Es
ist demgegenüber
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bremskrafterzeuger
der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, der eine zuverlässige mechanische
Entkopplung der Bremskrafterzeugung von dem mechanisch betätigten Bremspedal
ermöglicht
und der selbst bei lang andauernden Bremsvorgängen unter geringem Stromverbrauch
thermisch stabil arbeiten kann.
Diese
Aufgabe wird durch einen Bremskrafterzeuger der eingangs bezeichneten
Art gelöst,
bei dem die Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung eine
nach Maßgabe
der erfassten Pedalbetätigung elektromagnetisch
betätigbare
Steuerventilanordnung und eine mit der Steuerventilanordnung gekoppelte
Kammeranordnung aufweist, wobei die Kammeranordnung mit einer Unterdruckkammer
und einer von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand getrennte, über die
Steuerventilanordnung fluidisch mit dieser verbindbare Arbeitskammer
ausgebildet ist, wobei weiter die Steuerventilanordnung ein erstes
elektromagnetisch betätigbares
Steuerventil aufweist, über
das die Arbeitskammer mit der Atmosphäre oder einer Druckquelle verbindbar
ist, und wobei die Steuerventilanordnung ein zweites elektromagnetisch
betätigbares
Steuerventil aufweist, über
das die Arbeitskammer mit der Unterdrucckammer verbindbar ist.
Durch
die Verwendung einer Steuerventilanordnung mit zwei unabhängig voneinander
elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventilen lässt
sich erfindungsgemäß auf einfache
Weise nach Maßgabe der
tatsächlichen
Bremspedalbetätigung
ein Differenzdruck an der beweglichen Wand einstellen, indem beispielsweise über eine
vorbestimmte Zeit bis zum Erreichen des gewünschten Differenzdrucks an der
beweglichen Wand das erste elektromagnetisch betätigbare Steuerventil geöffnet wird
und das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil dabei
geschlossen gehalten wird. Sobald sich an der beweglichen Wand dann
der gewünschte
Differenzdruck eingestellt hat, so dass auf die Hauptbremszylinderanordnung
zur Erzeugung eines gewünschten
hydraulischen Bremsdrucks eine bestimmte Betätigungskraft ausgeübt wird,
wird die Ansteuerung des ersten elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventils beendet, so dass dieses wieder schließt. Der
somit eingestellte Zustand kann dann für eine gewünschte Zeit aufrechterhalten
werden.
Soll
in der Folge der Differenzdruck an der beweglichen Wand weiter erhöht werden,
das heißt ist
es wegen einer intensiveren Bremspedalbetätigung oder aufgrund der Einwirkung
eines Fahrzeugregelsystems erforderlich, den hydraulischen Bremsdruck
weiter zu erhöhen,
so kann das erste elektromagnetisch betätigbare Steuerventil erneut
angesteuert und geöffnet
werden, bis der Differenzdruck wieder seinen gewünschten Sollwert erreicht.
Soll
hingegen die Bremswirkung reduziert werden, das heißt hydraulischer
Bremsdruck abgebaut und demnach auch der Differenzdruck an der beweglichen
Wand abgebaut werden, so wird beispielsweise das zweite elektromagnetisch
betätigbare
Steuerventil angesteuert, so dass über dieses der Überdruck
in der Arbeitskammer je nach Bedarf teilweise oder vollständig abgebaut
werden kann.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens
eines der Steuerventile eine an dem Steuerventilgehäuse festgelegte
Spule und einen vermittels der Spule relativ zu dieser verlagerbaren
magnetischen Anker aufweist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich
eine zuverlässig
wirkende Steuerventilanordnung, bei der die auftretenden Reaktionskräfte in das
Steuerventilgehäuse
eingeleitet werden können.
Hinsichtlich des verlagerbaren magnetischen Ankers kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass dieser mit einem
Ventilkörper
des jeweiligen Steuerventils zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt
oder integral mit diesem ausgebildet ist. Dadurch lässt sich
eine einfache und zuverlässige
Betätigung
der Ventilkörper und
damit der Steuerventile erreichen.
