DE2925550C2 - Fluiddruck-Verstärker - Google Patents

Description

— daß am Steuerkolben (9) ein die anfängliche Vorschubbewegung des Kraftkolbens (4) relativ zum Steuerkolben (9) begrenzender Anschlag (10) vorgesehen ist,

— daß der Anschlag (10) axial um einen vorbestimmten Abstand von dem entsprechenden Teil (4a,) des Kraftkolbens (4) beanstandet ist, wenn sich der Kraftkolben (4) und der Steuerkolben (9) jeweils in ihrer Ruhestellung befinden,

— und daß der Kraftkolben (4) aus seiner Ruhestellung bis zum in Eingriff treten seines Teils (4a^ mit dem Anschlag (10) des Steuerkolbens (9) in axialer Richtung vorschiebbar ist, ohne eine den Steuerkolben (9) in Vorschubrichtung mitnehmende Kraft auf den Steuerkolben (9) auszuüben.

Die Erfindung betrifft einen Fluiddruck-Verstärker, insbesondere für die Betätigung von Fahrzeugbremsen, mit einem Gehäuse, einem Eingangsglied, einem Ausgangsglied, einem in dem Gehäuse beweglich angeordneten Kraftkolben, der das Gehäuse in eine Kammer mit konstantem Druck und eine Kammer mit veränderlichem Druck unterteilt und durch einen Druckunterschied zwischen den beiden Kammern betätigbar ist, mit einem Steuerventil, das einen durch das Eingangsglied betätigbaren Ventilkolben, zwei Ventilsitze und ein Ventilelement umfaßt, das unter Steuerung des mit einem der beiden Ventilsitze versehenen Ventilkolbens entweder gegen einen oder gegen den anderen der beiden Ventilsitze andrückbar ist, um die Kammer mit veränderbarem Druck entweder mit der Kammer mit konstantem Druck oder mit einer Quelle höheren Drucks zu verbinden, ferner mit einem die Betätigungskraft vom Eingangsglied über den Ventilkolben zum Ausgangsglied übertragenden Zwischenmechanismus, mit einer sich aus der über den Zwischenmechanismus übertragenden Betätigungskraft und der Arbeitskraft des Kraftkolbens ergebende Ausgangskraft auf das Ausgangsglied übertragenden und dabei eine Relativbewegung zwischen dem Kraftkolben und dem Zwischenmechanismus gestatteten Übertragungsvorrichtung und mit einem Steuerkolben, der bezüglich des Kraftkolbens und des Gehäuses beweglich angeordnet ist und sowohl den anderen der beiden Ventilsitze als auch das Ventilelement des Steuerventils trägt

Ein solcher Fluiddruck-Verstärker, auch ais Kraftverstärker bezeichnet, ist durch DE-OS 28 34 510 bekannt gewordea

Zudem ist bei herkömmlichen Verstärkern der Eingangshub im Betrag im wesentlichen gleich dem des Ausgangshubs — genaugenommen ist der Eingangshub um den Betrag seines Leerlaufhubs größer als der Ausgangshub — so daß sich der Nachteil ergibt, daß der Eingangshub unnötig groß ist (US-PS 3S45 692). Bei hydraulichen Kraftfahrzeugbremsen ist es erforderlich, daß der Fluidverbrauch aufgrund der anfänglichen elastischen Deformation jedes Bauteils des hydraulischen Systems, wie einer Kolbenschale, kompensiert wird; überdies ist es erforderlich, das Bremsspiel zu beseitigen, das während der Zeit vom Beginn der Kolbenbe- tueminn irr» IJo »»r**-T*»1 «*■»•!*»»· Vx'tc 711m Drtrrlnri /Iac οηιτΑΠ

