DE102010002651A1

DE102010002651A1 - Pneumatischer Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102010002651A1
Application number: DE102010002651A
Authority: DE
Inventors: Ingo Knewitz
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-08
Also published as: WO2011110426A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Verstärkergehäuse 1, welches durch wenigstens eine, mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare, axial bewegliche Wand 3 in wenigstens eine Arbeitskammer 4 und wenigstens eine Unterdruckkammer 5 unterteilt ist, wobei ein die bewegliche Wand 3 tragendes Steuergehäuse 10 einen Kanal 23 aufweist, durch den ein Querglied 24 hindurch greift, das die axiale Beweglichkeit eines Ventilkolbens 13 gegenüber dem Steuergehäuse 10 begrenzt und welches hierzu innerhalb einer Ausnehmung 30 im Ventilkolben 13 beweglich ist, und wobei in den Bremskraftverstärker integrierte Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung vorgesehen sind. Um einen Bremskraftverstärker mit einer integrierten Bremslichtschalterfunktion bereitzustellen, welcher einfach und kostengünstig aufgebaut ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung ein am Steuergehäuse 10 angebrachtes Schalt- oder Sensorelement 29 umfassen, welches einen relativen Abstand zu dem Querglied 24 sensiert, um ein die Bremsbetätigung repräsentierendes Signal zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Verstärkergehäuse, welches durch wenigstens eine, mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare, axial bewegliche Wand in wenigstens eine Arbeitskammer und wenigstens eine Unterdruckkammer unterteilt ist, wobei ein die bewegliche Wand tragendes Steuergehäuse einen Kanal aufweist, durch den ein Querglied hindurch greift, das die axiale Beweglichkeit eines Ventilkolbens gegenüber dem Steuergehäuse begrenzt und welches hierzu innerhalb einer Ausnehmung im Ventilkolben beweglich ist, und wobei in den Bremskraftverstärker integrierte Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung vorgesehen sind.
Pneumatische Bremskraftverstärker sind allgemein bekannt. Ferner ist es bekannt, Bremslichtschalter im Bereich der Pedalerie im Fußraum des Fahrzeuges anzuordnen, was jedoch in Hinblick auf den entsprechenden Aufwand bezüglich Anordnung und Montage als nachteilig angesehen wird. Auch andere Lösungen, bei welchen der Bremslichtschalter in einem dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder vorgesehen ist, sind mit dem Nachteil behaftet, dass die Anordnung aufwendig ist und zum Teil hohe Kosten verursacht.
Um diese Nachteile zu umgehen, schlägt daher die gattungsbildende DE 103 14 988 A1 vor, das Querglied als Öffner oder Schließer eines elektrischen Stromkreises vorzusehen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Funktionalität dieses Bremslichtschalters nur mit sehr hohem Aufwand erzielt werden kann. Ferner wird ein durch den Bremskraftverstärker verlaufender Stromkreis als sicherheitskritisch angesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, einen gattungsgemäßen Bremskraftverstärker mit einer integrierten Bremslichtschalterfunktion bereitzustellen, welcher einfach und kostengünstig aufgebaut ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung ein am Steuergehäuse angebrachtes Schalt- oder Sensorelement umfassen, welches einen relativen Abstand zu dem Querglied sensiert, um ein die Bremsbetätigung repräsentierendes Signal zu erzeugen. Durch die Positionierung des Schalt- oder Sensorelementes kann die Betätigung des Bremskraftverstärkers, welche den Bremswunsch des Fahrzeugführers darstellt, direkt ohne Verlustwege sowie in einfacher Weise sensiert werden.
Um bei einer Bremsbetätigung ein Mitlaufen des Quergliedes mit dem Ventilkolben zu vermeiden, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Querglied mittels einer Druckfeder entgegen einer Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers vorgespannt vorgesehen ist. Hierdurch kann die Bremslichtschalterfunktionalität sichergestellt werden.
Vorzugsweise ist das Schalt- oder Sensorelement als magnetisch vorgespannter Hallsensor oder als magnetisch vorgespannter magnetoresistiver Sensor vorgesehen und das Querglied ist aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausbildet. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann in einfacher Weise ein Betätigungssignal erzeugt werden, da sich bei einer Relativbewegung zwischen dem Schalt- oder Sensorelement und dem Querglied das Magnetfeld ändert.
Eine einfache Montage des Bremskraftverstärkers wird erreicht, indem das Schalt- oder Sensorelement an dem Steuergehäuse befestigt ist. Vorzugsweise ist hierzu das Schalt- oder Sensorelement an dem Steuergehäuse angeklebt vorgesehen.