Ferner
kann hinsichtlich der Ausbildung der elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventile vorgesehen sein, dass jedem der Steuerventile ein
Ventildichtelement zugeordnet ist, das mit dem Ventilkörper zur
Ausbildung eines Ventilsitzes zusammenwirkt, wobei das Ventildichtelement
mit dem Steuerventilgehäuse
zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt oder integral mit diesem ausgebildet
ist.
Um
einen definierten Zustand der jeweils elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventile in einer Ruhestellung, das heißt in einer nicht elektromagnetisch
betätigten
Stellung, gewährleisten
zu können,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der magnetische
Anker oder/und der Ventilkörper
unter Federvorspannung, vorzugsweise unter Vermittlung einer Rückstellfeder,
am Ventildichtelement anliegen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung liegt
der Ventilkörper
immer dann an dem Ventildichtelement an, wenn das diesen zugeordnete
elektromagnetische Steuerventil nicht bestromt wird. Sobald das
elektromagnetische Steuerventil aber bestromt wird, wird der Ventilkörper von
dem diesem zugeordneten Ventildichtelement gegen die Wirkung der
Federvorspannung, insbesondere unter Deformation der Rückstellfeder,
von dem Ventildichtelement abgehoben, so dass der Dichtsitz jeweils
eine fluidische Verbindung zulässt.
Dies bedeutet aber auch, dass die einzelnen elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventile der Steuerventilanordnung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
immer nur kurzzeitig angesteuert werden müssen, um den gewünschten Solldifferenzdruck
an der beweglichen Wand aufzubauen. Ist dieser Solldifferenzdruck
aufgebaut, so kann die Ansteuerung beendet werden und die Ventilkörper bzw.
magnetischen Anker können
sich je nach Betriebszustand unter der Federvorspannung wieder an
das zugeordnete Ventildichtelement anlegen.
Zum
vollständigen
oder teilweisen Abbau des Differenzdrucks ist dann erneut eine temporäre Ansteuerung
der elektromagnetisch betätigbaren Steuerventilanordnung
erforderlich. Im Gegensatz zu den eingangs zum Stand der Technik
getroffenen Ausführungen
ist es also nicht erforderlich, während des gesamten Bremsvorgangs
die elektromagnetisch betätigbare
Steuerventilanordnung zu bestromen, so dass gegenüber dem
Stand der Technik ein geringerer Energieaufwand erforderlich ist,
um die Bremse zu aktivieren, was letztendlich zu einer verbesserten
Energiebilanz und zu einer verbesserten thermischen Festigkeit des
Bremskrafterzeugers führt.
Hinsichtlich
des Betriebs des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
kann insbesondere vorgesehen sein, dass in einer Ruhestellung des
Bremskrafterzeugers im Wesentlichen Druckgleichheit zwischen der
Arbeitskammer und der Unterdruckkammer herrscht und beide Ventilkörper jeweils
an deren zugeordnetem Ventildichtelement dicht anliegen. Ferner
kann vorgesehen sein, dass bei einer Betätigung des Bremspedals unter
Ansteuerung des ersten Steuerventils sich der Ventilkörper des
ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement
abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw.
Druckquelle vorsieht, Schließlich
kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass bei einer Rücknahme der Bremspedalbetätigung unter
Ansteuerung des zweiten Steuerventils sich der Ventilkörper des
zweiten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement
abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und der Unterdruckkammer
vorsieht.
Neben
einer zuverlässigen
Funktionsweise im Normalbetrieb ist es bei modernen Fahrzeugbremsanlagen
auch erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, die gewährleisten,
dass selbst bei einem Ausfall des Systems eine zuverlässige Mindestbremswirkung
erreicht werden kann. Ein derartiger Systemausfall liegt beispielsweise
dann vor, wenn sich die elektromagnetisch betätigbare Steuerventilanordnung
nicht mehr ordnungsgemäß ansteuern
lässt, beispielsweise
weil die Fahrzeugelektronik teilweise ausgefallen ist oder die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
In solchen Notbetriebsfällen
soll zumindest auf rein mechanischem Wege eine eingeschränkte Bremskrafterzeugung
möglich
sein. Dies wird in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung dadurch erreicht,
dass an dem Krafteingangsglied oder an einer mit diesem kraftübertragend
gekoppelten Komponente ein erster Anschlag vorgesehen ist, der bei einer
Betätigung
des Bremspedals bei einer Fehlfunktion des ersten elektromagnetischen
Steuerventils den Ventilkörper
des ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement
abhebt und so eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw.