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Gleitens des Bremsschuhs oder Bremsbelags auf der Bremstrommel oder Bremsscheibe auftritt Aus diesem Grund muß der Kolben des Hauptzylinder über eine beträchtliche lange Strecke bewegt werden. Während der anfänglichen Hubstufe wird kaum eine Bremswirkung erzeugt, so daß das Bremsgefühl des Fahrers sogar dann nicht beeinträchtigt wird, wenn der Eingangshub und der Ausgangshub eines Verstärkers, der zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder eingefügt ist, nicht proportional zueinander sind. Es gibt daher kein Problem, sogar wenn der Kolben des Hauptbremszylinders während des anfänglichen Hubvorgangs unabhängig von dem Betätigungsbetrag des Bremspedals durch den Fahrer verschoben wird, vorausgesetzt, daß der Betätigungsbetrag des Bremspedals in ein proportionales Verhältnis mit dem Verschiebungsbetrag des Hauptzylinders gerät, nachdem der Gleitvorgang des Bremsschuhs oder Bremsbelags mit der Trommel oder der Scheibe begonnen hat Es ist nicht erforderlich, daß der Eingangs- und Ausgangshub des Verstärkers während des gesamten Betriebsbereichs indentisch sind, wie es herkömmlicherweise als notwendig erachtet wurde.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fluiddruck-Verstärker der oben angegebenen Art so weiterzubilden, daß er bei einem geringen Anfangseingangshub einen vorgebbaren größeren Ausgangshub und, hieran anschließend, einen zum Eingangshub proportionalen Ausgangshub aufweist

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß am Steuerkolben ein die anfängliche Vorschubbewegung des Kraftkolbens relativ zum Steuerkolben begrenzender Anschlag vorgesehen ist.

daß der Anschlag axial um einen vorbestimmten Abstand von dem entsprechenden Teil des Kraftkolbens beabstandet ist, wenn sich der Kraftkolben und der Steuerkolben jeweils in ihrer Ruhestellung befinden,
und daß der Kraftkolben aus seiner Ruhestellung bis zum in Eingriff treten seines Teils mit dem Anschlag des Steuerkolbens in axialer Richtung vorschiebbar ist, ohne eine den Steuerkolben in Vorschubrichtung mitnehmende Kraft auf den Steuerkolben auszuüben.

Erfindungsgemäß kann der Kraftkolben sich über eine Strecke bewegen, ohne dabei eine den Steuerkolben mitnehmende Kraft auf diesen auszuüben. Vielmehr wird die von einer Übertragungsvorrichtung auf einen Zwischenkolben ausgeübte und die Reaktionsscheibe auf ihn übertragende Reaktionskraft durch eine Schraubenfeder unterstützt und hält ihn in seiner dargestellten Ruhelage solange, bis ein Anschlag erfolgt und der Kraftkolben die vorgegebene Strecke durchlaufen hat Erst dann wird der Steuerkolben durch das in Eingriff bringen zweier Teile mitgenommen und ergibt den erwünschten weiteren proportionalen Verlauf zwischen Eingangshub und Ausgangshub.

Es wird also ein Fluidverstärker geschaffen, mit dem ein gewünschter Betrag eines Ausgangshubes im anfänglichen Betriebszustand durch einen sehr kleinen Eingangshub erzielt wird und der danach eine zu herkömmlichen Kraftverstärkern identische Funktionsweise annimmt, und zwar durch eine geringfügige Änderung des Aufbaus bekannter Fluidverstärker. Da dieser Fluidverstärker eine große Verminderung des Betätigungshubs des Bremsmechanismus zur Folge hat, kann es insbesondere auf dem Gebiet von Fahrzeugbremsen sehr nützlich sein, wenn die Betätigung in einem begrenzten kleinen Raum und bei leichter Berührung auszuführen ist Der Kraftkolben des Fluiriverstärkers wird aisö durch den Unterschied des auf seine beider. Seiten einwirkenden Fluiddrucks beträgt, derart, daß er sich innerhalb eines gewissen begrenzten Abstandes verschiebt, und zwar im Verhältnis zu einem Steuerkolben mit einem eingebauten Steuerventil zur Steuerung des Fluiddrucks.

