DE3042859A1

DE3042859A1 - Kraftverstaerkungsvorrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3042859A1
Application number: DE19803042859
Authority: DE
Inventors: Yasufumi Tokyo Ideta
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-05-21
Also published as: FR2469591B1; US4423598A; DE3042859C2; JPS5671662A; FR2469591A1; GB2064691B; GB2064691A

Description

TER MEER . MÜLLER · STEINMEISTER

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Kraftverstärkungsvorrichtung, für Bremssysteme oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung bezieht sich insgesamt auf ein Zufuhrsystem für das Arbeitsfluid eines hydraulischen Kraftverstärkers für Bremssysteme oder Servo-Lenkungen.

Im allgemeinen umfassen Zufuhrsysteme für das Arbeitsfluid eines hydraulischen Kraftverstärkers für Öldruck-Servobremsen und -Lenkungen eine Zufuhrpumpe, die durch eine Maschine, wie etwa eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, einen hydraulischen Kraftverstärker, eine Servo-Lenkung oder -Bremse und verschiedene Fluidleitungen zur Verbindung dieser Elemente. Unter Druck stehendes Arbeitsfluid wird von der Zufuhrpumpe zunächst einem Einlaß des hydraulischen Kraftverstärker und sodann einem Einlaß der Servo-Lenkung über den Kraftverstärker zugeführt und kehrt zu einem Fluidbehälter zurück, in dem das Fluid gespeichert und sodann durch die Zufuhrpumpe angesaugt wird. Bei einem Zufuhrsystem dieser Art werden zumeist Pumpen verwendet, die Ausstoßcharakteristik gemäß der Linie a in Figur 4 aufweist. Mit anderen Worten, obgleich die Pumpendrehzahl· entsprechend der Masehinendrehzahl· zunimmt, steigt der Fiuiddurchsatz der Pumpe nicht proportional zu der Pumpendrehzahl an. Im einzelnen erhöht sich der Fluidausstoß entsprechend der Pumpendrehzahl· bis zu einer vorgegebenen Drehzahl· R₁, wenn die Maschine im Leeriauf läuft, und anschließend wird die Ausstoßrate im Drehzahibereich Rj bis

konstant gehaiten, während sie im Bereich R₂ bis R_ h und nach ab]
konstant bleibt.

nach und nach abnimmt und oberhalb der Drehzahl R₃ wiederum

Der Grund der Verwendung einer derartigen Pumpe liegt darin,

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daß der Bedarf und das Ansprechverhalten des Servo-Organs berücksichtigt werden. Beispielsweise benötigt eine Servo-Lenkung eine relativ große Menge Druckfluid bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn eine leichtgängige Lenkung erwünscht ist. Andererseits soll die Servo-Lenkung mit einer relativ geringen Menge des Druckfluids bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit versorgt werden, bei der auch die Maschine mit hoher Drehzahl läuft, so daß das Lenkverhalten härter wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit dieses Lenkverhalten kaum beeinflußt und somit eine stabile Fahrweise erreicht wird. Dieser erwünschten Lenkcharakteristik entspricht die erwähnte Art von Zufuhrpumpen.

Die Ansprechzeit der Verstärkungswirkung des Kraftverstärkers wird jedoch bestimmt durch den Strömungsdurchsatz des Arbeitsfluids, der an den Kraftverstärker gelangt, und ändert sich im allgemeinen entsprechend der Linie b in Figur 3. Da eine lange Ansprechzeit beispielsweise zu einem verzögerten Bremsvorgang führt, sollte die Ansprechzeit auf einem niedrigen Wert t- oder unten diesem Wert verbleiben. Daher sollte der Fluiddurchsatz, der an den Kraftverstärker gelangt, wenigstens bei einem Wert Q^ oder über diesem Wert liegen, wie Figur 3 zeigt.

Alle erwähnten herkömmlichen Zufuhrsysteme für Arbeitsfluid, bei denen die genannte Pumpe verwendet wird, gestatten eine zufriedenstellende Arbeitsweise einer Servo-Lenkung und erreichen die gewünschte Charakteristik unter allen auftretenden Maschinendrehzahlen, ermöglichen jedoch keinen vollen Einsatz des Kraftverstärkers, wenn beispielsweise die Pumpendrehzahl über R, liegt, wie Fig. 4 zeigt.

Mit anderen Worten, der Durchsatz des Arbeitsfluids, der an den Kraftverstärker gelangt, wird geringer als die erwähnte Durchsatzmenge Q₁, wenn die Maschinendrehzahl über

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dem Drehzahlwert R, liegt. Dadurch wird das Ansprechverhalten der Kraftverstärkung bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten beeinträchtigt, obgleich gerade in diesem Falle ein rasches Ansprechen der Bremsen notwendig sein kann. 5

Die Erfindung ist daher auf die Schaffung eines hydraulischen Kraftverstärkers mit einem Zufuhrsystem für Arbeitsfluid und einem Servo-Lenksystem gerichtet, die es gestatten, sowohl den hydraulischen Kraftverstärker des Bremssystems als auch die Servo-Lenkung in optimaler Weise zu betreiben und deren spezielle Funktion bei allen Maschinendrehzahlen durch Zufuhr einer geeigneten Druckfluidmenge zu berücksichtigen.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs,