Druckquelle vorsieht.
Um
jedoch zu gewährleisten,
dass sich eine derartige mechanische Betätigung durch eine mechanische
Wirkverbindung zwischen dem Anschlag und dem Ventilkörper im
Normalbetriebsfall nicht frühzeitig
und unbeabsichtigt einstellt und somit die ordnungsgemäße Funktion
des ersten elektromagnetisch betätigten
Steuerventils beeinträchtigt,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der erste Anschlag
erst nach Überschreiten
eines vorbestimmten Spiels in Wechselwirkung mit dem Ventilkörper des
ersten elektromagnetischen Steuerventils tritt. Das Spiel ist dabei
derart groß dimensioniert,
dass ein Überschreiten
dieses Spiels keinen Zweifel daran lässt, dass das erste elektromagnetisch
betätigbare Steuerventil
nicht korrekt angesteuert wurde und somit ein Systemausfall vorliegen
muss, der eine mechanische Bremskrafterzeugung erforderlich macht.
Die
vorstehend gemachten Ausführungen hinsichtlich
einer Notbetriebssituation aufgrund eines vollständigen oder teilweisen Systemausfalls
bei dem ersten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil gelten
in gleicher Weise für
das zweite elektromagnetisch betätigbare
Steuerventil. Demnach sind zur rein mechanischen Reduzierung der
Bremskraftwirkung gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung Vorkehrungen dahingehend getroffen,
dass an dem Krafteingangsglied oder an einer mit diesem kraftübertragend
gekoppelten Komponente ein zweiter Anschlag vorgesehen ist, der
bei einer Rücknahme
der Betätigung
des Bremspedals bei einer Fehlfunktion des zweiten elektromagnetischen
Steuerventils den Ventilkörper
des zweiten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement
abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer
vorsieht. Gleichermaßen
ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der zweite Anschlag
erst nach Überschreiten
eines vorbestimmten Spiels in Wechselwirkung mit dem Ventilkörper des
zweiten elektromagnetischen Steuerventils tritt.
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich insbesondere
dann, wenn das erste und das zweite elektromagnetisch betätigbare
Steuerventil im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander angeordnet
sind. Der Begriff "spiegelbildlich
zueinander angeordnet" bedeutet
hier nicht, dass die beiden elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventile spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, sondern so angeordnet
sind, dass sie in jeweils entgegengesetzter Richtung betätigbar sind,
so dass sich die vorstehende Funktionsweise durch einfache konstruktive
Mittel erreichen lässt.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kammeranordnung
als Tandem-Kammeranordnung
mit einer ersten Kammeranordnung und einer von dieser getrennten
zweiten Kammeranordnung ausgebildet ist, wobei die erste Kammeranordnung
eine erste Unterdruckkammer und eine von dieser durch eine erste
bewegliche Wand getrennte erste Arbeitskammer aufweist, wobei weiter
die zweite Kammeranordnung eine zweite Unterdruckkammer und eine
von dieser durch eine zweite bewegliche Wand getrennte zweite Arbeitskammer
aufweist, wobei die erste und zweite Kammeranordnung über die Steuerventilanordnung
mit Druck beaufschlagbar sind. Dadurch lässt sich bei unveränderten
Ausgangsdrücken
ein höherer
effektiver Differenzdruck und damit auch eine höhere Bremskraft und letztendlich
ein höherer
hydraulischer Bremsdruck in der Hauptbremszylinderanordnung erzielen.
Ferner
kann der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger
mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen sein, die die
Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung überwacht,
und die elektromagnetischen Steuerventile nach Maßgabe eines
Ausgangssignals der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung, vorzugsweise
unter Berücksichtigung
einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennlinienfeldes,
ansteuert.
