DE2335529B2 - Hydraulischer Bremskraftverstärker - Google Patents

Description

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

Ein derartiger Bremskraftverstärker ist durch die FR-OS 20 80 731 bekannt.

Der in dem Ventil des Bremskraftverstärkers vorgesehene Nebenstromkanal dient dazu, der ebenso wie der Bremskraftverstärker von einer gemeinsamen Druckpumpe her versorgten Lenkhiifevorrichtung stets eine vorgegebene Mindestmenge an Druckmittel zuzuführen, damit auch beim Bremsen mit Servounterstützung die Lenkhilfe noch arbeitet.

Bei dem bekannten Bremskraftverstärker wird bei einer starken Bremsbetätigung der Druckmitteldurchfluß durch den Nebenstromkanal stark gedrosselt. Diese Drosselung verursacht eine erhebliche Geräuschentwicklung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Bremskraftverstärker der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine Geräuschentwicklung im Nebenstromkanal vermieden und trotzdem ein einfacher und billiger Aufbau des Verstärkers erreicht wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker entsteht auch bei einem Anlegen der Bremsen mit maximalem Bremsdruck in der Druckkammer des Bremskraftverstärkers praktisch keine Geräuschentwicklung, da der Druckabbau im Nebenstromkanal über zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen erfolgt und der Druckabfall in der zweiten, dem Auslaß nächstliegenden Drosselstelle nur noch vergleichsweise gering ist.

Vorteilhafte. Weiterbildungen der Erfindung Sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines hydraulischen Verstärkers gemäß der Erfindung innerhalb eines Fahrzeugbremssystems und

Fig.2 einen vergrößerten Teilschnitt des in Fig. 1 mit gestrichelten Linien umschriebenen Teils.

In Fig. 1 ist ein Bremsverstärker 10 mit einem Gehäuse 12 dargestellt, innerhalb welchem eine Druckkammer 14 ausgebildet ist. Innerhalb des Gehäuses 12 des Verstärkers ist ein Kolben 16 verschiebbar; eine Fläche des Gehäuses ist dem innerhalb der Verstärkerkammer 14 herrschenden bestehenden Druck ausgesetzt. Ein Ausgangsglied 18 überträgt die Bewegung des Kolbens 16 auf einen (nicht dargestellten) herkömmlichen Kraftfahrzeug-Hauptzylinder, welcher gemäß Fig. 1 an der linken Seite des Gehäuses 12 befestigt ist. Eine Rückholfeder 20 drückt den Kolben 16 gemäß Fig. 1 nach rechts elastisch in Richtung der Bremsen-Freigabeposition.

Das Gehäuse 12 ist ferner mit einer Bohrung 22 versehen, innerhalb welcher ein Ventilschieber 24 verschiebbar ist. Der Ventilschieber 24 steuert die Verbindung zwischen einer Einlaßöffnung 26, einer Auslaßöffnung 30 und einer Rückleitungsöffnung 34. Die Einlaßöffnung 26 ist an den Ausgang bzw. an die Hochdruckseite einer Pumpe 28 für die Lenkhilfevorrichtung des Fahrzeuges, während die Auslaßöffnung 30 an den Einlaß der Lenkhilfevorrichtung 32. Die Rückleitungsöffnung 34 ist an einen (nicht dargestellten) Behälter am Einlaß bzw. der Niederdruckseite der Pumpe 28 angeschlossen. Die Lenkhilfevorrichtung 32 weist ein offenmittiges Ventil auf, dessen Auslaß gleichfalls mit dem zuvor genannten Behälter am Einlaß der Pumpe 28 in Verbindung steht. Der Ventilschieber 24 ist mit Nuten 36, 38 und mit Stegen 40, 42 versehen, welche mit entsprechenden Nuten 44,46 und mit Stegen 48, 50 an der Wand der Bohrung 22 zusammenwirken, um die Druckmittelverbindung zwischen den Einlaß-, Auslaß- und Ablaßöffnungen zu steuern. Die Nut 46 steht mit der Druckkammer 14 über einen sich radial erstreckenden Kanal 52, einen innerhalb des Ventilschiebers 24 gebildeten länglichen Kansl 54 und normalerweise geöffnete radiale Kanäle 56 in Verbindung. In einer zweiten Position einer auf dem Ventilschieber 24 verschiebbaren Hülse 58 verschließt diese die radial gerichtet verlaufenden Kanäle 56 und unterbindet dadurch die Druckmittelverbindung in die Druckkammer 14. Eine Feder 60 drückt elastisch die Hülse 58 in Richtung ihrer ersten Position. Die Stärke der Feder 60 ist wesentlich größer als diejenige einer auf den Ventilschieber wirkenden Ventilrückholfeder 62, so daß die auf die Hülse 58 übertragenen Kräfte zunächst den Ventilschieber 24 verschieben, bevor die Hülse 58 die Kanäle 56 schließen kann.