Zur einfachen Positionierung und zur Fixierung des Schalt- oder Sensorelementes ist das Schalt- oder Sensorelement vorzugsweise zumindest teilweise in einer Ausnehmung des Steuergehäuses angeordnet und darin befestigt.
Hierzu kann das Schalt- oder Sensorelement gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise in der Ausnehmung des Steuergehäuses verklebt oder vergossen vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind Anschlusskabel des Schalt- oder Sensorelementes in einer Öffnung des Steuergehäuses vakuumdicht vergossen vorgesehen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Druckfeder in einer Ausnehmung des Steuergehäuses positioniert vorgesehen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert sowie im Schnitt:
1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers im Längsschnitt in Lösestellung und
2 den pneumatischen Bremskraftverstärker gemäß 1 in Betätigungsstellung.
1 zeigt einen Ausschnitt eines pneumatischen Bremskraftverstärkers einer Kraftfahrzeugbremsanlage im Längsschnitt in Lösestellung. Ein lediglich schematisch angedeutetes Verstärkergehäuse 1 des Bremskraftverstärkers umfasst eine erste Gehäusehalbschale 2 und eine zweite, nicht gezeigte Gehäusehalbschale, die mit Hilfe von umformtechnischen Maßnahmen, wie beispielsweise Lancieren, kraftschlüssig miteinander verpresst sind. Das Verstärkergehäuse 1 ist durch eine axial bewegliche Wand 3 in eine Arbeitskammer 4 und eine Unterdruckkammer 5 unterteilt. Die axial bewegliche Wand 3 besteht aus einem beispielsweise aus Blech tiefgezogenen Membranteller 6 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 7, die zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 6 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Rollmembran mit einer Rollfalte als Abdichtung der beiden Kammern 4, 5 zueinander und der beiden Kammern 4, 5 gegenüber der Atmosphäre bildet. Es sei ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf gezeigte Bremskraftverstärkervariante beschränkt ist. So ist es beispielsweise auch möglich, dass der Bremskraftverstärker in Tandem-Bauweise vorgesehen ist.
Ein durch ein Eingangsglied 8 betätigbares Steuerventil 9 ist in einem, im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet geführten, die bewegliche Wand 3 tragenden Steuergehäuse 10 untergebracht und besteht aus einem, am Steuergehäuse 10 ausgebildeten ersten Dichtsitz 11, einem, an einem mit dem Eingangsglied 8 verbundenen Ventilkolben 13 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 12 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 11, 12 zusammenwirkenden Ventilkörper 14, der mittels einer Ventilfeder 15 gegen die Ventilsitze 11, 12 gedrückt wird.
Wie aus 1 zu erkennen ist, stützt sich die Ventilfeder 15 an einer im Steuergehäuse 10 angeordneten Haltehülse 16 ab. Die Arbeitskammer 4 ist mit der Unterdruckkammer 5 über einen seitlich im Steuergehäuse 10 verlaufenden Kanal 17 verbindbar. Weiter ist das Eingangsglied 8 mit einem nicht dargestellten Bremspedal verbunden.
Die Bremskraft wird über eine stirnseitig am Steuergehäuse 10 anliegende gummielastische Reaktionsscheibe 18 sowie eine einen Kopfflansch 19 aufweisende Druckstange 20 auf einen Betätigungskolben eines nicht dargestellten Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen, der am unterdruckseitigen Ende des Bremskraftverstärkers angebracht ist. Die an dem Eingangsglied 8 eingeleitete Eingangskraft wird auf die Reaktionsscheibe 18 mittels des Ventilkolbens 13 übertragen.
Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Rückstellfeder 21, die sich an der unterdruckseitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 1 abstützt, hält die bewegliche Wand 3 in der gezeigten Lösestellung. Außerdem ist eine Rückholfeder 22 vorgesehen, die zwischen dem Eingangsglied 8 und der Haltehülse 16 angeordnet ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Ventilkolbens 13 bzw. seines Ventilsitzes 12 gegenüber dem Ventilkörper 14 sorgt.
Um die Arbeitskammer 4 bei der Betätigung des Steuerventils 9 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 10 ein annähernd radial verlaufender Kanal 23 ausgebildet. Die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 13 am Ende eines Bremsvorganges wird dabei durch ein Querglied 24 begrenzt, welches durch den Kanal 23 hindurchgreift und innerhalb einer Ausnehmung 30 des Ventilkolbens 13 grundsätzlich beweglich ist. In der in der Zeichnung gezeigten Lösestellung des Bremskraftverstärkers liegt das Querglied 24 an einem am Verstärkergehäuse 1 ausgebildeten Anschlag 25 an. Alternativ kann das Querglied 24 auch an einem das Steuergehäuse 10 im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet führenden Gleitdichtring 26 anschlagen.