Das erfindungsgemäße Zufuhrsystem für Arbeitsfluid umfaßt eine erste Zufuhrpumpe in Verbindung mit einem ersten Einlaß eines Kraftverstärkers zum Zuführen von Druckfluid, eine zweite Zufuhrpumpe in Verbindung mit einem zweiten Einlaß eines Kraftverstärkers zum wahlweisen Zuführen von Druckfluid, ein Steuerventil in dem Kraftverstärker und eine Steuerung für den Betrieb der zweiten Zufuhrpumpe. Die Wirkungsweise der Erfindung ist derart, daß, wenn der Zufuhrdurchsatz der ersten Zufuhrpumpe unter einen vorgegebenen Wert abfällt, die zweite Zufuhrpumpe durch die Steuerung eingeschaltet wird und eine ausreichende Fluidmenge an den zweiten Einlaß des Kraftverstärkers abgibt, damit der Durchsatz auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden kann. Daher wird die Fluidzufuhr zu dem Bremskraftverstärker unter allen Maschinendrehzahlen konstant gehalten, so daß eine Verzögerung des Bremsvorganges vermieden wird, und zwar auch dann, wenn der Fluidausstoß der ersten Zufuhrpumpe unter dem vorgegebenen Wert liegt. Andererseits wird durch die von der zweiten Zufuhrpumpe abgegebene Fluidmenge die

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Servo-Lenkung kaum beeinflußt, da das Steuerventil in dem hydraulischen Kraftverstärker vorgesehen ist, so daß die Charakteristika der Servo-Lenkung stets durch Zufuhr einer optimalen Fluidmenge eingehalten werden. 5

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und zeigt ein Fluid-Zufuhrsystem mit einer Teildarstellung eines hydraulischen Kraftverstärkers im Längsschnitt entlang der Linie B-B in Figur 2;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie

A-A in Figur 1;

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Änderung

der Ansprechzeit bei Betrieb des Kraftverstärkers in bezug auf die Zufuhr des Arbeitsfluids;

Fig, 4 ist ein Diagramm, das die Änderung des

Ausstoßes einer üblichen Zufuhrpumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl zur Abtastung an den Bedarf und das Ansprechverhalten des Kraftverstärkungs-Vorganges zeigt;

Fig. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Änderung des Fluiddurchsatzes in bezug auf die Pumpendrehzahl bei der vorliegenden Erfindung im Vergleich

mit einer herkömmlichen Konstruktion.

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Bevor das erfindungsgemäße Konstruktionssystem insgesamt erläutert wird, soll zunächst ein hydraulischer Kraftverstärker als Teil dieses Systems anhand von Figur 1 und 2 beschrieben werden.
5

Ein hydraulischer Kraftverstärker 10 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12 mit einer abgestuften Bohrung im Inneren, die einen Abschnitt 14 größeren Durchmessers und einen Abschnitt 16 kleineren Durchmessers aufweist. Der Abschnitt 14 der Bohrung mit größerem Durchmesser nimmt gleitend einen zylindrischen Kolben 18 auf, der die Bohrung in eine Auslaß-Kammer 22 und eine Druck-Kammer 24 unterteilt. Ein Deckel 26 ist an dem Gehäuse 12 mit Hilfe von Schrauben 34 befestigt und mit Hilfe eines Dichtringes 36 fluiddicht abgedichtet, so daß das Gehäuse 12' an einem Ende, an dem sich die Auslaß-Kammer 22 befindet, dicht verschlossen ist. Am anderen Ende des Gehäuses 12 befindet sich eine gleitend verschiebbare Antriebsstange 30 innerhalb des kleineren Abschnitts 16 der Bohrung. Die Antriebsstange ist mit Hilfe eines Dichtringes 32 abgedichtet. An dem Gehäuse 12 auf der dem Deckel 26 gegenüberliegenden Seite befinden sich Bolzen 38 zur Befestigung des gesamten Kraftverstärkers an einem nicht gezeigten Fahrzeug.

Eine Rückholfeder 40 befindet sich in zusammengedrücktem Zustand innerhalb der Auslaß-Kammer 22 und spannt den Kolben 18 in Richtung der Druck-Kammer 24 vor. Eine entsprechende Verschiebebewegung wird durch eine Ringfläche 42 im Inneren des Gehäuses begrenzt. Eine Stange 44 ist mit dem Kolben an dessen der Auslaß-Kammer 22 zugewandtem Ende verschweißt und erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung 28 in dem Deckel 26, In die Bohrung ist ein Dichtring 46 eingefügt. Das herausragende Ende 48 der Stange 44 tritt in eine nicht gezeigte, schalenförmige Vertiefung der KoI-ben eines Tandem-HauptZylinders und eines Bremssystems ein und überträgt die verstärkte Kraft von dem Kolben 18.

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Der Brems-Hauptzylinder und der Kraftverstärker 10 sind mit Hilfe der Schrauben 34 zu einer Einheit verbunden.

Der Kolben 18 weist eine konzentrische, abgestufte Sackbohrung 20 auf, in der gleitend verschiebbar ein zylindrischer Ventilkörper 50 angeordnet ist. Im Inneren der Sackbohrung befinden sich zwei ringförmige Nuten 52 und 52, die drei Stege 56,58 und 60 bilden. Der Ventilkörper 50 weist zwei ringförmige Nuten 62 und 64 auf dem äußeren Umfang auf, die drei Stege 66,68 und 70 bilden. Die Nuten und Stege an der inneren Oberfläche des Kolbens wirken mit denjenigen auf der äußeren Oberfläche des Ventilkörpers zusammen und bilden ein Steuerventil 72 mit einem ersten Schieberventil 74, einem zweiten Schieberventil 76 und einem dritten Schieberventil 78 sowie entsprechenden Kanälen, die wahlweise einen Fluiddurchgang entsprechend der Bremspedalposition gestatten. Im einzelnen bilden der Steg 56 des Kolbens und der Steg 68 des Ventilkörpers gemeinsam ein erstes Schieberventil 74. Der Steg 58 des Kolbens und der Steg 68 des Ventilkörpers bilden ein zweites Schieberventil 76 , und der Steg 58 des Kolbens und der Steg 70 des Schiebers bilden ein drittes Schieberventil 78.