Der Ventilschieber 24 ist aus einer ersten, in den Zeichnungen dargestellten Bremsenfreigabeposilion in eine zweite, zum Anlegen der Bremsen dienende Position verschiebbar. Die erste Position besieht, wenn ein vom Ende des Schiebers 24 getragener Anschlagring 64 an eine Schulter 66 der Bohrung 22 angelegt ist. Die zweite Position besteht durch Anlage des Endes des Schiebers 24 an einem die Bohrung 22 schließenden Stopfen 68.

Ein Nebenstromkanal 70 ist am Ventilschieber 24 vorgesehen, um jederzeit während Betätigung des Verstärkers eine minimale Druckmittelverbindung zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung herzustellen; dadurch wird gewährleistet, daß die Lenkhilfevorrichtung 32 stets mit einer angemessenen Druckmittelmenge versorgt wird. Der Nebenstromkanal 70 weist eine Llmfangsnut 72 auf, welche durch eine die Strömung einschnürende öffnung 74 mit dem Kanal 54 in Verbindung steht. Die äußere Umfangsfläche des Ventilschiebers 24 ist stufenweise abgesetzt, wodurch ein im Durchmesser kleinerer Teil 76 gebildet wird, der sich von der Nut 72 in Richtung des einen größeren Durchmesser aufweisenden Steges 42 erstreckt. Die Axiallänge des im Durchmesser kleineren Teils 76 ist so gewählt, daß sich der im Durchmesser größere Steg 42 an die Wand der Bohrung 22 anlegt, wenn sich der Ventilschieber in der in den Fi g. 1 und 2 dargestellten Bremsenfreigabeposition befindet. Auf diese Weise ist eine Druckmittelverbindung zwischen der Nut 72 und der Nut 44 unterbunden. Wenn der Ventilschieber jedoch in die zweite, zum vollen Anlegen der Bremsen dienende Position verschoben wird, bewegt er sich ausreichend, um den im Durchmesser kleineren Teil 76 mit der Nut 44 in Verbindung zu bringen. Dadurch besteht eine Druckmittelverbindung zwischen der Nut 72 und der Auslaßöffnung 40. Der Durchmesser des Teils 76 ist groß genug, so daß dieser mit der Wand der Bohrung 22 zusammenwirkt und eine die Strömung einschnürende öffnung bildet, wenn die Verbindung zwischen der Nut 72 und der Nut 44 hergestellt ist. Das Druckgefälle über der Öffnung 74 zwischen dem Kanal 54 und der Nut 72 ist jedoch wesentlich größer als das Druckgefälle über der öffnung 76, so daß sich eine Druckminderung ergibt, die unerwünschte Strömungsgeräusche verhindert, wenn sich der Ventilschieber in seiner zweiten, zum vollständigen Anlegen der Bremse dienenden Position befindet. Eine zweite ringförmige Nut 80 umgibt den Ventilschieber 24 zwischen der Nut 72 und der Druckkammer 14. Die Nut 80 steht über einen Kanal 82 mit dem Kanal 54 in Verbindung, so daß unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel in den Zwischenraum zwischen dem Ventilschieber und der Bohrung 22 gelangen kann, um einen Druckverlust aus der Druckkammer 14 zu verhindern, nachdem die Hülse 58 die Kanäle 56 geschlossen hat. Letzteres geschieht, um unter hohem Druck stehendes Arbeitsmittel am Eintritt in die Druckkammer 14 zu hindern.