Vorstehend
wurde detailliert beschrieben, dass der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger nach
Maßgabe
einer Bremspedalbetätigung
ansteuerbar ist. Zusätzlich
oder alternativ hierzu ist es erfindungsgemäß jedoch auch möglich, dass
das erste oder/und das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil
unabhängig
von einer Betätigung
des Bremspedals nach Maßgabe
vorgegebener Steuerkennlinien oder Regelcharakteristiken ansteuerbar sind.
So kann beispielsweise fahrerunabhängig eine Bremsung an allen
oder einzelnen Bremseinheiten des Fahrzeugs durchgeführt werden,
beispielsweise nach Maßgabe
von Vorgaben der vorstehend bereits mehrfach erwähnten Fahrzeugregelsysteme
(ABS, ESP, TC, etc.).
Um
dem Fahrer trotz der Abkopplung des Bremspedals von der tatsächlichen
Bremskrafterzeugung ein vertrautes Pedalgefühl zu vermitteln, sieht eine
Weiterbildung der Erfindung eine mit dem Krafteingangsglied koppelbare
Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung vor. Diese kann mit verschiedenen Drossel-
und Dämpfungselementen
versehen sein, um ein dem Fahrer vertrautes herkömmliches Pedalverhalten möglichst
realitätsnah
zu simulieren. Bei einer Ausführungsvariante
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
einen Sensor zur Erfassung einer aktuellen Auslenkung des Bremspedals,
insbesondere einen an einer Drehachse des Bremspedals angeordneten
Drehwinkelsensor, aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten
zur Erfassung der Pedalbetätigung
denkbar, beispielsweise durch Sensoren in der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung,
die beispielsweise den Druck in einer hydraulischen oder pneumatischen
Kammer erfassen. Ferner ist es zur Erfassung der Pedalbetätigung auch möglich, die
Bewegung weiterer Komponenten, beispielsweise die Bewegung des Krafteingangsglieds oder
dergleichen unmittelbar zu erfassen.
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Unterdruckkammer
zur Erzeugung eines Unterdrucks mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors
oder mit einer Vakuumpumpe fluidisch verbunden ist.
Die
Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug
mit einem Bremskrafterzeuger der vorstehend beschriebenen Art.
Darüberhinaus
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Bremskraftverstärkers der vorstehend
beschriebenen Art, das die Schritte umfasst:
- a)
Erfassen einer Auslenkung eines Bremspedals bei dessen Betätigung,
- b) Ansteuern des ersten Steuerventils beim Erfassen einer Betätigung des
Bremspedals, so dass der Ventilkörper
des ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement
abgehoben wird und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw.
Druckquelle hergestellt wird,
- c) Beenden der Ansteuerung des ersten Steuerventils, wenn sich
ein der erfassten Bremspedalbetätigung
entsprechender Differenzdruck an der beweglichen Wand eingestellt
hat,
- d) Erfassen einer Reduzierung der Auslenkung des Bremspedals,
- e) Ansteuern des zweiten Steuerventils beim Erfassen der Reduzierung
der Auslenkung des Bremspedals, so dass sich der Ventilkörper des zweiten
Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt
und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und der Unterdruckkammer
vorsieht und
- f) Beenden der Ansteuerung des zweiten Steuerventils, wenn sich
der Differenzdruck an der beweglichen Wand entsprechend der erfassten
Reduzierung der Auslenkung des Bremspedals abgebaut hat.
Bei
diesem Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass bei einer erstmaligen
Inbetriebnahme oder/und zur Wartung des Bremskraftverstärkers die Ruhestellung
des Bremskraftverstärkers,
in der im Wesentlichen keine Druckdifferenz an der beweglichen Wand
vorliegt, durch bedarfsweises Öffnen
und Schließen
zumindest des zweiten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventils in Abstimmung
auf das Ansprechverhalten der Hauptbremszylinderanordnung einstellbar
ist.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es
stellen dar:
1 eine
schematische Übersichtsdarstellung
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers und
der mit diesem gekoppelten Fahrzeugkomponenten und
2 eine
vergrößerte teilweise
geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers.
In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Bremskrafterzeuger
allgemein mit 10 bezeichnet und in einer schematischen Übersichtsdarstellung
gezeigt. Der Bremskrafterzeuger 10 ist mit einem Bremspedal 12 gekoppelt.
