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Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für
Bremssysteme in Kraftfahrzeugen. Durch derartige
Bremskraftverstärker wird die von dem Fahrer auf das Bremspedal
ausgeübte Kraft verstärkt. In der Regel ist dem
Bremskraftverstärker ein Hauptzylinder nachgeschaltet, der die
von dem Bremskraftverstärker abgegebenen Kräfte auf die einzelnen
Bremsgehäuse an den mit den mit den Rädern verbundenen
Bremsscheiben verteilt.
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Mit dem Bremspedal steuert der Fahrer in der Regel eine
Hilfskraft in Form einer Druckdifferenz, welche auf eine
bewegliche Wand einwirkt. Diese bewegliche Wand wirkt auf ein
Ausgangsglied des Verstärkers. Der Differenzdruck kann
beispielsweise dadurch entstehen, dass in eine von zwei mit
Vakuum gefüllten Kammern eine der gewünschten Kraft am
Ausgangsglied entsprechende Luftmenge mit Atmosphärendruck
gefüllt wird. Um die in die sogenannte Arbeitskammer
einzulassende Luftmenge zu steuern dient ein Ventil, welches
durch ein mit dem Pedal der Bremse gekoppeltes Eingangsglied
beaufschlagt wird.
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Die Arbeitsweise von pneumatisch arbeitenden
Bremskraftverstärkern ist hinlänglich bekannt und soll daher an
dieser Stelle nicht ins einzelne gehend näher beschrieben werden.
Einzelheiten hierzu können beispielsweise dem Bremsen-Handbuch,
erschienen im Bartsch Verlag, Ottobrunn bei München, 07.
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Auflage, 1981 Seiten 77 bis 94 entnommen werden.
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Wie schon erläutert, werden bei einem Kraftfahrzeug die Bremsen
dadurch betätigt, daß über das Bremspedal ein mit dem
Eingangsglied gekoppelter Ventilkörper von seinem Ventilsitz
entfernt wird und damit der Luft der Umgebung Zutritt in die mit
Vakuum gefüllte Arbeitskammer verschafft. Durch das Verschieben
der beweglichen Wand wird der zu dem Ventil gehörende Ventilsitz
dem Ventilkörper nachgeführt, so daß das Ventil schließt, wenn
der der Stellung des Pedals entsprechende Druck in der
Arbeitskammer herrscht. Auf diese Weise schließt das Ventil von
selbst wieder, wenn der der Stellung des Pedals entsprechende
Druck in der Arbeitskammer erreicht ist. Bei einem
ordnungsgemäßen Arbeiten des Ventils ist somit ein Blockieren der
Bremsen ausgeschlossen.
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Anders liegen die Dinge allerdings, wenn das Ventil nicht mehr
richtig schließt. Das bedeutet, daß noch weiter Luft in die
Arbeitskammer gelangen kann, obwohl der Ventilsitz über die
bewegliche Wand und einen mit ihr gekoppeltes Steuergehäuse gegen
den Ventilkörper gepresst wird. Die Zufuhr von Luft mit
Atmosphärendruck wird damit von der Stellung des Pedals
unabhängig, so dass die Bremsen des Fahrzeuges blockieren.
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Die Erfindung geht daher aus von einem Bremskraftverstärker der
sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung.
Aufgabe Erfindung ist es ein Blockieren der Bremsen bei einem
nicht ordnungsgemäß schließenden Ventil zu verhindern. Die
Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung
besteht im Prinzip also darin die Arbeitskammer mit einer
zusätzlichen Baugruppe zu versehen, durch welches man den in der
Arbeitskammer eintretende Luft ablassen kann, falls diese in die
Arbeitskammer eintritt ohne daß von dem Fahrer der Wunsch zu
bremsen dargestellt wird.
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Die Sicherheitsmittel, insbesondere als Sicherheitsventil
ausgeführt sein können, sollen verhindern, dass durch eine
Leckage einströmende Luft in der Arbeitskammer einen Druck
aufbaut, welcher an dem Ausgangsglied des Verstärkers eine die
Bremsen betätigende und damit blockierende Kraft herbeiführt.