Der Ventilschieber wird betätigt, um die Bremsen bzw. die Bremse entsprechend einer durch den Fahrer betätigbaren Einrichtung 84 anzulegen. Die Einrichtung 84 besteht aus einer Eingangsstange 86, von welcher ein Ende an das (nicht dargestellte) übliche Bremspedal innerhalb des Fahrerabteils angeschlossen ist. Das andere Ende der Eingangsstange 86 ist verschiebbar in eiper innerhalb des Kolbens 16 vorgesehenen Blindbohrung 88 geführt. Ein erster Gelenkzapfen 90 verbindet eine Hebeleinrichtung 92 mit einer Strebe 94, welche durch den Kolben 16 getragen ist. Ein zweiter GelenkzaDfen 96 verbindet das enteeeen2esetzte Ende

der Hebeleinrichtung 92 mit der Hülse 58. Ein dritter Gelenkzapfen 98 verbindet den Hebel 92 mit einem Bügel 100, welcher verschiebbar an der Eingangsstange 86 angeordnet ist. Eine Feder 102 drückt elastisch den Bügel 100 in Anlage an einen Anschlagring 104, welcher > an der Eingangsstange 86 befestigt ist; infolgedessen wird bei gemäß F i g. 1 nach links gerichteter Bewegung der Eingangsstange 86 die Hebeleinrichtung 92 normalerweise geschwenkt, um den Ventilschieber 24 zu verschieben. Wenn eine Fehlfunktion die Kraftbetäti- n; gung durch den Verstärker 10 verhindert, ermöglicht die Spannung der Feder 102, daß sich das Ende der Eingangsstange 86 an das Ende der Blindbohrung 88 anlegt. Infolgedessen besteht eine durchgehende mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal und : · dem Hauptzylinder. Der Fahrer kann demnach die Bremsen des Fahrzeuges allein mit Muskelkraft anlegen.

Die Arbeitsweise des hydraulischen Verstärkers ist wie folgt: -¹¹

Die verschiedenen Bauteile des Verstärkers 10 sind in F i g. 1 in Positionen dargestellt, welche sie bei Freigabe der Bremsen des Fahrzeuges einnehmen. In dieser Lage ist das Ende des Steges 42 vom Ende des Steges 48 getrennt, wodurch zwischen diesen Bauteilen ein Kanal : gebildet ist, welcher die Nut 36 mit der Nut 44 verbindet. Als Folge davon besteht eine im wesentlichen ungehinderte Druckmittelverbindung zwischen dem Einlaß 26 und dem Auslaß 30. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der Nut 36 und der Nut 46 ;■ unterbunden, so daß die Druckkammer 14 gegenüber der Niederdruckseite der Pumpe 28 über die Kanäle 56, 54, 52, die Nuten 46 und 38 und die Rückleitungsöffnung 34 entspannt ist. Wenn die Bremsen angelegt werden, wird die Bewegung der Eingangsstange 86 über die ^L Hebeleinrichtung 92 und die Hülse 58 auf den Ventilschieber 24 übertragen. Da die Stärke der Feder 60 wesentlich größer ist als die Stärke der Feder 62, wird die Bewegung der Hebeleinrichtung 92 direkt in eine Bewegung des Ventilscniebers 24 umgesetzt. Wenn sich ^; der Ventilschieber 24 verschiebt und der Steg 40 am Steg 50 anliegt, wird die Verbindung zwischen der Druckkammer 14 und der Rückleitungsöffnung 34 gesperrt. Zwischen der Nut 36 und der Nut 46 wird die Verbindung hergestellt, so daß der Einlaß 26 mit der · Druckkammer 14 verbunden ist. Der zwischen den Stegen 42 und 48 gebildete Kanal wird verengt, wodurch die Strömung in Richtung des Auslasses 30 eingeschnürt wird und der Druck innerhalb der Nut 36 ansteigt. Wie vorstehend erwähnt steht das unter Druck stehende Medium mit der Druckkammer 14 in Verbindung. Der Druck innerhalb der Druckkammer 14 wirkt am rechten Ende des Kolbens 16 und drückt diesen nach links, wodurch die Bremse angelegt wird.