Der Ventilkörper 50 weist eine konzentrische abgestufte Bohrung 80 auf, in der sich eine Rückholfeder 82 für den Ventilkörper befindet, die sich mit einem Ende am Boden der Sackbohrung 80 und mit dem anderen Ende an einer Stufe 83 der abgestuften Sackbohrung 80 abstützt und den Ventilkörper 50 in Richtung der Antriebsstange 30 vorspannt. Die Verschiebung des Ventilkörpers 50 durch die Kraft der Rückholfeder 82 wird begrenzt durch ein Ende 86 der Antriebsstange 30, wie Figur 1 zeigt. Die Antriebsstange 30 kann nicht aus dem Abschnitt 16 geringeren Durchmessers der Gehäusebohrung herausgleiten, da sie mit einem Flansch 84 durch einen Sprengring 88 festgehalten ist, der in die innere Umfangsflache des Kolbens eingesetzt ist. Die Antriebs-

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stange 30 nimmt einen Kanal 90 auf, der die Druck-Kammer 24 mit der Bohrung 80 des Ventilkörpers 50 verbindet. Der Ventilkörper 50 ist weiterhin mit zwei radialen Kanälen 92 versehen, die jeweils eine Verbindung zwischen der ringförmigen Nut 64 und der Bohrung 80 des Ventilkörpers herstellen.

Das Gehäuse 12 ist mit einem ersten Einlaß 94, einem zweiten Einlaß 96, einem Auslaß 98, einem Rücklauf-Auslaß 100 und einem Verbindungskanal 102 versehen. Der Kolben 18 weist weiterhin vier in Längsrichtung verlaufende Kanäle 104,106,108 und 110 auf, wie am besten aus Figur 2 hervorgeht. Während des Gesamthubes des Kolbens 18 steht der Kanal 104 mit dem ersten Einlaß 94, der Kanal 106 mit dem Auslaß 98 und der Kanal 108 mit dem Verbindungskanal 102 in Verbindung. Der Kanal 104 ist weiterhin mit der ringförmigen Nut 52 des Kolbens über einen Kanal 112 verbunden. Der Kanal 106 steht mit der ringförmigen Nut 62 des Ventilkörpers über einen Kanal 114 in Verbindung, und der Kanal 108 ist mit der ringförmigen Nut 52 über einen Kanal 116 verbunden. Eine Schraube 118 tritt in den längsgerichteten Kanal 110 von dem Gehäuse 12 aus ein und verhindert eine Drehung des Kolbens 18 innerhalb des Abschnitts 14 der Bohrung des Gehäuses. Der Auslaß 100 steht mit der Auslaß-Kammer 22 über einen Kanal 120 in Verbindung. Der Kolben 18 weist weiterhin zwei radiale Kanäle 122 auf, die den äußeren Umfang des Kolbens mit dessen ringförmiger Nut 54 verbinden. Diese Kanäle 122 sind mit der Auslaß-Kammer 22 über zwei entsprechende, längsgerichtete Nuten 124 verbunden, die sich auf der äußeren Umfangsflache des Kolbens 18 befinden.

Der zweite Einlaß 96 ist mit der Druck-Kammer 24 über einen Kanal 126 verbunden, der sich in dem Gehäuse 12 des Kraft-Verstärkers befindet. Da ein ringförmiger, radialer Kanal 128 an dem Ende des Kolbens 18 ausgebildet ist, an der die-

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ser die innere Ringfläche 42 berührt, besteht eine Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß 96 und der Druck-Kammer 24 über den radialen Kanal 128, die zu keinem Zeitpunkt geschlossen ist, und zwar auch dann nicht, wenn der Kolben 18 die innere Ringfläche 52 des Gehäuses berührt.

Ein überdruckventil 130 befindet sich gemäß Figur 2 in dem Auslaß 98 und umfaßt eine Bohrung 132 in dem Gehäuse 12 senkrecht zu dem Auslaß 98 sowie einen Ventilkörper 134, der gleitend in der Bohrung 132 angeordnet ist und durch eine Feder 138 nach unten vorgespannt wird. Die Feder 138 stützt sich an einer Schraube 140 ab, die die Bohrung 132 am oberen Ende verschließt. Das Ventilglied 134 ist mit einer Sackbohrung 142 versehen, in der sich eine Feder 144 befindet, die ein Steuerventil 146 nach oben vorspannt. Das Steuerventil 146 wird durch die Feder 144 normalerweise in eine geschlossene Position gedrückt, in der eine Mittelöffnung 148 verschlossen wird, die sich in einem Ventilsitz 150 befindet, der in der Sackbohrung 142 angebracht ist. Das Steuerventil 146 spricht auf einen Druck innerhalb der Steuerkammer 152 an, die durch das Ventilglied 134 begrenzt wird. Das Ventilglied 134 ist weiterhin mit einer ringförmigen Nut 154 auf dem äußeren Umfang versehen, die dem Auslaß 98 gegenüber liegt und diesen mit der ersten ringförmigen Nut 62 verbindet.

Der untere Abschnitt 156 des Ventilgliedes 134 weist einen geringeren Durchmesser auf und bildet eine Stufe 158, die mit einer Schulter 136 des Gehäuses 12 zusammenwirkt und ein Druckventil 160 bildet. Eine Ventilkammer 162 steht mit dem Verbindungskanal 102 in Verbindung. Die Steuerkammer 152 ist mit dem ersten Einlaß 94 über einen Kanal 164 und eine öffnung 166 in dem Gehäuse 12 verbunden. Das Ventilglied 134 weist weiterhin eine öffnung 168 auf, die mit der Auslaß-Kammer 22 über einen Kanal 170 in dem Gehäuse 12 und einer der längsgerichteten Nuten 124 verbunden

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ist. Die beiden äußeren Enden der Kanäle 164 und 170 sind durch kugelförmige Verschlußkörper 172 und 174 verschlossen, die in die Kanäle eingedrückt sind.

