DE3908657A1 - HYDRAULIC AMPLIFIER, ESPECIALLY FOR A VEHICLE BRAKE SYSTEM - Google Patents
HYDRAULIC AMPLIFIER, ESPECIALLY FOR A VEHICLE BRAKE SYSTEMInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Ver stärker, insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem in einer Gehäusebohrung verschiebbaren, dichtend ge führten Verstärkerkolben, der mit seiner einen Stirnseite einen Verstärkerraum begrenzt und in seiner Grundposition an einen gehäusefesten Anschlag anliegt, mit einem Brems ventil, das einen Betätigungskolben aufweist, der unter Einfluß einer Pedalkraft relativ zum Verstärkerkolben ver schiebbar ist, und dessen Grundstellung ebenfalls durch einen gehäusefesten Anschlag definiert ist, wobei in der Grundposition der Kolben eine Verbindung des Verstärker raumes zu einem Vorratsbehälter hergestellt und zu einer Hilfsdruckquelle unterbrochen ist, während bei einer Ver schiebung des Betätigungskolbens in Betätigungsrichtung relativ zum Verstärkerkolben die Druckmittelverbindung zum Vorratsbehälter unterbrochen und zur Hilfsdruckquelle hergestellt ist.The invention relates to a hydraulic Ver stronger, especially for a vehicle brake system a sliding in a housing bore, sealing ge led booster piston, the one end face limited an amplifier room and in its basic position abuts a stop fixed to the housing with a brake valve, which has an actuating piston which under Influence of a pedal force relative to the booster piston ver is slidable, and its basic position also through a stop fixed to the housing is defined, in which Basic position of the pistons connecting the amplifier space to a storage container and to one Auxiliary pressure source is interrupted, while a Ver slide of the actuating piston in the actuating direction relative to the booster piston the pressure medium connection to Storage container interrupted and to the auxiliary pressure source is made.
Ein derartiger Verstärker ist im ATE Bremsenhandbuch, Bartsch Verlag, München 1979, auf den Seiten 98 und 99 be schrieben. Das Bremsventil des Verstärkers besteht im we sentlichen aus einem Steuerschieber, der in einer Längs bohrung des Verstärkerkolbens dichtend geführt ist. In die Längsbohrung des Verstärkers münden zwei Querbohrungen ein. Die eine Querbohrung ist an eine Hilfsdruckquelle und die andere an einen Vorratsbehälter angeschlossen. In der Grundstellung des Steuerschiebers (die Bremse ist nicht betätigt), ist die erste Bohrung verschlossen und die zweite geöffnet, so daß eine Druckmittelverbindung zwi schen dem Verstärkerraum und dem Vorratsbehälter exi stiert. Der Steuerschieber kann nun durch Betätigen des Pedals verschoben werden, wobei zunächst die Bohrung zum Vorratsbehälter geschlossen, und sodann die Bohrung zur Hilfsdruckquelle geöffnet wird. Druckmittel strömt aus der Hilfsdruckquelle in den Verstärkerraum ein und treibt den Verstärkerkolben auf den Hauptzylinder zu. Ein am Verstär kerkolben abgestützter Stößel betätigt den Hauptbremszy linder. Beim Lösen der Bremse wird die erste Bohrung wie der geschlossen, die zweite Bohrung zum Vorratsbehälter geöffnet, so daß das Druckmittel aus dem Verstärkerraum entweichen und der Verstärkerkolben in seine Grundstellung zurückfahren kann.Such an amplifier is in the ATE brake manual, Bartsch Verlag, Munich 1979, on pages 98 and 99 be wrote. The brake valve of the amplifier consists of we noticeable from a spool in a longitudinal bore of the booster piston is sealingly guided. In the Longitudinal bore of the amplifier open two cross holes a. One of the cross holes is connected to an auxiliary pressure source and the other connected to a storage container. In the Home position of the control spool (the brake is not actuated), the first hole is closed and the second opened so that a pressure medium connection between rule the amplifier room and the storage container exi bull. The control slide can now by pressing the Pedals are moved, starting with the hole for Storage container closed, and then the hole for Auxiliary pressure source is opened. Pressure medium flows out of the Auxiliary pressure source in the amplifier room and drives the Booster piston towards the master cylinder. One on the amplifier Piston-supported plunger actuates the main brake cylinder lighter. When the brake is released, the first hole becomes like the closed, the second hole to the reservoir opened so that the pressure medium from the amplifier room escape and the booster piston in its basic position can drive back.