Andererseits soll daß Sicherheitsventil aber auch geschlossen
werden, wenn das Einlaßventil öffnet und entsprechend dem Wunsch
des Fahrers Bremskraft aufgebaut werden soll bzw. Luft in die
Arbeitskammer gelassen werden soll. Um dies in einfache Weise zu
erreichen empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die
Anwendung zumindest eines der Merkmale nach Anspruch 2.
Entsprechend dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das
Sicherheitsventil im Normalzustand geöffnet. Weiterhin schließt
das Sicherheitsventil, wenn die bewegliche Wand bzw. das
Steuergehäuse sich hinreichend weit von einem geeigneten
örtlichen Bezugspunkt (z. B. dem Gehäuse des Verstärkers)
entfernt. In diesem Fall herrscht offensichtlich ein ausreichend
großer Druck in der Arbeitskammer, der die bewegliche Wand bzw.
das Steuergehäuse hinreichend weit weg von dem Bezugspunkt
verschiebt.
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Weiterhin ist es möglich, daß Sicherheitsventil durch den
Differenzdruck an der beweglichen Wand zu steuern. Eine vom
Differenzdruck an der beweglichen Wand abhängige Steuerung des
Sicherheitsventils kann dadurch geschehen, daß die Arbeitskammer
mit einer Blende versehen ist, über welche die durch die Leckage
in die Arbeitskammer eintretende Luft zu einer Drucksenke hin,
beispielsweise der Vakuumkammer, abgeleitete wird. Unterstellt
man, daß bei dem von dem Fahrer gewünschten Öffnen des
Einlaßventil eine erheblich größere Luftmenge als bei einer
Leckage in die Arbeitskammer einströmt, so wird die zusätzlich
einströmende Luft durch die Blende nicht mehr abgelassen und es
baut sich ein Druck in der Arbeitskammer auf, welcher genügt, um
das Sicherheitsventil zu schließen.
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Da die Steuerung des Sicherheitsventil davon abhängig gemacht
werden soll, ob der Fahrer gerade einen Wunsch zum Bremsen hat
oder nicht empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die
Merkmalskombination nach Anspruch 7 anzuwenden. In
Bremskraftverstärker wird vielfach zur Begrenzung des rückwärts
gerichteten Weges des Pedals ein Keil vorgesehen, welcher mit dem
Pedal bzw. dem Eingangsglied verbunden ist. Daher ist es
empfehlenswert den Abstand der beweglichen Wand von dem Keil als
Merkmal dafür anzuwenden, ob das Sicherheitsventil geöffnet oder
geschlossen sein soll.
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Eine andere sehr vorteilhafte Steuerungsmöglichkeit für das
Sicherheitsventil ist mit den Merkmalen nach Anspruch 8
beschrieben. Dabei ist eine nur von dem Differenzdruck zwischen
Arbeitskammer und einer Drucksenke insbesondere der Vakuumkammer
abhängige Steuerung vorgesehen. Die Steuerung kann dabei wieder
nach dem oben beschriebenen Prinzip geschehen, daß eine Blende
vorgesehen ist, welche zwar einen Druckausgleich zwischen
Arbeitskammer und Vakuumkammer bei einer Luftzufuhr infolge
Leckage ermöglicht, die aber einen Druckaufbau bei Öffnung des
Einlaßventiles zuläßt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt
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Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Vakuum-Bremskraftverstärker mit
geöffnetem Sicherheitsventil und
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Fig. 2 den Ausschnitt des Vakuum-Bremskraftverstärkers nach Fig.
1 3 geschlossenem Sicherheitsventil.