Zwischen dem Ausgangsglied des Fluiddruck- bzw. Kraftverstärkers und den beiden Kolben, d.h. dem Kraft- und dem Steuerkolben, ist ein Krafthebel angeordnet der an seinen beiden Enden am Ausgangsabschnitt der beiden Kolben anliegt und an seinem Mittelabschnitt am Ausgangsglied, um die Bewegung beider Kolben auf auf das Ausgangsglied zu übertragen, und dabei eine Relativbewegung der beiden Kolben zu ermöglichen. Der Ausgangshub dieses Kraftverstärkers kann größer gemacht werden als der Eingangshub, und zwar mittels der Relativbewegung des Kraftkolbens und des Steuerkolbens.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen seitlichen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Fluiddruck- bzw. Kraftverstärkers;

F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 1 dargestellten Fluiddruck- bzw. Kraflverstärkers;

Fig.3 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Fig. 1; und

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kraftverstärkers gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anwendung der Erfindung in einem Unterdruck-Kraftverstärker für eine hydraulische Bremsbetätigungsvorrichtung eines Fahrzeugs. Dieser Unterdruck-Verstärker 100 verstärkt die Eingangsgröße, die von einem Bremspedal 101 an eine Betätigungsstange 1, ein Eingangsglied, angelegt wird, so daß die verstärkte Kraft am Ausgang von einer Schiebestange bzw. Druckstange 2, einem Ausgangsglied, an den Hauptzylinder 102 abgegeben wird. Der im Hauptzylinder 102 erzeugte hydraulische Druck wird auf eine Vorderradbremse 104 und eine Hinterradbremse 105 zur Betätigung dieser Bremsen 104,105 übertragen.

Der Unterdruck-Verstärker 100 ist mit einem luftdichten Gehäuse 3 versehen, welches durch einen Kraftkolben 4 vom Membrantyp in zwei Teile unterteilt ist wie in der F i g. 1 dargestellt Einer der beiden Teile (die vordere Kammer des Kraftkolbens 4) ist eine Konstantdruck-Kammer 6, die über eine Rohrverbindung 5 mit einem Rückschlagventil an eine Unterdrackquelle, wie das Einlaß-Sammelrohr des Motors, eine Vakuumpumpe, usw. angeschlossen ist; die andere (hintere Kammer des Kraftkolberis 4) ist eine Kamm-'·; 7 mit variablem Druck, die selektiv über ein später bebchriebenes Steuerventil mit der Konstantdruck-Kammer oder der Umgebungsatmosphäre verbunden ist Der Kraftkolben 4 ist durch eine Rückholfeder 8 konstant nach rechts in der F i ς. 1 vorgespannt so daß er in einer ursprünglichen Position gehalten ist und an der inneren Oberfläche des Gehäuses 3 anstößt jedoch mit der Ausnahme, daß er nach links (vorwärts) unter Überwindung der Federkraft der Rückholfeder 8 verschoben wird, wenn der Druckunterschied zwischen der Konstantdruck-Karamer 6 und der Kammer 7 mit variablem Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet In einer axial im mittleren Teil des Kraftkolbens 4 geformten Durchgangsbohrung ist ein Steuerkolben 9 mit zylindrischer Gestalt gleitend eingepaßt, der aus einem Hauptkörper

11 und einem damit verschraubter. Hilfsgüed 12 zusammengesetzt ist Ein am äußeren Umfang des Hilfsgliedes