Dieser Bremslösevorgang muß schnell ablaufen, was bedeu tet, daß der relevante Querschnitt der Rücklaufbohrung eine ausreichende Größe aufweisen muß. Je schneller der Lösevorgang vonstatten gehen soll, desto größer muß die Bohrung sein. Auf der anderen Seite wird an den Konstruk teur die Forderung gestellt, daß der Leerweg der Bremsbe tätigung möglichst klein ist. Die erste Phase der Pedalbe tätigung dient lediglich dazu, die Rücklaufbohrung zu ver schließen. Erst wenn diese Phase abgeschlossen ist, und der Druckanschluß geöffnet wird, erfolgt die eigentliche Bremsbetätigung. Der vom Pedal zurückgelegte Weg in der ersten Phase wird als Leerweg bezeichnet. Um diesen mög lichst klein zu halten, besteht die Forderung, daß der Druckmittelquerschnitt der Rücklaufbohrung möglichst klein sein soll. This brake release process must run quickly, which is important tet that the relevant cross section of the return hole must be of sufficient size. The faster the Solving process should take place, the larger the Hole. On the other hand, the construct expensive the requirement that the free travel of the Bremsbe activity is as small as possible. The first phase of pedaling actuation only serves to ver the return hole shut down. Only when this phase is complete, and the pressure connection is opened, the actual takes place Brake actuation. The path covered by the pedal in the first phase is called idle. To make this possible To keep it as small as possible, there is a requirement that the Pressure medium cross section of the return bore as small as possible should be.
Dieser Zielkonflikt wurde bisher zu Gunsten der Lösege schwindigkeit entschieden. Es wurde ein großer Leerweg in Kauf genommen.This conflict of objectives has so far been in favor of the solution speed decided. It became a big empty road in Taken purchase.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Brems kraftverstärker so zu gestalten, daß bei gleichbleibender Lösegeschwindigkeit der Leerweg verkürzt wird.The invention is therefore based on the object of the brake to design power amplifiers so that with the same Release speed of the free travel is shortened.
Die Aufgabe wird mit den Mitteln gelöst, die im kennzeich nenden Teil des Anspruchs 1 genannt sind.The task is solved with the means indicated in the ning part of claim 1 are mentioned.
Da in der Grundstellung der Kolben die Rücklaufbohrung schon weitgehend verschlossen ist, bedarf es nur noch ei nes kleinen Weges, um die Bohrung vollständig zu ver schließen, damit im Anschluß daran der Druckanschluß ge öffnet werden kann. Der Leerweg ist sehr kurz. Auf der an deren Seite kann der Steuerschieber beim Lösen der Bremse relativ zum Verstärkerkolben in Löserichtung verschoben werden, so daß der Rücklaufkanal vollständig geöffnet wird. Die Lösegeschwindigkeit bleibt daher unverändert.Because in the basic position of the pistons the return bore is already largely closed, it only needs egg small way to completely close the hole close so that the pressure connection ge can be opened. The free travel is very short. On the at the side of which the spool can release the brake shifted relative to the booster piston in the release direction be so that the return channel is fully opened becomes. The release speed therefore remains unchanged.
In besonders einfacher Weise läßt sich die Erfindung mit einem Verstärker realisieren, dessen Bremsventil einen Steuerschieber aufweist. Dazu muß der Steuerschieber in seiner Grundposition lediglich so positioniert werden, daß der Schieber die Querbohrung des Rücklaufkanals weitgehend verschließt. The invention can be carried out in a particularly simple manner realize an amplifier, the brake valve of which Control spool has. To do this, the control spool must be in its basic position can only be positioned so that the slide largely cross-bores the return channel closes.