Eine Pedalbetätigung
wird über
einen um eine Drehachse D angeordneten Drehwinkelsensor 14 erfasst
und an eine Drehwinkelsensor-Auswerteeinrichtung 16 übermittelt.
Diese übermittelt
an eine elektronische Steuereinheit 18 ein der aktuellen Pedalbetätigung entsprechendes
Signal. Nach Maßgabe
des die aktuelle Pedalbetätigung
charakterisierenden Signals steuert die elektronische Steuereinheit 18 eine
Vakuumpumpe 20 sowie weitere Komponenten des Bremskrafterzeugers 10 an,
wie dies im Folgenden noch erläutert
wird. Darüber
hinaus steuert die elektronische Steuereinheit 18 eine
Bremsleuchte 22 in Reaktion auf eine erfasste Pedalbetätigung an.
Die elektronische Steuereinheit 18 erhält ferner Signale von verschiedenen
Regelsystemen innerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem elektronischen
Stabilitätsprogramm 24,
einem Antiblockiersystem 26, einem automatischen Abstandshaltesystem
(cruise control) 28 oder dergleichen. Die von diesen Programmen
zu der elektronischen Steuereinheit 18 fließenden Signale
werden ausgewertet und zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
genutzt.
In 2 ist
der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 in
teilweise geschnittener Seitenansicht dargestellt. Dieser umfasst
eine Betätigungseinheit 30,
in die ein Krafteingangsglied 32 eingeführt ist. Das Krafteingangsglied 32 ist
an seinem freien Ende mit dem in 2 nicht
gezeigten Bremspedal koppelbar bzw. gekoppelt. Die Betätigungseinheit 30 ist
an eine Kammeranordnung 34 angeschlossen. Die gesamte Anordnung
wird von einer Betätigungsstange 36 durchsetzt,
die zur gemeinsamen Bewegung mit dem Krafteingangsglied 32 gekoppelt
ist und in dieses kraftübertragend
in einer entsprechenden Aufnahme aufnimmt.
In
den in 2 rechten Teil des Bremskrafterzeugers 10 mündet das
stangenförmig
ausgebildete Krafteingangsglied 32. In diesem Bereich ist eine
Steuerventilanordnung 38 vorgesehen. Die Steuerventilanordnung 38 umfasst
ein Steuerventilgehäuse 40,
das relativ zu einem Basisgehäuse 42 des
Bremskrafterzeugers 10 verlagerbar ist. Die Steuerventilanordnung 38 ist
elektromechanisch betätigbar,
wie im Folgenden noch im Detail ausgeführt werden wird.
Das
Steuerventilgehäuse 40 ist
fest mit einer in dem Basisgehäuse 42 angeordneten
beweglichen Wand 46 gekoppelt. Die bewegliche Wand 46 unterteilt
die Kammeranordnung 34 in eine Unterdruckkammer 48 und
eine Arbeitskammer 50. Die bewegliche Wand 46 wird
von Verbindungsbolzen 52 durchsetzt, ist jedoch mit einer
Dichtungsanordnung 54 versehen, um eine fluiddichte Trennung
von Unterdrucckammer 48 und Arbeitskammer 50 zu
gewährleisten.
In
dem Steuerventilgehäuse 40 ist
ein erstes elektromagnetisch betätigbares
Steuerventil 56 und ein zweites elektromagnetisch betätigbares
Steuerventil 58 vorgesehen. Das erste Steuerventil 56 umfasst
eine in einem Spulengehäuse 60 angeordnete Spule 62.
Das Spulengehäuse 60 ist
in dem Steuerventilgehäuse 40 festgelegt.
Das erste Steuerventil 56 umfasst ferner ein als Anker
ausgebildetes Ventilelement 64, das relativ zu dem Spulengehäuse 60 verlagerbar
ist. Das Ventilelement 64 weist an seinem in 2 rechten
Ende einen integral ausgebildeten Dichtring 66 auf, der
in 2 an einer gummielastischen Scheibe 68 fluiddicht
anliegt. Die gummielastische Scheibe 68 ist fest in einem
Dichtelement 70 stirnseitig eingelegt. Das Dichtelement 70 ist
relativ zu dem Steuerventilgehäuse 40 fest.