12 geformter flanschförmiger Anschlag 10 und ^in am inneren Umfang der Durchgangsbohrung des Kraftkolbens 4 geformter Flanschabschnitt 4a stehen einander mR einem bestimmten Abstand C gegenüber. Zwischen •dem Steuerkolben 9 und dem Kraftkolben 4 ist eine Druckfeder 13 angebracht, die den Sieuerkolben 9 mit ihrer Federkraft in einer ursprünglichen Position hält, in welcher ein Flanschabschnitt 9/"des Steuerkolbens 9 an der inneren Oberfläche des Gehäuses 3 anliegt. Die Federkraft dieser Kompressionsfeder 13 ist derart gewählt, daß sie geringfügig größer ist als die den Steuerkolben 9 nach links vorspannende Kraft, die aus dem Unterschied des Druckes besteht, der auf die entgegengesetzten Seiten des Steuerkolbens 9 einwirkt, und zwar sogar dann, wenn die Kompressionsfeder 13 in ihrem am vii'.est gedehnten Zustand ist, bei dem wegen der Betätigung des Kraftkolbens 4 durch den Druckunterschied zwischen de: Konstantdruck-Kammer 6 und der Kammer " mit variablem Druck der Flanschabschnitt 4a an dem Anschlag 10 anlieg!, !m zentralen Teil des Steuerkolbens 9 ist eine abgestufte Bohrung geformt, die aus einer Bohrung 9a mit großem Durchmesser und einer Bohrung 9b mit kleinem Durchmesser besteht, wobei in die erstere Bohrung eine Reaktionsscheibe 14 und ein Zwischenkolben 15 als Glied mit großem Durchmesser und in die letztere ein Ventilstößel 16 als Glied mit geringem Durchmesser eingepaßt sind. Die Reaktionsscheibe 14, die aus einem weichen Material, wie Gummi, weichem Kunstharz oder ähnlichem besteht, überträgt die von dem Ventilstößel 16 und dem Steuerkolben 9 ausgeübte Kraft über den Zwischenkolben 15 auf einen

nachfolgend beschriebenen Krafthebel 17, und erlaubt dabei eine Relativbewegung zwischen dem Ventilstößel 16 und dem Steuerkolben 9. Die Reaktionsscheibe 14 und der Zwischenkolben 15 bilden zusammen einen Zwischenmechanismus 20. Der Ventilstößel 16 ist an der Spitze der Betätigungsstange 1 befestigt, so daß er zusammen mit dieser bewegbar ist. Die Betätigungsstange 1 ist durch die Druckfedern 18 und 19 konstant in Rückwärts- oder Rückziehrichtung (nach rechts in der F i g. 1) vorgespannt.

Auf dem Steuerkolben 9 ist ein erster Ventilsitz 9c und auf dem Ventilstößel 16 ist ein zweiter Ventilsitz 16a geformt. Gegenüberliegend zu diesen beiden Ventilsitzen ist ein Ventilteller bzw. Ventilglied 21 angeordnet, das keiner weiteren Erläuterung bedarf, da es be- is kannt ist. Es ist durch eine Druckfeder 18 gegen die beiden Ventilsitze 9c, 16a vorgespannt und stellt somit zusammen mit dem ersten Ventilsitz 9c ein Unterdruckventil und zusammen mit dem zweiten Ventilsitz 16a ein Luftventil dar. In der F i g. 1 ist der erste Ventilsitz 9c im Abstand zum Ventilteller 21 angeordnet und der zweite Ventilsitz 16a steht in Kontakt mit dem Ventilglied, um das Vakuumventil zu öffnen und das Luftventil zu schließen, so daß die Kammer 7 mit variablem Druck über einen Verbindungsdurchgang 9d, einer Zwischenkammer 22, das Vakuumventil und einen Verbindungsdurchgang 9e mit der Konstantdruck-Kammer 6 verbunden ist, jedoch abgetrennt oder isoliert von der Umgebungsatmosphäre. Wenn die Betätigungsstange 1 nach links (in der Fig. 1) geschoben wird, so daß der zweite Ventilsitz 16a von dem Ventilglied 21 gelöst wird und in Berührung mit dem ersten Ventilsitz 9c tritt, dann wird die Kammer 7 mit variablem Druck von der Konstantdruck-Kammer 6 abgetrennt (isoliert) und tritt über einen Durchgang 23 mit der Umgebungsatmo-Sphäre in Verbindung. Mit anderen Worten besteht ein Steuerventil 24 zur Steuerung des Druckunterschieds zwischen der Kammer 7 mit variablem Druck und der Konstantdruck-Kammer 6 aufgrund der Relativbewegung (Verschiebung) des Steuerkolbens 9 und der Beta- *o tigungsstange 1, aus drei Elementen, d. h. dem ersten Ventilsitz 9c, dem zweiten Ventilsitz 16a und dem Ventilgiied 21.