Die Erfindung kann aber auch Anwendung finden bei Verstär kern mit Sitzventilen, wie dies z. B. in der DE-OS 29 09 685 beschrieben ist. Die Anschläge für die Kolben müssen lediglich so angeordnet werden, daß das Ventilschließglied der Rücklaufbohrung unmittelbar vor dem Ventilsitz ange ordnet ist. Ein anderes Anwendungsgebiet liegt bei hydrau lischen Verstärkern, bei denen das Bremsventil nicht innerhalb des Verstärkerkolbens angeordnet ist, sonden in einer gesonderten Gehäusebohrung geführt ist und über ein Hebelgetriebe betätigt wird, wobei die Hebelarme einer seits am Betätigungskolben und andererseits am Verstärker kolben angreifen. Es sei verwiesen auf die DE-OS 35 07 488.The invention can also be used in amplification core with seat valves, such as this. B. in DE-OS 29 09 685 is described. The stops for the pistons must only be arranged so that the valve closing member the return hole immediately before the valve seat is arranged. Another area of application is hydrau Mixers where the brake valve is not is arranged within the booster piston, probes in a separate housing bore is guided and over a Lever gear is operated, the lever arms one on the one hand on the actuating piston and on the other hand on the amplifier attack the piston. Reference is made to DE-OS 35 07 488.
Damit vorhandene Verstärker gegebenenfalls leicht umgerü stet werden können, bzw. eine vorhandene Produktionsstraße übernommen werden kann, wird vorgeschlagen, dem Betäti gungskolben eine Hülse aufzustecken, die zwischen einer umlaufenden Kante am Betätigungskolben und dem gehäuse festen Anschlag liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Betätigungskolben, und damit der Steuerschieber in der Grundstellung nur so weit zurückgefahren wird, daß die Rücklaufbohrung nicht vollständig geöffnet ist.So that existing amplifiers can be easily changed or an existing production line can be taken over, it is proposed to the operator plunger plug a sleeve that between a circumferential edge on the actuating piston and the housing fixed stop. In this way it is achieved that the actuating piston, and thus the control spool in the Basic position is only retracted so far that the Return hole is not fully open.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dessen Hilfe der Erfindungsgedanke näher erläutert werden soll.In the figure, an embodiment is shown with whose help the inventive idea will be explained in more detail should.
Der hydraulische Verstärker besteht aus einem Gehäuse 1, in dem ein Verstärkerkolben 2 dichtend geführt ist. Zwi schen dem Verstärkerkolben 2 und der rückwärtigen Wand 3 des Verstärkergehäuses 1 ist der Verstärkerraum 4 ausge bildet. Ein Betätigungskolben 5 ist dichtend durch die rückwärtige Wand 3 hindurchgeführt. An der Außenseite der Betätigungsstange 5 greift eine Pedalstange 6 an, die mit dem symbolisch angedeuteten Pedalwerk verbunden ist. Das Bremsventil 7 besteht im wesentlichen aus einem Steuer schieber 8 mit einer Längsbohrung 9. Der Steuerschieber 8 ist in einer Bohrung 10 des Verstärkerkolbens 2 bzw. eines in den Verstärkerkolben eingesetzten Einsatzstückes 11 ge führt. In die Bohrung 10 mündet ein Druckkanal 12, der in eine Ringnut 12′ an der Innenseite der Bohrung 10 über geht. Der Druckkanal 12 führt in einen Ringraum 13 an der Mantelfläche des Verstärkerkolbens 2, der über einen Ge häuseanschluß mit einer Hilfsdruckquelle 30 verbunden ist.The hydraulic amplifier consists of a housing 1 in which an amplifier piston 2 is sealingly guided. Between the booster piston 2 and the rear wall 3 of the booster housing 1 , the booster chamber 4 is out. An actuating piston 5 is sealingly guided through the rear wall 3 . On the outside of the actuating rod 5 engages a pedal rod 6 , which is connected to the symbolically indicated pedal mechanism. The brake valve 7 consists essentially of a control slide 8 with a longitudinal bore 9 . The control slide 8 is in a bore 10 of the booster piston 2 or an insert 11 inserted into the booster piston leads GE. In the bore 10 opens a pressure channel 12 which goes into an annular groove 12 'on the inside of the bore 10 . The pressure channel 12 leads into an annular space 13 on the outer surface of the booster piston 2 , which is connected via a housing connection Ge to an auxiliary pressure source 30 .