Zwischen dem Spulengehäuse 60 und
dem Ventilelement 64 ist eine Rückstellfeder 72 vorgesehen,
die das Ventilelement 64 in der in 2 gezeigten
Ruhestellung in fluiddichte Anlage mit der gummielastischen Scheibe 68 drückt.
Ferner
ist in dem Steuerventilgehäuse 40 das
zweite elektromagnetisch betätigbare
Steuerventil 58 in zu dem ersten Steuerventil 56 spiegelbildlicher
Anordnung untergebracht. Das zweite elektromagnetisch betätigbare
Steuerventil 58 umfasst wiederum eine in einem Spulengehäuse 74 aufgenommene
Spule 76. Das Spulengehäuse 74 ist
in dem Steuerventilgehäuse 40 festgelegt
und wird über
das in dem Zwischenraum 77 angeordnete Abstandelement 78 in
Abstand zu dem Spulengehäuse 60 gehalten.
Das zweite Steuerventil 58 umfasst ebenfalls ein als Anker
ausgebildetes Ventilelement 80, das relativ zu dem Spulengehäuse 74 verlagerbar
ist. Das Ventilelement 80 weist an seinem in 2 linken Ende
einen Dichtring 82 auf, der in 2 an einer gummielastischen
Scheibe 84 fluiddicht anliegt. Die gummielastische Scheibe 84 ist
fest in einem mit dem Steuerventilgehäuse 40 fest verbundenen
Dichtelement 87 stirnseitig eingelegt. Zwischen dem Spulengehäuse 74 und
dem Ventilelement 80 ist in gleicher Weise wie bei den
ersten elektromagnetisch betätigbaren
Steuerventil 56 eine Rückstellfeder 86 vorgesehen,
die das Ventilelement 80 in der in 2 gezeigten
Ruhestellung in fluiddichte Anlage mit der gummielastischen Scheibe 84 drückt. An
der in 2 linken Stirnfläche des mit dem Steuerventilgehäuse 40 fest
verbundenen Dichtelements 87 liegt ein hohlzylindrischer
Abschnitt 89 des Primärkolbens
einer Hauptbremszylinderanordnung an. Dadurch kann jede Bewegung
des Steuerventilgehäuses 40 in 2 nach
links auf den Primärkolben 89 zur
Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks in der Hauptbremszylinderanordnung übertragen
werden.
2 zeigt
ferner, dass an der Betätigungsstange 36 eine
Anschlagschulter 88 vorgesehen ist, die in der in 2 gezeigten
Ruhestellung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers 10 in
einem Abstand s1 von einer Kontaktfläche 90 des
Ventilelements 64 angeordnet ist. Gleichermaßen zeigt 2,
dass in der Betätigungsstange 36 eine
Ringausnehmung 92 vorgesehen ist, in die ein Anschlagring 94 eingesetzt
ist. Der Anschlagring 94 ist in der in 2 gezeigten
Ruhestellung in einem Abstand s2 von einer
diesem zugewandten Kontaktfläche 96 des
Ventilelements 80 angeordnet ist.
2 zeigt
noch ein Anschlusskabel 98, über das das zweite Steuerventil 58 ansteuerbar
ist. Dies bedeutet, dass die Spule 76 über das Anschlusskabel 98 bestromt
werden kann und entsprechend der Bestromung das Ventilelement 80 relativ zu
dem Spulengehäuse 74 gegen
die Wirkung der Rückstellfeder 86 verlagert
werden kann. In entsprechender Weise kann auch die Spule 62 des
ersten Steuerventils 56 über ein nicht gezeigtes Anschlusskabel
bestromt werden, wobei entsprechend der Bestromung das Ventilelement 64 relativ
zu dem Spulengehäuse 60 gegen
die Wirkung der Rückstellfeder 72 verlagert
werden kann.