Obwohl die Ausgangsgröße des Zwischenmechanismus 20 auf den Krafthebel 17 übertragen wird, wie be- reits erläutert, wird die Ausgangsgröße des Kraftkolbens 4 ebenfalls auf den Krafthebel 17 übertragen, so daß folglich die Kraftsumme der beiden Ausgangsgrößen auf die Druckstange 2 übertragen wird Sie wird also die Ausgangsgröße des Unterdruck-Verstärkers 100. Der Krafthebel 17 liegt an seinem ersten Eingangsende 17a am Ausgangsvorsprung 15a des Zwischenkolbens 15 an und an seinem zweiten Eingangsende 176 an seinem Ausgangs-Meuilpaßstück 46, welches in den Kraftkolben 4 eingebettec ist, sowie an seinem mittleren Abschnitt an einem Eingangsvorsprung 2a der Druckstange 2, so daß die Summe der Ausgangsgröße von dem Kraftkoiben 4 und dem Zwischenmechanismus 2 an die Druckstange 2 übertragen wird, und dabei eine Relativbewegung des Kraftkolbens 4 und des Zwischen- mechanismus 20 ermöglicht ist Obwohl in der Fig. 1 nur ein Krafthebel dargestellt ist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel tatsächlich drei vorhanden, und zwar um jeweils 120° zueinander versetzt Das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Glied zur Verbindung des Lö- sens des Krafthebels 17, das gleichzeitig der Rückholfeder 8 als Sitz dient.

Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Staubkappe

und mit 27,28 und 29 sind jeweils Dichtungen bezeichnet. Die Bezugszeichen 31 und 32 bezeichnen einen Filter. Ein Anschlagglied 33 ist am Steuerkolben 9 befestigt und steht mit einem Teil des Ventilstößels 16 im Eingriff, wobei es gleichzeitig die Relativbewegung zwischen diesen Teilen begrenzt.

Mit Bezug auf die Fig.2 wird nun der Betrieb des Verstärkers 100 erläutert. In der F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Eingangsgröße und der Ausgangsgröße des Unterdruck-Verstärkers 100 dargestellt. Der zweite (II) und der vierte (IV) Quadrant zeigen jeweils die Beziehung zwischen der Eingangskraft und der Ausgangskraft bzw. zwischen dem Eingangshub und dem Ausgangshub in bezug auf den Unterdruck-Verstärker 100 selbst. Andererseits zeigt der dritte (III) Quadrant die Beziehung zwischen dem Hub und der Belastung im hydraulischen Bremsmechanismus (zusammengesetzt aus dem Hauptzylinder 102, der Vorderradbremse 104 und der Hinterradbremse 105), also einem Mechanismus, der unter dem Einfluß des Verstärkers 100 steht, wobei die dargestellte Kurve dem allgemeinen Verlauf entspricht.

Zunächst werden in das Diagramm ausgehend von einem gegebenen Punkt auf der Kurve im dritten (III) Quadrant jeweils gerade parallele Linien zur Ordinate und zur Abszisse gezogen; dann zieht man wiederum jeweils eine gerade parallele Linie von den Schnittpunkten mit der entsprechenden charakteristischen Linie im zweiten (II) und im vierten (IV) Quadranten zu der Abszisse und zur Ordinate, so daß man einen Schnittpunkt der letzten beiden geraden Linien findet. Wenn man die vielen Schnittpunkte, die man nacheinander in ähnlicher Weise erhält, miteinander verbindet, ergibt sich eine charakteristische Kurve im ersten (I) Quadrant Diese charakteristische Kurve bezeichnet die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Eingangshub und der Eingangskraft eines Unterdruck-Verstärkers 100, wenn dieser die im zweiten (II) und vierten (IV) Quadranten gezeigten charakteristischen Kurvenverläufe aufweist und einen hydraulischen Bremsmechanismus betätigt der die im dritten (III) Quadranten gezeigten Eigenschaften hat Je näher der im ersten (I) Quadranten gefundene Schnittpunkt der einen gegebenen Punkt auf der charakteristischen Kurve des dritten (III) Quadranten entspricht am Schnittpunkt der Koordinaten (Ursprung) liegt umso besser ist das Bremsbetätigungs-»Gefühl« für den Fahrer.

