bremsung die defekte Energieversorgung plötzlich wieder intakt sein, so kann das Druckmittel über die Steuerkante 103 un­ mittelbar zur Entlastungsstelle 104 strömen (Fig. 6).

Claims (7)

1. Hydraulischer Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer aus Pumpe und Speicher bestehenden Druckbeschaffungsein­ richtung sowie mit einem dem Speicherdruck unterliegenden Spei­ cher-Schaltkolben und mit einem über eine Wegfeder betätigbaren Steuerventil, das parallel neben zwei hydraulischen, ebenfalls pa­ rallelen Hauptzylindern angeordnet ist und das sowohl eine Verbin­ dung der Druckbeschaffungseinrichtung mit den Hauptzylindern als auch eine Verbindung der Hauptzylinder mit einer Entlastungsstelle überwacht, wobei zum Betätigen des einen Hauptzylinderkolbens bei Druckausfall eine mechanische Einrichtung (Stangenansatz) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einrichtung (Stan­ genansatz 50) des einen Hauptzylinderkolbens (23) kombiniert ist mit einer hydraulischen Einrichtung (42/63) für den anderen Hauptzylin­ derkolben (43), welche letztere über einen Hilfskolben (42) betätig­ bar ist, und daß die mechanische Einrichtung (Stangenansatz 50) des einen Hauptzylinderkolbens (23) gegenüber dem Pedalstößel (39/42) sowie der andere Hauptzylinderkolben (43) gegenüber einem Sekundär­ kolben (64), der über die hydraulische Einrichtung (42, 63) mit dem Pedalstößel verbunden ist, einen Abstand hat, der wenig größer ist als der mögliche Hub der Wegfeder (38).

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Einrichtung (42/63) in an sich bekannter Weise einen praktisch inkompressiblen Raum aufweist und daß der Raum über ein mit dem Speicher-Schaltkolben (28) kuppelbares Ventil (62) zu der Entlastungsstelle (Nachfüllbehälter 9) hin zu öffnen ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sekundärkolben (64′) und dem Speicher-Schaltkolben (28′) eine Pedalverlängerungseinrichtung (72, 73, 74) vorgesehen ist (Fig. 2).

4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich ein Schließventil (96) und parallel dazu ein weiteres Ventil (94) vorgesehen sind, die indifferente Verhält­ nisse im Bremskraftverstärker vermeiden.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließventil (96) am Speicherschaltkolben befestigt ist und daß das Ventil (94) vom Pedal stangenbetätigt ist.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließventil (96) und das Ventil (94) durch Steuerkanten (102, 103) am Steuerschieber (101) gebildet ist.

7. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckleitung (57) über ein Überdruckventil (97) kurzschließbar ist.