In die Bohrung 10 mündet weiterhin eine Rücklaufbohrung 14, die an einen drucklosen Raum 15 auf der dem Verstär kerraum 4 gegenüberliegenden Seite des Verstärkerkolbens 2 anschließt. Der drucklose Raum 15 ist über eine Anschluß bohrung im Gehäuse 1 ständig mit einem Vorratsbehälter 31 verbunden. Die Bohrung 10 ist auf der Seite, die an den drucklosen Raum 15 anschließt, durch ein Verschlußstück 16 verschlossen. Am Verschlußstück 16 stützt sich ein Stößel 17 ab, der die Bewegung des Verstärkerkolbens 2 auf einen Hauptzylinderkolben überträgt. Zwischen dem Verschlußstück 16 und dem Steuerschieber 8 ist eine Kammer 18 ausgebil det. In die Kammer mündet die Längsbohrung 9 des Steuer schiebers. Die Längsbohrung 9 steht über einen ersten Querkanal 19 in ständiger Druckmittelverbindung mit dem Verstärkerraum 4. Ein zweiter Querkanal, der auch als Steuerkanal 20 angesprochen werden kann, verbindet den Längskanal 9 mit einer Steuernut 20′ an der Außenseite des Steuerschiebers 8.In the bore 10 continues a return bore 14 , which connects to a pressure-free space 15 on the amplifier chamber 4 opposite side of the booster piston 2 . The depressurized space 15 is continuously connected to a reservoir 31 through a connection bore in the housing 1 . The bore 10 is closed on the side that connects to the unpressurized space 15 by a closure piece 16 . A plunger 17 , which transmits the movement of the booster piston 2 to a master cylinder piston, is supported on the closure piece 16 . Between the closure piece 16 and the control slide 8 , a chamber 18 is ausgebil det. In the chamber opens the longitudinal bore 9 of the spool valve. The longitudinal bore 9 is in constant pressure medium connection with the booster chamber 4 via a first transverse channel 19 . A second transverse channel, which can also be addressed as a control channel 20 , connects the longitudinal channel 9 with a control groove 20 'on the outside of the control slide 8th
Der Steuerschieber 8 selbst ist fest mittels einer Raste mit dem Betätigungskolben verbunden. An seinem Ende, das dem Betätigungskolben 5 zugewandt ist, befindet sich an seiner Außenseite ein überstehender Sprengring 22, der hinter eine umlaufende Kante 23 am Betätigungskolben 5 eingerastet werden kann.The control slide 8 itself is firmly connected to the actuating piston by means of a catch. At its end, which faces the actuating piston 5 , there is a protruding snap ring 22 on the outside, which can be locked behind a peripheral edge 23 on the actuating piston 5 .
Der Verstärkerkolben 2 weist einen hülsenförmigen Fortsatz 24 auf, der in den Verstärkerraum 2 hineinragt. An der Innenseite der Hülse 24 ist eine Ringscheibe 25 einge knöpft, die als Anschlag dient. Der Betätigungskolben 5 weist an seinem Ende, das in den Verstärkerraum 2 hinein ragt, an seiner Außenseite eine umlaufende Kante 26 auf.The booster piston 2 has a sleeve-shaped extension 24 which projects into the booster chamber 2 . On the inside of the sleeve 24 , an annular disc 25 is buttoned, which serves as a stop. At its end, which projects into the booster chamber 2 , the actuating piston 5 has a peripheral edge 26 on its outside.
Auf dem Betätigungskolben 5 befindet sich im unmittelbaren Anschlag an der umlaufende Kante 26 eine Hülse 27, mit einer radial nach außen gerichteten Kante 29. Im Quer schnitt weist die Hülse somit ein L-förmiges Profil auf.On the actuating piston 5 there is a sleeve 27 with a radially outwardly directed edge 29 in the immediate stop on the circumferential edge 26 . In cross section, the sleeve thus has an L-shaped profile.