Im unbetätigten Zustand des Verstärkers 100 ist jedes seiner Teile wie in der F i g. t gezeigt positioniert, d. h., daß die Betätigungsstange 1 unter der Einwirk, ng der Druckfedern 18, 19 in einer zurückgezogenen Stellung gehalten ist; die Kammer 7 mit variablem Druck steht mit der Konstantdruck-Kammer 6 in Verbindung, so daß die beiden Seiten des Kraftkolbens 4 auf identischem Druck gehalten sind, da das Ventilglied 21 von dem ersten Ventilsitz 9c beanstandet ist Folglich wird der Kraftkolben 4 gegen die innere Oberfläche des Gehäuses 3 aufgrund der Wirkung der Rückholfeder 8 gedrückt und der Steuerkolben 9 wird durch die Druckfeder 13 ebenfalls gegen die innere Oberfläche des Gehäuses 3 gedrängt Wenn in diesem Zustand das Bremspedal 101 gedruckt wird, dann wird die Betätigungsstange 1 (nach links in der F i g. 1) vorgeschoben und gleichzeitig der Ventilstößel 16 und das Ventilglied 21 nach vorwärts geschoben, so daß folglich die Kammer 7 mit variablem Druck aufgrund des Kontaktes des Ventilglieds 21 mit dem ersten Ventilsitz 9c von der Konstantdruck-Kammer 6 getrennt wird. Der Hub der Betäti-

gungsstange 1 ist zu diesem Zeitpunkt ein sogenannter Leerlaufhub, der in der F i g. 2 mit A bezeichnet ist. Bei diesem Ausführimgsbeispiel verbleibt sogar zu diesem Zeitpunkt, wenn die Betätigungsstange 1 durch den Anfangshub vorgeschoben worden ist, ein kleines Spiel (Abstand ) B übrig zwischen dem Ventilstößel 16 und der R<*aktionsscheibe 14, die beide in einem nichtberührendvn Zustand bleiben, wie in der F i g. 3 zu sehen ist.

Wenn die Betätigungsstange 1 weiter vorgeschoben wird, nachdem das Ventilglied 21 in Berührung mit dem ersten Ventilsitz 9c geraten ist, dann steht der zweite Ventilsitz 16a im Abstand zum Ventilglied 21, so daß die Kammer 7 mit variablem Druck mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht und Luft in sie einströmen kann, so daß der Druck ansteigt. Dadurch wird der Druck auf den entgegengesetzten Seiten des Kraftkolbens 4 verschieden oder ungleich, so daß der Kraftkolben 4 entgegen der Kraft der Rückholfeder 8 rasch vorgeschoben wird, um den Krafthebel 17 um den Ausgangsvorsprung 15a des Zwischenkolbens 15 als Gelenkpunkt zu drehen. Die Druckstange 2, die am mittleren Teil des Krafthebels 17 anliegt, wird folglich vorgeschoben. Der Steuerkolben 9 bleibt unabhängig von dem Vorschub des Kraftkolbens 4 stationär und wird im Anschlag an der inneren Oberfläche des Gehäuses 3 mit seinem Flanschabschnitt 9/gehalten. Somit verläuft die das Verhältnis zwischen dem Eingangshub und dem Ausgangshub im vierten (IV) Quadranten der Fig.2 bezeichnende charakteristische Kurve parallel zur Ordinate Diese Erscheinung wird nachfolgend in diesem Zusammenhang als »Hubsprung« bezeichnet

Wenn die Druckstange 2 vorgeschoben wird, um den Kolben des Hauptzylinders 102 zu verschieben, dann wird der Druck hierin angehoben und folglich eine die Druckstange 2 zurückschiebende Reaktionskraft erzeugt Diese Kraft wird über den Krafthebel 17 auf den Kraftkoiben 4 und den Zwischcnkölbcii 15 übertragen. Obwohl die auf den Zwischenkolben 15 übertragene Kraft andererseits mittels der Reaktionsscheibe 14 auf den Steuerkolben 9 übertragen wird, wird sie letztlich vom Gehäuse 3 aufgenommen, da der Steuerkolben 9 fortwährend an der inneren Oberfläche des Gehäuses 3 anliegt. Da nun der Ventilstößel 16 ohne Berührung mit der Reaktionsscheibe 14 stillsteht, wird die Betätigungsstange 1 durch keine andere Kraft als die Federkraft der Druckfedern 18, 19 beaufschlagt so daß kein Anstieg der Eingangskraft erfolgt ist.