Der Ventilkörper 15 weist eine mit den beiden Dichtsitzen 11, 12 zusammenwirkende ringförmige Dichtfläche auf, die mittels einer metallischen Versteifungsscheibe versteift und mit mehreren axialen Durchlässen versehen ist. Dabei ist im Steuergehäuse 10 ein pneumatischer Raum 27 begrenzt, welcher über die Durchlässe mit einem durch die Dichtsitze 11, 12 begrenzten Ringraum 28 verbunden ist, in welchen der oben erwähnte pneumatische Kanal 23 mündet, so dass der pneumatische Raum 27, der auf einer der Dichtfläche abgewandten Seite des Ventilkörpers 14 ausgebildet ist, ständig mit der Arbeitskammer 4 in Verbindung steht und am Ventilkörper 14 ein Druckausgleich stattfindet.
Um nun einen Bremskraftverstärker mit einer integrierten Bremslichtschalterfunktion bereitzustellen, welcher einfach und kostengünstig aufgebaut ist, weist das beschriebenen Ausführungsbeispiel Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung auf, welche ein am Steuergehäuse 10 angebrachtes Schalt- oder Sensorelement 29 umfassen. Das Schalt- oder Sensorelement 29 sensiert einen relativen Abstand zu dem Querglied 24, um ein die Bremsbetätigung repräsentierendes Signal zu erzeugen. Durch die Positionierung des Schalt- oder Sensorelementes 29 direkt am Steuergehäuse 10 kann die Betätigung des Bremskraftverstärkers, welche dem Bremswunsch des Fahrzeugführers entspricht, direkt ohne Verlustwege sowie in einfacher Weise sensiert werden.
Wie 1 zeigt, ist das Querglied 24 mittels einer Druckfeder 31 entgegen einer Betätigungsrichtung A des Bremskraftverstärkers vorgespannt vorgesehen, damit bei einer Bremsbetätigung ein Mitlaufen des Quergliedes 24 mit dem Ventilkolben 13 vermieden werden kann. In der Lösestellung, in welcher noch keine Bremsbetätigung erfolgt ist, liegt das Querglied 24 daher an einem die Ausnehmung 30 des Ventilkolbens 13 begrenzenden Bund 32 sowie an dem Anschlag 25 des Verstärkergehäuses 1 an. Zwischen dem Querglied 24 und dem Steuergehäuse 10 ist ein so genannter Freigang x ausgebildet.
Das Schalt- oder Sensorelement 29 ist als magnetisch vorgespannter Hallsensor oder als magnetisch vorgespannter magnetoresistiver Sensor vorgesehen und weist eine aktive Sensorfläche 33 bzw. Schaltpunkt auf. Weil das Querglied 24 aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausbildet ist, kann in einfacher Weise ein Betätigungssignal erzeugt werden, da sich bei einer Relativbewegung zwischen dem Schalt- oder Sensorelement 29 bzw. dessen aktiver Sensorfläche 33 und dem Querglied 24 das Magnetfeld ändert.
Die Relativbewegung zwischen dem Schalt- oder Sensorelement 29 bzw. dessen aktiver Sensorfläche 33 und dem Querglied 24 kommt dadurch zustande, dass bei einer Bremsbetätigung das Eingangsglied 8 mit dem Ventilkolben 13 in Betätigungsrichtung A betätigt wird. Hierbei öffnet sich der am Ventilkolben 13 ausgebildete Dichtsitz 12, so dass Atmosphäre in die Arbeitskammer 4 einströmen kann. Hierdurch werden sämtliche innere durch Reibung und Federkräfte entstehende Widerstände überwunden und das Steuergehäuse 10 bewegt sich ebenfalls in Betätigungsrichtung A. Der Bremskraftverstärker befindet sich dann in einer in 2 dargestellten Betätigungsstellung.
2 zeigt den Ausschnitt des Bremskraftverstärkers gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung. Hieraus wird ersichtlich, dass durch die Bewegung des Ventilkolbens 13 und des Steuergehäuses 10 eine Relativbewegung zwischen dem Schalt- oder Sensorelement 29 bzw. dessen aktiver Sensorfläche 33 und dem Querglied 24 statt gefunden hat, da die Druckfeder 31 das Querglied 24 entgegen der Betätigungsrichtung A nunmehr an das Steuergehäuse 10 andrückt. Durch die Relativbewegung ändert sich die magnetische Flussdichte bzw. das Magnetfeld in dem Schalt- oder Sensorelement 29, wobei sich diese Änderung in eine entsprechende elektrische Größe umsetzen lässt. Die elektrische Größe wird einem mit dem Schalt- oder Sensorelement 29 verbundenen, nicht dargestellten Steuergerät zugeführt und als Schaltsignal zum Schalten eines Bremslichtes aufbereitet.