Während einer sehr starken Bremsbetätigung kann der Ventilschieber 24 in die zweite, zum vollständigen Anlegen dienende Position verschoben werden, welche durch Anlage des Ventilschiebers am Stopfen 68 gebildet ist. In dieser Lage überlappt der Steg 42 den Steg 48 und verhindert vollständig eine Verbindung zwischen den Nuten 36 und 44. Über den Nebenstromkanal 70 ist jedoch ein minimaler Druckmittelfluß zwischen dem Einlaß 26 und dem Auslaß 30 gewährleistet. Das unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Druckmittel wird vom Einlaß 26 in den Kanal 54 geleitet und steht über die öffnung 74 mit der Nut 72 in Verbindung. Von dort gelangt das Druckmittel durch den schmalen Kanal, welcher zwischen dem im Durchmesser kleinen Teil 76 und der Wand der Bohrung 22 gebildet ist, in die Nut 44. Die die Strömung einschnürende öffnung 74 hat zur Folge, daß der Druck innerhalb des Kanals 54 auf etwa 5% des im Auslaß 30 bestehenden Druckes absinkt. Infolgedessen wird das verbleibende Druckgefälie von 5% in dem Kanal, welcher durch den im Durchmesser kleinen Teil 76 der Ventilspindel 24 und der Wand der Bohrung 22 gebildet ist, abgebaut.

Nachdem der Ventilschieber 24 in die zweite, zum vollständigen Bremsenanlegen dienende Position verschoben ist wird bei weiterer Betätigung der Hebeleinrichtung 92 die Feder 60 zusammengedrückt, um die Hülse 58 bezüglich des Ventilschiebers 24 zu verschieben. Dadurch werden die Kanäle 56 geschlossen und ein weiterer Zustrom des unter hohem Druck stehenden Druckmittels in die Druckkammer 14 unterbunden. Der Druck innerhalb der Druckkammer 14 ist infolgedessen auf einen vorbestimmten maximalen Sicherheitswert begrenzt. Das innerhalb der Druckkammer 14 befindliche, unter verhältnismäßig hohem Druck stehende Druckmittel hat jedoch die Neigung, durch den Zwischenraum zwischen dem Ventilschieber 24 und der Wand der Bohrung 22 in die Nut 72 und von dort in die Auslaßöffnung 30 zu entweichen. Dies ist unerwünscht, da dann die am entgegengesetzten Ende des Ventilschiebers 24 wirkenden Kräfte ungleich werden, so daß die Betätigung oder die Freigabe des Ventilschiebers 24 behindert wird falls der Druck innerhalb der Druckkammer 14 beträchtlich reduziert ist. Infolgedessen wird das im Kanal 54 unter Druck stehende Druckmittel durch den in der Nut 80 gebildeten Kanal 82 in den Zwischenraum zwischen dem Ventilschieber 24 und der Bohrung 22 geleitet. Das unter hohem Druck in diesem Zwischenraum befindliche Druckmittel verhindert eine Leckage aus der Druckkammer 14 und gewährleistet deren Funktionsfähigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Bremskraftverstärker für Fahrzeuge mit einem in einer Druckkammer verschiebbaren, mit der Bremsbetätigungsvorrichtung zusammenwirkenden Kolben, einem mit einer Druckquelle verbundenen Einlaß, einem mit einer Lenkhilfevorrichtung, die nach dem Prinzip »offene Mitte« arbeitet, verbundenen Auslaß, einem im Verstärkergehäuse angeordneten, vom Fahrer betätigbaren Ventil, das in einer ersten Stellung eine unbehinderte Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß freigibt und die Verbindung zwischen dem Einlaß und der Druckkammer unterbricht und das in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der der Einlaß mit der Druckkammer und mit dem Auslaß über einen die Strömungsverbindung drosseirden Nebenstromkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromkanal (70) einen Hohlraum (72) enthält, der mit dem Einlaß (26) über eine erste Drosselöffnung (74) verbunden ist und der in der zweiten Stellung des Ventils mit dem Auslaß (30) über eine zweite Drosselöffnung (76) in Verbindung steht, wobei der Druckabfall über der ersten Drosselöffnung (74) wesentlich größer ist als der Druckabfall über der zweiten Drosselöffnung (76).