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In Fig. 1 ist der Steuerbereich 1 eines gebräuchlichen Vakuum-
Bremskraftverstärkers dargestellt. Dabei ist ein Eingangsglied 2
mit einem nicht dargestellten Bremspedal gekoppelt. Mit dem
Eingangsglied 2 ist einstückig ein Ventilkörper 3 verbunden,
welcher mit einem Verschlußelement 4 auf einem Ventilsitz 5
aufsetzt. Das aus dem Verschlußelement 4 und dem Ventilsitz 5
gebildete Ventil ist ein sogenanntes Einlaßventil, über welches
die Zufuhr von Luft in eine Arbeitskammer 6 steuerbar ist. Die
Arbeitskammer 6 ist durch eine bewegliche Wand 7 von einer
Vakuumkammer 8 getrennt, wobei die bewegliche Wand 7 mit einem
Steuergehäuse 9 verbunden ist und das Steuergehäuse entsprechend
dem an der beweglichen Wand 7 herrschenden Differenzdruck
verschiebt.
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Der Ventilkörper 3 wirkt in an sich bekannter Weise über einen
Stempel auf einen Reaktionsglied ein, welches die über den
Stempel und das Steuergehäuse 9 ausgeübte Kraft auf ein
Ausgangsglied 10 überträgt. In der in Fig. 1 dargestellte
Stellung ist das aus dem Verschlußelement 4 und dem Ventilsitz 5
gebildete Ventil geschlossen, was den Normalzustand entspricht.
In diesen Zustand ist die Arbeitskammer 6 mit Vakuum gefüllt,
wobei die Arbeitskammer 6 wie in der Zeichnung nicht näher
dargestellt durch die bewegliche Wand 7 und eine Wand 11 des
Gehäuses abgegrenzt ist. Ist das Ventil 4, 5 intakt so bleibt die
bewegliche Wand 7 und damit auch das Steuergehäuse 9 in der
gezeigten Lage stehen und es wird keine Kraft auf das
Ausgangsglied 10 ausgeübt.
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Für den Fall, daß das Ventil 4, 5 eine Leckage besitzt kann aber
etwas Luft in die Arbeitskammer fließen, so daß sich dort
allmählich ein Druck aufbaut, der infolge des Differenzdruckes
gegenüber der Vakuumkammer 8 die bewegliche Wand 7 und das
Steuergehäuse 9 in Fig. 1 nach links verschiebt. Da das
Steuergehäuse 9 mit dem Ventilsitz 5 verbunden ist würde durch
die Bewegung des Steuergehäuses das Ventil 4, 5 an sich wieder
geschlossen werden. Aufgrund der Leckage wird aber die Zufuhr von
Luft über das defekte Ventil 4, 5 nicht gestoppt, so daß sich das
Steuergehäuse 9 immer mehr nach links verschiebt und so über das
Ausgangsglied 10 den nachgeschalteten Hauptzylinder und damit das
Bremssystem betätigt. Auf diese Weise blockieren schließlich die
Bremsen, obwohl der Fahrer das Bremspedal gar nicht betätigt hat.
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Um dies zu verhindern dient das erfindungsgemäße
Sicherheitsventil 12, welches in der in Fig. 1 gezeigten
Normallage geöffnet ist. Um das Ventil offen zu halten stützt
sich der Ventilkörper 13 über einen Bestätigungsstößel 14 an der
Gehäusewand 11 ab. Durch den Ventilkörper 13 wird somit eine
Blende 15 offengehalten, die die Arbeitskammer 6 mit der
Vakuumkammer 8 verbindet. Ein sich in der Arbeitskammer 6
allmählich durch die Leckage aufbauender Druck wird somit über
die Blende 15 abgebaut, da die Luft in die Vakuumkammer 8
abströmen kann. Die Länge des Ventilstößel 14 ist somit so lang
gewählt, daß er sich im Normalzustand an der Gehäuseswand 11
abstützen kann und dabei den Ventilkörper 13 im Abstand zu dem
zugeordneten Ventilsitz hält, so daß die Blende 15 die beiden
Kammern miteinander verbinden kann.