Wie Figur 1 zeigt, weist die Antriebsstange 30 eine Sackbohrung 176 auf, die mit einem kegelstumpfförmigen Boden versehen ist, gegen den sich das vordere Ende einer Stange 178 abstützt. Die Stange ist mit einem nicht gezeigten Bremspedal über einen Schäkel 182 am hinteren Ende verbunden. Eine Staubmanschette 180 ist an einem Ende mit dem Gehäuse 12 und am anderen Ende mit der Stange 178 verbunden und dient dazu, Staub von der Antriebsstange 30 fernzuhalten. Ein Dämpfungskissen 184 aus Gummi ist am Boden der, Sackbohrung 20 des Kolbens befestigt und reduziert Stöße, wenn der Ventilkörper 50 gegen den Boden schlägt, sofern das Bremspedal stark niedergedrückt wird.

Der gesamte Aufbau des Zufuhrsystems für Ärbeitsfluid soll anschließend näher erläutert werden, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Verbindung zwischen allen Teilen, die das erfindungsgemäße System gemäß Figur 1 bilden.

Der erste Einlaß 94 ist mit dem Auslaß einer ersten Zufuhrpumpe 186 über eine Leitung 188 verbunden, in der sich ein Rückschlagventil 190 befindet. Der zweite Einlaß 96 steht mit dem Auslaß einer zweiten Zufuhrpumpe 192 über eine Leitung 194 in Verbindung, in der ein Rückschlagventil 196 vorgesehen ist. Die erste Zufuhrpumpe 186 umfaßt in bekannter Weise einen Behälter, in dem Fluid gespeichert ist, ein Durchsatz-Regelventil und ein Überdruckventil, Die Förder-Charakteristik entspricht der Linie a in Figur 4. Die erste Zufuhrpumpe 186 wird durch eine Maschine 198, etwa eine Brennkraftmaschine, mit Hilfe eines Keilriemens 200 angetrieben und überführt unter Druck stehendes Ärbeitsfluid in den ersten Einlaß 94 über die Leitung 188. Die zweite Zufuhrpumpe 192 ist direkt mit einer Ausgangswelle eines

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Elektromotors 202 über eine Kupplung 204 verbunden und weist einen eigenen Behälter zur Speicherung von Fluid auf, der sich unterhalb des Behälters der ersten Zufuhrpumpe befindet und von diesem herablaufendes Fluid aufnimmt. Dies bedeutet, daß das zurückgeführte Fluid zunächst in den Behälter der ersten Zufuhrpumpe über die Leitungen 206,208 und 209 gelangt und sodann ein gewisser Überschuß in dem Behälter der ersten Pumpe in den Behälter der zweiten Pumpe durch eine Leitung 210 überströmt. Der Rücklauf-Auslaß 100 ist mit dem Behälter der ersten Pumpe über die Leitungen 206 und 209 verbunden. Der Auslaß 98 steht mit dem Einlaß einer Servo-Lenkung 212, die ein Betätigungsventil umfaßt, über eine Leitung 214 in Verbindung. Der Auslaß der Servo-Lenkung 212 ist mit dem Behälter der ersten Pumpe über die Leitungen 208 und 209 verbunden.

Die zweite Zufuhrpumpe 192 wird durch den Elektromotor 202 angetrieben, der mit einer elektrischen Stromquelle 216 über einen Schalter 218 verbunden ist, der sich zwisehen der Servo-Lenkung 212 und der ersten Zufuhrpumpe 186 befindet. Auf diese Weise führt die zweite Zufuhrpumpe 192 wahlweise unter Druck stehendes Fluid dem zweiten Einlaß 96 über die Leitung 194 zu. Der Schalter 218 steuert selektiv die Stromzufuhr zwischen der Stromquelle 216 und dem Elektromotor 202 entsprechend von Änderungen des Fluiddrucks in der Leitung 209 und steuert auf diese Weise den Betrieb der zweiten Zufuhrpumpe 192. Wenn im einzelnen die Drehzahl der ersten Zufuhrpumpe über einer vorgegebenen Drehzahl R2 gemäß Figur 4 liegt und der Pumpenausstoß der ersten Zufuhrpumpe 186 nach und nach abnimmt, nimmt der Fluiddruck in der Leitung 209 ebenfalls ab, so daß der Schalter 218 eingeschaltet wird und der Elektromotor 202 zum Antreiben der zweiten Zufuhrpumpe 192 in Gang setzt. Dadurch wird unter Druck stehendes Arbeitsfluid in einer Menge d gemäß Figur 5 zugeführt. Die Differenz zwischen dem Fluiddurchsatz, der für den hydraulischen Kraftverstärker 10 erforder-

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lieh ist (c) und dem Fluiddurchsatz, der durch die erste Pumpe 186 bei einer Drehzahl oberhalb R, zugeführt wird (a), entspricht der Menge d. Dieses zusätzliche Fluid gelangt zu dem Einlaß 96 und hält die Zufuhrrate bei allen Drehzahlen oberhalb des Wertes Q₁. Wenn die Pumpendrehzahl gleich oder niedriger als R₂ ist, wird der Schalter 218 geöffnet. Dadurch wird stets eine zufriedenstellende Arbeitsweise des Kraftverstärkers 10 erreicht, und die Ansprechzeit, bezogen auf den Augenblick des Niedertretens des Bremspedals, ist sehr gering.

Der Schalter 218 kann derart ausgelegt sein, daß er geschlossen ist, wenn die Drehzahl der ersten Pumpe über R. liegt, so daß der Fluiddurchsatz auf der erforderlichen Menge ΟΙ 5 gemäß Figur 3 und 4 gehalten wird, und geöffnet wird, wenn die Drehzahl der ersten Zufuhrpumpe unter R. absinkt.