Der
erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 funktioniert
wie folgt:
In Folge einer Betätigung des Bremspedals 12 wird das
Krafteingangsglied 32 mit der Kraft F beaufschlagt und
entlang der Längsachse
A des Bremskrafterzeugers verlagert. Die Bremspedalbetätigung wird
unmittelbar von dem in 1 gezeigten Drehwinkelsensor 14 erfasst
und an die elektronische Steuereinheit 24 weitergeleitet.
Diese steuert die Steuerventilanordnung 38 an und bestromt
diese nach Maßgabe
vorgegebener Kennlinien und ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter,
beispielsweise von dem Stabilitätsprogramm 24,
dem Antiblockiersystem 26 oder der Abstandskontrolleinrichtung 28.
Bei
der angesprochenen Bremspedalbetätigung
wird lediglich das erste Steuerventil 56 bestromt. In der
Folge wird das Ventilelement 64 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 72 relativ
zu dem Spulengehäuse 60 in 2 nach
links bewegt. Dabei hebt sich der Dichtring 66 von der
gummielastischen Scheibe 68 ab, so dass sich eine fluidische
Verbindung zwischen der Atmosphäre
und der Arbeitskammer 50 einstellen kann. Die Unterdruckkammer 48 bleibt
weiterhin mit der Vakuumpumpe 20 verbunden. Dadurch baut
sich an der beweglichen Wand 46 eine Druckdifferenz auf.
Die Spule 62 des ersten Steuerventils 56 wird
solange bestromt, bis sich eine der erfassten Bremspedalbetätigung entsprechende Druckdifferenz
an der beweglichen Wand 46 aufgebaut hat. Sodann wird die
Bestromung der Spule 62 beendet, woraufhin sich das Ventilelement 64 unter Wirkung
der Rückstellfeder 72 mit
dem Dichtring 66 wieder an die – inzwischen mit dem Steuerventilgehäuse 40 nachgerückte – gummielastische
Scheibe 68 fluiddicht anlegt. Die somit durch die Druckdifferenz
erzeugte Betätigungskraft
wird über
das Dichtelement 87 auf den Primärkolben 89 und somit
auf die nicht weiter im Detail gezeigte Hauptbremszylinderanordnung
zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks übertragen. Zur Aufrechterhaltung
dieses Bremszustands ist nach Erreichen des entsprechenden Differenzdrucks
keine weitere Ventilbetätigung
erforderlich, da die an der beweglichen Wand 46 anliegende
Druckdifferenz auf Grund der Tatsache unverändert bleibt, dass beide Dichtringe 66 und 82 durch
die Wirkung der Rückstellfedern 72 und 86 in
fluiddichter Anlage mit den gummielastischen Scheiben 68 und 94 gehalten
werden.
Drückt der
Fahrer das Bremspedal 12 noch weiter ein, so wird das erste
Steuerventil 56 erneut bestromt, so dass das Ventilelement 64 wieder
von der gummielastischen Scheibe 68 abgehoben wird, bis
sich eine entsprechend der weiteren Pedalbetätigung erhöhte Druckdifferenz an der beweglichen Wand 46 eingestellt.
Sodann wird die Bestromung der Spule 62 erneut beendet,
woraufhin sich das Ventilelement 64 unter Wirkung der Rückstellfeder 72 mit
dem Dichtring 66 wieder an die – inzwischen mit dem Steuerventilgehäuse 40 weiter
nachgerückte – gummielastische
Scheibe 68 fluiddicht anlegt. In diesem Zustand wird der
an der beweglichen Wand 46 anliegende nunmehr erhöhte Differenzdruck
wieder im wesentlichen unverändert
aufrecht erhalten.
Reduziert
dann der Fahrer durch Rücknahme
von Pedalkraft das Eindrücken
des Bremspedals 12, so wird dies wiederum von dem Sensor 14 erfasst.
In entsprechender Weise wird die Spule 76 bestromt, so
dass das Ventilelement 80 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 86 relativ
zu dem Spulengehäuse 74 des
zweiten Steuerventils 58 verlagert und von der gummielastischen
Scheibe 84 abgehoben wird. Dadurch wird die Arbeitskammer 50 mit
der Unterdruckkammer 48 verbunden, so dass ein Druckausgleich
zwischen diesen beiden Kammern der Kammeranordnung 34 stattfinden
kann, d. h. die Druckdifferenz an der beweglichen Wand 46 zumindest
teilweise je nach Rücknahme
der Bremspedalbetätigung
abgebaut werden kann, und letztendlich dadurch die Bremswirkung
reduziert bzw. ganz abgebaut werden kann.