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Wird nun in das Eingangsglied 2 mittels des nicht dargestellten
Pedals in Fig. 1 nach links verschoben so öffnet sich das Ventil
4, 5 und eine erhebliche Menge an Luft kann in die Arbeitskammer 6
einströmen. Die Blende 15 ist in ihrer Weite nun so gewählt, daß
sie zwar für einen Ausgleich des Drucks zwischen Arbeitskammer 6
und Vakuumkammer 8 sorgen kann wenn nur eine geringe Luftmenge
durch Leckage des Ventils 4, 5 in die Arbeitskammer 6 gelangt. Ist
aber die einströmende Luftmenge durch Öffnen des Ventils 4, 5 sehr
viel größer, so kann sich ein Druck in der Arbeitskammer 6
aufbauen, durch welchen die bewegliche Wand 7 und damit auch der
Steuergehäuse 9 soweit nach links verschoben werden, dass der
Bestätigungsstößel 14 von der Gehäusewand 11 abhebt, so daß unter
der Vorspannung einer Ventilfeder 16 der Ventilkörper 13 die
Blende 15 verschließt. Dabei muß die Blende 15 einen so großen
Strömungswiderstand besitzen und die Feder 16 eine so große
Vorspannung aufweisen, daß trotz des wachsenden Drucks in der
Arbeitskammer 6 das Sicherheitsventil 12 geschlossen bleibt. Der
Zustand des geschlossenem Sicherheitsventils 12 ist in Fig. 2
dargestellt. Eine weitere Möglichkeit für eine Abstützung des
Bestätigungsstößel 14 bildet ein Keil 17, welcher mit dem
Eingangsglied 2 in Verbindung steht.
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Vorstehend wurde beschrieben, wie das Sicherheitsventil durch
einen über einen Weg gesteuerten Bestätigungsstößel in Verbindung
mit einer Blende gesteuert werden kann. Eine weitere Möglichkeit
ist in den Fig. 1 und 2 ebenfalls angedeutet. Hierbei handelt
es sich darum, das Sicherheitsventil nur mit Hilfe des in der
Arbeitskammer herrschenden Druckes zu steuern, wobei wiederum
eine Blende 18 Verwendung findet. Das statt des
Sicherheitsventils 12 einsetzbare zweite Sicherheitsventil 20
besitzt einen Ventilkörper 22 der mittels einer Feder 23
offengehalten wird. Bei diesen im Normalzustand des
Bremskraftverstärkers herrschenden Schaltzustand des
Sicherheitsventils kann wiederum ein durch Leckage des Ventils
4, 5 sich aufbauender Druck in der Arbeitskammer 6 abgebaut
werden, indem die Luft über die Blende 18 von der Arbeitskammer 6
in die Vakuumkammer 8 abströmt. Wird das Ventil 4, 5 durch
Betätigung des Eingangsgliedes 2 geöffnet, so lässt die Blende
einen Druckaufbau durch die vermehrt einströmende Luft in der
Arbeitskammer zu. Der wachsende Druck wirkt auf den Ventilkörper
22 ein, der gegen die Blende 18 entgegen der Kraft der Feder 23
verschoben wird und somit die Blende 18 verschließt. Damit kann
dann der Bremskraftverstärker wie üblichen betätigt werden. Im
Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, daß die Blende derart
dimensioniert wird, daß sie ohne Sicherheitsventil eine
Sicherheitsfunktionen gegenüber der Leckage des Ventils 4, 5
auszuführen vermag. Dabei ist die Blende zu eng gewählt, daß sie
zwar geringe Luftmengen infolge von Leckage von der Arbeitskammer
in die Vakuumkammer 8 zu transportieren vermag, einem Druckaufbau
in der Arbeitskammer 6 infolge der Öffnung des Ventils 4, 5 aber
nicht entgegensteht. Dabei müssen allerdings die durch das
abströmen von Luft aus der Arbeitskammer 6 in die Vakuumkammer 8
in dieser auftretenden Verluste an Vakuum ersetzt werden.
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Wird der Ventilkörper 22 durch eine Membran gebildet, so wird die
Blende 18 umgebende Raum verschlossen und kann nicht für einen
Druckausgleich bei Leckage sorgen.