Der Schalter kann auch so angeordnet sein, daß er den Elektromotor 202 zum Antreiben der zweiten Zufuhrpumpe 192 einschaltet, wenn ein vorgegebener, minimaler Fluiddruck in der Leitung 209 eintritt, und im übrigen kann der Schalter unmittelbar auf die Drehzahl der ersten Zufuhrpumpe ansprechen.

Anschließend soll die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Zufuhrsystems für Arbeitsfluid näher erläutert werden.

Da in dem Bereich der Pumpendrehzahl von R₁ bis R- eine ausreichende Menge Arbeitsfluid von der ersten Zufuhrpumpe 186 an den ersten Einlaß 94 gelangt, so daß eine ausreichend kurze Ansprechzeit der Bremsverstärkung erreicht wird und der Fluiddruck in der Leitung 20 9 konstant bleibt, wird der Schalter 218 offengehalten, so daß der Elektromotor 202 nicht in Gang gesetzt wird. Die zweite Zufuhrpumpe 222 arbeitet daher nicht, so daß kein Fluid an-den Einlaß 96 gelangt und der Kraftverstärker 10 lediglich über den

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ersten Einlaß 94 bzw. die erste Zufuhrpumpe 186, die Leitung 188 und das Rückschlagventil 190 Druckfluid aufnimmt.

In der gelösten Stellung des Bremspedals, in der der Kraftverstärker 10 in der in Figur 1 gezeigten Ruhestellung steht, strömt das Fluid, das an den ersten Einlaß 94 gelangt, durch den längsgerichteten Kanal 104, den Kolben-Kanal 112, das erste Schieberventil 74, den Kolben-Kanal 114 und den Auslaß 98. Von dort gelangt das Fluid durch die Leitung 214 zu der Servo-Lenkung 112, die auf diese Weise betätigt wird, und kehrt anschließend zu dem Behälter der ersten Pumpe über die Leitungen 208 und 209 zurück. Gleichzeitig strömt das Fluid, das in den Einlaß 94 gelangt, in die Ventilkammer 162 durch den längsgerichteten Kanal 104 des Kolbens, den Kanal 112, die ringförmige Nut 52, den Kanal 116, den längsgerichteten Kanal 108 und den Verbindungskanal 102. Dieser Anteil des Fluids gelangt jedoch nicht an den Auslaß 98, das das Druckventil 160 geschlossen ist und den Strom unterbricht.

In der genannten Ruhestellung wird weiterhin verhindert, daß das Druckfluid in die Druck-Kammer 24 gelangt, da das zweite Schieberventil 76 geschlossen ist, jedoch kann es zu dem Rücklauf-Auslaß 100 über einen Kanal 90 der Antriebsstange, die Bohrung 80 des Ventilkörpers, die radialen Kanäle 92, das dritte Schieberventil 78, die radialen Kanäle 122, die längsgerichteten Nuten 124 und die Auslaß-Kammer 22 abströmen und gelangt in den Behälter der ersten Zufuhrpumpe über die Leitungen 206 und 209. Daher wird der Kolben durch die Rückholfeder 40 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung verschoben, so daß die Kraft aufgehoben wird, die auf den Tandem-Hauptzylinder des Bremssystems ausgeübt worden ist.

Wenn das Bremspedal niedergetreten wird, wird die Antriebs-

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stange 30 durch die Stange 178 über den Schäkel 182 verschoben, so daß der Ventilkörper 50 nach links in Fig. 1 verschoben wird. Dadurch wird das erste Schieberventil 74 nach und nach, geschlossen, so daß der Strom des Hydraulikfluids durch dieses Ventil reduziert wird, und das dritte Schieberventil 78 wird ebenfalls nach und nach geschlossen. Wenn der Ventilkörper 50 weiterhin nach links gelangt, wird das dritte Schieberventil 78 vollständig geschlossen und das zweite Schieberventil 76 wird nach und nach geöffnet, so daß der Fluidstrom durch dieses Ventil in die Druck-Kammer 24 gelangen kann. Da zu diesem Zeitpunkt das Schieberventil 74 nur eine geringe Fluidmenge hindurchläßt und das dritte Schieberventil 78 vollständig geschlossen ist, gelangt der Verstärkungsdruck, der stromaufwärts des ersten und zweiten Schieberventils 74,76 erzeugt wird, durch das zweite Schieberventil 76 in die Druck-Kammer 24, so daß es auf das rechte Ende des Kolbens 18 in Figur 1 einwirkt und den Kolben in Richtung der Auslaß-Kammer 22 entgegen der Kraft der Rückholfeder 40 verschiebt. Diese KolbenverSchiebung führt zu einer Übertragung der verstärkten Kraft auf den Tandem-Hauptzylinder über die Stange 44, so daß das Fahrzeug gebremst und angehalten wird, wenn ein neues Gleichgewicht erzielt ist.

Obgleich der hydraulische Druck, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, ebenfalls über den ersten Einlaß 94 und den zweiten Einlaß 96 an die Leitungen 188 und 194 gelangt, verhindern die Rückschlagventile 190 und 196 einen Gegendruck in Richtung der ersten und zweiten Pumpe 186,192.

Die Servo-Lenkung arbeitet selbstverständlich auch in dieser Stellung, da das Arbeitsfluid weiter in der Servo-Lenkung 212 über den Auslaß 98 zugeführt wird, da das erste Schieberventil 74 geöffnet ist und den Fluiddurchgang ermöglicht.