Die charakteristische Kurve, die die Beziehung zwischen der Eingangskraft und der Ausgangskraft im zweiten (I I) Quadranten der F i g. 1 zeigt, verläuft parallel zur Abszisse. Diese Erscheinung wird nachstehend in diesem Zusammenhang als »Kraftsprung« bezeichnet

Wenn der Kraftkolben 4 um die Strecke Cvorgeschoben ist, dann stößt sein Flanschabschnitt 4a am Anschlag 10 an, so daß nunmehr eine einheitliche Bewegung des Kraftkolbens 4 und des Steuerkolbens 9 hervorgerufen wird. Zum Zeitpunkt des Anstoßens des Flanschabschnitts 4a am Anschlag 10, beginnt der Ventilstößel 16 die Reaktionsscheibe 14 zu berühren, da das Spiel zwischen beiden Teilen derart gewählt oder konstruiert wurde.

Nach dem Beginn der einheitlichen bzw. gemeinsamen Bewegung des Kraftkolbens 4 und des Steuerkolbens 9, und nach Beginn der Berührung zwischen der Reaktionsscheibe 14 und dem Ventilstößel 16, werden die an die Betätigungsstange 1 angelegte Kraft F\ und die an der Druckstange 2 erzeugte Ausgangsgröße Fi verändert, wobei eine lineare Beziehung aufrechterhalten wird, wie sie durch die folgende Gleichung gegeben ist:

F,-(I+ !//■;-s./Fi-/
hierbei bedeuten

r. Hebelverhältnis des Krafthebels 17 (die Länge zwischen dem Kontaktpunkt mit der Druckstange 2 ίο und dem zweiten Eingangsseitenende wird dividiert durch die Länge zwischen dem Kontaktpunkt und dem ersten Eingangsseitenende)

s: Verhältnis zwischen der Kontaktfläche der Reaktionsscheibe 14 mit dem Zwischenkolben 15 und der Kontaktfläche der Reaktionsscheibe 14 mit dem Ventilstößel 16 (Quotient: der erstgenannte Ausdruck wird durch den letztgenannten dividiert)

/ι: Federkraft der Druckfeder 18,19

fr. Federkraft der Druckfeder 8

cc. Sprungbelastung (die in der Reaktionsscheibe 14 erzeugte Rückholkraft während der Zeit, wenn die Reaktionsscheibe 14 in Berührung mit dem Ventilstößel 16 deformiert ist).

Der Eingangshub ΛΊ der Betätigungsstange 1 und der Ausgangshub Xi der Druckstange 2 verändern sich entlang der geraden Linie, die durch die folgende Gleichung gegeben ist:

hierbei bedeuten

A: Leerlaufhub

C: der maximale Abstand (Spiel) zwischen dem Flanschabschnitt 4a und dem Anschlag 10 (anfäng-

i:«i α ι * i\

iinici j-ivoianuj.

Der Eingangshub der Betätigungsstange 1 und ihre Eingangskraft verändern sich also gemäß dem Verlauf, wie er mit der durchgezogenen Linie im ersten (I) Quadranten der Fig.2 gezeigt ist; dies bedeutet eine Verminderung des Eingangshubes um einen großen Betrag im Vergleich mit einem Fall, bei dem kein »Hubsprung auftritt Wie aus dieser gleichen Figur klar entnehmbar ist, ist das Bremsgefühl in diesem Fall ganz ausgezeichnet, da der Eingangshub im wesentlichen proportional zur Eingangskraft verläuft
Der Betriebszustand beim Drücken des Bremspedals 101 wurde vorstehend bereits im einzelnen erläutert Ein vollständig umgekehrter Durchlauf wird ausgeführt, wenn das Bremspedal 101 gelöst wird, so daß es in der F i g. 1 gezeigten Zustand zurückkehrt