Somit
ist also auch zum Zwecke eines Abbaus des hydraulischen Bremsdrucks
lediglich eine temporäre
Ansteuerung der Steuerventilanordnung 38 erforderlich.
Selbstverständlich kann
die Steuerventilanordnung 38 auch unabhängig von einer Bremspedalbetätigung angesteuert
werden, beispielsweise über ein
Fahrzeugregelsystem.
Für den Fall
eines vollständigen
oder teilweisen Systemausfalls, bei dem sich beispielsweise die Steuerventile
zum 56 und 58 nicht mehr ordnungsgemäß ansteuern
und aktivieren lassen, sieht die Erfindung eine mechanische Bremskrafterzeugung
bzw. einen mechanischen Bremskraftabbau vor.
Betätigt der
Fahrer beispielsweise bei einem solchen Systemausfall das Bremspedal 12,
so legt sich nach Überwindung
des Spiels s1 die Anschlagschulter 88 an
die Kontaktfläche 90 an,
so dass bei einer weiteren Bremspedalbetätigung das Ventilelement 64 mechanisch
von der gummielastischen Scheibe 68 abgehoben wird. In
der Folge kann sich, wie bei einem herkömmlichen Bremskraftverstärker ohne
elektromagnetisch betätigbare
Steuerventilanordnung, wieder ein Differenzdruck an der bewegli chen
Wand 46 einstellen, so dass sich das Steuerventilgehäuse 40 verlagert
und diese Verlagerung über
den Primärkolben 89 zur
Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks auf die Hauptbremszylinderanordnung übertragen
wird.
Bei
einer Rücknahme
der Pedalbetätigung während eines
solchen Systemausfalls legt sich der Ventilkörper 64 unter Wirkung
der Rückstellfeder 72 wieder
an die gummielastische Scheibe 68 fluiddicht an. Ferner
legt sich nach Überwindung
des Spiels s2 der Anschlagring 94 an
die Kontaktfläche 96 an,
so dass bei einer weiteren Bewegung der Betätigungsstange 36 in 2 nach
rechts das Ventilelement 80 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 86 von
der gummielastischen Scheibe 84 abgehoben wird. In der
Folge kann wiederum ein Druckausgleich zwischen der Arbeitskammer 50 und
der Unterdruckkammer 48 stattfinden. Schließlich stellt
sich wieder der in 2 gezeigten Zustand ein.
Mit
der Erfindung ist es auch möglich,
die in 2 gezeigte Ruhestellung zu verändern, beispielsweise um den
Bremskrafterzeuger 10 vor einer erstmaligen Inbetriebnahme
oder zu Wartungszwecken an das leerweg- und spielbedingte Ansprechverhalten
der nicht gezeigten Hauptbremszylinderanordnung zur adaptieren.
Hierfür
kann beispielsweise das zweite Steuerventil 58 angesteuert
und in der Folge das Steuerventilgehäuse 40 in eine gewünschte Stellung
verlagert werden, bis das Spiel in der nicht gezeigten Hauptbremszylinderanordnung
aufgebraucht ist. Sodann kann die Ansteuerung des zweiten Steuerventils 58 beendet
werden und das Bremspedal 12 angeschlossen werden. In der
Folge ist eine spielfreie Betätigung
der Bremsanlage möglich.
Die
Erfindung zeigt einen Bremskraftverstärker 10, der bei ordnungsgemäßem Betrieb
nur temporär
angesteuert und bestromt werden muss, was zu einem geringeren Stromverbrauch
und damit zu einer verbesserten Energiebilanz führt. Darüber hinaus kann dadurch auch
bei lange andauernden Bremsungen eine starke Erhitzung einzelner
Komponenten des Bremskrafterzeugers 10 durch die Art der Konstruktion
unterbunden werden, so dass aufwendige Kühlmaßnahmen entfallen können.