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem im Gehäuse eine Bohrung ausgebildet ist, welche mit dem Einlaß, dem Auslaß und der Druckkammer in Verbindung steht, und bei dem das Ventil einen Ventilschieber enthält, der in der Bohrung verschiebbar zwischen der ersten und der zweiten Stellung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromkana! mindestens einen Abschnitt (74,72) enthält, der durch den Ventilschieber (24) verläuft.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, bei dem im Ventilschieber ein Kanal ausgebildet ist, der in der zweiten Stellung des Ventilschiebers den Einlaß mit der Druckkammer verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (72) innerhalb der Wand des Ventilschiebers (24) ausgebildet ist und daß die erste Drosselöffnung (74) den im Ventilschieber (24) ausgebildeten Kanal (54) mit dem Hohlraum (72) verbindet.

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum eine Umfangsnut (72) in der äußeren Umfangsfläche des Ventilschiebers (24) ist, die mit der Wand der Bohrung (22) zusammen den Hohlraum bildet, und daß die erste Drosselöffnung (74) durch die Wand des Ventilschiebers (24) in radialer Richtung verläuft und die Nut (72) dabei mit dem Kanal (54) verbindet, der durch den Ventilschieber (24) verläuft, und daß die zweite Drosselöffnung (76) zwischen der äußeren Umfangsfläche des Ventilschiebers (24) und der Wand der Bohrung (22) ausgebildet ist und die Nut (72) mit dem Auslaß (30) verbindet.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, bei dem die äußere Umfangsfläche des Ventilschiebers mindestens eine weitere Nut und einen ersten Steg umfaßt, und die Wand der Bohrung eine weitere Nut und einen zweiten Steg umfaßt, die mit dem ersten Steg bzw. der weiteren Nut an dem Ventilschieber zusammenwirken und dabei einen ersten und einen zweiten Strömungsmittelraum bilden, die mit dem Einlaß bzw. dem Auslaß in Verbindung stehen, wobei

die öffnung zwischen dem ersten Steg auf dem Ventilschieber und dem zweiten Steg an der Bohrung so groß ist, daß in der ersten Stellung des Ventilschiebers eine praktisch unbehinderte Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß möglich ist und wobei sich mit zunehmender Annäherung des Ventilschiebers an seine zweite Stellung die Größe der Öffnung verringert, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (42, 48) so übereinanderliegen, daß die Strömungsmittelverbindung zwischen den Strömungsmittelräumen unterbrochen wird, wenn sich der Ventilschieber (24) in der zweiten Stellung befindet, und daß die zweite Drosselöffnung (76) sich über eine axiale Entfernung an dem Ventilschieber (24) erstreckt, die so lang ist, daß eine Verbindung zwischen der Nut (72) und dem zweiten Strömungsmittelraum möglich ist, wenn sich der Ventilschieber (24) in der zweiten Stellung befindet.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Ventilschiebers (24) abgestuft ist: und einen Abschnitt (42) mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt (76) mit kleinerem Durchmesser bildet, zwischen denen eine Schulter liegt, wobei der Abschnitt (76) mit kleinerem Durchmesser zwischen der Nut (72) und der Schulter verläuft und mit der Wand der Bohrung (22) so zusammenwirkt, daß da^.wii.chen die zweite Drosselöffnung gebildet wird, wobei die axiale Länge des Abschnitts (76) mit kleinerem Durchmesser ausreicht, die Nut (72) mit dem Auslaß (30) zu verbinden, wenn sich der Ventilschieber (24) in der zweiten Stellung befindet, und wobei der Abschnitt (42) mit größerem Durchmesser des Ventilschiebers (24) mit der Wand der Bohrung (22) zusammenwirkt und dabei im wesentlichen den Strömungsmittelfluß durch die zweite Drosselöffnung (76) verhindert, wenn sich der Ventilschieber (24) in der ersten Stellung befindet.