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls vorgesehen, daß ein Kraftsprung zusätzlich zu dem Hubsprung erfolgt, so daß eine neuartige Erscheinung der Erzeugung des Eingangshubes, der nahezu proportional zur Eingangslast ist, erzielt wird, die nicht lediglich auf die Verminderung des Eingangshubes beschränkt ist Sogar wenn der Kraftsprung nicht erzeugt wird, kann die Wirkung einer Eingangshub-Verminderung erwartet werden, wie in der unterbrochenen Linie in F i g. 2 gezeigt

Mit Bezug auf die F i g. 4 wird nun kurz ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die Rückholfeder 36 des Kraftkoibens 35 nicht direkt auf den Krafikolben 35 einwirkt sondern indirekt über den Krafthebel 37, so daß sich ein Unterschied zum vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ergibt Bei diesem Auf-

ίο

bau kann die Rückholfeder 36 gleichzeitig die Funktion erfüllen, welche die Druckfeder 13 im vorher erläuterten Ausführungsbeispiel beim Zurückhalten des Steuerkolbens in seiner ursprünglichen Position während des Anfangsstadiums des Bremshubes erfüllt. Da die übrigen Teile dem vorherigen Ausführungsbeispiel fast gleich sind, wird eine weitere Erläuterung der Einzelheiten weggelassen.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens liegt auch ein Kraftverstärker, der anstelle der Unterdruckquelle der erläuterten Ausführungsbeispiele eine positive Druckquelle verwendet. In diesem Fall ist jedoch die Konstantdruck-Kammer fortwährend der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt und eine positive Druckquelle 106 ist mit dem Durchgang 23 verbunden, wie in der F i g. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist

Es soll zusätzlich angemerkt werden, daß der erfindungsgemäße Kraftverstärker nicht auf die Verwendung mit einem Bremsbetätigungsmechanismus beschränkt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

55

60

ei

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fluiddruck-Verstärker, insbesondere für die Betätigung von Fahrzeugbremsen, mit einem Gehäuse (3), einem Eingangsglied (1), einem Ausgangsglied (2), einem in dem Gehäuse (3) beweglich angeordneten Kraftkolben (4), der das Gehäuse (3) in eine Kammer (6) mit konstantem Druck und eine Kammer (7) mit veränderlichem Druck unterteilt und durch einen Druckunterschied zwischen den beiden Kammern (6,7) betätigbar ist, mit einem Steuerventil (24), das einen durch das Eingangsglied (1) betätigbaren Ventilkolben (16), zwei Ventilsitze (9c; 16a; und ein Ventilelement (21) umfaßt, das unter Steuerung des mit einem (16a^der beiden Ventilsitze versehenen Ventilkolbens (16) entweder gegen den einen oder gegen den anderen der beiden Ventilsitze (9c, t6a) andrückbar ist, um die Kammer (7) mit veränderbarem Druck entweder mit der Kammer (6) mit konstantem Druck öder mit einer Queüe höheren Drucks zu verbinden, ferner mit einem die Betätigungskraft vom Eingangsglied (1) über den Ventilkolben (16) zum Ausgangsglied (2) übertragenden Zwischenmechanismus (20), mit einer die sich aus der über den Zwischenmecbanismus (20) übertragenenen Betätigungskraft und der Arbeitskraft des Kraftkolbens (4) ergebende Ausgangskraft auf das Ausgangsglied (2) übertragenden und dabei eine Relativbewegung zwischen dem Kraftkolben (4) und dem Zwischenmechanismus (20) gestattenden Übertragungsvorrichtung (17) und mit einem Steuerkolben (9), der bezüglich des Kraftkolbens (4) und des Gehäuses (3) beweglich angeordnet ist und sowohl den anderen (9cjder beiden Ventilsitze als auch das Ventilelement (21) des Steuerventils (24) trägt, d a -durch gekennzeichnet,