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Wenn das Bremspedal weiter niedergetreten wird, wird das erste Schieberventil 74 vollständig geschlossen und das zweite Schieberventil 76 wird weiter geöffnet, so daß eine größere Fluidmenge in die Druck-Kanuner 24 gelangen kann, bis das vordere Ende des VentilSchiebers 5Q gegen das Dämpfungskissen 184 am Boden der Sackbohrung 20 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt wird der maximale hydraulische Druck stromaufwärts des ersten und zweiten Schieberventils 74 und erzeugt und an die Druck-Kammer 24 über das zweite Steuerventil 76 abgegeben, so daß der Druck auf das rechte Ende des Kolbens 18 gemäß Figur 1 einwirkt und diesen stark in Richtung der Auslaß-Kammer 22 drückt, so daß das Fahrzeug rasch abgebremst wird.

Der erwähnte maximale hydraulische Druck wird festgelegt durch das Überdruckventil 130 bzw, die Einstellkraft der Feder 138 und 144, wie im Folgenden näher beschrieben werden soll.

Bei dieser niedergetretenen Stellung des Bremspedals wird der Verstärkungsdruck, der in die Druck-Kammer 24 gelangt, ebenfalls an das Steuerventil 146 über den ersten Einlaß 94, die Öffnung 166, den Kanal 164, die Steuerkammer 152 und die Mittelöffnung 148 des Ventilsitzes 150 angelegt, Wenn der hydraulische Druck, der an das Steuerventil 146 gelangt, die Einstellkraft der Feder 144 überwindet, wird das Steuerventil 146 gemäß Figur 2 nach unten gedrückt, so daß Druckfluid hindurchgehen kann. Dieses Druckfluid gelangt sodann in die Auslaß-Kammer 22 über die öffnung 168, den Kanal 170 und eine der längsgerichteten Nuten 124, so daß das Fluid aus dem Auslaß 100 austritt und in den Behälter der ersten Zufuhrpumpe zurückkehrt. Die öffnung bewirkt einen Druckabfall in dem unter Druck stehenden Fluid, so daß sich der Druck in der Steuerkammer 152 verringert.

Zugleich gelangt der Verstärkungsdruck, der in der Druck-

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Kammer 24 herrscht, ebenfalls in die Ventilkammer 162 über den Kanal 116, den längsgerichteten Kanal 108 und die. Verbindungsleitung 102. Wenn die Druckdifferenz aufgrund der Fluiddruckdifferenz zwischen der Ventilkammer 162 und der Steuerkammer 152 die Einstellkraft der Feder 138 überwindet, wird das Ventilglied 134 nach oben verschoben, so daß das Druckventil 160 geöffnet wird und Druckfluid durch das Ventil zu der Servo-Lenkung 212 gelangen kann und diese betätigt, sofern das erste Schieberventil 74 vollständig geschlossen ist.

Wie zuvor erwähnt wurde, bewirkt das Überdruckventil 130 eine Steuerung des Fluiddruckes, der an die Innenseite des Kraftverstärkers 10 gelangt, so daß ein vorgegebener Bereich eingehalten wird, bei dem eine Beschädigung der verschiedenen Teile ausgeschlossen ist. Gleichzeitig bietet das Überdruckventil 130 die Möglichkeit, das Servo-Lenksystem durch Zufuhr von überschüssigem Fluid auch dann zu betätigen, wenn der Bremskraftverstärker 10 in vollem Betriebest.

Wenn die erste Zufuhrpumpe 146 aus beliebigen Gründen einen unzureichenden Arbeitsdruck liefert, wird der Schalter 218 geschlossen und der Elektromotor 202 eingeschaltet, so daß die zweite Zufuhrpumpe 192 läuft und unter Druck stehendes Fluid in den zweiten Einlaß 96 einleitet. In diesem Falle arbeitet das erfindungsgemäße System wie folgt. Wenn das Bremspedal in der gelösten Stellung steht, fließt das Druckfluid, das in den zweiten Einlaß 96 eintritt, direkt durch den Kanal 126 in die Druck-Kammer 24. Da jedoch das dritte Schieberventil 78 offen ist und eine Verbindung zwischen der Druck-Kammer ■ 24 und dem Rücklauf-Auslaß 100 herstellt, wird ein Verstärkungsdruck in der Druck-Kammer 24 nicht aufgebaut. Da das Hydraulikfluid nur durch den Rücklauf-Auslaß 100 zurückgeführt wird, gelangt es nicht an die Servo-Lenkung 212.

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Wenn andererseits das Bremspedal niedergetreten ist und den Ventilkörper 50 nach links in Fig, 1 verschiebt, wird, da das dritte Schieberventil 78 geschlossen ist und den Strom durch dieses Ventil unterbricht, ein Verstärkungsdruck in der Druck-Kammer 24 aufgebaut, durch den der Kolben 18 in Richtung der Auslaß-Kammer 22 verschoben wird. Wenn daher nur ein geringer Fluiddruck von der ersten Zufuhrpumpe 186 eintrifft, ergibt sich trotzdem die zum sicheren Bremsen des Fahrzeugs notwendige minimale Verstärkungskraft, so daß eine Gefährdung aufgrund unzureichender Bremsverstärkung vermieden wird. Obgleich, wenn das Bremspedal geringfügig niedergetreten ist, eine geringe Fluidmenge der Servo-Lenkung zugeführt wird, da das erste Schieberventil 74 leicht geöffnet ist, beeinflußt dieses Fluid die Servo-Unterstützung der Lenkung kaum, da die Fluidmenge sehr gering ist.

Obgleich das zweite Schieberventil 76 offen ist und der Verstärkungsdruck, der in der Druck-Kammer 24 erzeugt wird, durch den ersten Einlaß 94 an die Leitung 188 gelangt, wird die Entstehung eines Gegendruckes in Richtung der ersten Zufuhrpumpe 186 durch das Rückschlagventil 190 verhindert, so daß die Verstärkungswirkung nicht beeinträchtigt wird.