Beim Lösen der Bremsbetätigung kehrt das Schalt- oder Sensorelement 29 wieder in seine ursprüngliche relative Lage zum Querglied 24 zurück und das Bremslicht wird ausgeschaltet.
Weiter ist den 1 und 2 zu entnehmen, dass das Schalt- oder Sensorelement 29 zur Positionierung und Fixierung zumindest teilweise in einer Ausnehmung 34 des Steuergehäuses 10 angeordnet und darin befestigt ist, wobei die Befestigung in einfacher Weise durch Ankleben erfolgt. Eine alternative Ausführungsform kann dabei vorsehen, dass das Schalt- oder Sensorelement zumindest teilweise in der Ausnehmung 34 des Steuergehäuses 10 vergossen vorgesehen ist.
Anschlusskabel 35 des Schalt- oder Sensorelementes 29 sind in einer Öffnung des Steuergehäuses 10 vakuumdicht vergossen vorgesehen, können aber auch durch eine Kabeldurchführung durch das Verstärkergehäuse 1 geführt werden.
Die Positionierung der Druckfeder 31 erfolgt mittels einer Ausnehmung 36 im Steuergehäuse 10.
Grundsätzlich kann als Schalt- oder Sensorelement 29 im Rahmen der Erfindung auch ein anderen Schalter- oder Sensortyp Verwendung finden. So ist es beispielsweise denkbar, hierfür einen Mikroschalter vorzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Verstärkergehäuse
2: erste Gehäusehalbschale
3: bewegliche Wand
4: Arbeitskammer
5: Unterdruckkammer
6: Membranteller
7: Membran
8: Eingangsglied
9: Steuerventil
10: Steuergehäuse
11: erster Dichtsitz
12: zweiter Dichtsitz
13: Ventilkolben
14: Ventilkörper
15: Ventilfeder
16: Haltehülse
17: Kanal
18: Reaktionsscheibe
19: Kopfflansch
20: Druckstange
21: Rückstellfeder
22: Rückholfeder
23: Kanal
24: Querglied
25: Anschlag
26: Gleitringdichtung
27: Raum
28: Ringraum
29: Schalt- oder Sensorelement
30: Ausnehmung
31: Druckfeder
32: Bund
33: Sensorfläche
34: Ausnehmung
35: Anschlusskabel
36: Ausnehmung
A: Betätigungsrichtung
x: Freigang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10314988 A1 [0003]

Claims

Pneumatischer Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Verstärkergehäuse (1), welches durch wenigstens eine, mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare, axial bewegliche Wand (3) in wenigstens eine Arbeitskammer (4) und wenigstens eine Unterdruckkammer (5) unterteilt ist, wobei ein die bewegliche Wand (3) tragendes Steuergehäuse (10) einen Kanal (23) aufweist, durch den ein Querglied (24) hindurch greift, das die axiale Beweglichkeit eines Ventilkolbens (13) gegenüber dem Steuergehäuse (10) begrenzt und welches hierzu innerhalb einer Ausnehmung (30) im Ventilkolben (13) beweglich ist, und wobei in den Bremskraftverstärker integrierte Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Sensieren der Bremsbetätigung ein am Steuergehäuse (10) angebrachtes Schalt- oder Sensorelement (29) umfassen, welches einen relativen Abstand zu dem Querglied (24) sensiert, um ein die Bremsbetätigung repräsentierendes Signal zu erzeugen.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Querglied (24) mittels einer Druckfeder (31) entgegen der Betätigungsrichtung (A) des Bremskraftverstärkers vorgespannt vorgesehen ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt- oder Sensorelement (29) als magnetisch vorgespannter Hallsensor oder als magnetisch vorgespannter magnetoresistiver Sensor vorgesehen und das Querglied (24) aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausbildet ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt oder Sensorelement (29) an dem Steuergehäuse (10) befestigt ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt- oder Sensorelement (29) an dem Steuergehäuse (10) angeklebt vorgesehen ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt- oder Sensorelement (29) zumindest teilweise in einer Ausnehmung (34) des Steuergehäuses (10) angeordnet und darin befestigt ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalt- oder Sensorelement (29) zumindest teilweise in der Ausnehmung (34) des Steuergehäuses (10) verklebt oder vergossen vorgesehen ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlusskabel (35) des Schalt- oder Sensorelementes (29) in einer Öffnung des Steuergehäuses (10) vakuumdicht vergossen vorgesehen sind.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (31) in einer Ausnehmung (36) des Steuergehäuses (10) positioniert vorgesehen ist.