Der Grundkörper der Hülse befindet sich zwischen der um laufenden Kante 26 und einem Anschlag 28 an der rückwär tigen Wand 3, während die Kante 29 zwischen der Ringschei be 25 und dem Anschlag 28 liegt. Die Hülse definiert, an gelegt an den Anschlag 28, somit die Grundposition einer seits für den Betätigungskolben 5, und andererseits für den Verstärkerkolben 2. The base body of the sleeve is located between the running edge 26 and a stop 28 on the rear wall 3 , while the edge 29 between the ring washer 25 and the stop 28 lies. The sleeve defines, placed on the stop 28 , thus the basic position on the one hand for the actuating piston 5 , and on the other hand for the booster piston 2nd
Eine Feder 29, angeordnet zwischen dem Einsatzstück 11 und einem Gegenstück am Steuerschieber 8, definiert die Grund position des Steuerschiebers 8 relativ zum Verstärkerkol ben 2.A spring 29 , arranged between the insert 11 and a counterpart on the spool 8 , defines the basic position of the spool 8 relative to the amplifier piston ben 2nd
Der Verstärker arbeitet nach dem folgenden Schema.The amplifier works according to the following scheme.
Die Fig. zeigt die Grundposition des Verstärkers. Die Nuten 12′, 20′ sind nicht in Überdeckung. Der Steuerschie ber 8 verschließt die Rücklaufbohrung 14 zum größten Teil. Es verbleibt lediglich ein kleiner Querschnitt bzw. Kreis abschnitt, dessen Fläche wesentlich kleiner ist, als die gesamte Kreisfläche der Rücklaufbohrung. Der verbleibende Querschnitt reicht aus, um einen Druckausgleich herbeizu führen, falls sich die Flüssigkeit im Verstärkerraum z.B. durch Temperatureinflüsse dehnt oder zusammenzieht.The figure shows the basic position of the amplifier. The grooves 12 ', 20 ' are not in register. The control slide 8 closes the return bore 14 for the most part. There remains only a small cross section or circular section, the area of which is significantly smaller than the total circular area of the return bore. The remaining cross section is sufficient to bring about a pressure equalization if the liquid in the amplifier room expands or contracts, for example due to temperature influences.
Zum Betätigen der Bremse wird das Pedal betätigt und der Betätigungskolben und damit der Steuerschieber in Betäti gungsrichtung (in der Darstellung der Figur gemäß nach links) verschoben. Schon nach einem kurzen Weg ist die Rücklaufbohrung 14 vollständig verschlossen. Eine weitere kleine Verschiebung bringt die Nuten 12′, 20′ zur Über deckung, so daß Druckmittel aus der Hilfsdruckquelle 30 über den Ringraum 13, den Kanal 12, den Steuerkanal 20 der Längsbohrung 9 und den Querkanal 19 in den Verstärkerraum 4 gelangt. To actuate the brake, the pedal is actuated and the actuating piston and thus the control slide are moved in the actuation direction (in the illustration of the figure according to the left). After a short distance, the return bore 14 is completely closed. Another small displacement brings the grooves 12 ', 20 ' to overlap, so that pressure medium from the auxiliary pressure source 30 passes through the annular space 13 , the channel 12 , the control channel 20 of the longitudinal bore 9 and the transverse channel 19 into the amplifier chamber 4 .
Das Druckmittel drängt den Verstärkerkolben in Betäti gungsrichtung, so daß das vom Stößel 17 beaufschlagte Organ, z.B. ein Hauptbremszylinder, betätigt wird. Dabei eilt der Verstärkerkolben 2 dem Steuerschieber 9 voraus, und die Nuten 12′, 20′ gelangen aus ihrer Überdeckung, so daß eine weitere Betätigung nur dann erfolgen kann, wenn der Betätigungskolben 5 unter Einfluß der Pedalkraft wei terverschoben wird. Bei der Bremsbetätigung lösen sich so wohl der Betätigungskolben 5 als auch der Verstärkerkolben 2 von ihrem Anschlag an der Hülse 27. Sie sind nun relativ zueinander frei beweglich.The pressure medium urges the booster piston in the direction of actuation, so that the element acted upon by the tappet 17 , for example a master brake cylinder, is actuated. The booster piston 2 rushes ahead of the control slide 9 , and the grooves 12 ', 20 ' come out of their overlap, so that further actuation can only take place if the actuating piston 5 is shifted white under the influence of the pedal force. When the brake is actuated, the actuating piston 5 and the booster piston 2 are released from their stop on the sleeve 27 . You are now free to move relative to each other.