Wenn schließlich die erste Zufuhrpumpe 186 im Normalbetrieb läuft und die Drehzahl den Wert R₂ überschreitet, wird der Schalter 118 geschlossen, so daß die zweite Zufuhrpumpe 192 unter Druck stehendes Arbeitsfluid an den zweiten Einlaß 96 fördert, wie bereits beschrieben wurde. Dadurch wird der Kraftverstärker 10 mit Arbeitsfluid mit im wesentlichen konstantem Durchsatz oberhalb des erforderlichen Wertes von Q₁ versorgt, obgleich die Drehzahl der ersten Zufuhrpumpe über R₂ liegt,

Das Druckfluid, das dem ersten und zweiten Einlaß 94,96

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zugeführt wird, wirkt in derselben Weise wie bei einfachem Betrieb der ersten oder zweiten Pumpe 186,192, und zwar unabhängig davon, ob das Bremspedal gelöst oder niedergetreten ist. Daher wird in der niedergetretenen Position des Bremspedals die Kraftverstärkung erreicht durch das Arbeitsfluid, das durch die erste und zweite Zufuhrpumpe 186, 192 zugeführt wird, so daß die Ansprechzeit kürzer als t₁ gemäß Figur 3 ist, obgleich die erste Zufuhrpumpe 186 eine Fluidmenge zuführt, die unter der erforderlichen Menge liegt. Da im übrigen das Arbeitsfluid, das von der zweiten Zufuhrpumpe 192 zugeführt wird, unabhängig davon, ob das Bremspedal niedergetreten ist oder nicht, die Lenkkraftverstärkung kaum beeinflußt, wie bereits erwähnt wurde, ergibt sich eine besonders günstige Fluidversorgung und Ansprechcharakteristik der Servo-Lenkung entsprechend der Fördercharakteristik der ersten Zufuhrpumpe 186 gemäß Figur 4.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die zweite Zufuhrpumpe 192 angetrieben, wenn die erste Zufuhrpumpe 186 eine Fluidmenge abgibt, die unter dem erforderlichen Wert liegt, so daß die Zufuhr des Arbeitsfluids zu dem hydraulischen Kraftverstärker 10 auf einem konstanten Wert festgehalten wird, der über dem vorgegebenen Wert Q₁ liegt _f und zwar unabhängig von der Maschinendrehzahl, wie die Linie c in Figur 5 zeigt. Dadurch wird die Ansprechzeit der Kraftverstärkung kürzer als t.. gemäß Figur 3. Dies bedeutet eine wesentliche Verbesserung des Kraftverstärkers 10, Da das von der zweiten Zufuhrpumpe 192 abgegebene Hydraulikfluid im übrigen die Lenkkraftverstärkung kaum beeinflußt, da das Steuerventil 72 in dem hydraulischen Kraftverstärker 10 vorgesehen ist, ergibt sich die Lenkkraftverstärkung ausschließlich aufgrund des von der ersten Zufuhrpumpe gelieferten Fluids, das eine optimale Lenkcharakteristik liefert. Selbst wenn die erste Zufuhrpumpe 186 eine unzureichende Fluidmenge abgibt, wird die zweite Zufuhrpumpe

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192 für die Zufuhr von Arbeitsfluid zu dem Kraftverstärker 10 eingesetzt, so daß wenigstens die minimale Bremskraftverstärkung erreicht wird, die zum sicheren Abbremsen des Fahrzeugs notwendig ist.
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Die Erfindung gestattet eine Reihe von Abwandlungen. Beispielsweise kann die zweite Zufuhrpumpe 192 durch verschiedene Einrichtungen angetrieben werden, die eine Steuerung des Pumpenantriebs gestatten und die Möglichkeit bieten, die Fluidzufuhr zu dem Kraftverstärker 10 auf einem vorgegebenen Wert zu halten.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office european des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

WG 0321/215(3)/so-kt ρ μ-., ^g

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD.

No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku,

Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

KRAFTVERSTÄRKUNGSVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUGE

PRIORITÄT: 13. November 1979, Japan, No. 54-145982

PATENTANSPRÜCHE

1, ι Kraftverstärkungsvorrichtung für Fahrzeuge mit Servobremse und Servo-Lenkung, mit einem die Bremskraft erhöhenden und die Zufuhr des Arbeitsfluids zu der Servo-Lenkung steuernden Kraftverstärker und einer ersten Zufuhrpumpe in Verbindung mit einem ersten Einlaß des Kraftverstärkers zum Zuführen eines hydraulischen Arbeitsfluids, gekennzeichnet durch eine zweite Zufuhrpumpe (192) in Verbindung mit einem zweiten Einlaß (96) des Kraftverstärkers (10), eine den Betrieb der zweiten Zufuhrpumpe (192) beeinflussenden Steuerung (209,218,202), und ein in dem Kraftverstärker (10) vorgesehenes Steuerventil (72), das derart ausgebildet ist, daß die Zufuhr der Fördermenge der zweiten Zufuhrpumpe (192) zu den die Bremskraft verstärkenden Organen des Kraftver·^

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stärkers (10) ermöglicht, zu der Servo-Lenkung (212) dagegen verhindert wird.
2. Kraftverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß

(a) der Kraftverstärker (10) folgende Teile umfaßt:

1. ein Gehäuse (12) mit einer abgestuften Bohrung (14,16) im Inneren und den mit dieser verbundenen ersten und zweiten Einlassen (94,96) sowie einem Auslaß (98) und einem weiteren Rücklauf-Auslaß (100) in Verbindung mit der Bohrung;

2. einen Kolben (18) mit einer Sackbohrung (20) im Inneren des Kolbens und
3. einen in dem Kolben (18) verschiebbaren Ventilkörper (15), der mit dem Kolben eine Anzahl von Kanälen und Ventilen bildet;

(b) der Auslaß (98) des Kraftverstärkers (10) mit einem Einlaß der Servolenkung {212) verbunden ist.

3. Kraftverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung

(a) einen Elektromotor {202} zum Antreiben der zweiten Zufuhrpumpe (192) und

(b) einen Schalter {2t8) zwischen der Servo-Lenkung (212) und der ersten Zufuhrpumpe (T86) zur wahlwexsen Steuerung der Stromzufuhr zu dem Elektromotor {202) entsprechend Fluiddruckänderungen in der Servo-Lenkung (212) und der ersten Zufuhrpumpe (186) umfaßt.
4. Kraftverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (218) derart ausgelegt ist, daß er den Elektromotor (202) zum Antreiben der zweiten Zufuhrpumpe (192) einschaltet, wenn ein vorgegebener geringer Druck zwischen der Servo-Lenkung (212) und der ersten Zufuhrpumpe (186) erreicht ist.

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5. Kraftverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn ze ichnet, daß die erste Zufuhrpumpe (186) eine Fördercharakteristik mit abnehmendem Ausstoß bei Drehzahlen oberhalb eines vorgegebenen Wertes aufweist, daß der Kolben (18) innerhalb der Bohrung (14,16) des Gehäuses (12) eine Auslaß-Kammer (22) und eine Druck-Kammer (24) bildet und im Inneren eine Sackbohrung (20) sowie einen Kanal (128) an einem Ende des Kolbens zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß (96) und der Druck-Kammer (24) umfaßt, daß der Ventilkörper (50) gleitend verschiebbar in der Sackbohrung (20) des Kolbens (18) liegt und an einem Ende in Antriebsverbindung mit einem Bremspedal über Verbindungseinrichtungen (30,178) steht, daß der Ventilkörper (50) eine Bohrung

(80) zum Zuführen von Fluiddruck zu dem Kraftverstärker (10) für die Aufrechterhaltung einer erforderlichen Ansprechcharakteristik aufweist, daß der Kolben (18) und der Ventilkörper (15) das Steuerventil (72) zur Regelung des Druckfluidstroms von der zweiten Zufuhrpumpe (192) und dessen Fernhaltung von der Servo-Lenkung (212) bilden, und daß die Servo-Lenkung (212) zur Rückführung des von dem Auslaß (98) aufgenommenen Fluids mit einem Behälter verbunden ist.
6. Kraftverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (72) einen ersten Kanal mit einem ersten Schieberventil (74) zur Verbindung dec ersten Einlasses (94) mit dem Auslaß (98) bei zurückgezogenem Bremspedal, einen zweiten Kanal mit einem zweiten Schieberventil (76) zur Verbindung des ersten Einlasses (94) mit der Druck-Kammer (24) und dem zweiten Einlaß (96) bei niedergetretenem Bremspedal und einem dritten Kanal mit einem dritten Schieberventil (78) zur Verbindung des zweiten Einlasses (96) und der Druck-Kammer (24) mit der Auslaß-Kammer (22) bei zurückgezogenem Bremspedal umfaßt.

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7. Kraftverstärkungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Behälter zur Aufnahme von Fluid für die Versorgung der ersten Zufuhrpumpe (186) und ein zweiter Behälter zur Aufnahme von Fluid zur Versorgung der zweiten Zufuhrpumpe (192) vorgesehen ist, und daß der zweite Behälter mit dem ersten Behälter derart verbunden und in bezug auf diesen derart angeordnet ist,
daß das von dem Rücklauf-Auslaß (100) und der Servo -Lenkung (212) zurückgeführte Fluid zunächst in den ersten Behälter eintritt und nur überschüssige Mengen in den zweiten Behälter überlaufen.
8. Kraftverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

5 bis 7, gekennzeichnet durch ein überdruck-Ventil (130) mit einem Ventilglied (134), das verschiebbar

in einer Sackbohrung (132) des Gehäuses (12) angeordnet
und durch eine Feder vorgespannt sowie gegen die eingestellte Kraft der Feder bei überdruck verschiebbar ist und eine Fluidabgabe an den Auslaß (98) ermöglicht.
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9. Kraftverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

6 bis 8, gekennzeichnet durch einen vierten
Kanal (164) zur Verbindung der Sackbohrung (132) mit dem
ersten Einlaß (94).
10. Kraftverstärkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des Gehäuses (12) einen Abschnitt größeren und geringeren Durchmessers (14,16) aufweist, daß die zweite Sackbohrung (132) mit dem Abschnitt größeren Durchmessers (14) in Verbindung steht, daß der erste Einlaß (94) mit dem Abschnitt (14) größeren Durchmessers verbunden ist, daß der zweite Einlaß (96) mit dem Abschnitt (14) größeren Durchmessers verbunden ist, daß der Auslaß (98) mit der zweiten Sackbohrung (132) in Verbindung steht, daß der Kolben (18) drehfest in dem Abschnitt (14) größeren Durchmessers ange-

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ordnet ist, daß die Sackbohrung (20) des Kolbens (18) abgestuft ist, daß ein erster, längsgerichteter Kanal (104) in dem Kolben (18) ausgebildet ist und mit dem ersten Einlaß (94) in Verbindung steht, daß ein zweiter längsgerichteter Kanal (106) in dem Kolben (18) ausgebildet ist und mit der Sackbohrung (132) in Verbindung steht, daß ein erster Kanal (116) zwischen dem ersten längsgerichteten Kanal (104) und der Sackbohrung (20) des Kolbens vorgesehen ist und daß ein zweiter Kanal (114) den zweiten längsgerichteten Kanal

(106) mit der Sackbohrung (20) des Kolbens verbindet, daß der Ventilkörpers (50) in der Sackbohrung (20) des Kolbens (18) erste und zweite ringförmige Nuten (62,64) zur Bildung der ersten, zweiten und dritten Schieberventile (74,76,78) aufweist, und daß ein federndes Dämpfungskissen (184) in der Bohrung (20) vorgesehen ist.

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