Löst nun der Fahrer während einer Bremsung das Pedal, so ist der Betätigungskolben 5 und damit der Steuerschieber 9 nicht länger kraftbeaufschlagt. Der im Verstärkerraum 4 vorhandene Druck, sowie die Kraft der Feder 29 drängen den Steuerschieber relativ zum Verstärkerkolben 2 in Bremslö serichtung. Dabei wird der Steuerschieber 9 soweit zurück geschoben, daß der Querschnitt der Rücklaufbohrung 14 vollständig geöffnet wird. Das Druckmittel im Verstärker raum 4 kann ungedrosselt über diesen ausreichend bemessen en Querschnitt entweichen, so daß der Verstärkerkolben 4 unter der Kraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder schnell in die Grundposition zurückgestellt wird. Ein zu klein bemessener Querschnitt der Rücklaufbohrung 14 würde den Rückfluß von Druckmittel aus der Verstärkerkammer 4 in den Vorratsbehälter 31 behindern und die Rückstellge schwindigkeit stark reduzieren. If the driver releases the pedal during braking, the actuating piston 5 and thus the control slide 9 are no longer subjected to force. The pressure in the booster chamber 4 , as well as the force of the spring 29 urge the spool relative to the booster piston 2 in the direction of Bremslö. The control slide 9 is pushed back so far that the cross section of the return bore 14 is completely opened. The pressure medium in the booster chamber 4 can escape unthrottled through this sufficiently dimensioned cross section, so that the booster piston 4 is quickly returned to the basic position under the force of a return spring, not shown. A too small cross-section of the return bore 14 would hinder the backflow of pressure medium from the booster chamber 4 in the reservoir 31 and greatly reduce the speed Rückstellge.
Grundsätzlich kann das im Querschnitt L-förmige Zwischen stück 27 auch als Teil des Gehäuses 1 ausgebildet werden. Ein separates Zwischenstück ermöglicht es aber, vorhandene Bremskraftverstärker umzurüsten, bzw. es besteht die Mög lichkeit, einen vorhandenen Produktionsprozeß für einen derartigen Verstärker zu übernehmen, wobei lediglich ein Produktionsschritt eingefügt werden muß, bei dem die Hülse 27 auf den Betätigungskolben 5 aufgestreift wird. Basically, the cross-section L-shaped intermediate piece 27 can also be formed as part of the housing 1 . A separate intermediate piece makes it possible to convert existing brake boosters, or there is the possibility to take over an existing production process for such an amplifier, only one production step having to be inserted, in which the sleeve 27 is slipped onto the actuating piston 5 .
Bezugszeichenliste:Reference symbol list:
1 Gehäuse
2 Verstärkerkolben
3 rückwärtige Wand
4 Verstärkerraum
5 Betätigungskolben
6 Pedalstange
7 Bremsventil
8 Steuerschieber
9 Längsbohrung
10 Bohrung
11 Einsatzstück
12 Druckkanal
12′ Ringnut
13 Ringraum
14 Rücklaufbohrung
15 druckloser Raum
16 Verschlußstück
17 Stößel
18 Kammer
19 Querkanal
20 Steuerkanal
20′ Steuernut
21 Raste
22 Sprengring
23 Umlaufende Kante
24 hülsenförmiger Fortsatz
25 Ringscheibe
26 umlaufende Kante
27 Hülse
28 Anschläge
29 radialer Fortsatz
30 Hilfsdruckquelle
31 Vorratsbehälter 1 housing
2 booster pistons
3 rear wall
4 amplifier room
5 actuating pistons
6 pedal rod
7 brake valve
8 control spools
9 longitudinal bore
10 hole
11 insert
12 pressure channel
12 ′ ring groove
13 annulus
14 return hole
15 pressureless room
16 closure piece
17 plungers
18 chamber
19 cross channel
20 control channel
20 ′ control groove
21 notches
22 Snap ring
23 All-round edge
24 sleeve-shaped extension
25 washer
26 peripheral edge
27 sleeve
28 strokes
29 radial extension
30 auxiliary pressure source
31 storage containers
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